APA ITU ANOMALI AIR? - KIMIA - 2025

The anomali air adalah mereka sifat yang membedakan dan diposisikan sebagai semua zat cair yang paling penting dan khusus. Secara fisik dan kimiawi, air menunjukkan perbedaan yang sangat besar dibandingkan cairan lain, bahkan melebihi ekspektasi dan kalkulasi teoritis. Mungkin sesederhana itu, dan pada saat yang sama serumit kehidupan itu sendiri.

Jika karbon adalah landasan kehidupan, air berhubungan dengan fluida. Jika ia tidak unik dan tidak dapat dibandingkan, produk dari anomali, ikatan karbon yang menyusun matriks biologis tidak akan berguna; persepsi kehidupan akan runtuh, lautan akan membeku sepenuhnya, dan awan tidak akan berhenti di langit.

Gunung es dan badan es yang mengapung di air merupakan contoh yang biasanya diabaikan dari salah satu anomali air. Sumber: Pexels.

Uap air jauh lebih ringan daripada gas lain, dan interaksinya dengan atmosfer menghasilkan pembentukan awan; cairan jauh lebih padat dibandingkan dengan gas, dan perbedaan dalam kepadatannya terlihat lebih menonjol dibandingkan dengan senyawa lain; dan padatan, secara anomali, memiliki massa jenis yang jauh lebih rendah daripada zat cair.

Contoh yang terakhir diamati pada fakta bahwa gunung es dan es mengapung di air cair, produk dengan kepadatan lebih rendah.

Panas spesifik

Pantai, contoh alam lainnya di mana panas jenis air yang anomali diamati secara makroskopik. Sumber: Pixabay.

Air menunjukkan perlawanan yang parah terhadap peningkatan suhu sebelum sumber panas. Oleh karena itu, sumber harus menyediakan panas yang cukup untuk memaksa air menaikkan suhunya sebesar satu derajat celcius; yaitu, kalor jenisnya tinggi, lebih tinggi daripada senyawa biasa, dan memiliki nilai 4,186 J / g · ºC.

Penjelasan yang mungkin untuk panas jenis yang anomali adalah karena fakta bahwa molekul air membentuk banyak ikatan hidrogen, dengan cara yang tidak teratur, dan panas dihamburkan untuk meningkatkan getaran dari jembatan tersebut; jika tidak, molekul air tidak akan bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi, yang berarti peningkatan suhu.

Di sisi lain, setelah molekul tereksitasi secara termal, mereka membutuhkan waktu untuk membangun kembali keadaan awal ikatan hidrogennya; ini sama dengan mengatakan bahwa diperlukan waktu untuk mendingin dalam kondisi normal, berperilaku sebagai penampung panas.

Pantai, misalnya, menampilkan kedua perilaku tersebut selama musim yang berbeda dalam setahun. Di musim dingin mereka tetap lebih hangat daripada udara di sekitarnya, dan di musim panas lebih dingin. Oleh karena itu cuaca akan cerah, tapi saat berenang di laut terasa lebih sejuk.

Panas laten penguapan

Air memiliki entalpi penguapan atau panas laten yang sangat tinggi (2257 kJ / kg). Anomali ini bersinergi dengan panas spesifiknya: ia berperilaku sebagai reservoir dan pengatur panas.

Molekulnya harus menyerap panas yang cukup untuk masuk ke fase gas, dan panas diperoleh dari lingkungannya; terutama pada permukaan tempat mereka dipasang.

Permukaan ini bisa jadi, misalnya, kulit kita. Saat berolahraga, tubuh melepaskan keringat, yang komposisinya pada dasarnya adalah air (lebih dari 90%). Keringat menyerap panas dari kulit untuk menguap, sehingga memberikan sensasi mendingin. Hal yang sama terjadi pada tanah, yang setelah menguapkan kelembapannya, suhunya menurun dan terasa lebih dingin.

Konstanta dielektrik

Molekul air sangatlah polar. Hal ini tercermin dalam konstanta dielektriknya (78,4 pada 25ºC), yang lebih tinggi dibandingkan zat cair lainnya. Karena polaritasnya yang tinggi, ia mampu melarutkan sejumlah besar senyawa ionik dan polar. Karena alasan inilah ia dianggap sebagai pelarut universal.

Difusi

Difusi air melalui pipa. Sumber: Pxhere.

Salah satu anomali aneh dari air cair adalah bahwa ia berdifusi jauh lebih cepat daripada yang diperkirakan melalui lubang yang ukurannya mengecil. Fluida umumnya meningkatkan kecepatannya saat mengalir melalui pipa atau saluran yang lebih sempit; tapi airnya berakselerasi lebih drastis dan hebat.

Secara makroskopis hal ini dapat diamati dengan memvariasikan luas penampang pipa yang dilalui air bersirkulasi. Dan secara nanometrik, hal yang sama dapat dilakukan tetapi menggunakan nanotube karbon, menurut studi komputasi, yang membantu memperjelas hubungan antara struktur molekul dan dinamika air.

Massa jenis

Di awal disebutkan bahwa es memiliki massa jenis yang lebih rendah daripada air. Selain itu, nilai maksimumnya mencapai sekitar 4ºC. Ketika air mendingin di bawah suhu ini, kepadatan mulai berkurang dan air yang lebih dingin naik; dan akhirnya, mendekati 0ºC, kepadatan turun ke nilai minimum, yaitu es.

Salah satu konsekuensi utama dari hal ini bukan hanya gunung es yang bisa mengapung; tetapi juga, itu mendukung kehidupan. Jika es lebih padat, es itu akan tenggelam dan mendinginkan kedalaman hingga membeku. Laut kemudian akan mendingin dari bawah ke atas, hanya menyisakan lapisan air yang tersedia untuk fauna laut.

Selain itu, ketika air merembes ke dalam relung batuan, dan suhu turun, ia mengembang saat membeku, mendorong erosi dan morfologi eksternal dan internal.

Air ringan dan air deras

Saat es mengapung, permukaan danau dan sungai membeku, sedangkan ikan dapat terus hidup di kedalaman, tempat oksigen larut dengan baik dan suhunya di atas atau di bawah 4ºC.

Di sisi lain, air cair sebenarnya tidak dianggap homogen secara ideal, tetapi terdiri dari agregat struktural dengan kepadatan berbeda. Di permukaan, air paling ringan berada, sedangkan di dasar, yang paling padat.

Namun, "transisi" cair-cair seperti itu hanya terlihat dalam air yang sangat dingin dan dalam simulasi dengan tekanan tinggi.

Ekspansi es

Anomali karakteristik air lainnya adalah bahwa es menurunkan suhu lelehnya saat tekanan meningkat; yaitu, pada tekanan yang lebih tinggi, es mencair pada suhu yang lebih rendah (di bawah 0ºC). Seolah-olah es, bukannya berkontraksi, mengembang karena tekanan.

Perilaku ini berlawanan dengan padatan lainnya: semakin besar tekanan pada mereka, dan oleh karena itu kontraksi mereka, mereka akan membutuhkan suhu atau panas yang lebih tinggi untuk meleleh dan dengan demikian dapat memisahkan molekul atau ionnya.

Perlu juga disebutkan bahwa es adalah salah satu padatan paling licin di alam.

Tegangan permukaan

Serangga berjalan di atas permukaan air. Sumber: Pixabay.

Akhirnya, meskipun hanya beberapa anomali yang telah disebutkan (dari sekitar 69 yang diketahui dan banyak lainnya yang akan ditemukan), air memiliki tegangan permukaan tinggi yang tidak normal.

Banyak serangga memanfaatkan sifat ini untuk bisa berjalan di atas air (gambar atas). Ini karena beratnya tidak memberikan gaya yang cukup untuk memecah tegangan permukaan air, yang molekulnya, alih-alih mengembang, berkontraksi, sehingga mencegah luas atau permukaan bertambah.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Anak & Sains. (2004). Anomali Air. Diperoleh dari: vias.org
3. Chaplin Martin. (2019). Sifat anomali air. Struktur dan ilmu air. Diperoleh dari: 1.lsbu.ac.uk
4. ChimiSpiega. (2 Februari 2014). Air: kasus aneh di sekitar kita. Chimicare. Diperoleh dari: chimicare.org
5. Nilsson, A., & Pettersson, LG (2015). Asal struktural dari sifat anomali air cair. Komunikasi alam, 6, 8998. doi: 10.1038 / ncomms9998
6. IIEH. (2 Juli 2014). Anomali air. Evolusi dan Lingkungan: Lembaga Penelitian AC Evolusi Manusia Diperoleh dari: iieh.com
7. Pivetta Marcos. (2013). Sisi aneh air. Penelitian FAPESP. Diperoleh dari: revistapesquisa.fapesp.br