Karakteristik Molekul Air

Karakteristik Molekul Air

Karakteristik Molekul Air

Karakteristik Molekul Air

  1. Struktur Air dan Ikatan Hidrogen

Air adalah molekul sederhana yang terdiri dari satu atom oksigen terikat pada dua atom hidrogen yang berbeda. Karena elektronegativitas lebih tinggi dari atom oksigen, ikatan tersebut adalah kovalen polar (ikatan polar).  Atom oksigen menarik elektron bersama dari ikatan kovalen sampai batas jauh lebih besar dibandingkan atom hidrogen. Akibatnya, atom oksigen memperoleh muatan negatif parsial (δ -), sedangkan atom hidrogen masing-masing memperoleh muatan positif parsial (δ+). Molekul mengadopsi struktur bengkok karena dua pasangan elektron mandiri pada atom oksigen. Sudut ikatan H-O-H adalah sekitar 105 °, sedikit lebih kecil dari yang ideal 109,5 ° dari sp3 hibridisasi orbital atom.

Molekul air, divisualisasikan tiga cara yang berbeda : Model bola- dan- tongkat , model ruang -isi , dan rumus struktur dengan muatan parsial.

Bentuk bengkok dari molekul air sangat penting karena ikatan kutub OH tidak meniadakan satu sama lain dan molekul secara keseluruhan adalah polar. Gambar di bawah ini menggambarkan polaritas bersih dari molekul air. Oksigen merupakan ujung negatif dari molekul, sedangkan daerah antara atom hidrogen merupakan ujung positif dari molekul. Air adalah molekul polar, sebagaimana kerapatan elektron yang lebih besar ditemukan di sekitar atom oksigen lebih elektronegatif .

Molekul polar menarik satu sama lain oleh kekuatan dipol-dipol setelah ujung yang positif dari satu molekul tertarik ke ujung negatif dari molekul di dekatnya. Dalam kasus air, ikatan OH tersebut sangat polar menghasilkan sangat sedikit kerapatan elektron di sekitar atom hidrogen. Setiap atom hidrogen sangat tertarik dengan pasangan elektron tunggal pada atom oksigen yang berdekatan. Ini disebut ikatan hidrogen dan lebih kuat dari kekuatan dipol-dipol konvensional.

Karena setiap atom oksigen memiliki dua pasangan elektron mandiri, dapat membuat ikatan hidrogen dengan atom hidrogen dari dua molekul lain yang terpisah. Gambar di bawah ini menunjukkan hasil geometri tetrahedral sekitar masing-masing atom oksigen yang terdiri dari dua ikatan kovalen dan dua ikatan hidrogen.

.


Sebagai hasil dari dua ikatan kovalen dan dua ikatan hidrogen, geometri sekitar masing-masing atom oksigen kurang lebih tetrahedral.

Fungsi air

  1. Sebagai komponen sel terbesar
  2. Pelarut unsur hara dan media transportasi.
  3. Media yang baik untuk reaksi biokimia .
  4. Reaktan pada beberapa reaksi metabolisma misalnya fotosintesis.
  5. Pembentuk struktur sel melalui pengaturan tekanan turgur misalnya daun.
  6. Media pergerakan gamet dalam peristiwa pembuahan
  7. Media pada penyebaran anakan atau propagul misal kelapa
  8. Pengatur pergerakan tumbuhan karena keluar-masuknya air masuknya air misalnya pergerakan diurnal, pembukaan dan penutupan stimata, bunga unga mekar, dan sebagainya.
  9. Pengatur pemanjangan sel dan pertumbuhan.
  10. Penstabil temperatur
  11. 11.Penting dalam proses evolusi ada tumbuhan daerah evolusi ada tumbuhan daerah kering (xerofit), sedang (mesofit) dan hidrofit.
  1. Karakteristik Molekul Air

Air memiliki beberapa sifat kimia dan fisika yang tidak dimiliki molekul lain. Air memiliki karakteristik khas karena sifat kimia dan fisika yang dimiliki. Beberapa karakteristik molekul air adalah sebagai berikut:

  1. Berbentuk cair pada suhu ruang. Semakin besar ukuran molekul suatu senyawa, maka senyawa tersebut akan memiliki kecenderungan untuk berbentuk cair atau padat pada suhu ruang. Jika senyawa memiliki ukuran molekul yang kecil, senyawa tersebut cenderung berbentuk gas atau cair. Air sebenarnya memiliki berat molekul yang kecil, hanya sekitar 18 gram/mol. Tetapi air berbentuk cair pada suhu ruang. Hal ini karena dalam molekul-mlekul air terdapat ikatan-ikatan hidrogen yang menyebabkan molekul-molekulnya tidak mudah terlepas dan berubah bentuk menjadi gas. Penting untuk diperhatikan bahwa senyawa lain yang memiliki berat molekul kecil dan berbentuk cair pada suhu kamar adalah molekul yang bersifat polar.
  2. Panas spesifik tinggi. Panas spesifik adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air murni sebesar 1°C. panas spesifik air lebih tinggi dari dari semua senyawa lain kecuali amonia cair. Panas spesifik tinggi pada air disebabkan oleh susunan molekul air yang memungkinkan atom-atom O dan H bergerak secara bebas sehingga dapat menyerap banyak energi tanpa diikuti oleh kenaikan suhu. Dalam kaitannya dengan tumbuhan, panas spesifik yang tinggi berguna untuk menstabilkan suhu tumbuhan walaupun menerima atau kehilangan sejumlah energi.
  3. Panas laten vaporasi dan fusi yang tinggi. Panas laten vaporasi adalah energi yang dibutuhkan untuk menguapkan 1 gram air murni pada suhu 20®C. Panas laten fusi adalah energi yang digunakan untuk mencairkan 1 gram es pada suhu 0°C. Tingginya energi yang dibutuhkan disebabkan oleh ikatan hidrogen pada molekul air. Pada tumbuhan panas vaporasi yang tingg penting untuk menjaga stabilitas suhu daun melalui proses transpirasi. Viskositas rendah Ikatan-ikatan hidrogen yang harus diputus agar air dapat mengalir memunculkan anggapan bahwa air memiliki viskositas (hambatan pengaliran) yang tinggi. Namun, pada kenyataannya, air memiliki viskositas yang rendah. Pada keadaan cair, ikatan hidrogen dimiliki bersama oleh 2 molekul air yang lainnya yang menyebabkan ikatan hidrogen tersebut lemah dan mudah putus. Air dapat dengan mudah mengalir pada jaringan tumbuhan. Viskositas air akan menurun pada suhu yang lebih tinggi.
  4. Adanya gaya kohesi dan adhesi. Adanya gaya kohesi menjadikan air dapat diangkut dalam pembuluh xilem dari akar ke daun. Karena berifat polar maka akan mudah terjadi tarik-menarik antara molekul air dengan berbagai molekul lainnya, misalnya dengan protein dan polisakarida penyusun dinding sel. Daya tarik-menatik antar molekul yang tidak sejenis disebut adhesi. Daya tarik-menatik antara molekul yang sejenis disebut kohesi. Kohesi antar molekul air menyebabkan tegangan permukaan di mana molekul air pada bagian permukaan ditari oleh molekul air di bagian bawah. Dari peristiwa ini, butiran tetasan air akan tampak seolah-olah dilapisi oleh kulit ang bersifat elastis dan butiran air akan cenderung berbentuk bulat.
  1. AIR SEBAGAI PELARUT

Air dapat melarutkan lebih banyak bahan kimia dibandingkan dengan zat cair lainnya. Oleh karena itu air merupakan pelarut yang sangat baik untuk ion-ion bermuatan positif maupun negatif. Sisi positif molekul air dapat mengikat anion sedangkan sisi negatifnya akan mengikat kation. Jika air mengandung elektrolit (ion) yang terlarut, maka larutan ini akan bermuatan listrik.

Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hidrogen (H + ) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida (OH – ).

Air merupakan pelarut yang sering digunakan. Hal ini disebabkan karena air merupakan zat yang mudah di dapat dan mempunyai kemampuan tinggi untuk melarutkan zat. Jika kita sedang memasak sayur, bermacammacam bumbu kita masukkan untuk mendapatkan rasa yang sedap. Rasa tersebut merupakan kombinasi rasa dari beberapa macam bumbu yang telah terlarut dalam air (kuah). Karena kemampuan yang tinggi dalam melarutkan zat, air dinamakan sebagai “pelarut universal”. Di dalam tubuh kita pun air melarutkan makanan sehingga mudah dicerna.

Peranan air sebagai pelarut ini penting sekali artinya bagi kehidupan. Struktur molekul protein dan asam nukleat sangat ditentukan oleh adanya molekul air disekitarnya. Selain protein dan asam nukleat, aktivitas senyawa lain didalam protoplasma juga ditentukan oleh adanya air, kecuali untuk molekul yang berada dalam oleosom atau bagian lemak pada membran.

Walaupun air dapat bertindak sebagai bahan periaksi (reaktan) atau sebagai produk suatu reaksi kimia, tetapi yang lebih penting adalah air mrnciptakan lingkungan yang memungkinkan untuk berlangsungnya berbagai reaksi biokimia dalam sel tumbuhan.

  1. IONISASI AIR DAN SKALA PH

Beberapa molekul air dipecah menjadi ion hidrogen  (H+) dan ion hidroksil (OH¯). Secara metematis hasil perkalian antara konsentrasi H+ dan OH¯ (dalam satuan molar) adalam konstan, yakni: [H+].[OH¯] = k. Pada suhu kamar, k = 10¯14. Pada air murni [H+] dan [OH] masing-masing adalah 10-7 moral (M). secara alamiah , air sangat jarang menngandung Hdan OH–  konsentrasi yang sama. Berdasarkan konsentrasi H+ dalam larutan, dikembangkan skala pH yang mencerminkan tingkat keasamaan larutan yang bemanfaat dalam studi fisiologi tumbuhan maupun bidang ilmu lainnya. Keasamaan larutan (pH) dihitung dengan rumus : pH= -log [H+].

Air (H2O) pada dasarnya banyak mengandung mineral misalnya Ca, Mg, Na, K, Cl, S, P. Mineral-mineral ini berada dalam keadaan ion yang bergabung dengan elemen lain. Sebagian besar dari air dengan molekul H2O akan terpisah membentuk H+ dan OH- yang masing-masing akan mengikat mineral yang lain untuk menghasilkan gabungan kimia seperti HCl, NaOH, CaOH, KOH. Untuk bentuk ion Hydroksil (OH-) yang ada di dalam air akan sangat berguna sekali dalam menangkap radikal bebas dalam tubuh sehingga akumulasi sisa asam dalam tubuh akan berkurang. Banyaknya ion H+ dan OH- dapat diukur dengan pH.


Baca Juga :