EKSISTENSI AIR

EKSISTENSI AIR

Serial Quran dan Sains Adanya air di bumi adalah salah satu keajaiban. Berbagai proses di permukaan bumi, termasuk proses-proses kehidupan, berlangsung dengan perantaraan air. Air merupakan zat yang ajaib karena memiliki sifat-sifat yang memungkinkannya bereaksi dan berinteraksi, baik secara fisik maupun kimia dengan benda-benda lain secara khas pula. Keberadaan air di bumi adalah keistimewaan tersendiri karena secara teoritis kemungkinan keberadaan air pada suatu tempat di alam semesta, selain bumi, kecil sekali. Interaksi antara air dan mineral-mineral serta zat-zat lainnya (tanah) yang menghasilkan makhluk hidup untuk kemudian tumbuh dan berkembang di dalamnya proses-proses metabolisme, adalah keajaiban-keajaiban lainnya. Di alam semesta, air atau unsur-unsur penyusun air terbentuk sebagai hasil sampingan pada proses pembentukan bintang. Ketika bintang mulai terbentuk, di sebelah luarnya terbentuk pula badai debu dan gas. Air dijumpai sebagai awan antarbintang (interstellar cloud) di galaksi kita. Air mungkin dijumpai pula di galaksi lain dalam jumlah yang berlimpah, karena oksigen dan hidrogen termasuk unsur-unsur yang paling banyak jumlahnya di alam semesta. Awan antarbintang biasanya terkumpul menjadi nebula surya (solar nebulae) atau tata surya seperti matahari kita. Pada daerah tata surya kita air banyak didapati di luar bumi, tetapi pada umumnya dijumpai dalam bentuk gas atau es. Sedangkan dalam bentuk cair, air praktis hanya dijumpai di bumi.
Kenyataan lainnya memperlihatkan bahwa keberadaan molekul air dalam bentuk cair di bumi tampak sangat vital bagi terdapatnya kehidupan di bumi. Jarak antara orbit bumi terhadap matahari yang sedemikian rupa sehingga molekul-molekul air bumi sebagian besar selalu tersedia dalam fasa cair, menyebabkan bumi menjadi tempat yang layak huni bagi makhluk hidup. Tampaknya dengan ketersediaan air yang menjadi unsur penting penopang kehidupan itu maka manusia ditempatkan di bumi, bukan di planet lain. Hanya saja seringkali manusia tak menyadari hal itu dan tidak mensyukurinya. Mari kita cermati Surah al-A‘rāf/7: 10 berikut ini:

وَلَقَدْ مَكَّنَّاكُمْ فِي الْأَرْضِ وَجَعَلْنَا لَكُمْ فِيهَا مَعَايِشَ ۗ قَلِيلًا مَّا تَشْكُرُونَ۝

Dan sungguh, Kami telah menempatkan kamu di bumi dan di sana Kami sediakan (sumber) penghidupan untukmu. (Tetapi) sedikit sekali kamu bersyukur (Alquran, Surah al-A‘rāf/7: 10)

  Menurut Wahbah az-Zuḥailī, ayat ini menunjukkan penempatan manusia di bumi merupakan suatu anugerah besar. Berbagai hal yang memberi manfaat langsung atau tidak langsung telah diciptakan oleh Allah untuk menopang kehidupan mereka di bumi seperti tumbuh-tumbuhan dan buah-buahan, pepohonan, air, dan berbagai jenis hewan yang dapat memudahkan urusan kehidupannya. Masalahnya adalah banyak di antara manusia tidak mensyukuri anugerah Allah itu. Tidak menyukuri itu antara lain dalam bentuk kemubaziran, pencemaran, perusakan potensi penyerapan air, serta memonopoli sumber air untuk mengeruk keuntungan pribadi dan sesaat. Padahal, Allah menganugerahkan air di bumi untuk keberlangsungan kehidupan bagi makhluk-makhluk di atasnya dan untuk kepentingan-kepentingan lebih besar dan merata, seperti untuk irigasi, pembangkit tenaga Iistrik, dan kemaslahatan lainnya. Anugerah ini diatur oleh AI-Khaliq agar tetap terjaga dan terdistribusi secara baik melalui mekanisme alam yang tertata rapi penuh keseimbangan. Bila posisi orbit yang disebutkan di atas berada sedikit (misalnya 5%) lebih dekat ke matahari maka tampaknya ketersediaan bentuk tiga fasa air di bumi akan berubah dengan bertambahnya proposi uap air di atmosfer. Sedangkan apabila menjauh dari matahari akan menyebabkan jumlah es yang lebih banyak menutupi daratan. Gaya berat bumi menyebabkan selapis atmosfer yang cukup tertahan di permukaannya. Uap air dan gas karbondioksida di atmosfer bertindak sebagai penyangga suhu sehingga lebih konstan. Apabila ukuran bumi kita lebih kecil, maka lapisan atmosfer akan lebih tipis sehingga perubahan suhu yang lebih ekstrem akan dirasakan di permukaan bumi. Lonjakan-lonjakan suhu akan mencegah akumulasi air di permukaan bumi, dan air akan menguap ke ruang angkasa. Meski bumi pernah mengalami beberapa kali periode penggurunan dan zaman es, tetapi suhu permukaan bumi relatif konstan sepanjang sejarah geologi. Temperatur yang lebih nyaman dan stabil tercipta secara berangsur-angsur, setelah terbagi-baginya daratan Pangea menjadi beberapa benua. Terpecahnya daratan menyebabkan distribusi genangan laut di permukaan bumi lebih merata, dan polarisasi suhu antara daerah panas di daratan dan daerah yang lebih dingin di laut berkurang. Tersebarnya permukaan laut mengakibatkan hujan lebih sering terjadi di bumi, dan penyebaran daerah-daerah hujan menjadi lebih meluas dan lebih merata di permukaan bumi. Jarak bumi dari matahari sangat menentukan suhu permukaan bumi. Dengan suhu di permukaan bumi seperti yang kita jumpai saat ini maka ketiga fasa air: padat, cair, dan gas terdapat di bumi. Berikutnya, dengan adanya distribusi dan fluktuasi suhu di muka bumi sebagai akibat dari peredaran bumi mengelilingi matahari, keterdapatan fasa-fasa air tersebut berubah-ubah, seperti perubahan ketebalan lapisan es di kedua kutub dan daerah dingin di sekitarnya. Lebih jauh lagi, dengan adanya daur perubahan musim terjadi pula pergerakan massa air yang terus-menerus sepanjang tahun dalam bentuk arus laut serta embusan angin yang membawa dan menebarkan awan dan hujan. CIPTAAN ALLAH Allah Yang Maha Pengasih dan Penyayang memberikan berbagai kebutuhan bagi kehidupan makhluk di bumi. Sinar mentari dengan setia mengunjungi dan memberi manfaat bagi kebutuhan hidup makhluk. Oksigen tersedia melimpah di sekitar permukaan bumi, bukan di luar angkasa, karena kehidupan makhluk pada umumnya memang di permukaan bumi. Demikian pula air tersedia di sekitar permukaan bumi, di laut, danau, sungai, dan di dalam tanah. Hal ini diciptakan Allah dengan mekanisme yang sangat teratur, antara lain sebagai penunjang untuk kepentingan manusia hidup dan beribadah kepada Allah. Semua yang ada di bumi diciptakan untuk kepentingan manusia seluruhnya. Oleh karenanya, semua anugerah Allah itu harus dilestarikan, dibudidayakan, didiversifikasi dan diintensifikasi, serta dimanfaatkan sebatas kebutuhan sebaik-baik dan sehemat-hematnya, karena untuk digunakan secara bersama-sama, termasuk generasi-generasi yang akan datang. Allah berfirman dalam Surah al-Baqarah/2: 29:

هُوَ الَّذِي خَلَقَ لَكُم مَّا فِي الْأَرْضِ جَمِيعًا ثُمَّ اسْتَوَىٰ إِلَى السَّمَاءِ فَسَوَّاهُنَّ سَبْعَ سَمَاوَاتٍ ۚ وَهُوَ بِكُلِّ شَيْءٍ عَلِيمٌ۝

Dialah (Allah) yang menciptakan segala apa yang ada di bumi untukmu kemudian Dia menuju ke langit, lalu Dia menyempurnakannya menjadi tujuh langit. Dan Dia Maha Mengetahui segala sesuatu (Alquran, Surah al-Baqarah/2: 29)

  Salah satu kebutuhan vital manusia adalah air, terutama untuk keperluan minum dan bersuci (ṭahārah). Orang bisa bertahan hidup lebih lama tanpa makan, tetapi tidak tanpa air. Air yang disediakan melimpah di planet kita pada dasarnya jumlahnya tetap, hanya saja terus bersirkulasi dengan sangat menakjubkan. Dari laut air menguap ke udara, lalu dibawa angin ke tempat tertentu menjadi tetesan-tetesan hujan yang membasahi bumi. Sebagian untuk kebutuhan langsung tetumbuhan, hewan, dan manusia. Sebagian terserap ke dalam tanah menjadi cadangan atau persediaan air tanah. Sebagian yang lain bergerak menuju laut yang dapat dimanfaatkan berbagai jenis makhluk sepanjang perjalanannya, bahkan keperluan lebih besar, misalnya sebagai prasarana transportasi air. Allah berfirman:

أَوَلَمْ يَرَوْا أَنَّا نَسُوقُ الْمَاءَ إِلَى الْأَرْضِ الْجُرُزِ فَنُخْرِجُ بِهِ زَرْعًا تَأْكُلُ مِنْهُ أَنْعَامُهُمْ وَأَنفُسُهُمْ ۖ أَفَلَا يُبْصِرُونَ۝

Dan tidakkah mereka memperhatikan, bahwa Kami mengarahkan (awan yang mengandung) air ke bumi yang tandus, lalu Kami tumbuhkan (dengan air hujan itu) tanam-tanaman sehingga hewan-hewan ternak mereka dan mereka sendiri dapat makan darinya. Maka mengapa mereka tidak memperhatikan? (Alquran, Surah as-Sajdah/32: 27)

  Menurut Ibnu ‘Āsyūr, penggunaan kata ar-ru‘yah (penglihatan) dalam ayat ini karena proses kesuburan bumi oleh siraman air hujan dan tumbuhnya biji atau kecambah menjadi pohon/tumbuhan setahap demi setahap merupakan proses yang dapat diamati dengan mata kepala. Demikian pula pergerakan awan yang mengandung uap air di atas permukaan bumi (angkasa) digerakkan oleh angin dari satu tempat ke tempat yang lain. Penggunaan ungkapan as-sauq (nasūq) karena diumpamakan pergeseran awan oleh angin itu laksana pergerakan hewan melata yang bergerak dari satu tempat ke tempat lain. Proses-proses terjadinya hujan dari uap air merupakan mekanisme siklus (daur ulang) air yang ada di bumi agar beredar dan memberi manfaat pada makhluk-makhluk yang ada di pegunungan, di lembah-Iembah, dan tempat-tempat yang boleh jadi sangat jauh dari danau atau samudera luas. Dengan mekanisme itulah manusia dan makhluk-makhluk lain mengambil manfaat untuk hidup dan kehidupannya. Istilah yang digunakan oleh ayat Alquran dalam proses siklus air ini memberi manfaat besar dan luas adalah ‘mubārakan’ (memberi berkah atau manfaat). Mari kita cermati ayat berikut ini!

وَنَزَّلْنَا مِنَ السَّمَاءِ مَاءً مُّبَارَكًا فَأَنبَتْنَا بِهِ جَنَّاتٍ وَحَبَّ الْحَصِيدِ۝ وَالنَّخْلَ بَاسِقَاتٍ لَّهَا طَلْعٌ نَّضِيدٌ۝ رِّزْقًا لِّلْعِبَادِ ۖ وَأَحْيَيْنَا بِهِ بَلْدَةً مَّيْتًا ۚ كَذَٰلِكَ الْخُرُوجُ۝

Dan dari langit Kami turunkan air yang memberi berkah lalu Kami tumbuhkan dengan (air) itu pepohonan yang rindang dan biji-bijian yang dapat dipanen. Dan pohon kurma yang tinggi-tinggi yang mempunyai mayang yang bersusun-susun, (sebagai) rezeki bagi hamba-hamba (Kami), dan Kami hidupkan dengan (air) itu negeri yang mati (tandus). Seperti itulah terjadinya kebangkitan (dari kubur) (Alquran, Surah Qāf/50: 9-11 ).

  Air yang diturunkan Allah dari langit memiliki banyak kebaikan dan manfaat, antara lain menyebabkan tumbuhnya pepohonan, tetumbuhan dan perdu, buah-buahan dan biji-bijian yang bisa dipanen. Demikian pula pepohonan seperti kurma yang menjulang ke angkasa dengan tangkai dan mayang yang bersusun-susun dikerumuni oleh buah yang melimpah. Semua itu untuk persediaan konsumsi bagi manusia. Jasa air pula yang membuat tanah-tanah yang tadinya tandus menjadi subur dan menyuburkan tetumbuhan di atasnya. Seperti itulah gambaran proses kebangkitan. Tak dapat diingkari bahwa kebaikan Allah melalui sunnatullah, sebagaimana halnya mekanisme siklus air, memberi manfaat bagi hidup dan kehidupan makhluk. Sebab, kehidupan meniscayakan tersedianya air bersih yang memadai untuk berbagai keperluan, mulai dari konsumsi minuman, mandi, sanitasi, pengairan, persediaan minuman hewan ternak, dan aneka keperluan lainnya. Sebagian mengalir kembali ke laut lepas, terserap di dalam tanah sebagai persediaan air tanah, menguap di tengah perjalanannya, dan sebagian lagi terperangkap di sebuah tempat yang rendah sebagai danau yang juga memberi manfaat bagi alam sekitarnya. Inilah salah satu bentuk kemahapengasihan (ar-Ramān) Allah yang diberikan kepada seluruh makhluk tanpa diskriminasi. Air yang dianugerahkan Allah Subḥānahū Wata‘ālā dapat dimanfaatkan oleh siapa saja, bahkan hewan-hewan yang berkeliaran di alam lepas. Penciptaan air dilukiskan dalam Alquran, di antaranya melalui ayat-ayat di bawah ini.

إِنَّ فِي خَلْقِ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَاخْتِلَافِ اللَّيْلِ وَالنَّهَارِ وَالْفُلْكِ الَّتِي تَجْرِي فِي الْبَحْرِ بِمَا يَنفَعُ النَّاسَ وَمَا أَنزَلَ اللَّهُ مِنَ السَّمَاءِ مِن مَّاءٍ فَأَحْيَا بِهِ الْأَرْضَ بَعْدَ مَوْتِهَا وَبَثَّ فِيهَا مِن كُلِّ دَابَّةٍ وَتَصْرِيفِ الرِّيَاحِ وَالسَّحَابِ الْمُسَخَّرِ بَيْنَ السَّمَاءِ وَالْأَرْضِ لَآيَاتٍ لِّقَوْمٍ يَعْقِلُونَ۝

Sesungguhnya pada penciptaan langit dan bumi, pergantian malam dan siang, kapal yang berlayar di laut dengan (muatan) yang bermanfaat bagi manusia, apa yang diturunkan Allah dari langit berupa air, lalu dengan itu dihidupkan-Nya bumi setelah mati (kering), dan Dia tebarkan di dalamnya bermacam-macam binatang, dan perkisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi, (semua itu) sungguh, merupakan tanda-tanda (kebesaran Allah) bagi orang-orang yang mengerti (Alquran, Surah al-Baqarah/2: 164)

وَهُوَ الَّذِي خَلَقَ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ فِي سِتَّةِ أَيَّامٍ وَكَانَ عَرْشُهُ عَلَى الْمَاءِ لِيَبْلُوَكُمْ أَيُّكُمْ أَحْسَنُ عَمَلًا ۗ وَلَئِن قُلْتَ إِنَّكُم مَّبْعُوثُونَ مِن بَعْدِ الْمَوْتِ لَيَقُولَنَّ الَّذِينَ كَفَرُوا إِنْ هَٰذَا إِلَّا سِحْرٌ مُّبِينٌ۝

Dan Dialah yang menciptakan langit dan bumi dalam enam masa, dan ‘Arsy-Nya di atas air, agar Dia menguji siapakah di antara kamu yang lebih baik amalnya. Jika engkau berkata (kepada penduduk Mekah), “Sesungguhnya kamu akan dibangkitkan setelah mati,” niscaya orang kafir itu akan berkata, “Ini hanyalah sihir yang nyata” (Alquran, Surah Hūd/11: 7)

  Mencermati Surah AI-Baqarah/2: 164, tampaknya Allah menciptakan langit (dan bumi) terlebih dahulu sebelum kemudian Allah menurunkan air dari langit ke bumi. Menurut ilmu pengetahuan, air merupakan kumpulan molekul-molekul yang tersusun dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Oleh karena itu, untuk membahas penciptaan air tidak bisa terlepas dari penciptaan unsur-unsur (atom) penyusunnya. Sedangkan membahas pembentukan (penciptaan) atom tidak akan terlepas dari proses terbentuknya alam semesta. IImu pengetahuan menerangkan kejadian alam semesta bermula dengan suatu ledakan besar (big bang) dari materi dan energi yang tadinya terkumpul pada ruang yang sangat sempit dan sangat padat dengan suhu yang sangat tinggi.

أَوَلَمْ يَرَ الَّذِينَ كَفَرُوا أَنَّ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضَ كَانَتَا رَتْقًا فَفَتَقْنَاهُمَا ۖ وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ ۖ أَفَلَا يُؤْمِنُونَ۝

Dan apakah orang-orang kafir tidak mengetahui bahwa langit dan bumi keduanya dahulunya menyatu, kemudian Kami pisahkan antara keduanya; dan Kami jadikan segala sesuatu yang hidup berasal dari air maka mengapa mereka tidak beriman? (Alquran, Surah al-Anbiyā’/21: 30)

  Dapat kita bayangkan (Kandel, 2003) pada detik-detik pertama ledakan, semesta memuai dengan kecepatan yang sangat tinggi, ketika itu radiasi energi dan materi berbaur. Dalam waktu kira-kira setahun setelah ledakan, suhu menurun terus-menerus dengan berkembangnya alam semesta dan tidak terhingga menjadi beberapa puluh ribu miliar derajat. Ketika itu berlangsung reaksi materi dan antimateri yang saling menghilangkan antara satu dan lainnya yang menghasilkan sinar gamma. Selama reaksi ini, partikel-partikel penyusun atom, seperti proton dan elektron, tetap bertahan. Pada kira-kira seratus ribu tahun setelah ledakan, suhu turun menjadi kira-kira 3000oK. Pada saat itu, proton dan elektron saling tarik-menarik dan terbentuklah atom yang paling primitif yang kita kenal saat ini sebagai salah satu unsur pembentuk air, yaitu hidrogen. Pada masa ini materi dan energi terpisah. Pada masa berikutnya, alam semesta yang masih muda terus mengembang. Antara materi atau atom-atom yang terbentuk, terjadi tarik-menarik yang disebabkan oleh gaya gravitasi sehingga terbentuk kumpulan-kumpulan materi pembentuk bintang-bintang. Bintang-bintang generasi pertama yang terbentuk di awal alam semesta sebagian besar terdiri dari hidrogen. Kandungan lain dari bintang muda tersebut adalah helium yang terbentuk melalui reaksi fusi dari dua buah atom hidrogen. Selanjutnya bintang-bintang tersebut semakin mampat, terutama di bagian intinya yang menghasilkan suhu yang sangat panas (beberapa miliar derajat) yang menyebabkan reaksi termonuklir terjadi melalui fusi atom-atom hidrogen. Reaksi fusi yang pertama adalah penggabungan dua atom hidrogen dan menghasilkan atom helium. Inti atom helium, umumnya terdiri dari dua proton dan dua neutron, dikenal juga sebagai partikel alpha. Pada inti bintang, terutama bintang-bintang yang besar (minimal 10 kali matahari), reaksi termonuklir berjalan terus-menerus, membentuk unsur-unsur yang lebih berat daripada helium. Reaksi berikutnya yang paling mungkin terjadi adalah pembentukan atom karbon (C) yang umumnya memiliki inti yang terdiri dari enam proton dan enam neutron, disebut juga dengan reaksi triple alpha atau tiga kali atom helium. Reaksi berikutnya yang paling memungkinkan adalah penambahan satu partikel alpha ke dalam atom karbon, pada kondisi suhu yang tetap tinggi, menghasilkan atom lain yang umumnya terdiri dari 8 proton dan 8 neutron yang kita kenai sebagai oksigen. Setelah oksigen yang bernomor atom 16, reaksi-reaksi selanjutnya adalah penambahan partikel alpha yang menghasilkan neon dengan nomor atom 20, magnesium dengan nomor atom 24, silikon dengan nomor atom 28, demikian selanjutnya sampai titanium dengan nomor atom 48. Reaksi yang lebih rumit terjadi untuk pembentukan besi yang bernomor atom 56, pada bintang yang sangat padat. Reaksi-reaksi nuklir ini berlangsung semakin lama semakin cepat yang pada akhirnya berujung pada ledakan bintang yang sudah sangat memadat. Ledakan ini dikenal dengan supernova sebagai akhir hidup suatu bintang. Ledakan bintang ini menebarkan serpihan-serpihannya yang terdiri dari unsur-unsur dengan berat atom tinggi. Oksigen, seperti halnya kebanyakan unsur-unsur lain penyusun planet dan makhluk hidup, berasal dari debu bintang yang terlempar pada ledakan supernova. Berdasarkan teori kejadian alam semesta, air, atau paling tidak unsur-unsur pembentuknya memang terjadi pertama kali di langit. Agar molekul H20 dijumpai dalam bentuk cair, seperti halnya air, diperlukan suhu Iingkungan yang berkisar antara 0o C sampai 100o C, seperti yang kita jumpai di bumi sekarang. Menurut teori di atas, unsur-unsur pembentuk bumi pun terjadi di langit pula. Masalahnya, apakah air yang ada di bumi sekarang terkumpul bersamaan dengan unsur-unsur pembentuk bumi? Banyak ayat yang menyatakan bahwa air diturunkan dari langit, tetapi itu lebih sering ditafsirkan sebagai air hujan yang jatuh dari langit, setelah bumi terbentuk. Pada salah satu dari ayat-ayat tentang penciptaan bumi (an-Nāzi‘āt/79: 27-32) dinyatakan bahwa air dipancarkan dari dalam bumi setelah bumi dihamparkan. Ini berarti unsur-unsur pembentuk molekul-molekul air telah ada bersama-sama dengan unsur lainnya semenjak awal penciptaan bumi. Sementara pendapat lain mengatakan bahwa air di bumi datang kemudian setelah bagian padat bumi terbentuk, berasal dari debu komet yang tercecer dan tertarik oleh gravitasi bumi. Pendapat kedua ini menguatkan anggapan bahwa air memang diturunkan dari langit, seperti yang diisyaratkan pada Surah al-Mu’minūn/23: 18, atau bisa pula kedua-duanya terjadi.

وَأَنزَلْنَا مِنَ السَّمَاءِ مَاءً بِقَدَرٍ فَأَسْكَنَّاهُ فِي الْأَرْضِ ۖ وَإِنَّا عَلَىٰ ذَهَابٍ بِهِ لَقَادِرُونَ۝

Dan Kami turunkan air dari langit dengan suatu ukuran; lalu Kami jadikan air itu menetap di bumi, dan pasti Kami berkuasa melenyapkannya (Alquran, Surah al- Mu’minūn/23: 18)

  Bagian dari Surah Hūd/11: 7: “…dan adalah singgasana-Nya (sebelum itu) di atas air…”, dapat ditafsirkan sebagai keadaan yang pernah terjadi pada suatu ketika dalam masa penciptaan langit dan bumi, pada awal masa penciptaan semesta. Ketika itu materi utama pengisi alam semesta adalah hidrogen. Hidrogen berasal dari kata hydro (bahasa Yunani, berarti air) dan gen (berarti asal). Sedangkan hidrogen memang unsur pembentuk air. Allah pada waktu itu bersemayam di Arsy di atas air. Arti “di atas” apabila kita mengacu pada posisi bumi di alam semesta, berarti pada bagian yang lebih luar dari alam semesta. Kata “di atas” bisa juga diartikan sebagai dimensi yang lebih tinggi daripada dimensi alam semesta yang dipenuhi hidrogen, pembentuk air.   KARAKTERISTIK AIR Struktur Molekul Air Seperti halnya semua benda di alam semesta, struktur molekul air tercipta mengikuti kaidah “berpasang-pasangan” seperti dinyatakan dalam firman Allah:

سُبْحَانَ الَّذِي خَلَقَ الْأَزْوَاجَ كُلَّهَا مِمَّا تُنبِتُ الْأَرْضُ وَمِنْ أَنفُسِهِمْ وَمِمَّا لَا يَعْلَمُونَ۝

Maha Suci (Allah) yang telah menciptakan semuanya berpasang-pasangan, baik dari apa yang ditumbuhkan oleh bumi; dan dari diri mereka sendiri, maupun dari apa yang tidak mereka ketahui (Alquran, Surah Yāsīn/36: 36)

  Hidrogen dalam bentuk ion bermuatan positif atau kation yang besarnya satu, sedangkan oksigen berupa anion yang bermuatan negatif dengan besar muatan dua. Pasangan kedua jenis ion ini membentuk molekul yang tersusun dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Menurut rumus kimianya, molekul ini dinamakan hidrogen oksida dan biasa ditulis dengan H2O. Air murni adalah kumpulan molekul-molekul H2O. Baik hidrogen maupun oksigen memiliki titik didih yang sangat rendah. Pada kondisi normal yang baku, yaitu pada suhu 20°C dan tekanan 1 atmosfer, masing-masing unsur ini dijumpai dalam bentuk gas (H2 dan O). Sedangkan air, pada tekanan udara normal di permukaan bumi (1 atmosfer, 20°C) molekul-molekulnya dijumpai dalam bentuk cair. Pada suhu di bawah 0°C, molekul-molekul ini akan berada pada fasa padat atau dalam bentuk es, sedangkan pada suhu di atas 100°C akan berada pada fasa gas. Air yang biasa kita manfaatkan pada umumnya berada di antara kedua suhu di atas.
molekul air
Dalam keadaan cair, molekul-molekul air mempunyai perilaku khusus, baik secara fisik maupun kimia, karena molekul air memiliki sifat bipolar. Pada molekul air, atom oksigen mengikat kedua atom hidrogen tidak secara simetris, melainkan membentuk sudut 104,45°. Susunan ini menyebabkan kedua tipe atom-atom ini berbagi muatan elektron secara tidak merata pada molekul tersebut dan mengakibatkan polarisasi muatan. Karena oksigen memiliki elektonegativitas lebih kuat daripada hidrogen maka kutub oksigen memiliki muatan parsial negatif dan kutub hidrogen memiliki muatan parsial positif. Meski demikian, kisi-kisi atau susunan yang terbentuk oleh molekul-molekul cukup stabil. Polarisasi muatan menyebabkan molekul-molekul air saling tarik-menarik, antara satu dan lainnya: kutub negatif oksigen menarik kutub positif hidrogen molekul lainnya. Gaya tarik-menarik antar-molekul air dikenal dengan istilah ikatan hidrogen (hydrogen bonding). Polarisasi muatan pada molekul menyebabkan beberapa keistimewaan perilaku yang dimiliki air yang amat menentukan sifat-sifat dan reaktivitasnya.

إِنَّا كُلَّ شَيْءٍ خَلَقْنَاهُ بِقَدَرٍ۝

Sungguh, Kami menciptakan segala sesuatu menurut ukuran (Alquran, Surah al-Qamar/54: 49).

  Pertama, molekul air dapat terdisosiasi menjadi ion H (H+) yang bermuatan positif dan ion OH (OH) yang bermuatan negatif. Sifat disosiasi ini menyebabkan beberapa zat-zat terlarut dalam air akan memberinya sifat asam atau basa, yang akan diuraikan berikutnya. Muatan ion-ion ini dapat dipertukarkan sampai dengan jumlah yang sangat besar sehingga berbagai jenis zat dapat larut didalam air, sehingga dikenal sebagai pelarut yang sangat baik. Dengan perilaku ini air menjadi begitu bermanfaat sebagai pembersih, pelarut dan pembilas, tetapi juga sebagai penyebab utama terjadinya pelapukan pada berbagai benda. Kedua, air dapat menghantarkan listrik terutama bila mengandung zat-zat terlarut. Daya hantar listrik ini biasa dipakai sebagai penduga banyaknya zat atau ion terlarut di dalam air. Ketiga, sampai pada tingkat kekentalan yang sedang ikatan hidrogen cukup kuat sehingga dapat membentuk tegangan permukaan yang cukup tinggi yang berperan penting dalam sifat-sifat kapilaritas, sifat adhesi dan kohesi. Perilaku-perilaku tersebut sangat penting dalam kaitannya dengan ketersediaan air di dalam tanah dan fisiologi tanaman. Lebih lanjut lagi, struktur molekul air mempengaruhi berat jenis air, panas jenis, kekentalan, dan karakteristik lainnya. Segala sesuatu telah diciptakan dengan karakteristik dan kadar masing-masing. Di dalam Alquran terdapat beberapa ayat yang menjelaskan hal ini, antara lain pada surah al-Furqān/25: 2, al-Qamar/54: 49, dan aṭ-Ṭalāq/65: 3

الَّذِي لَهُ مُلْكُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَلَمْ يَتَّخِذْ وَلَدًا وَلَمْ يَكُن لَّهُ شَرِيكٌ فِي الْمُلْكِ وَخَلَقَ كُلَّ شَيْءٍ فَقَدَّرَهُ تَقْدِيرًا۝

Yang memiliki kerajaan langit dan bumi, tidak mempunyai anak, tidak ada sekutu bagi-Nya dalam kekuasaan(-Nya), dan Dia menciptakan segala sesuatu, lalu menetapkan ukuran-ukurannya dengan tepat (Alquran, Surah al- Furqān/25: 2).

إِنَّا كُلَّ شَيْءٍ خَلَقْنَاهُ بِقَدَرٍ۝

Sungguh, Kami menciptakan segala sesuatu menurut ukuran (Alquran, Surah al-Qamar/54: 49).

وَيَرْزُقْهُ مِنْ حَيْثُ لَا يَحْتَسِبُ ۚ وَمَن يَتَوَكَّلْ عَلَى اللَّهِ فَهُوَ حَسْبُهُ ۚ إِنَّ اللَّهَ بَالِغُ أَمْرِهِ ۚ قَدْ جَعَلَ اللَّهُ لِكُلِّ شَيْءٍ قَدْرًا ۝

Dan Dia memberinya rezeki dari arah yang tidak disangka-sangkanya. Dan barangsiapa bertawakal kepada Allah, niscaya Allah akan mencukupkan (keperluan)nya. Sesungguhnya Allah melaksanakan urusan-Nya. Sungguh, Allah telah mengadakan ketentuan bagi setiap sesuatu (Alquran, Surah aṭ-Ṭalāq/65: 3)

 
  • Sifat Melarutkan (Solvent)
Sifat bipolar molekul menyebabkan air mempunyai sifat melarutkan zat-zat lainnya. Air merupakan pelarut yang baik dibandingkan dengan cairan lainnya karena di satu pihak memiliki polaritas, yang biasa diukur dengan konstanta dielektrik dan di pihak lain memiliki ikatan hidrogen. Apabila suatu zat terlarut di dalam air, zat tersebut akan terpisah-pisah dan terurai menjadi molekul-molekul atau ion-ion. Setiap molekul atau ion dikelilingi oleh molekul-molekul air: ion positif dikelilingi oleh kutub oksigen dan ion negatif oleh kutub hidrogen. Karena ukuran molekul air yang kecil maka setiap ion atau molekul (misal: garam) akan dikelilingi oleh banyak ion air, dan karenanya pula banyak jenis ion atau senyawa yang dapat larut dalam air sampai dengan konsentrasi yang tinggi. Pada umumnya zat-zat lainnya yang memiliki sifat bipolar, misalnya alkohol dan asam, akan sangat mudah larut dalam air, sedangkan zat-zat yang nonpolar, seperti lemak atau minyak, susah larut. Suatu contoh larutan ionik adalah larutan garam dapur yang memiliki rumus kimia NaCI. Di dalam air, garam akan terdisosiasi menjadi ion-ion Na+ dan CI- yang masing-masing akan dikelilingi oleh molekul-molekul air. Contoh larutan nonionik adalah larutan gula. Kutub-kutub bipolar air akan tarik-menarik dengan kutub-kutub bipolar gula dengan suatu hubungan yang kita kenali dengan istilah jembatan hidrogen. Zat-zat nonpolar di dalam air akan tetap bersatu membentuk gumpalan-gumpalan karena diperlukan energi lebih besar bagi molekul air untuk membentuk jembatan hidrogen dengan zat nonpolar daripada antarmereka sendiri. Keistimewaan sifat melarutkan (solvent) yang dimiliki air sangat vital dalam biologi. Berdasarkan pengalaman dan pengamatan kita di bumi, untuk kehidupan diperlukan air. Air adalah suatu materi yang memiliki sifat-sifat penting bagi semua bentuk kehidupan, baik tumbuhan, hewan, jasad renik, maupun manusia. Sebagai pelarut, keberadaan air menjadi prasyarat bagi terjadinya metabolisme, seperti halnya proses-proses fotosintesis. Pada proses fotosintesis, air dipecah dengan menggunakan energi sinar matahari menjadi atom-atom penyusunnya: hidrogen dan oksigen. Hidrogen dipakai untuk membentuk glukosa bersama dengan unsur karbon, sedangkan oksigen dilepas ke udara sebagai gas. Demikian pula pada sel hewan, hampir semua reaksi biokimia penting tidak akan terjadi tanpa adanya pelarut air, seperti reaksi-reaksi di dalam sel (cytoplasma) atau di dalam darah. Pada dasarnya air merupakan media terjadinya reaksi-reaksi yang menyebabkan senyawa-senyawa organik melakukan replikasi yang merupakan dasar dari proses-proses pertumbuhan dan perkembangbiakan. Sementara itu setiap molekul (benda) memiliki daya larut tersendiri di dalam air. Unsur-unsur yang memiliki muatan, biasa disebut ion, dapat larut dengan mudah di dalam air, sementara yang tidak bermuatan lebih sulit larut. Zat yang tersusun dari molekul-molekul yang besar, daya larutnya dipengaruhi oleh polaritasnya. Molekul yang nonpolar umumnya sukar larut dan bersifat tidak suka atau menolak air (hidrophob). Sedangkan yang polar lebih mudah larut dan suka atau menarik air (hydrophyl). Berdasarkan kelarutannya dalam air, zat dapat dibedakan menjadi zat yang mudah larut, sukar larut, dan tidak (sangat sukar) larut.  
  • Kegaraman
Istilah kegaraman atau salinitas dipakai untuk mendeskripsikan jumlah garam atau ion-ion yang terlarut di dalam air. Adanya garam yang terlarut dalam air akan merubah sifat air. Besarnya perubahan sifat ini tergantung pada jumlah dan jenis bahan yang terlarut. Tingkat kegaraman biasa dinyatakan dalam konsentrasi, yaitu perbandingan antara bahan terlarutnya terhadap pelarutnya yaitu air, seperti dalam satuan persen (%), bagian per sejuta (ppm) atau gram/liter, atau satuan-satuan sejenis lainnya. Dengan adanya garam terlarut di dalam air, sifat yang pertama berubah tentunya kapasitas melarutkannya akan berkurang. Parameter-parameter penting lainnya yang juga berubah di antaranya adalah: berat jenis, titik didih dan titik beku, daya hantar listrik, kekentalan atau viskositas, daya tembus oleh rambatan gelombang suara dan gelombang cahaya, serta tekanan osmotik. Pada suhu yang berbeda, kegaraman air memiliki nilai maksimum berlainan yang dikenal dengan istilah jenuh. Penambahan bahan terlarut ke dalam larutan yang sudah melewati batas jenuhnya akan menyebabkan ion-ion terlarut mengkristal dan mengendap ke dasar larutan atau menempel pada tepian batas tubuh air. Batas jenuh larutan meningkat dengan kenaikan suhu, artinya air panas dapat mengandung garam terlarut lebih banyak. Sebaliknya, pendinginan larutan dapat menyebabkan terjadinya kristalisasi dan pengendapan garam. Meski kegaraman dinyatakan dengan konsentrasi, tapi pengukuran kegaraman secara langsung merupakan hal yang sulit karena harus menguapkan terlebih dahulu semua pelarut untuk kemudian menimbang bahan terlarutnya. Mulai sekitar tahun 1978, penetapan tingkat kegaraman dilakukan melaIui pendekatan dengan mengukur Daya Hantar Listrik (DHL) larutan pada tekanan dan suhu tertentu. Air laut merupakan tubuh air utama yang meraksasa di permukaan bumi, dengan kegaraman yang berbeda dari suatu tempat ke tempat lainnya. Kandungan rata-rata berbagai garam yang larut di dalam air laut sebesar 35gr/kg. Air Laut Mati mengandung garam yang sangat tinggi sehingga orang bisa terapung di dalamnya tanpa usaha yang berarti sedangkan Laut Baltik mengandung sedikit garam sehingga sangat mudah membeku. Air dengan kegaraman tinggi memiliki berat jenis lebih besar daripada yang kegaramannya rendah. Pada bagian air yang dalam, air dengan kegaraman tinggi akan terletak di bagian dasar. Pada daerah kutub, pembekuan air laut menjadi es menyebabkan garam terusir dari tubuh air yang membeku sehingga menyebabkan lapisan air di bawahnya mengalami peningkatan kandungan garam. Penumpukan garam di bagian dasar laut daerah kutub menyebabkan arus thermohaline, yaitu pergerakan air laut yang bukan disebabkan oleh perbedaan suhu, melainkan oleh perbedaan kegaraman. Air yang kegaramannya tinggi mengalir ke bagian air yang kegaramannya rendah, dan sebaliknya. Proses-proses aliran air dan nutrisi yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, baik tumbuhan, hewan, maupun manusia, secara tidak langsung tergantung pada kegaraman larutan di dalam sel tubuh, antara lain melalui proses osmosis. Osmosis adalah proses pergerakan dan pencampuran molekul-molekul air melalui membran semipermeabel yang memisahkan larutan konsentrasi rendah dengan larutan konsentrasi tinggi sampai mencapai kesetimbangan. Aliran air pada proses ini merupakan suatu proses fisika pasif yang terjadi tanpa memerlukan masukan energi, bahkan osmosis melepaskan energi yang dapat dimanfaatkan. Molekul-molekul air berukuran amat kecil, hanya beberapa Ǻ (Angstrom) dimana 1 Ǻ =10-10 m. Molekul-molekul air yang kecil ini dapat melarutkan garam atau elektrolit dan gula yang ukurannya lebih besar. Dengan demikian, apabila dua larutan yang berbeda konsentrasi dibatasi oleh membran semipermeabel (tembus oleh air dan tidak oleh ion-ion) maka air akan mempunyai tekanan untuk berpindah menuju larutan yang lebih pekat. Ini disebut tekanan osmosis dan proses perpindahan air tersebut disebut peristiwa osmosis. Peristiwa osmosis juga terjadi pada pengisapan air oleh tanaman menuju batang dan daun selain disebabkan oleh gaya kapiler yang akan dijelaskan kemudian. Pemanasan oleh sinar matahari terhadap daun menyebabkan penguapan yang menimbulkan perbedaan kekentalan antara sel-sel permukaan daun dengan sel-sel lainnya. Perbedaan kekentalan ini mengakibatkan terjadinya proses osmosis antarsel yang mendorong air dan nutrisi tanaman dari akar menuju daun. Jadi peristiwa osmosis membantu sifat kapiler dalam penyerapan air oleh tumbuhan yang tingginya bisa mencapai belasan bahkan puluhan meter.
Osmosis
Dalam metabolisme tubuh, fenomena osmosis amat penting karena banyak proses dalam tubuh baik dalam sel maupun organ tubuh melewati membran. Suatu contoh adalah ginjal. Organ ini berfungsi untuk menyaring darah, membuang sisa metabolime tubuh ke urin, dan membawa unsur bermanfaat ke dalam darah. Saringan dalam ginjal berupa membran dengan lubang-lubang berupa saluran amat halus. Pada membran inilah terjadi proses pemisahan yang amat rumit di mana peristiwa fisika, biologi, dan elektrokimia serta osmosis menjadi satu. Inilah proses pencucian darah alami ciptaan Allah yang terus bekerja sepanjang kehidupan tanpa harus mengganti membran. Namun apabila ada kerusakan ginjal, di mana pencucian darah tidak berjalan maka fungsi ginjal dapat digantikan alat cuci darah, yakni dengan teknik elektrodialisa. Teknik tersebut menggunakan membran yang dibantu dengan Iistrik untuk menarik ion-ion bermuatan. Dibanding ginjal yang hanya sebesar telur, alat cuci darah amat besar dan setiap saat harus mengganti membrannya. Teknologi baru telah memanfaatkan fenomena osmosis dengan membalikkan aliran air dan air berkadar garam tinggi menerobos membran semipermeabel dengan memberi tekanan besar. Teknologi tersebut disebut osmosis terbalik (reverse osmosis atau RO). Teknik ini digunakan untuk memurnikan air laut atau disebut desalinisasi. Sebagian dari kebutuhan air jutaan jamaah haji di Mekah dan Madinah dipasok dengan air desalinisasi yang dihasilkan menggunakan teknologi RO ini.  
  • Keasaman (pH)
Asam (Inggris=acid) pada zaman dahulu biasa dipakai untuk menamai zat (cair) yang rasanya asam dan memiliki kemampuan-kemampuan untuk melarutkan banyak zat lainnya, mengubah warna pada sayuran dan pewarna organik lainnya, dan dapat bereaksi bersama basa-basa membentuk garam. Sementara itu kata basa (Inggris = base) awalnya dipakai untuk menamai zat-zat yang apabila terlarut di dalam air memberikan kesan licin atau lengket, berasa pahit, dan memiliki kemampuan untuk menetralkan asam, serta mengembalikan warna yang berubah oleh asam. Nama lain yang dipakai untuk zat-zat yang bersifat basa adalah alkali, sebuah nama yang berasal dari kata bahasa Arab untuk menamai ekstrak pencucian abu tanaman-tanaman gurun. Pemakaian kata ini kemudian berkembang untuk menamai garam-garam yang ditambang di daerah gurun (natrium karbonat, soda kue, NaHC03) yang juga berasa pahit. Saat ini istilah alkali masih dipakai dalam ilmu kimia untuk menamai larutan basa kuat. Pada awal abad ke-19 terbukti bahwa unsur utama pada berbagai jenis asam adalah hidrogen. Pada akhir abad tersebut Arhenius mengemukakan bahwa asam berbeda dengan ion hidrogen lainnya di dalam suatu zat, karena mereka berbentuk ion hidrogen bebas (H+) ketika terlarut dalam air. Pada masa ini pula diketahui bahwa basa selalu berhubungan dengan ion OH atau dengan molekul-molekul yang dapat berdisoiasi dan menghasilkan ion OH. Pada awal abad XX, Bronsted menunjukkan bahwa ion H+ pada dasarnya adalah sebuah proton bebas yang tidak mungkin terbentuk di dalam air, tetapi akan menyatu dengan molekul air dalam bentuk hidrat yang disebut hidronium (H30+). Menurut Bronsted, asam adalah suatu molekul atau ion yang dapat memberikan ion H+ pada ion atau molekul lainnya. Dengan kata lain, asam adalah penyumbang proton atau proton donor. Sedangkan basa didefinisikan sebagai zat penerima proton atau proton akseptor. Air murni sama sekali tidak mengandung zat terlarut karena sebagian kecil molekul air akan terdisosiasi. Perbandingan antara jumlah atau konsentrasi total ion hasil disosiasi dengan molekul air yang tidak terdisosiasi sebesar sekitar 10-14, dengan konsentrasi ion H+ dan ion OH yang sama, masing-masing sekitar 10-7. Pada keadaan ini suasana reaksi air netral karena aktivitas ion H+ dan ion OH seimbang dan saling menghilangkan antara satu dan lainnya. Apabila ke dalam air ini ditambahkan zat lain yang bersifat asam, misalnya khlor (CI) maka air akan berubah menjadi larutan yang bersifat asam. Sedangkan apabila ditambahkan zat yang bersifat basa, misalnya kapur kalsium (CaC03) maka larutan akan bersuasana basa. Derajat keasaman dan kebasaan bertingkat-tingkat sesuai dengan kekuatan suasana reaksi yang dimilikinya dan ditentukan oleh jumlah dan derajat keasaman/kebasaan zat terlarut. Derajat keasaman biasa dinyatakan dengan pH (menyatakan nilai – log konsentrasi kapasitas) yang pada dasarnya merupakan besaran aktivitas kimia hidrogen di dalam larutan. Aktivitas kimia hidrogen di dalam larutan sebanding dengan  konsentrasi ion H+. Semakin besar konsentrasi ion, H+ semakin aktif ion tersebut dan semakin kuat pula derajat keasaman. Sedangkan skala pH merupakan logaritma terbalik dari konsentrasi ion H+ sehingga semakin kecil skala pH, semakin tinggi derajat keasamannya. pH memiliki skala 1 sampai 14. Semakin kuat keasaman atau kebasaan suatu larutan maka larutan tersebut akan lebih mudah bereaksi dengan zat-zat lainnya, terutama dengan zat-zat dengan sifat berlawanan. Asam kuat, seperti air keras, bisa bereaksi dengan hampir semua zat, dan apabila kontak dengan kulit atau bagian tubuh manusia atau hewan akan menyebabkan kerusakan sel sehingga mengakibatkan luka atau iritasi. Demikian pula dengan basa kuat seperti soda api.   Sifat Fisik (Thermal) Air Kemampuan air menyerap panas yang tinggi ikut berperan dalam mengatur tingkat di mana terjadi perubahan suhu udara. Sementara keberadaan air di permukaan bumi bergerak menyebar bebas di antara daratan, lautan, dan atmosfer. Karena itu pula perubahan suhu  antarmusim tidak terjadi secara mendadak, melainkan secara bertahap dan perlahan. Air adalah zat yang sangat umum di muka bumi. Jumlahnya pun relatif tetap, paling tidak selama kurun sejarah manusia. Jumlah air saat ini masih sebanyak dulu ketika manusia mulai ada, atau sebanyak di masa mendatang ketika manusia akan musnah dari permukaan bumi. Air berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain, dan bergerak dari satu tempat ke tempat yang lainnya. Secara teoretis dapat dikatakan bahwa air yang kita gunakan untuk mandi di pagi hari adalah air yang sama yang digunakan untuk mandi nenek moyang kita dua ribu tahun yang lalu, atau bahkan yang pernah diminum oleh dinosaurus lima puluh juta tahun yang lalu. Selain itu, air mempunyai sifat yang sangat unik dalam berbagai karakteristik yang penting. Misalnya saja, air adalah satu-satunya zat yang dapat ditemui dalam tiga keadaan, yakni wujud cair, padat, dan gas. Inilah uniknya air yang merupakan satu-satunya zat alami yang pada suhu normal dapat ditemukan dalam tiga bentuk. Air yang ada di bumi kita ini memang terus berinteraksi, mengubah dan berubah, dan terus bergerak bebas. Embun bumi adalah butir-butir air yang jika terkena sinar matahari karena mengalami penguapan akan diubah menjadi bentuk gas (uap air), atau jika dibekukan dapat berubah menjadi bentuk padat (es). Uap air sendiri dapat diubah menjadi air dengan kondensasi, atau secara langsung dapat diubah menjadi es dengan proses sublimasi. Es dapat diubah menjadi air dengan mencairkannya, atau menjadi uap air dengan disublimasi. Inilah bentuk keunikan air, yang dengan pemberian panas atau pengurangan panas, dapat berubah-ubah bentuk. Selain itu, air di dalam tanaman dapat keluar melalui dedaunan menuju udara sebagai uap dalam suatu proses yang disebut transpirasi. Fakta mengungkapkan bahwa air tawar yang tersedia di planet bumi kita ini hanya berjumlah 2-3% saja sedangkan sisanya merupakan air asin yang terdapat di laut. Kebutuhan makhluk hidup terpenuhi dari pendauran kembali air tawar yang jumlahnya terbatas ini. Yang menarik adalah dalam pendauran ini air tawar dapat ditemui wujudnya dalam bentuk padat (es, salju), cair, atau gas (uap). Hubungan keadaan air dalam tiga wujud ini dapat digambarkan dalam bentuk Diagram Fasa. Dalam Diagram Fasa, terdapat suatu titik di mana ketiga wujud air, yakni keadaan padat (berupa es), cair, dan gas (berupa uap air) berada dalam kesetimbangan, disebut titik tripel (TP) air. Titik ini digunakan untuk menentukan temperatur (dalam °C) yang diperlukan dalam perhitungan termodinamika. Koordinat titik tripel berada  pada temperatur 273,16°K (0,01°C)  dan pada tekanan 611,73 atmosfer (atau akan membeku pada 0o Celsius (C) dan mendidih di 100oC).  Dari Diagram Fasa dapat dikenal sifat fisik air lebih jauh dengan mengubah parameter temperatur dan tekanan. Hampir semua zat akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan. Tetapi, air memiliki sedikit pengecualian. Jika suhu diturunkan, memang volume air akan makin kecil seperti lainnya. Namun pada suatu ketika volume air justru membesar meskipun  suhunya tetap diturunkan. Jadi, ada suhu di mana air memiliki volume paling kecil. Jika pada suhu air dipanaskan, volumenya bertambah besar, dan jika pada suhu tersebut air didinginkan, volumenya akan membesar. Sifat air yang demikian disebut anomali air. Pada tekanan 1 atmosfer, volume terkecil air adalah ketika berada pada suhu 3,98°C. Dengan demikian, volume es lebih besar daripada volume air pada suhu 4°C. Karena volumenya paling kecil maka massa jenis yang terbesar terjadi saat suhu 3,98°C. Anomali di atas hanya dapat diterangkan oleh sifat polarisasi air dan ikatan hidrogen. Kondisi polar menyebabkan molekul-molekul air bergandengan di mana kutub negatif pada O akan bergandengan dengan atom H dari molekul air lain yang bermuatan positif. Dalam bentuk es, di mana molekul air (H2O) diam, mereka tersusun seperti kisi kristal yang terbuka dan struktur tersebut yang menyebabkan berat jenis es lebih kecil daripada air. Ketika danau di daerah bersuhu dingin membeku, es yang terbentuk akan mengapung di atas permukaan air. Hal ini terjadi karena massa jenis es lebih kecil daripada air yang bersuhu 1°C sampai 4°C. Itulah sebabnya permukaan danau sudah menjadi es, namun di dasarnya masih berupa air. Begitu juga bila kita membuat es batu dengan menggunakan pendingin (refrigerator), volume air sebelum menjadi es akan jauh lebih kecil dibandingkan setelah seluruh air telah berubah menjadi es. Apabila es dipanaskan, ikatan hidrogen akan putus atau bengkok dan struktur menjadi lebih rapat yang berarti berat jenis air membesar sampai pada suhu 4°C atau 277°K.  Tegangan Permukaan Air
surfaktan
Dalam keadaan cair, molekul air yang berada. pada permukaan (antarmuka cairan dan udara) berada pada posisi tarikan ke dalam yang kuat dari molekul dalam cairan, tanpa diimbangi tarikan molekul dari udara. Akibatnya, molekul-molekul pada permukaan membentuk seperti lapisan yang mempunyai kekuatan atau tegangan permukaan. Adanya tegangan ini dapat kita buktikan dengan meletakkan dengan hati-hati jarum atau silet pada permukaan air tersebut. Logam akan ditahan pada permukaan. Dengan adanya tegangan permukaan tersebut, air mempunyai beberapa keuntungan yang penting bagi kehidupan, yakni:
  1. Air hujan berbentuk bulat kedl karena adanya tegangan permukaan. Tetesan air akan mencari luas permukaan yang minimal, yakni berbentuk bulat.
  2. Banyak binatang kecil seperti serangga meletakkan telur- telurnya pada permukaan sehingga dengan mudah larva-larvanya akan hidup dalam air.
  3. Binatang seperti bebek atau burung-burung air dengan mudah dapat berenang karena adanya tegangan permukaan sehingga air tidak membasahi bulu mereka. Unggas air tersebut akan susah berenang apabila ke dalam air dimasukkan deterjen yang menurunkan tegangan permukaan.
  4. Pengisapan air dari dalam tanah oleh akar menuju batang dan daun berdasarkan sifat kapiler akibat tegangan permukaan air, bergantung pada jenis tanaman dan dibantu oleh sinar matahari yang menyinari daun. Beberapa pohon dapat tumbuh baik di tanah kering, contoh, pohon semangka dan melon dapat tumbuh baik di musim kering. Kekuatan daya isap secara kapiler tersebut pada beberapa pohon amat besar dan dapat mencapai ketinggian puluhan meter. Ini menunjukkan kekuatan yang melebihi daya sedot pompa air yang kadang tak lebih dari 15 meter.
  Tegangan permukaan cairan dapat diurunkan dengan menambahkan suatu zat yang bertindak sebagai surfaktan. Kata surfaktan (surfactant) berasal dari singkatan surface active agent. Zat ini biasanya merupakan suatu senyawa organik yang terdiri dari kepala (head) yang bersifat hydrophyl dan ekor (tail) yang bersifat hydrophob. Oleh karenanya, molekul surfaktan memiliki bagian yang larut dan bagian yang tidak larut dalam air. Molekul surfaktan akan segera menuju ke bagian permukaan air di mana bagian yang larut akan tetap berada dalam air, sedangkan bagian yang tidak larut akan berada di luar air, misalnya di udara atau di dalam minyak apabila air bercampur minyak. Surfaktan adalah senyawa yang dapat menurunkan tegangan permukaan cairan sehingga memudahkan penyebaran serta mengurangi tegangan permukaan antarcairan, atau antara cairan dengan zat padat. Daya larut zat/unsur/senyawa akan meningkat apabila ke dalam air kita tambahkan zat yang bersifat surfaktan, yang di antaranya dikenal dengan istilah sabun atau deterjen. Selain untuk melarutkan dan mencuci, surfaktan banyak dipakai untuk berbagai penggunaan, antara lain: pendispersi minyak, pelembut serat, perekat, pestisida, dan lain-lain.   Dikutip dari Tafsir al-‘Ilmi
Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on whatsapp

Leave a Reply

Close Menu