Air, Si Molekul Ajaib

Air, yang merupakan zat cair istimewa untuk kehidupan, menutupi dua pertiga dari permukaan bumi. Tubuh setiap makhluk hidup di bumi terbentuk dari cairan yang sangat istimewa ini  dengan perbandingan antara 50%-95%. Dari bakteri yang hidup di sumber air panas dengan suhu yang mendekati titik didih air, sampai beberapa jenis lumut yang tumbuh pada gletser. Kehidupan ada di setiap tempat yang terdapat air, tanpa memandang suhu. Bahkan pada setetes air yang tergantung di ujung sebuah daun, ribuan mikroorganisme hidup, bereproduksi ,dan mati.

            Tahukan anda bahwa ternyata molekul air, yang merupakan dasar kehidupan di bumi, sangat sulit terbentuk. Penyebab mengapa air lambat terbentuk adalah suhu. Pada suhu kamar, oksigen dan air bereaksi sangat lambat.

            Dalam keadaan bebas, oksigen dan hidrogen ditemukan sebagai molekul H₂ dan O₂. Untuk bergabung membentuk molekul air, keduanya harus bertumbukkan. Sebagai hasil dari tumbukkan ini, ikatan-ikatan yang membentuk molekul hidrogen dan oksigen melemah sehingga tidak ada lagi penghalang untuk bergabungnya atom oksigen dan hidrogen. Suhu akan meningkatkan energi begitu juga kecepatan molekul-molekul ini, sehingga jumlah tubrukan yang terjadi meningkat. Akibatnya reaksi yang terjadi dipercepat.

Sifat-sifat air yang menakjubkan

            Air memiliki banyak sifat kimiawi yang unik. Setiap molekul air terbentuk oleh kombinasi antara atom hidrogen dan oksigen. Cukup menarik bahwa kedua gas ini, satu mudah membakar dan yang lainnya mudah terbakar. Bergabung membentuk sebuah cairan, dan lebih menariknya, cairan itu adalah air.

            Muatan listrik air adalah nol atau bermuatan netral. Meskipun demikian, komponen oksigen dari molekul air memiliki muatan yang sedikit negatif dan komponen hidrogennya memiliki sedikit bermuatan positif. Jika ada lebih dari satu molekul air yang bergabung, muatan positif dan negatif tersebut akan tarik-menarik membentuk sebuah ikatan yang sangat istimewa, “yaitu ikatan hidrogen”.

            Ikatan hidrogen memungkinkan air untuk melawan perubahan suhu. Walaupun suhu udara meningkat secara tiba-tiba, suhu air hanya meningkat perlahan. Sebaliknya, jika suhu udara turun secara tiba-tiba, suhu air akan berkurang secara perlahan.

Air memerlukan energi termal yang sangat besar untuk menguap. Karena begitu banyak energi termal yang digunakan saat menguap, suhunya menurun. Sebagai contoh, suhu normal tubuh adalah 36⁰C dan suhu tubuh tertinggi yang bisa di tolerir adalah 42⁰C. Selisih 6⁰C ini tentu sangat kecil dan bahkan beraktivitas beberapa jam saja di bawah sinar matahari bisa meningkatkan tubuh sebesar itu. Meskipun begitu, tubuh kita menghabiskan banyak energi termal melalui keringat, yakni dengan menyebabkan air yang dikandungnya menguap, yang selanjutnya menyebabkan suhu tubuh menurun. Jika tubuh kita tidak memiliki mekanisme otomatis seperti ini, maka beraktivitas dibawah sinar matahari beberapa jam saja dapat berkibat fatal.

Ikatan hidrogen juga melengkapi air dengan sifat luar biasa lainnya, yaitu molekul air lebih rapat dalam wujud cair dibanding dalam wujud padat. Sebenarnya, hampir semua molekul zat di bumi ini lebih rapat dalam wujud padat dibanding dengan wujud cairnya.

Ini yang menyebabkan es lebih ringan dari pada air. Umumnya, jika anda melelehkan logam manapun dan kedalam lelehan tersbut dimasukkan beberapa lempeng logam yang sama, maka lempeng-lempeng ini akan tenggelam langsung ke dasar. Akan tetapi, pada air hal yang terjadi berbeda. Gunung es yang beratnya ribuan ton akan terapung di atas  air seperti gabus.   

Lavoisier, Ilmuan yang malang

Antoine Laurent Lavoisier

           

Lavoisier (1743-1749) adalah kimiawan perancis yang dijuluki Bapak Kimia Modern bersama kimiawan lainnya. Ia yang menyumbangkan teori flogiston dan mampu menjelaskan secara mengesankan mengenai berlakunya Hukum Kekelan Massa pada setiap reaksi kimia. Ia yang mengusulkan tata nama kimia, menemukan perbedaan unsur dan senyawa, menulis buku pelajaran Kimia yang pertama, dan ia juga yang mula-mula mengetahui pentingnya oksigen untuk pernafasan dan pembakaran. Selain menguasai ilmu Kimia, Lavoisir juga merupakan ahli ekonomi, ahli pertanian, ahli eksperimen, dan pegawai pemerintah yang brilian. Ia yang memperbaharui sistem pengukuran dan penimbangan di seluruh Eropa.

            Sejak kecil Lavoisier menderita penyakit perncarnaan yang kronis. Ia terpaksa banyak tinggal di rumah. Lamun Lavoisier pantang menyerah. Ia mempelajari banyak hal dan selalu ingin memperbaiki keadaan dan keterbatasannya tersebut. Pada usia 23 tahun, ia menulis esai mengenai penerangan kota. Esai cemerlangnya itu mendapat penghargaan berupa medali Emas dari Lembaga Ilmu Pengetahuan Prancis. Ia diangkat sebagai anggota lembaga itu pada usia 25 tahun.

            Terlepas dari segala kecemerlangnya, Lavoisier bernasib malang. Ia memang berasal dari keluarga bangsawan, terseret arus revolusi Prancis. Pada Mei 1794, dalam usia 51 tahun, kepalanya dipenggal dengan pisau gilotin oleh kaum revolusioner. Akan tetapi, Lavoisier tetaplah ilmuan sejati. Sesaat sebelum meninggal, permintaan terakhirnya adalah penundaan waktu hukuman untuk menyelesaikan percobaan ilmiahnya. Kepada hakim ia berkata, “Saya ilmuwan, bukan bangsawan.” Akan tetapi, hakim menjawab, “Republik tidak membutuhkan ilmuwan.”

            Keputusan hakim tersebut akhirnya harus dibayar mahal dengan nyaw Lavoisier. Prancis telah kehilangan satu permatanya yang begitu berkilau. Sepeninggal Lavoisier, Lagrange, ahli matematika Prancis, berkata, “Perlu waktu satu detik untuk memenggal kepala Lavoisier, namun perlu waktu 100 tahun untuk menumbuhkannya kembali.” Nasi sudah menjad bubur.

Mendellev, penemu tabel periodik modern

Dimitri Ivanovich Mendeleev (1834-1970)

            Dimitri Mendeleev lahir di Tobolsk, Siberia, Rusia pada 8 Februari 1834, ia anak ke-13 dari 17 saudara. Mendeleev memulai pendidikan saat berumur 13 tahun. Pada 1849 keluarga Mendeleev pindah ke St. Petersburg dan Mendeleev melanjutkan studinya di kota tersebut tepatnya di Main Pedagogical Institute pada 1850.

            Setelah kelulusannya, Mendeleev didiagnosamengidap TBC dan terpaksa meninggalkan St. Petersburg. Meskipun sakit, Mendeleev tetap berkarya dan mengajar kimia. Mendeleev berhasil sembuh dari penyakitnya dan kembali ke St. Petersburg pada 1857. Atas dedikasinya pada bidang kimia, Mendeleev diangkat menjadi professor kimia di St. Petersburg Technological  Institute dan University of St. Petersburg. Kontribusinya membuat St. Petersburg diakui sebagai pusat penelitian kimia.

Salah satu kontribusi Mendeleev untuk ilmu kimia adalah tabel periodik unsur yang dibuatnya. Berbeda dengan para kontrobutor tabel periodik lainnya yang menyusun tabel periodik berasarkan sifat fisika unsur-unsur  yang ada saat itu, tabel periodik Mendeleev menekankan pada sifat kimia unsur. Akibatnya, terdapat ruang-ruang kosong pada tabel periodiknya yang ia prediksi akan ditempati unsur-unsur yang akan ditemukan di kemudian hari.

            Mendeleev juga memprediksikan unsur-unsur tersebut. Ia memprediksikan unsur mirip aluminium dan silikon yang ia namai ekaaluminium dan ekasilikon. Unsur galliun dan germanium yang ditemukan kemudian memiliki sifat mirip ekaaluminium dan ekasilikon yang diprediksikan Mendeleev.