1.1 Water

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiSebab air pelarut yang baik
   Huraian

   Molekul air berkutub. Hujung O (δ−) tertarik kepada ion positif dan hujung H (δ+) kepada ion negatif, lalu molekul air mengelilingi ion atau molekul berkutub (penghidratan) dan memisahkannya.

   Contoh

   NaCl larut kerana Na⁺ dikelilingi oksigen air dan Cl⁻ dikelilingi hidrogen air.

2. IsiPeranan fisiologi pelarut
   Huraian

   Bahan terlarut boleh bertindak balas (medium tindak balas biokimia) dan diangkut dalam cecair badan atau salur tumbuhan.

   Contoh

   Glukosa diangkut dalam plasma darah; urea dikumuhkan sebagai larutan dalam air kencing; sukrosa diangkut dalam floem.

JadualSifat air dan peranan fisiologi

IstilahIstilah

Hidrofilik (hydrophilic)

Bahan berkutub atau bercas yang larut dalam air

Hidrofobik (hydrophobic)

Bahan tidak berkutub yang tidak larut dalam air

Kohesi (cohesion)

Daya tarikan antara molekul yang sama jenis

Adhesi (adhesion)

Daya tarikan antara molekul air dengan permukaan lain

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiSudut ikatan 104.5°
   Huraian

   Dua pasangan elektron bebas pada oksigen menolak dua ikatan O-H, maka molekul bengkok dengan sudut kira-kira 104.5°. Bentuk bengkok inilah yang menjadikan cas tidak seimbang.

   Contoh

   Jika molekul air lurus (180°), dwikutub saling membatal dan air tidak akan membentuk ikatan hidrogen yang kuat.

2. IsiIkatan hidrogen dan kepentingannya
   Huraian

   Hidrogen δ+ satu molekul tertarik kepada oksigen δ− molekul jiran. Setiap molekul boleh membentuk sehingga empat ikatan hidrogen. Ikatan ini menjadi punca kohesi, muatan haba tentu tinggi dan haba pendam tinggi.

   Contoh

   Air kekal cecair pada suhu bilik walaupun molekulnya kecil (H₂O, 18 g mol⁻¹) kerana ikatan hidrogen; ini membolehkan hidupan wujud dalam medium cecair.

NotaStruktur molekul air

Molekul air (H₂O) terdiri daripada satu atom oksigen yang terikat secara kovalen kepada dua atom hidrogen. Dua pasangan elektron bebas pada oksigen menyebabkan bentuk molekul bengkok dengan sudut ikatan (bond angle) kira-kira 104.5°. Oksigen lebih elektronegatif, maka elektron dikongsi tidak sama rata: oksigen bercas separa negatif (δ−) dan hidrogen bercas separa positif (δ+). Molekul air ialah molekul berkutub (polar molecule). Hidrogen δ+ satu molekul tertarik kepada oksigen δ− molekul jiran membentuk ikatan hidrogen (hydrogen bond); setiap molekul boleh membentuk sehingga empat ikatan hidrogen.

Peta buihSifat air dan sumbernya

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiAsal kekutuban
   Huraian

   Oksigen lebih elektronegatif daripada hidrogen, maka elektron dikongsi tidak sama rata: O bercas separa negatif (δ−) dan H bercas separa positif (δ+). Bentuk bengkok mengekalkan dwikutub ini.

   Contoh

   Aliran air dari buret dibengkokkan oleh rod bercas kerana molekulnya berkutub.

2. IsiKesan kekutuban dalam organisma
   Huraian

   Bahan berkutub (hidrofilik) larut dalam air, bahan tidak berkutub (hidrofobik) tidak larut. Ini menyebabkan fosfolipid menyusun diri menjadi dwilapisan dan protein melipat dengan kumpulan R hidrofobik di dalam.

   Contoh

   Ekor asid lemak fosfolipid menjauhi air dan kepala fosfat menghadap air, membentuk membran sel.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiKohesi dan adhesi
   Huraian

   Kohesi ialah tarikan antara molekul air melalui ikatan hidrogen. Adhesi ialah tarikan molekul air kepada permukaan lain seperti dinding salur xilem yang berkutub.

   Contoh

   Titisan air membentuk butir bulat di atas daun berlilin (kohesi), tetapi merebak pada kaca bersih (adhesi).

2. IsiPeranan dalam xilem
   Huraian

   Apabila air tersejat dari daun, tegangan menarik turus air yang tidak putus ke atas kerana kohesi; adhesi membantu turus melekat pada dinding salur (teori kohesi-tegangan).

   Contoh

   Air dapat naik lebih 50 m ke puncak pokok tualang tanpa pam.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiKetumpatan maksimum pada 4 °C
   Huraian

   Apabila air disejukkan di bawah 4 °C, ikatan hidrogen menjadi stabil dan menyusun molekul dalam kekisi terbuka; molekul lebih berjauhan, maka ais kurang tumpat daripada air cecair.

   Contoh

   Air 4 °C yang paling tumpat tenggelam ke dasar tasik pada musim sejuk.

2. IsiPeranan fisiologi
   Huraian

   Ais terapung membentuk lapisan penebat di permukaan; air di bawahnya tidak membeku, maka ikan dan tumbuhan akuatik terus hidup. Ketumpatan air juga memberi keapungan dan sokongan kepada organisma akuatik.

   Contoh

   Ikan di tasik beku di Kanada masih berenang di bawah lapisan ais.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiPunca ketegangan permukaan
   Huraian

   Molekul di permukaan hanya ditarik ke bawah dan ke sisi oleh molekul jiran (kohesi), maka permukaan bertindak seperti selaput yang teregang.

   Contoh

   Jarum keluli boleh terapung jika diletakkan perlahan-lahan di atas air.

2. IsiPeranan fisiologi
   Huraian

   Ketegangan permukaan menyokong organisma kecil di permukaan air dan mempengaruhi lapisan cecair di dalam badan.

   Contoh

   Serangga pelayar air (pond skater) berjalan di atas air; lapisan air pada dinding alveolus mempunyai ketegangan permukaan yang perlu dikurangkan oleh surfaktan.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiSebab muatan haba tentu tinggi
   Huraian

   Muatan haba tentu air kira-kira 4.2 J g⁻¹ °C⁻¹. Banyak tenaga haba digunakan untuk memutuskan ikatan hidrogen sebelum tenaga kinetik molekul (suhu) meningkat.

   Contoh

   Untuk menaikkan suhu 1 kg air sebanyak 1 °C, kira-kira 4200 J diperlukan.

2. IsiPeranan penstabilan suhu
   Huraian

   Suhu badan organisma (kebanyakannya air) dan habitat akuatik berubah perlahan walaupun suhu persekitaran berubah, maka enzim berfungsi pada suhu hampir malar.

   Contoh

   Suhu laut berubah hanya beberapa darjah antara siang dan malam berbanding suhu pasir pantai.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiKelikatan rendah
   Huraian

   Ikatan hidrogen sentiasa putus dan terbentuk semula, maka molekul air mudah bergelincir antara satu sama lain dan air mengalir dengan mudah. Ia juga bertindak sebagai pelincir.

   Contoh

   Darah (kebanyakan plasma air) mengalir lancar dalam kapilari; cecair sinovia melincirkan sendi.

2. IsiHaba pendam pengewapan tinggi
   Huraian

   Banyak tenaga diperlukan untuk memutuskan ikatan hidrogen supaya air berubah menjadi wap. Apabila air tersejat dari permukaan, haba ini diambil dari permukaan itu, lalu permukaan menjadi sejuk.

   Contoh

   Berpeluh menyejukkan badan atlet; transpirasi menyejukkan daun pada hari panas.