Air dan kehidupan

welcome to my blog

Jumat, 22 April 2011

Ikatan air dan Kekuatan Atom

Apa sebetulnya yang membuat benda-benda yang Anda lihat di sekitar Anda saling berbeda? Apa yang membedakan warna, bentuk, rasa dan bau mereka? Mengapa satu zat lunak, sementara yang lain keras, namun satu lagi cair? Dari yang sudah Anda baca sejauh ini, Anda mungkin akan menjawab pertanyaan ini dengan mengatakan, "Perbedaan di antara atom-atom merekalah yang menyebabkannya". Tetapi, jawaban ini tidak memadai, karena jika atom-atom adalah penyebab perbedaan ini, maka harus ada miliaran atom yang memiliki sifat bebeda-beda. Dalam praktiknya, tidak seperti itu. Banyak materi tampak berbeda dan memiliki sifat-sifat berbeda walaupun atom-atom mereka sama. Penyebabnya adalah beragam ikatan kimia yang dibentuk atom di antara mereka untuk menjadi molekul.
Untuk menjadi materi, molekul adalah langkah kedua setelah atom. Molekul adalah unit terkecil yang menentukan sifat-sifat kimia dari suatu materi. Benda kecil ini disusun oleh dua atom atau lebih dan terkadang oleh ribuan kelompok atom. Atom-atom terikat dalam molekul dengan ikatan kimia yang ditentukan oleh gaya tarik elektromagnetik, yang berarti bahwa ikatan-ikatan ini terbentuk berdasarkan muatan listrik atom. Muatan listrik atom, pada gilirannya, ditentukan oleh elektron-elektron yang berada pada kulit terluar. Penyusunan molekul dalam kombinasi berbeda menimbulkan keanekaragaman materi di sekitar kita. Pentingnya ikatan kimia yang mendasari perbedaan materi menjadi jelas di sini.
Ikatan-Ikatan Kimia
Seperti yang diterangkan di atas, ikatan kimia dibentuk melalui gerakan elektron-elektron di kulit terluar atom. Tiap atom memiliki kecenderungan untuk mengisi kulit terluarnya dengan elektron sejumlah yang mampu ia tampung. Jumlah maksimum elektron yang dapat ditampung oleh kulit terluar atom adalah 8. Untuk melakukan ini, atom menerima elektron dari atom lain demi melengkapkan jumlah elektron kulit terluar menjadi 8, atau jika atom ini memiliki elektron lebih sedikit pada kulit terluar, ia memberikannya pada atom lain, membuat subkulit yang sebelumnya telah dilengkapi di dalam orbit terluarnya. Kecenderungan atom untuk saling bertukar elektron menyusun basis yang memicu gaya ikatan kimia yang mereka bentuk di antara mereka.

Atom sodium memberikan elektron terluarnya kepada atom klorin dan menjadi bermuatan positif. Karena menerima elektron, atom klorin menjadi bermuatan negatif. Keduanya membentuk ikatan ion melalui dua muatan berlawanan yang tarik-menarik ini. 24

 
Gaya penggerak ini, yaitu, tujuan atom untuk meningkatkan jumlah elektronnya pada kulit terluar menjadi maksimal, menyebabkan atom membentuk tiga macam ikatan dengan atom lain. Yaitu, ikatan ion, ikatan kovalen, dan ikatan logam.
Biasanya, ikatan khusus yang dikategorikan sebagai "ikatan lemah", terjadi di antara molekul. Ikatan ini lebih lemah daripada ikatan yang dibentuk oleh atom untuk menjadi molekul, karena molekul membutuhkan struktur yang lebih fleksibel untuk membentuk materi.
Sekarang, mari kita tinjau sekilas sifat ikatan-ikatan itu dan bagaimana mereka terbentuk.
Ikatan Ion
Atom-atom yang digabungkan dengan ikatan ion saling bertukar elektron untuk melengkapi jumlah elektron pada kulit terluarnya menjadi delapan. Atom yang memiliki sampai dengan empat elektron pada kulit terluarnya memberikan elektron ini kepada atom lain yang akan bergabung dengannya, dan dengan keempat elektron itu mereka berikatan. Atom yang memiliki lebih dari empat elektron pada kulit terluarnya menerima elektron dari atom lain yang akan berikatan dengannya. Molekul-molekul yang terbentuk dengan jenis ikatan ini memilik struktur kristal (kubik). Molekul garam dapur (NaCl) adalah salah satu senyawa yang terbentuk oleh ikatan ini. Mengapa atom memiliki kecenderungan itu? Apa yang akan terjadi bila mereka tidak memilikinya?

Sebagian atom membentuk molekul baru dengan ikatan kovalen, berbagi elektron pada orbit terluar mereka.25

Hingga saat ini, ikatan yang dibentuk atom dapat didefinisikan secara umum. Belum dimengerti mengapa atom-atom mengikuti prinsip ini. Mungkinkah atom-atom memutuskan sendiri bahwa jumlah elektron kulit terluarnya harus 8? Tentu saja tidak. Ini adalah perilaku yang berkehendak, dan berada di luar jangkauan atom, karena atom tidak memiliki intelegensi, keinginan, atau kesadaran. Jumlah ini adalah kunci dalam penggabungan atom-atom sebagai molekul, yang merupakan langkah pertama dalam penciptaan materi, dan akhirnya alam semesta. Jika atom tidak memiliki kecenderungan seperti itu yang berdasarkan prinsip ini, molekul, dan pada gilirannya, materi tidak akan ada. Tetapi, sejak pertama kali diciptakan, atom telah berperan dalam pembentukan molekul dan materi dengan sempurna berkat kecenderungan ini.
Ikatan Kovalen
Para ilmuwan yang mempelajari ikatan antara atom menghadapi situasi yang sangat menarik. Sementara sebagian atom saling bertukar elektron agar ikatan terjadi, beberapa dari mereka justru saling berbagi elektron pada kulit terluarnya. Penelitian lebih jauh mengungkap bahwa banyak molekul yang memegang peranan kritis dalam kehidupan ada berkat ikatan kovalen ini.

Ikatan antara atom-atom logam sangat berbeda dengan bentuk ikatan kimia lain - setiap atom logam menyumbangkan elektron terluarnya pada kolam umum. "Lautan elektron" ini menjelaskan sifat kunci logam - kemampuannya menghantarkan listrik.26

Mari kita tinjau sebuah contoh sederhana untuk menjelaskan ikatan-ikatan kovalen ini dengan lebih baik. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya mengenai kulit-kulit elektron, atom dapat membawa maksimal dua elektron pada kulit paling dalam. Atom hidrogen mempunyai elektron tunggal dan ia memiliki kecenderungan untuk melengkapkan jumlah elektronnya menjadi dua supaya stabil. Untuk itu, atom hidrogen membentuk ikatan kovalen dengan atom hidrogen lainnya. Jadi, kedua atom hidrogen berbagi elektron tunggal masing-masing sebagai elektron kedua. Maka terbentuklah molekul H2.
Ikatan Logam
Jika sejumlah besar atom bergabung dengan berbagi elektron masing-masing, ini disebut ikatan logam. Logam seperti besi, tembaga, seng, aluminium, dan lain-lain, yang membentuk materi mentah banyak perkakas dan instrumen yang kita lihat atau gunakan sehari-hari, mendapatkan badan yang padat dan rapat karena ikatan-ikatan logam yang terbentuk oleh atom-atomnya.
Para ilmuwan tidak mampu menjawab pertanyaan mengapa elektron-elektron pada kulit elektron atom memiliki kecenderungan itu. Yang paling menarik, makhluk hidup menjadi ada karena kecenderungan ini.
Langkah Berikutnya: Senyawa
Apakah Anda pernah bertanya-tanya berapa banyak senyawa yang dapat dibentuk dengan ikatan-ikatan ini?
Di laboratorium, senyawa jenis baru diproduksi setiap hari. Sekarang ini, hampir ada dua juta senyawa. Senyawa kimia paling sederhana dapat berukuran sekecil molekul hidrogen, sementara ada juga senyawa yang terbentuk dari jutaan atom. 27
Berapa paling banyak sebuah unsur membentuk senyawa berbeda? Jawaban dari pertanyaan ini sangat menarik, karena di satu sisi ada unsur-unsur tertentu yang tidak berinteraksi dengan unsur lainnya (gas-gas lembam/inert gasses), sementara di sisi lain ada atom karbon yang mampu membentuk 1.700.000 senyawa. Seperti yang dinyatakan di atas, jumlah total senyawa ada sekitar dua juta. 108 dari total 109 unsur membentuk 300.000 senyawa. Namun karbon, membentuk 1.700.000 senyawa sepenuhnya sendirian dengan cara sangat menakjubkan.
Bahan Penyusun Kehidupan: "Karbon"

A tom karbon
Karbon adalah unsur paling penting untuk makhluk hidup, karena semua organisme hidup dibangun dari senyawa karbon. Halaman banyak sekalipun tidak akan cukup untuk menjelaskan sifat-sifat atom karbon, yang sangat penting untuk keberadaan kita. Lagipula ilmu kimia belum mampu menemukan semua sifatnya. Di sini kami akan menyebutkan hanya beberapa sifat karbon yang paling penting.
Struktur yang beraneka ragam seperti membran sel, tanduk rusa, batang kayu, lensa mata, dan bisa laba-laba disusun oleh senyawa karbon. Karbon, bergabung dengan hidrogen, oksigen, dan nitrogen dalam kuantitas dan susunan geometri yang berbeda-beda, menghasilkan pelbagai jenis materi dengan pelbagai sifat baru. Jadi, apa yang menyebabkan karbon mampu membentuk hampir 1,7 juta senyawa?
Salah satu sifat terpenting karbon adalah kemampuannya untuk membentuk rantai dengan sangat mudah dengan cara membariskan atom-atom karbon. Rantai karbon terpendek dibuat dengan dua atom karbon. Meskipun belum diketahui pasti berapa banyak atom karbon yang membentuk rantai terpanjang, kita dapat berbicara tentang rantai dengan 70 mata rantai. Jika kita lihat bahwa atom yang dapat membentuk rantai terpanjang selain karbon adalah silikon yang membentuk enam sambungan, maka keluarbiasaan karbon dapat dimengerti lebih baik. 28

Materi mentah alam semesta dan tabel periodik: 92 unsur yang ditemukan bebas di alam dan 17 unsur yang dibuat di laboratorium atau dalam reaksi nuklir, disusun dalam sebuah tabel yang disebut "Tabel Periodik" menurut jumlah protonnya. Sekilas kita lihat, Tabel Periodik hanyalah kotak-kotak berisi satu atau dua huruf dengan angka-angka di sudut atas dan bawah. Namun yang paling menarik, tabel ini menampung elemen-elemen seluruh alam semesta termasuk udara yang kita hirup, di samping pula tubuh kita.

Mengapa karbon membentuk rantai dengan begitu banyak mata rantai adalah karena rantainya tidak linear. Rantai dapat bercabang, juga mampu membentuk poligon.
Dalam hal ini, bentuk rantai memainkan peranan penting. Dalam dua senyawa karbon, misalnya, jika atom-atom karbon yang berjumlah sama membentuk rantai-rantai yang berbeda, terbentuklah dua zat berbeda. Karakteristik atom karbon yang disebutkan di atas menghasilkan molekul-molekul yang penting untuk kehidupan.
TIGA MOLEKUL YANG SAMA
MENGHASILKAN TIGA ZAT SANGAT BERBEDA.
Bahkan perbedaan jumlah atom antar molekul menyebabkan hasil yang sangat berbeda. Sebagai contoh, mari kita cermati dua molekul yang ditulis di bawah ini. Keduanya tampak mirip kecuali pada komponen karbon dan hidrogennya. Hasilnya adalah dua substansi yang sangat bertolak belakang:
C18H24O2 dan C19H28O2.
Dapatkah Anda menebak molekul-molekul apa ini? Kami beritahu saja Anda: yang pertama adalah estrogen yang kedua adalah testosteron. Yang pertama adalah hormon yang bertanggungjawab atas sifat-sifat kewanitaan, dan yang kedua adalah hormon yang bertanggung jawab atas sifat-sifat kelaki-lakian. Paling menarik di sini adalah, bahkan sedikit perbedaan dalam jumlah atom menyebabkan perbedaan seksual.
Sekarang mari kita lihat formula di bawah ini:
C6H12O2.
Bukankah molekul ini menyerupai molekul hormon estrogen dan testosteron? Jadi, molekul apa ini? Apakah hormon lain lagi? Biar kami jawab langsung: ini adalah molekul gula.
Dari contoh ketiga molekul yang tersusun dari unsur-unsur yang sama, terlihat jelas betapa beragamnya zat yang dihasilkan dari perbedaan jumlah atom. Di satu sisi, ada hormon untuk karakteristik seksual, sementara di lain sisi, ada gula, makanan dasar

Sebagian molekul senyawa karbon hanya mengandung beberapa atom, yang lain mengandung ribuan bahkan jutaan atom. Juga, tak ada elemen lain yang semampu karbon dalam membentuk molekul-molekul stabil dan tahan lama.
Mengutip David Burnie dalam bukunya, Life:

Apa yang Terjadi Seandainya Atom-Atom yang Berdekatan Tiba-Tiba Bereaksi?
Baru saja dikatakan bahwa seluruh alam semesta dibentuk dari interaksi 109 unsur atom yang berbeda-beda. Di sini ada hal yang perlu disebutkan, yaitu bahwa kondisi yang sangat penting harus dipenuhi agar reaksi dimulai. Sebagai contoh, air tidak terbentuk kapanpun oksigen dan hidrogen bertemu, dan besi tidak segera berkarat begitu bersentuhan dengan udara. Kalau demikian, besi, yang merupakan logam keras dan mengkilat, dalam beberapa menit saja akan berubah menjadi besi-oksida, yang berupa bubuk halus. Tidak ada logam yang tersisa di bumi dan keteraturan di dunia akan sangat terganggu. Jika atom-atom yang kebetulan berdekatan dengan jarak tertentu bersatu segera tanpa harus memenuhi kondisi-kondisi tertentu, atom dari dua zat berbeda akan langsung berinteraksi. Dalam kasus ini, Anda bahkan tidak mungkin duduk di kursi, karena atom-atom yang membentuk kursi akan langsung bereaksi dengan atom-atom yang membentuk tubuh Anda, dan Anda akan menjadi manusia setengah kursi (!). Tentu saja dalam dunia seperti itu, tidak akan ada kehidupan. Bagaimana hal itu dihindari?
Sebagai contoh, molekul-molekul hidrogen dan oksigen bereaksi sangat lambat pada suhu kamar. Ini berarti air terbentuk sangat lambat pada suhu kamar. Tetapi bila suhu lingkungan meningkat, energi molekul juga meningkat dan reaksi dipercepat, sehingga air terbentuk dengan cepat pula. Jumlah minimum energi yang dibutuhkan molekul untuk bereaksi dengan yang lain disebut energi aktivasi. Misalnya, agar molekul hidrogen dan oksigen bereaksi satu sama lain untuk membentuk air, energi mereka haruslah lebih tinggi dari energi aktivasi.
Coba pikirkan. Jika suhu bumi sedikit lebih tinggi, atom-atom akan bereaksi terlalu cepat, yang berarti akan merusak keseimbangan di alam. Bila kebalikannya, suhu bumi lebih rendah, maka atom-atom akan bereaksi terlalu lambat, yang sekali lagi akan mengganggu keseimbangan di alam. Ini menjelaskan mengapa jarak bumi dari matahari sangat tepat untuk menyokong kehidupan di bumi. Tentu saja, keseimbangan rumit yang dibutuhkan untuk kehidupan tidak berakhir di sini. Kemiringan sumbu bumi, massanya, luas permukaannya, proporsi gas-gas dalam atmosfer, jarak antara bumi dan bulan, serta banyak faktor lain, harus tepat nilainya seperti sekarang ini sehingga makhluk hidup bisa bertahan. Ini menunjuk pada fakta bahwa semua faktor ini tidak dapat berkembang secara kebetulan dan semuanya diciptakan Allah, Pemilik kekuasaan tertinggi, yang memahami semua sifat makhluk.
Biasanya, peran ilmu pengetahuan selama proses ini hanyalah memberi nama hukum-hukum fisika yang teramati. Seperti dijelaskan di awal, dalam fenomena seperti itu, pertanyaan seperti "apa?", "bagaimana?" dan "dengan cara bagaimana?"
menjadi tidak penting. Apa yang kita capai dengan semua pertanyaan ini hanyalah penjabaran dari hukum-hukum yang telah ada. Pertanyaan utama yang seharusnya diajukan adalah "mengapa?" dan "siapa yang menciptakan hukum-hukum ini?" Jawaban pertanyaan-pertanyaan ini tetap menjadi teka-teki bagi para ilmuwan yang menganut dogma-dogma materialis secara buta.
Di sini, di mana para materialis mencapai jalan buntu, gambarannya sangat jelas bagi orang-orang yang melihat kejadian di alam semesta dengan pikiran dan kesadarannya. Keseimbangan tanpa cacat di alam semesta, yang tidak bisa dijelaskan sebagai suatu kebetulan, telah diwujudkan menurut perencanaan dan kehendak yang agung, seperti yang dinyatakan dalam ayat, "Allah memperhitungkan segala sesuatu." (Surat an-Nisa: 86), dan Dia menciptakan segala sesuatu menurut perhitungan, aturan, dan keseimbangan yang sangat teliti

Intan, batu yang sangat berharga, adalah turunan karbon, yang di sisi lain, banyak ditemukan di alam sebagai grafit.
Karbon adalah unsur yang luar biasa. Tanpa kehadiran karbon dan sifat-sifat uniknya, tidak mungkin ada kehidupan di muka bumi.29
Seorang ahli kimia dari Inggris, Nevil Sidgwick, menulis dalam bukunya Unsur-Unsur Kimia dan Senyawanya, tentang pentingnya karbon bagi makhluk hidup:
Karbon adalah elemen yang unik di antara unsur-unsur dalam jumlah dan variasi senyawa yang bisa dibentuknya. Lebih dari seperempat juta telah ditemukan dan dijelaskan, tetapi ini tetap belum bisa menggambarkan kemampuan karbon sepenuhnya, mengingat karbon adalah dasar semua bentuk materi hidup.30
Kelas senyawa yang dibentuk dari karbon dan hidrogen saja disebut 'hidrokarbon'. Ini adalah keluarga besar senyawa yang mencakup gas alam, minyak cair, kerosin, dan minyak pelumas. Hidrokarbon eti-lena dan propilena menjadi basis industri petrokimia. Hidrokarbon seperti benzena, toluena, dan terpentin adalah senyawa-senyawa yang sangat dikenal orang yang berurusan dengan cat. Naftalena yang melindungi pakaian kita dari ngengat adalah hidrokarbon lain. Hidro-karbon yang direaksikan dengan klorin atau fluorin membentu zat ana-estetik, zat kimia yang digunakan kuntuk memadamkan api, dan freon yang digunakan untuk pembekuan.
Seperti yang dikatakan Sidgwick diatas, akal manusia tidak cukup untuk mengerti sepenuhnya potensi atom yang memiliki hanya 6 proton, 6 netron dan 6 elektron ini. Tidak mungkin bahkan satu sifat saja dari atom yang sangat penting dalam kehidupan ini, untuk terbentuk secara tidak sengaja. Atom karbon, seperti yang lain, telah diciptakan oleh Allah sesuai benar untuk tubuh makhluk hidup, yang dikuasai Allah sampai ke atom terkecil.
"Kepunyaan Allah-lah apa yang ada di langit dan apa yang di bumi, dan adalah (pengetahuan) Allah maha meliputi segala sesuatu." (QS. An-Nisaa', 4: 126)
Ikatan Antarmolekul: Ikatan Lemah
Ikatan yang menjalin atom-atom dalam molekul lebih kuat daripada ikatan-ikatan lemah antar molekul ini. Ikatan ini dapat membantu pembentukan jutaan, bahkan miliaran jenis molekul.
Lalu, bagaimana molekul-molekul bergabung untuk membentuk materi?
Karena molekul-molekul menjadi stabil setelah pembentukan, mereka tidak lagi bertukar atom.
Jadi, apa yang membuat mereka tetap berikatan?
Dalam usaha untuk menjawab pertanyaan ini, para ahli kimia menghasilkan teori-teori berbeda. Penelitian menunjukkan bahwa molekul-molekul mampu bergabung dengan pelbagai cara tergantung pada sifat atom dalam komposisi mereka.
Ikatan ini sangat penting untuk kimia organik, yang merupakan kimia makhluk hidup, karena molekul terpenting untuk kehidupan dibentuk berkat kemampuan mereka menjalin ikatan ini. Protein contohnya. Bentuk-bentuk tiga dimensi yang kompleks dari protein, yang merupakan bahan penyusun makhluk hidup, terbentuk berkat ikatan ini. Ini berarti bahwa ikatan kimia lemah antar molekul setidaknya sama pentingnya dengan ikatan kimia kuat antar atom demi pembentukan kehidupan. Tentu saja, kekuatan ikatan ini harus mempunyai ukuran tertentu.
Kita lanjutkan dengan contoh protein. Molekul yang disebut asam amino bergabung membentuk protein, sebuah molekul yang jauh lebih besar. Atom-atom yang membentuk asam amino tergabung oleh ikatan kovalen. Ikatan lemah menyatukan asam amino-asam amino ini sedemikian sehingga membentuk pola tiga dimensi. Protein dapat berfungsi dalam organisme hidup hanya jika mereka memiliki pola tiga dimensi ini. Jadi, jika ikatan-ikatan ini tidak ada, baik protein maupun kehidupan tidak akan ada.
Ikatan "hidrogen", sejenis ikatan lemah, memainkan peranan utama dalam pembentukan materi yang sangat penting untuk kehidupan kita. Contohnya, molekul-molekul yang membentuk air, sebagai dasar kehidupan, disatukan dengan ikatan hidrogen.
Molekul Ajaib: Air
Zat cair yang khusus dipilih untuk kehidupan - "air" - meliputi dua pertiga bagian permukaan bumi. Tubuh seluruh makhluk hidup di bumi dibentuk cairan khusus ini dengan perbandingan berkisar antara 50-95%. Dari bakteri yang hidup di sumber air panas dengan suhu mendekati titik didih air, sampai lumut pada aliran lelehan salju, kehidupan ada di segala tempat di mana ada air, tidak peduli pada suhu berapa pun. Bahkan dalam setetes embun di daun setelah hujan, beribu-ribu organisme berukuran mikroskopis lahir, berkembang biak, dan mati.

Protein harus memiliki konfigurasi tiga dimensi yang khusus untuk menjalankan peranan pentingnya dalam tubuh kita. Ikatan lemah antar molekul membentuk struktur ini.
Bagaimana tampak bumi ini bila tidak ada air? Tentunya, di mana-mana hanya ada gurun. Laut tidak ada, dan sebagai gantinya menganga ngarai dan lubang mengerikan. Langit tampak tidak berawan dan akan berwarna aneh.
Sebetulnya, air yang merupakan dasar kehidupan di bumi sangat sulit terbentuk. Pertama, mari kita bayangkan, molekul-molekul hidrogen dan oksigen, yang merupakan komponen air, kita masukkan ke dalam mangkok kaca. Lalu kita biarkan mereka dalam mangkok kaca untuk waktu sangat lama. Gas-gas ini belum tentu membentuk air walaupun mereka berada di dalam mangkok selama ratusan tahun. Kalaupun air bisa terbentuk, tak akan lebih dari setetes di dasar mangkok dan itu mungkin akan terjadi setelah beribu-ribu tahun.
Air terbentuk begitu lambat dalam kondisi ini karena faktor suhu. Pada suhu kamar, oksigen dan hidrogen bereaksi sangat lambat.
Oksigen dan hidrogen, dalam keadaan bebas, berbentuk molekul H2 dan O2. Untuk membentuk molekul air, mereka harus bertubrukan. Sebagai hasil dari tubrukan ini, ikatan-ikatan yang membentuk molekul hidrogen dan oksigen melemah, sehingga tidak ada rintangan lagi bagi atom-atom hidrogen dan oksigen untuk bergabung. Suhu meningkatkan energi yang kemudian meningkatkan kecepatan molekul-molekul ini, dan akhirnya memperbanyak jumlah tubrukan. Jadi, ini mempercepat reaksi. Namun, saat ini tidak ada suhu yang cukup tinggi untuk menghasilkan air di bumi. Panas yang dibutuhkan untuk membentuk air disediakan ketika bumi terbentuk, yang menghasilkan begitu banyak air sehingga memenuhi tiga perempat bagian permukaan bumi. Kini, air menguap dan naik ke atmosfer di mana air mendingin dan kembali ke bumi dalam bentuk hujan. Jadi, tidak ada peningkatan dalam kuantitas; hanya siklus yang tiada henti.
Sifat-Sifat Ajaib Air
Air mempunyai banyak sifat kimia yang istimewa. Setiap molekul air terbentuk dari penggabungan atom hidrogen dan oksigen. Yang menarik adalah bahwa kedua gas ini, yang satu bersifat membakar, yang lain bersifat mudah terbakar, bergabung untuk membentuk cairan, yaitu air.
Sekarang, mari kita lihat sepintas bagaimana air terbentuk secara kimia. Muatan listrik air adalah 0, berarti netral. Tetapi disebabkan ukuran atom oksigen dan hidrogen, komponen oksigen molekul air memiliki muatan yang sedikit negatif, dan komponen hidrogennya bermuatan sedikit positif. Ketika lebih dari satu molekul air bergabung, muatan-muatan positif dan negatif saling menarik untuk membentuk ikatan yang sangat khusus yang disebut "ikatan hidrogen". Ikatan hidrogen adalah ikatan yang sangat lemah dan entah mengapa berumur pendek. Usia ikatan hidrogen ini kira-kira satu per seratus-milyar detik. Tetapi begitu satu ikatan pecah, ikatan yang lain terbentuk. Jadi, molekul-molekul air merekat kuat satu sama lain sambil mempertahankan bentuk cair karena mereka diikat dengan ikatan lemah.

"Apakah kamu tiada melihat bahwasanya Allah menurunkan air dari langit, lalu jadilah bumi itu hijau? Sesungguhnya Allah Mahahalus lagi Maha Mengetahui." (QS. Al Hajj, 22: 63)

Ikatan hidrogen juga memungkinkan air menahan perubahan temperatur. Walaupun temperatur udara meningkat cepat, suhu air meningkat dengan lambat, dan begitu juga bila suhu udara tiba-tiba turun, maka suhu air akan turun dengan lambat. Dibutuhkan perubahan suhu yang besar untuk menyebabkan perubahan suhu dalam air. Energi termal air yang tinggi ini memiliki fungsi penting dalam hidup kita. Sebagai contoh, terdapat sejumlah besar air dalam tubuh kita. Bila air beradaptasi sesuai dengan perubahan suhu yang tiba-tiba di udara, kita akan menjadi demam atau beku tiba-tiba.
Air juga memerlukan energi termal yang tinggi untuk menguap. Karena air menggunakan energi termal cukup banyak saat menguap, suhunya menjadi turun. Sebagai contoh, kembali ke tubuh manusia, suhu tubuh normal manusia adalah 36oC, dan suhu tertinggi yang dapat ditolerir tubuh adalah 42o C. Interval 6o ini memang sangat kecil dan bahkan bekerja di bawah terik matahari selama berjam-jam dapat meningkatkan suhu badan setinggi itu. Tetapi, tubuh kita mengeluarkan banyak energi termal dengan berkeringat, yaitu menguapkan air di dalam tubuh, yang akhirnya menyebabkan suhu tubuh menjadi turun. Bila tubuh kita tidak memiliki mekanisme seperti itu, bekerja di bawah sinar matahari beberapa jam saja akan fatal akibatnya.

Jika pembekuan air tidak dimulai dari permukaan ke dasar, sebagian besar laut akan membeku dalam setahun dan kehidupan di laut akan terancam.
Ikatan hidrogen melengkapi air dengan sifat lain yang juga luar biasa, yaitu air lebih kental pada keadaan cair daripada keadaan bekunya. Padahal, sebagian besar zat di bumi lebih kental pada bentuk padat daripada bentuk cairnya.
Berlawanan dengan zat lain, air memuai ketika membeku. Ini karena ikatan hidrogen mencegah molekul-molekul air agar tidak berikatan terlalu kuat, akibatnya banyak ruang kosong di antara mereka. Ikatan hidrogen terurai ketika air berada dalam kondisi cair, yang menyebabkan atom-atom oksigen saling mendekat dan membentuk struktur yang lebih kental.
Hal ini juga yang menjadi penyebab es lebih ringan daripada air. Biasanya, bila Anda mencairkan logam apa saja dan memasukkan logam padatnya ke dalam cairan itu, maka logam padat ini akan langsung tenggalam ke dasar cairan. Pada air, tidak seperti itu. Gunung es dengan berat puluhan ribu ton mengapung di atas air seperti pelampung. Jadi keuntungan apa yang diberikan oleh sifat-sifat air ini untuk kita?

Karena kerapatan air beku lebih kecil daripada bentuk cairnya, maka es terapung di air.
Mari kita jawab pertanyaan ini dengan contoh sungai: Ketika cuaca sangat dingin, yang membeku bukan seluruh sungai namun hanya permukaannya saja. Air mencapai kondisi terberat pada suhu 4oC dan begitu air mencapai suhu ini, air langsung tenggelam ke dasar. Es terbentuk di atas air sebagai lapisan, di bawah lapisan ini air terus mengalir, dan karena 4oC adalah suhu di mana organisme hidup masih dapat bertahan, maka kehidupan dalam air tetap berlangsung.
Sifat-sifat unik yang telah Allah berikan kepada air membuat kehidupan bisa terwujud di atas bumi. Dalam Al Quran, Allah menyatakan pentingnya rahmat besar ini, yang diberikan-Nya kepada manusia:
"Dia-lah yang menurunkan air hujan dari langit untuk kamu, sebahagiannya menjadi minuman dan sebahagiannya (menyuburkan) tumbuh-tumbuhan, yang pada (tempat tumbuhnya) kamu menggembalakan ternakmu dan Dia menundukkan malam dan siang matahari dan bulan untukmu. Dan binatang-binatang itu ditundukkan (untukmu) dengan perintah-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memahaminya." (QS. An- Nahl, 16: 10-11)
Sifat Air yang Menarik
Kita semua tahu bahwa air mendidih pada suhu 100o C dan membeku pada suhu 0oC. Sebetulnya, pada kondisi normal, air tidak mendidih pada suhu 100oC melainkan pada 180o C. Mengapa?
Dalam tabel periodik, sifat-sifat unsur dalam grup yang sama meningkat mulai dari unsur teringan hingga unsur terberat. Urutan ini paling tampak pada senyawa hidrogen. Senyawa elemen-elemen dari grup yang sama dengan oksigen pada tabel periodik disebut "hidrida". Air bahkan disebut "oksigen hidrida". Hidrida unsur-unsur lain dalam grup ini memiliki struktur molekul yang sama dengan air. Titik didih dari senyawa-senyawa ini semakin tinggi dimulai dari belerang (Sulfur) hingga unsur yang lebih berat lagi; namun, titik didih air justru bertolak belakang dengan pola ini. Air atau oksigen hidrida mendidih kurang 80oC dari yang semestinya. Situasi lain yang juga mengejutkan adalah titik beku air. Seharusnya, menurut urutan dalam sistem periodik, air membeku pada suhu 100oC. Tetapi air melanggar aturan ini dan membeku pada suhu 0oC, 100oC lebih tinggi dari seharusnya. Hal ini membuat kita bertanya-tanya, mengapa tidak ada hidrida lain, melainkan hanya air (oksigen hidrida), yang melanggar aturan sistem periodik ini?
Molekul-molekul pada permukaan zat cair membentuk tegangan permukaan. Tegangan ini memberikan gaya kohesi antara molekul-molekul permukaan, yang cukup untuk mencegah kaki serangga air menembus permukaan. Tegangan permukaan air sangat penting untuk proses-proses fisiologis.31

"Allah-lah yang telah menciptakan langit dan bumi dan menurunkan air hujan dari langit, kemudian Dia mengeluarkan dengan air hujan itu berbagai buah-buahan menjadi rezeki untuk kamu; dan Dia telah menundukkan bahtera bagimu supaya bahtera itu berlayar di lautan dengan kehendak-Nya, dan dia telah menundukkan (pula) bagimu sungai-sungai. Dan Dia telah menundukkan pula bagimu matahari dan bulan yang terus-menerus beredar (dalam orbitnya); dan telah menundukkan bagimu malam dan siang. Dan dia telah memberikan kepadamu (keperluanmu) dari segala apa yang kamu mohonkan kepadanya. Dan jika kamu menghitung nikmat Allah, tidaklah dapat kamu menghinggakannya. Sesungguhnya manusia itu sangat zalim dan sangat mengingkari (nikmat Allah)." (QS. Ibrahim, 14: 32-34)

Hukum-hukum fisika, hukum-hukum kimia, dan lain-lainnya yang kita sebut aturan hanyalah usaha untuk menerangkan keseimbangan sempurna di alam semesta, dan detail penciptaan. Seluruh penelitian yang dilakukan di abad ke-20, lebih jelas menunjukkan bahwa semua keseimbangan fisik di alam semesta dirancang khusus untuk kehidupan manusia. Penilitian mengungkap bahwa semua hukum fisika, kimia dan biologi yang berlaku di alam semesta seperti halnya atmosfer, matahari, atom-atom, molekul-molekul, dan lain-lain, semuanya diatur seperti yang dibutuhkan dalam menyokong kehidupan manusia. Air, seperti elemen lain yang disebut di atas, cocok untuk kehidupan sampai pada taraf tidak tertandingi zat cair lain, dan sebagian besar bumi terisi air dalam jumlah yang memang tepat untuk kehidupan. Jelas bahwa semua itu tidak mungkin merupakan kebetulan dan bahwa ada aturan dan rancangan sempurna yang berlaku di alam semesta.
Sifat-sifat kimia dan fisika air yang mengejutkan ini membuktikan bahwa zat cair ini telah diciptakan khusus untuk kehidupan manusia. Allah memberikan kehidupan kepada manusia melalui air dan dengan-nya menumbuhkan segala sesuatu dari tanah yang dibutuhkan manusia agar tetap hidup. Allah menyeru manusia untuk memikirkan hal ini:
"Dan Dia-lah yang menurunkan air hujan dari langit, lalu Kami tumbuhkan dengan air itu segala macam tumbuh-tumbuhan, maka Kami keluarkan dari tumbuh-tumbuhan itu tanaman yang menghijau, Kami keluarkan dari tanaman yang menghijau itu butir yang banyak; dan dari mayang korma mengurai tangkai-tangkai yang menjulai, dan kebun-kebun anggur, dan (Kami keluarkan pula) zaitun dan delima yang serupa dan yang tidak serupa. Perhatikanlah buahnya di waktu pohonnya berbuah, dan (perhatikan pulalah) kematangannya. Sesungguhnya pada yang demikian itu ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi orang-orang yang beriman." (QS. Al An'aam, 6: 99)
Langit-Langit Pelindung: Ozon
Udara yang kita hirup, yaitu atmosfer paling rendah, komposisi utamanya adalah gas oksigen. Yang dimaksud gas oksigen adalah O2. Dengan kata lain molekul-molekul oksigen di atmosfer bawah masing-masing terdiri dari dua atom. Tetapi, molekul oksigen terkadang terbentuk dari tiga atom (O3). Dalam hal ini, molekul ini tidak disebut oksigen lagi, tetapi ozon. Karena kedua gas ini saling berbeda.
Satu hal yang perlu disebutkan di sini: Sementara oksigen terbentuk ketika dua atom bergabung, mengapa gas berbeda yang disebut ozon yang terbentuk ketika tiga atom oksigen bergabung? Bukankah sama-sama atom oksigen yang bergabung, apakah itu dua atau tiga atom dalam satu molekul? Lalu mengapa dua gas yang berbeda ini muncul? Sebelum menjawab pertanyaan ini, sebaiknya kita tinjau apa yang membedakan gas-gas ini.
Oksigen (O2) ditemukan pada atmosfer lebih rendah dan memberi kehidupan pada semua makhluk melalui pernapasan. Ozon (O3) adalah gas beracun dan berbau tidak sedap. Ozon ditemukan pada lapisan atmosfer tertinggi. Andaikan kita harus menghirup ozon alih-alih oksigen, tak ada manusia yang bertahan hidup.

Bagaimana klorin menghancurkan ozon?
Klorin bereaksi dengan ozon, menghasilkan sebuah molekul oksigen, dan sebuah ion hipoklorit (OCl-) (1). Ion-ion ini bereaksi dengan atom oksigen (O2) (2) untuk membebaskan klorin (3), yang dapat bereaksi dengan ozon dan menghancurkan molekul ozon yang lain.32

Ozon berada di atmosfer teratas, karena di sana ozon berfungsi vital untuk kehidupan. Ia membentuk lapisan kira-kira 20 km di atas atmosfer yang menyelubungi bumi seperti sabuk. Ozon menyerap sinar-sinar ultraviolet yang dipancarkan matahari, mencegahnya mencapai bumi dengan intensitas penuh. Karena sinar ultraviolet mempunyai energi sangat besar, kontak langsung dengan bumi akan menyebabkan segala sesuatu di bumi terbakar, dan tidak memungkinkan kehidupan berkembang. Karena alasan ini, lapisan ozon menjadi tameng pelindung di atmosfer.
Agar ada kehidupan di bumi, semua makhluk hidup harus dapat bernafas dan terlindungi dari radiasi sinar matahari yang berbahaya. Yang membentuk sistem ini adalah Allah, yang mengatur setiap atom, setiap molekul. Tanpa izin Allah, tak ada kekuatan yang dapat menyatukan atom-atom ini dengan proporsi berbeda-beda seperti molekul oksigen dan molekul ozon.
Molekul yang Kita Rasakan dan Cium
Indra perasa dan penciuman adalah persepsi yang membuat hidup manusia lebih indah. Kenikmatan yang dihasilkan indra-indra ini telah menarik minat orang sejak zaman dahulu, namun baru-baru ini saja ditemukan bahwa ini disebabkan oleh interaksi molekuler.
"Rasa dan bau adalah persepsi yang dibuat oleh berbagai molekul berbeda pada organ-organ indra kita. Singkatnya, bau makanan, minuman, atau aneka buah dan bunga yang dapat kita lihat di sekeliling kita, semuanya terdiri dari molekul-molekul volatil (mudah menguap). Jadi, bagaimana hal ini terjadi?
Molekul-molekul volatil seperti aroma vanila, dan aroma bunga mawar mencapai reseptor (penerima) yang berada pada rambut-rambut getar di area hidung yang disebut epitelium dan berinteraksi dengan reseptor-reseptor itu. Interaksi ini ditangkap sebagai bau di otak kita. Sejauh ini, ada tujuh jenis reseptor yang telah dikenali dalam lubang hidung kita, yang dibatasi oleh membran pencium sebesar 2-3 cm2. Tiap reseptor berhubungan dengan sejenis bau dasar. Sama halnya, ada 4 jenis reseptor kimia di bagian depan lidah kita. Reseptor-reseptor ini berhubungan dengan rasa asin, manis, asam, dan pahit. Otak kita menangkap molekul-molekul yang datang ke reseptor dari organ indra kita sebagai sinyal kimia.
PIPERIN. Piperin adalah komponen aktif merica putih dan hitam (Piper nigrum). Merica hitam diperoleh dengan membiarkan buah yang belum matang berfermentasi dan kemudian dikeringkan. Merica putih didapatkan dengan menghilangkan kulit dan daging dari buah matang, dan mengeringkan biji-bijinya.33
Para-HYDROXYPHENOL-2- BUTANONE ve IONONE
Campuran dari kedua molekul ini menghasilkan aroma yang sangat sedap. Butanon adalah molekul yang penghasil bau buah raspberrie yang sudah masak. Bau segar buah yang baru dipetik sebagian dihasilkan oleh Ionon, yang juga menghasilkan aroma jerami kering dan violet. Ionon adalah komponen pewangi minyak bunga violet.34

b-KERATIN
Sutra, nama umum dari b-Keratin, adalah cairan yang memadat yang dikeluarkan sejumlah serangga dan labah-labah, yang paling berharga dikeluarkan oleh ulat sutra, ulat dari ngengat sutra. Zat ini adalah sebuah polipeptida yang disusun sebagian besar dari glisin, alanin, dan sedikit asam amino lainnya. Molekul b-keratin tidak membentuk helix; melainkan mereka bertumpukan membentuk lembaran bergelombang rantai asam amino, di mana glisin muncul hanya pada satu sisi lembaran itu. Lembaran-lembaran itu kemudian saling bertumpuk. Struktur datar ini terasakan ketika Anda menyentuh permukaan lembut sutra. 36
Furylmethanethiol. Molekul ini adalah salah satu molekul penghasil aroma kopi. Efek stimulasi dari kopi disebabkan oleh kafein. Warna biji kopi kering di samping ini disebabkan oleh reaksi pencokelatan yang terjadi ketika zat organik yang mengandung nitrogen dipanaskan. Di dalam biji sementara terperangkap molekul-molekul penghasil rasa dan efek stimulasi.35

Telah diketahui bagaimana rasa dan bau diterima dan bagaimana mereka terbentuk, namun para ilmuwan sejauh ini belum mencapai kesepakatan mengapa zat tertentu berbau tajam, sementara zat lain samar saja, dan mengapa ada zat yang lezat, dan ada yang tidak.
Pikirkanlah sebentar. Kita dapat tinggal di sebuah dunia tanpa rasa atau aroma apa pun. Karena kita tidak akan mengetahui konsep rasa dan aroma, bahkan tidak terpikirkan oleh kita untuk mengharapkan persepsi ini. Namun kejadiannya tidak begitu. Dari tanah cokelat berbau unik menghasilkan beratus-ratus jenis buah yang enak dan harum, sayur dan bunga ratusan warna, bentuk, dan aroma. Lalu, mengapa atom-atom ini, yang di satu sisi bergabung dengan cara luar biasa untuk membentuk zat, di sisi lain bergabung untuk menghasilkan bau dan rasa? Meskipun kita sering menganggap hal itu biasa dan tidak ingat betapa mereka itu rahmat yang besar, mereka adalah sumbangan bagi dunia kita sebagai hasil sebuah cita seni yang menakjubkan.
"Apakah kamu tiada melihat bahwasanya Allah menurunkan air dari langit, lalu jadilah bumi itu hijau? Sesungguhnya Allah Mahahalus lagi Maha Mengetahui." (QS. Al Hajj, 22: 63)

Untuk makhluk hidup lainnya, sebagian hanya makan rumput dan sebagian lain aneka bahan makanan. Tentunya, tidak ada yang berbau enak atau terasa lezat. Kalaupun enak, ini tidak berarti banyak bagi makhluk hidup itu karena mereka tidak memiliki kesadaran seperti kesadaran manusia. Kita juga bisa mengkonsumsi satu jenis nutrisi saja seperti mereka. Apakah Anda pernah memikirkan betapa biasa dan hambarnya hidup Anda jika Anda hanya bisa makan satu jenis makanan seumur hidup dan hanya minum air putih. Oleh karena itu, bau dan rasa, seperti rahmat yang lain, diberikan Allah, yang Maha Pemurah dan Pengasih, pada manusia secara cuma-cuma. Ketiadaan dua indra ini akan membuat hidup manusia sangat hambar. Sebagai rasa syukur atas semua rahmat ini, manusia seharusnya mencoba menjadi orang yang menyenangkan Allah. Dan sebagai imbalan dari sikap ini, Allah menjanjikan kepadanya kehidupan abadi, yang berlimpah rahmat jauh lebih banyak dan sempurna daripada yang tampak di bumi yang merupakan contoh saja dari kenikmatan di kehidupan nanti. Namun, balasan untuk orang yang tidak bersyukur, ingkar, dan menjauhi Allah, adalah:
"Dan ingatlah juga, tatkala Tuhanmu memaklumkan 'Sesungguhnya jika kamu bersyukur, pasti kami akan menambah (nikmat) kepadamu, dan jika kamu mengingkari (nikmat-Ku), maka sesungguhnya azab-Ku sangat pedih'." (QS. Ibrahim, 14: 7)
Bagaimana Kita Memandang Materi?
Yang kita diskusikan sejauh ini telah mengungkapkan bahwa apa yang kita sebut materi bukanlah satu entitas yang memiliki warna, bau, dan bentuk tertentu, seperti yang kita semula percayai. Yang kita bayangkan sebagai materi, yaitu tubuh kita, kamar kita, rumah kita, dunia dan seluruh alam semesta, pada kenyataannya tidak lain adalah energi. Lalu, apa yang membuat segala sesuatu di sekitar kita dapat dilihat dan disentuh?
Alasan mengapa kita merasakan benda-benda di sekitar kita sebagai materi adalah tabrakan elektron-elektron di kulit-kulit orbit atom dengan foton, dan atom yang saling tarik dan tolak sesamanya.
Anda bahkan sebenarnya tidak memegang buku yang menurut Anda, Anda pegang sekarang… Sebenarnya, atom-atom tangan Anda tolak-menolak dengan atom-atom buku, dan Anda merasakan sensasi sentuhan tergantung intensitas gaya tolak ini. Seperti yang telah disebutkan ketika membahas struktur atom, mereka dapat saling mendekat sedekat diameter sebuah atom. Padahal, atom-atom yang mampu sedekat ini hanyalah atom-atom yang saling bereaksi. Jadi, kalau atom-atom dari zat yang sama saja tidak dapat bersentuhan, apalagi kita. Tidak mungkin kita menyentuh materi yang kita pegang, meremas atau mengangkatnya dengan tangan kita. Bahkan, bila kita dapat berada sedekat mungkin dengan benda di tangan kita, kita akan terlibat dalam reaksi kimia dengan objek tersebut. Dalam hal ini, sangat tidak mungkin bagi manusia atau makhluk hidup lain untuk bertahan hidup walapun hanya satu detik. Makhluk hidup akan langsung bereaksi dengan materi yang dia injak, duduki, sandari, dan akan berubah menjadi sesuatu yang lain.

Gambar di atas adalah gambar molekul berbau busuk, dan sebelah kanan adalah gambar molekul berbau harum. Seperti yang kita lihat, yang membedakan bau tidak sedap dengan aroma wangi adalah perbedaan kecil dalam mikrokosme yang tidak kasatmata.
 
Gambaran akhir yang muncul dalam situasi ini sangat menarik: kita hidup di dunia yang 99,95% terdiri dari kekosongan berisi atom-atom yang hampir seluruhnya merupakan energi.37 Sebenarnya kita tidak pernah menyentuh apa yang kita anggap "kita sentuh dan kita pegang". Jadi, sejauh mana kita mengindra materi yang kita lihat, dengar atau cium? Apakah substansi-substansi ini benar-benar seperti apa yang kita lihat dan dengar? Sama sekali tidak. Hal ini sudah kita singgung pada saat kita membahas elektron dan molekul. Ingat, sungguh tidak mungkin kita melihat zat yang kita anggap ada dan kita lihat, karena fenomena yang kita sebut melihat sebenarnya terdiri dari image-image tertentu yang terbentuk di otak kita oleh foton-foton dari matahari, atau dari sumber cahaya lainnya, yang menabrak materi, dan materi ini lalu menyerap porsi tertentu dari cahaya yang datang, dan memancarkan sisanya. Yang dipancarkan kembali dari benda itulah yang sampai pada mata kita. Sehingga dapat dikatakan bahwa materi yang kita lihat hanyalah terdiri dari informasi-informasi yang dibawa oleh foton yang direfleksikan ke mata kita. Jadi, berapa banyak data tentang materi ini yang disampaikan pada kita melalui informasi ini? Kita tidak memiliki bukti bahwa bentuk asli materi yang ada di luar telah direfleksikan sepenuhnya kepada kita.

24. Martin Sherwood & Christine Sulton, The Phsical World, Oxford University Press, 1988, hlm. 81
25. Ibid, hlm.82
26.Ibid, hlm.79
27. L. Vlasov, D. Trifonov, 107 Stories About Chemistry, 1977, hlm. 117
28. Ibid, hlm.118
29. David Burnie, Life, Eyewitness Science, London: Dorling Kindersley, 1996, hlm.8
30. Nevil V. Sidgwick, The Chemical Elements and Their Compounds, vol.1, Oxford: Oxford University Press, 1988, hlm 30
31. Martin Sherwood & Christine Sulton, The Physical World, Oxford University Press, 1988, hlm. 30
32. Sutructure of Matter, The Time ýnc. Book Compony,1992,hlm.76
33. P.W. Atkins, Molecules, Scientific American Library, hlm. 115
34. P.W. Atkins, Molecules, Scientific American Library, hlm. 130
35.Ibid hlm.130
36.Ibid hlm. 93
37.Taskin Tuna, Uzayin Ötesi (Beyond Space), Bogaziçi Yayinlari, 1995, hlm. 166  

Semoga bermanfaat : Oleh syahrie anggara,..diambil dari kutipan-kutipan karya harun yahya

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar

Air dan kehidupan