Air,Kimia Kehidupan

Kapanpun kita ingin mencari tahu apakan kehidupan yang kita ketahui ada di Mars atau di planet lainnya, pasti yang pertama kali dicari para ilmuwan adalah keberadaan air. Mengapa, karena kehidupan di bumi sangat tergantung pada air.

Banyak sekali bentuk kehidupan (baik tanaman dan hewan) berada di air. Semua kehidupan di Bumi diyakini muncul dari air. Sebagian besar tubuh semua organisme yang hidup terdiri dari air. Sekitar 70 atau 90 persen bahan organik terdiri dari air. Reaksi kimia yang mendukung kehidupan di semua tumbuhan dan hewan berlangsung di dalam sebuah medium air. Air tidak hanya menyediakan media yang menjadi tempat dimungkinkannya reaksi yang menyokong kehidupan, tapi air sendiri sering menjadi produk atau reaktan yang penting dari reaksi-reaksi itu. Singkat kata, alkimia kehidupan ditemukan di dalam kimia air.

Di darat, ancaman kehidupan yang terbesar adalah dessication (kekeringan yang ekstrim). Air hilang dalam berbagai cara—evaporasi dari permukaan pernafasan, evaporasi dari kulit, eliminasi tinja, dan pengeluaran urin.

Pelarut Universal

Dikarenakan polaritas molekul air dan kecenderungannya membentuk ikatan hidrogen dengan molekul-molekul yang lain, air dijuluki pelarut universal. Sebuah molekul air (yang diekspresikan dalam simbol kimiawi H20), terdiri dari dua atom hidrogen dan satu atom oksigen.

Berdiri sendiri, atom hidrogen mengandung satu proton positif di intinya; sedang satu elektron negatif berputar mengelilinginya dalam sebuah kerangka tiga dimensi. Sedang oksigen memiliki delapan proton di dalam intinya dengan delapan elektron berputar mengitarinya. Dalam notasi kimia, oksigen seringkali diperlihatkan sebagai huruf O yang dikelilingi delapan titik yang mewakili empat pasang elektron.

Satu elektron hidrogen dan delapan elektron oksigen merupakan kunci kimia kehidupan, sebab atom hidrogen dan oksigen bergabung untuk membentuk sebuah molekul air atau berpisah untuk membentuk ion-ion.

Hidrogen cenderung mengalami ionisasi dengan kehilangan elektron tunggalnya dan membentuk ion H+ yang simpel yang hanya merupakan proton yang terisolasi karena atom hidrogen tidak memiliki neutron. Sebuah ikatan hidrogen terjadi saat elektron sebuah atom hidrogen bersama-sama dipakai dengan atom elektronegatif yang lain (misalnya oksigen yang kehilangan sebuah elektron).

Polaritas Molekul Air

Dalam sebuah molekul air, dua atom hidrogen terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Tapi karena atom oksigen lebih besar daripada atom hidrogen, maka tarikannya pada elektron-elektron hidrogen jauh lebih besar. Dengan begitu elektron-elektron tertarik mendekati kerangka atom oksigen yang lebih besar dan menjauhi kerangka hidrogen. Ini berarti meski molekul air secara keseluruhan bersifat stabil, tapi massa inti oksigen yang lebih besar cenderung menarik semua elektron dalam molekul (termasuk juga elektron-elektron hidrogen yang dipakai bersama) sekaligus memberikan sedikit muatan elektronegatif kepada bagian beroksigen disebuah molekul.
Karena elektron di atom hidrogen lebih dekat dengan atom oksigen maka atom hidrogen membawa muatan elektropositif dalam jumlah yang kecil. Ini berarti molekul air punya kecenderungan membentuk ikatan yang lemah dengan molekul air yang lain sebab ujung oksigennya molekul bersifat negatif dan ujung hidrogen bersifat positif.

Sebuah atom hidrogen yang masih terikat secara kovalen dengan oksigen di molekulnya sendiri mampu membentuk ikatan yang lembah dengan oksigen di molekul lainnya. Hal yang sama juga berlaku bagi ujung oksigen sebuah molekul yang mampu membentuk ikatan yang lemah dengan ujung-ujung hidrogennya molekul yang lain. Karena molekul air memiliki polaritas ini, air merupakan sebuah entitas kimiawi yang bekesinambungan.