13 pelajaran dalam Bab 5: Air dan Larutan
Air tulen: tak berwarna/berbau/berasa; takat didih 100°C, takat beku 0°C, ketumpatan 1 g/cm³.
Air ialah keperluan asas semua hidupan, dan lebih daripada 70 peratus permukaan Bumi dilitupinya. Air tulen mempunyai sifat fizik yang tetap: ia tidak berwarna, tidak berbau, tiada rasa, mendidih pada seratus darjah Celsius, membeku pada sifar darjah Celsius, dan ketumpatannya ialah satu gram bagi setiap sentimeter padu.
Tegangan permukaan (daya lekitan) & tindakan kapilari (naik air pada tumbuhan) ialah sifat istimewa air.
Air ada dua sifat menarik. Tegangan permukaan ialah daya tarikan antara molekul air di permukaan — inilah sebabnya serangga seperti ayak-ayak boleh berdiri di atas air. Tindakan kapilari pula membolehkan air naik dari akar ke daun. Ingat: daya antara molekul yang sama ialah daya lekitan, manakala daya antara molekul berbeza ialah daya lekatan.
Air ialah sebatian; elektrolisis menghasilkan hidrogen : oksigen pada nisbah 2 : 1 (H₂O).
Air ialah suatu sebatian, bermaksud dua unsur bergabung secara kimia. Untuk membuktikannya, kita jalankan elektrolisis — mengalirkan arus elektrik melalui air. Gas hidrogen terkumpul di katod, dan gas oksigen di anod, dengan nisbah isi padu dua berbanding satu. Inilah sebabnya satu molekul air ialah dua atom hidrogen bersama satu atom oksigen.
Bendasing menurunkan takat lebur & menaikkan takat didih air, dan mengubah rasa/bau/warna.
Apa jadi kalau air tidak tulen? Kehadiran bendasing seperti garam mengubah sifat fizik air. Garam menurunkan takat lebur ais dan menaikkan takat didih air. Itulah sebabnya sup mendidih lebih perlahan daripada air kosong, dan air laut berasa masin. Bendasing juga boleh mengubah rasa, bau dan warna air.
Kadar penyejatan meningkat dengan suhu tinggi, kelembapan rendah, luas permukaan besar & angin laju.
Penyejatan ialah proses di permukaan air yang menukarkan air menjadi wap, dan ia boleh berlaku pada sebarang suhu. Empat faktor mempercepatkannya: suhu yang tinggi, kelembapan yang rendah, luas permukaan yang besar, dan pergerakan udara yang laju. Sebab itu pakaian cepat kering pada hari yang panas dan berangin.
Zat terlarut + pelarut = larutan (contoh: gula + air = air gula).
Apabila gula dimasukkan ke dalam air, gula hilang — ke mana? Ia melarut. Gula ialah zat terlarut, iaitu bahan yang melarut. Air ialah pelarut, iaitu cecair yang melarutkan. Campuran yang terhasil, iaitu air gula, ialah larutan. Jadi: zat terlarut campur pelarut menghasilkan larutan.
Larutan cair (sedikit) → pekat (banyak) → tepu (berlebihan, ada mendakan).
Larutan boleh dikelaskan mengikut banyaknya zat terlarut. Larutan cair mengandungi sedikit zat terlarut dan masih boleh melarutkan banyak lagi. Larutan pekat mengandungi banyak zat terlarut. Larutan tepu pula mengandungi zat terlarut yang berlebihan — ia tidak boleh melarutkan lagi, jadi lebihannya menghasilkan mendakan di dasar.
Larutan (jernih) vs ampaian (keruh, mendak); koloid di antaranya (susu).
Apa beza larutan dengan ampaian? Larutan jernih dan membenarkan cahaya menembusinya, kerana zarahnya sangat kecil dan tidak meninggalkan sisa ketika dituras. Ampaian pula keruh, zarahnya besar, mendak apabila dibiarkan, dan meninggalkan sisa ketika dituras. Koloid berada di antara kedua-duanya — keruh tetapi tidak mendak, contohnya susu.
Kadar keterlarutan meningkat dengan suhu tinggi, kacauan laju & saiz zat terlarut kecil.
Keterlarutan ialah kuantiti maksimum zat terlarut yang boleh larut dalam seratus mililiter pelarut pada suhu tertentu. Tiga faktor mempengaruhi kadar keterlarutan: suhu pelarut yang lebih tinggi, kadar kacauan yang lebih laju, dan saiz zat terlarut yang lebih kecil — semuanya mempercepatkan pelarutan. Sebab itu gula halus larut lebih cepat dalam kopi panas yang dikacau.
Air ialah pelarut semesta; pelarut bukan air (aseton, alkohol) melarutkan bahan yang tak larut dalam air.
Air digelar pelarut semesta kerana ia boleh melarutkan hampir semua bahan sama ada pepejal, cecair atau gas — sebab itu ia penting dalam rumah, industri dan pertanian. Tetapi ada bahan yang tidak larut dalam air, seperti varnis kuku. Untuk itu, kita guna pelarut bukan air seperti aseton dan alkohol. Ingat, pelarut bukan air perlu dikendalikan dengan cermat kerana kebanyakannya berbahaya.
Kaedah pembersihan air: pendidihan, pengklorinan, penurasan & penyulingan (paling tulen).
Air semula jadi mengandungi bendasing dan mikroorganisma, jadi ia perlu dibersihkan. Ada empat kaedah. Pendidihan dan pengklorinan membunuh mikroorganisma. Penurasan memisahkan bendasing terampai. Penyulingan ialah kaedah paling lengkap — ia menyingkirkan bendasing, bahan terlarut, dan membunuh mikroorganisma, menghasilkan air paling tulen.
Rawatan air: penapisan → pengoksidaan → penggumpalan → pengenapan → penurasan → pengklorinan & pemfluoridaan.
Bagaimana air pili sampai ke rumah? Air dari sungai melalui loji rawatan mengikut peringkat. Mula-mula penapisan membuang ranting dan daun. Pengoksidaan membuang bau. Penggumpalan menggunakan alum menggumpalkan lumpur, yang mendak semasa pengenapan. Penurasan menyingkirkan bendasing dengan penapis pasir. Akhirnya pengklorinan membunuh kuman dan pemfluoridaan menambah fluorida untuk menguatkan gigi.
Kelestarian air terancam oleh pencemaran; diatasi melalui undang-undang, pembentungan & kesedaran masyarakat.
Sungai ialah sumber air utama Malaysia, tetapi ia tercemar oleh buangan domestik, buangan industri, bahan kimia pertanian dan tumpahan minyak. Untuk memelihara kelestarian air, kita perlu menguatkuasakan undang-undang alam sekitar, menaik taraf sistem pembentungan, dan mendidik masyarakat membuang sampah dengan betul. Air bersih ialah kunci kehidupan yang sihat.