AIR UNTUK KEHIDUPAN

BAB 5 AIR UNTUK KEHIDUPAN

Dapat diperdebatkan apakah air merupakan senyawa kimia yang paling penting di muka bumi. Kenyataannya, air mencakup sekitar 70% dari permukaan bumi, memberikan planet warna biru yang indah yang terkenal dengan sebutan "marmer biru" foto yang diambil dari luar angkasa. Air sangat penting untuk semua makhluk hidup. Tubuh anak sekitar 75% adalah air, dan tubuh orang dewasa sekitar 50-65% adalah air. Otak manusia 75% adalah air, darah 83% adalah air, dan paru- paru sekitar 90% air. Bahkan tulang kita, tampaknya begitu padat, 22% adalah air. Air sangat penting untuk kehidupan sehingga spekulasi kita tentang kehidupan di planet lain terutama tergantung pada apakah terdapat air atau tidak. Air menyegarkan dan menjaga keberlangsungan kita, mengatur cuaca, dan memberi kita kesenangan santai serta rekreasi.

Dalam bab ini, kita akan mempertimbangkan air dari perspektif orang yang meminumnya. Namun ada lebih banyak hal yang yang harus diketahu tentang air, lebih dari yang dapat dilihat atau dirasakan. Kotoran yang tak terlihat dalam air, tergantung pada identitas dan jumlahnya, dapat memberikan rasa renyah, rasa segar atau menghasilkan penyakit yang menyenangkan. Air sangat serbaguna, melarutkan banyak zat dan mensuspensikan yang lain. Untuk lebih menghargai bagaimana air bekerja secara magis, kita akan menggunakan konsep-konsep kimia seperti elektronegativitas, polaritas, dan ikatan hidrogen untuk memahami sifat-sifat molekul air.

Beberapa pertanyaan yang paling penting tentang minum air menyangkut keamanan dan bagaimana keamanan itu dapat dijamin. The Safe Drinking Water Act, sebagaimana telah diubah pada tahun 1996, mengamanatkan bahwa setiap pemasok air memberikan laporan hak-untuk-tahu setahun sekali untuk konsumen dari setiap sistem air masyarakat, publik atau swasta. Laporan-laporan ini, juga disebut Consumer Reports Confidence, dapat didistribusikan dengan tagihan air atau dibuat tersedia secara online. Sebagai orang yang belajar kimia, Anda berada dalam posisi yang baik untuk memahami arti dari pengukuran yang dilaporkan dan standar kualitas yang harus dipenuhi. Mengetahui kualitas air keran kemudian dapat membantu konsumen untuk membuat pilihan yang bijak tentang pembelian botol atau air yang disaring sebagai alternatif. Anda akan memiliki kesempatan untuk mengeksplorasi kualitas air di perguruan tinggi atau di kota asal Anda, setelah kita telah mempertimbangkan banyak pertanyaan kimia dan kebijakan publik yang terlibat dalam air minum yang aman. Tapi pertama-tama, kita mengundang Anda untuk mengangkat segelas air keran Anda, air kemasan, atau air keran disaring dan mempersiapkan diri untuk "meminum."

5.1 Air dari keran atau Botol Bab 1 dimulai dengan undangan untuk "Ambil napas dari udara." Tanpa

berpikir, kita melakukannya otomatis sekitar 15 kali per menit. Kita akan cepat mati tanpa udara dan oksigen sebagai pendukung kehidupan. Kita umumnya tidak punya pilihan tentang udara apa yang akan kita hirup, kita harus bergantung pada yang berpikir, kita melakukannya otomatis sekitar 15 kali per menit. Kita akan cepat mati tanpa udara dan oksigen sebagai pendukung kehidupan. Kita umumnya tidak punya pilihan tentang udara apa yang akan kita hirup, kita harus bergantung pada yang

Tidak ada yang bisa lebih akrab daripada ini jelas, tidak berwarna, dan (biasanya) cairan tak berasa. Pada kenyataannya, kita umumnya mengambil kualitas air dan air untuk diberikan di sebagian besar wilayah negara ini. Kecuali terjadi keadaan darurat air, dibawa oleh kekeringan atau kontaminasi pasokan air kota kita, kita jarang berpikir tentang di mana air tersebut berasal, apa yang dikandungnya, seberapa murni itu, atau berapa lama pasokan akan berlangsung. Kita membuka keran untuk minum atau mandi dan hanya mengharapkan kuantitas air yang cukup dari kran. Kebanyakan orang Amerika mendapatkan air minum mereka dari kran air atau minum air mancur (Gambar 5.1a). Cairan yang luar biasa ini sangat murah, biaya hanya sekitar 1/10 dari satu sen per liter.

Tapi tidak semua orang minum air keran. Sebaliknya terjadi peningkatan jumlah orang Amerika minum botol air (Gambar 5.1B). Botol air adalah bisnis besar dan sekarang segmen dengan pertumbuhan tercepat dari industri minuman di dunia. Menurut Korporasi Pemasaran Minuman, Amerika mengkonsumsi 7,4 miliar galon air minum kemasan dengan biaya $ 9800000000 dolar pada 2005. Ini adalah pemandangan umum di kampus-kampus di seluruh dunia untuk melihat siswa membawa botol air. Konsumen berusia 18-24 tahun adalah pengguna utama air minum kemasan.

5.2 Darimana Air Minum berasal? Perjalanan apa yang dibutuhkan untuk mendapatkan air dari sumber alam untuk keran atau botol? Air didistribusikan secara luas di planet Bumi. Di permukaan, ditemukan di lautan, danau, sungai, salju, dan gletser (Gambar 5.3). Dalam atmosfir ada sebagai uap air dan sebagai tetesan kecil di awan yang mengisi air permukaan melalui hujan dan salju.

Di seluruh dunia, air ditemukan di bawah tanah di akuifer, kolam besar air yang terjebak dalam pasir dan kerikil 50-500 kaki di bawah permukaan. Beberapa akuifer sangat besar, seperti akuifer Ogallala yang mendasari bagian dari delapan negara bagian dari South Dakota ke Texas. Menjaga sumber daya bawah tanah bebas dari kontaminasi adalah suatu pertimbangan penting untuk generasi mendatang. Jika akuifer terkontaminasi, mungkin diperlukan waktu puluhan tahun untuk menjadi bersih lagi.

Air yang dapat dibuat cocok untuk minum berasal dari baik air permukaan atau air tanah. Air permukaan, air dari danau, sungai, dan waduk, sering mengandung zat- Air yang dapat dibuat cocok untuk minum berasal dari baik air permukaan atau air tanah. Air permukaan, air dari danau, sungai, dan waduk, sering mengandung zat-

Bumi itu tidak selalu basah seperti saat ini. Para ilmuwan percaya bahwa banyak dari air sekarang di planet ini awalnya dimuntahkan sebagai uap dari ribuan gunung berapi permukaan bumi yang bopeng. Uap terkondensasi sebagai hujan dan proses berulang selama berabad-abad. Molekul air bersiklus dari laut ke langit dan kembali lagi. Sekitar 3 miliar tahun lalu, tanaman primitif, dan kemudian hewan, diekstrak dari air dan memberikan kontribusi air untuk siklus-yang berlanjut hari ini. Selama satu tahun rata-rata, cukup curah hujan jatuh pada benua untuk menutup semua lahan dengan kedalaman lebih dari 2,5 ft Seperti kita sangat menyadari, curah hujan ini tidak jatuh sekaligus, juga tidak merata. Tempat terbasah dalam catatan adalah Gunung Waialeale di Kauai, Hawaii, yang mendapat curah hujan rata-rata tahunan dari 460 inci (12 m). Sebaliknya adalah rata-rata tahunan sebesar 0,03 inci (0,08 cm) dari hujan di Arica, Chili. Data telah dikumpulkan di gurun ini Chili selama

64 tahun terakhir. Selama 14 tahun berturut-turut, tidak hujan sama sekali! Lebih dekat ke rumah, rata-rata 1,5×10 13 L air jatuh setiap hari di daratan Amerika Serikat- cukup untuk mengisi sekitar 400 juta kolam renang.

Gambar 5.5 Distribusi air di Bumi.

Ini terdengar seperti banyak air, tetapi pada skala global, jumlah air tawar relatif kecil. Sebagian besar air bumi, 97,4% dari total, berada di lautan asin, air yang tidak dapat diminum tanpa proses pemurnian yang mahal. Sisanya 2,6% adalah semua air tawar yang kita miliki. Mayoritas bahkan pasokan relatif kecil ini air segar beku di gletser dan es di kutub. Hanya sekitar 0,01% dari total air bumi berlokasi di danau, sungai, dan arus sebagai air tawar (Gambar 5.5). Akibatnya, pasokan air minum di dunia sangat terbatas, bervariasi secara luas tergantung pada lokasi. Di

Amerika Serikat, 80% dari air tawar yang digunakan untuk mengairi tanaman dan untuk mendinginkan pembangkit listrik.

5.3 Air sebagai pelarut Alasan utama kita harus mengkonsumsi air adalah bahwa itu adalah pelarut yang sangat baik bagi banyak bahan kimia yang membentuk tubuh kita. Dalam kapasitas ini, air berperan sebagai pelarut, zat yang mampu melarutkan zat lain. Zat terlarut adalah zat-zat yang larut dalam pelarut. Campuran yang dihasilkan disebut larutan, campuran homogen dari komposisi yang seragam. Selanjutnya, larutan berair adalah larutan di mana air adalah pelarut. Kemudian di Bagian 5.9 dan 5.10 kita akan meneliti mengapa beberapa jenis zat larut dalam air dan yang lainnya tidak. Untuk saat ini, kita hanya mencatat bahwa berbagai zat yang luar biasa banyak dapat larut dalam air dan bahwa ini memiliki konsekuensi penting bagi organisme hidup serta untuk lingkungan.

Semua zat terlarut mineral kecuali silika dalam bentuk ionik dan akan dibahas dalam Bagian 5.7. Kalsium, magnesium, dan natrium yang masing-masing ada sebagai Ca 2+ , Mg 2+ , Dan Na + ,. Beberapa ion tercantum dalam bentuk jamak karena mereka dapat membentuk senyawa dengan berbagai ion logam. Jumlah yang diberikan untuk masing-masing ion terlarut menunjukkan berapa banyak yang substansi (dalam miligram) ada dalam 1 L air. Hal ini wajar menimbulkan pertanyaan: Haruskah kita khawatir tentang jumlah kecil? Ion kalsium, misalnya, memiliki manfaat kesehatan yang pasti dalam memproduksi tulang kuat. Susu dan produk susu, bukan air Evian, adalah sumber yang disukai untuk ion kalsium, Anda harus minum 4 liter air Evian untuk mendapatkan jumlah ion kalsium yang sama seperti dalam satu gelas 8-oz susu. Sebaliknya, ion nitrat, tergantung pada konsentrasi, bisa berbahaya, terutama bagi bayi. Zat lain yang tertera botol air Evian tidak mungkin menyebabkan masalah kesehatan. Di tempat lain pada label dicatat bahwa natrium (Na + ), menjadi masalah kesehatan bagi sebagian orang, ada kurang dari 5 mg per botol 500 mL.

Mungkin Anda tidak pernah mempertimbangkan minum segelas air sebagai kegiatan risiko-keuntungan, namun haruslah demikian. Kita biasanya mengasumsikan air yang telah dianalisis kimia dan diperlakukan memiliki kebaikan penting dengan risiko yang sangat rendah. Sangat banyak, ini adalah asumsi yang valid. Karena kebutuhan, bagaimanapun, setiap label tidak lengkap. Seperti telah dicatat, tidak ada informasi tentang risiko kesehatan muncul untuk konsentrasi zat terlarut diberikan. Tidak ada informasi muncul tentang apakah zat lain, jika ada, yang ada dalam air atau apakah zat ini dapat berbahaya. Sebagai contoh, meskipun sejumlah kecil timah ditemukan di sebagian besar sampel air, jumlahnya biasanya terlalu rendah untuk menjadi masalah kesehatan. Jika air telah diklorinasi untuk pemurnian, hampir pasti memiliki jumlah jejak beberapa produk klorinasi.

Dalam menilai risiko air minum, tidak cukup untuk mengetahui apa zat yang ada dalam air dan seberapa beracun mereka. Kita juga perlu tahu berapa banyak dari setiap substansi ada dalam jumlah tertentu air. Dengan kata lain, kita perlu memahami apa yang dimaksud dengan konsentrasi zat terlarut dan cara khas untuk mengungkapkan hal itu. Kita sekarang beralih ke topik ini.

5.4 Konsentrasi zat terlarut dalam Larutan berair

Konsep konsentrasi adalah pertama kali diperkenalkan di Bab 1 dalam kaitannya dengan komposisi udara. Kita meninjau konsentrasi lagi dalam Bab 2 dan

3, melihat konsentrasi senyawa klorin di stratosfer dan pada gas rumah kaca di troposfer. Sekarang kita akan membahas konsep ini dalam hal zat terlarut dalam air. Meskipun konsentrasi komponen yang ditemukan di udara mungkin agak sulit untuk divisualisasikan, konsentrasi zat terlarut dalam larutan air yang lebih akrab dan karena itu lebih mudah dibayangkan. Misalnya, jika resep meminta Anda untuk melarutkan 1 sendok teh bahan dalam 1 cangkir air, larutan dengan konsentrasi spesifik akan dihasilkan: 1 sdt per cangkir (1 sdt/cup). Perhatikan bahwa Anda akan memiliki konsentrasi yang sama 1 sdt/cangkir jika Anda juga melarutkan 2 sdt bahan dalam 2 gelas air, 4 sdt dalam 4 gelas, atau ½ sdt dalam ½ cangkir. Meskipun Anda menggunakan jumlah yang lebih besar atau lebih kecil dari bahan tersebut, jumlah gelas air meningkat atau menurun secara proporsional. Oleh karena itu, konsentrasi, rasio jumlah zat terlarut terhadap jumlah larutan atau untuk resep ini, rasio jumlah bahan untuk jumlah air larutan-akan sama dalam setiap kasus: 1 sdt per 1 cangkir (1 sdt/cangkir).

Konsentrasi zat terlarut dalam larutan air mengikuti pola yang sama, namun biasanya dinyatakan dalam satuan yang berbeda. Kita akan menggunakan empat cara untuk mengekspresikan konsentrasi: persen, bagian per juta (ppm), bagian per miliar (ppb), dan molaritas. Tiga dari yang akrab bagi Anda dari bab-bab sebelumnya, keempat, molaritas, menggunakan konsep mol diperkenalkan di Bab 3. Kita sekarang akan membahas masing-masing pada urutannya.

Cara yang paling akrab mengungkapkan konsentrasi persen, didefiniskan dalam Bab 1 sebagai bagian per seratus. Sebagai contoh, larutan yang mengandung

5 g natrium klorida (NaCl) dalam 100 g larutan akan menjadi lima persen (5%) berat larutan. Larutan hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), sering ditemukan sebagai antiseptik dalam lemari obat, biasanya 3% H 2 O 2 , yang menunjukkan bahwa mereka mengandung 3 g H 2 O 2 dalam 100 g larutan (atau 6 g dalam 200 g larutan, dll). Konsentrasi Persen paling sering digunakan untuk larutan konsentrasi zat terlarut tinggi. Ketika konsentrasi zat terlarut jauh lebih rendah, dua unit yang sering digunakan adalah ppm dan ppb.

Konsentrasi zat terlarut dalam air minum biasanya jauh lebih rendah daripada 1%, sehingga mereka sering digambarkan dalam bagian per juta (ppm, 1 bagian per juta). Suatu larutan 1-ppm ion kalsium dalam air minum mengandung 1 g ion kalsium

dalam 1 juta (1.000.000, atau 10 6 ) g sampel itu. Konsentrasi yang sama, 1 ppm, dapat diterapkan untuk larutan dengan 2 g ion kalsium dalam 2x 10 6 g air, 5 g dalam 5×10 6

g) di 5000 (5×10 3 ) g air. Meskipun bagian per juta adalah unit konsentrasi sangat berguna, berukuran 1 juta gram air sangat tidak nyaman. Jadi kita menggunakan cara yang lebih mudah, tetapi setara dengan ppm. Kita menggunakan unit liter (L), volume ditempati oleh 1000 g air pada suhu 4 °C. Sekarang kita dapat mengatakan bahwa 1 ppm zat dalam air sama dengan 1 mg zat per 1 liter air. Perhatikan bahwa unit saling menghilangkan.

g air, atau 5 mg (5×10 -3

Air minum mengandung zat alami ada pada jangkauan konsentrasi di bagian per juta, seperti yang digambarkan pada label botol air Evian. Polutan juga dapat ada dalam jangkauan bagian per juta. Misalnya, batas yang diterima untuk ion nitrat, sering ditemukan pada air sumur di beberapa daerah pertanian, adalah 10 ppm, batas untuk ion fluoride adalah 4 ppm.

Beberapa polutan menjadi perhatian pada konsentrasi yang lebih rendah daripada bagian per juta dan dilaporkan sebagai bagian per miliar (ppb, 1 bagian per miliar). Satu bagian per miliar merkuri (Hg) dalam air berarti 1 g Hg dalam 1 miliar (1×

g, atau 1µg) Hg dalam 1 L air. Misalnya, batas yang diterima untuk merkuri dalam air minum adalah 2 ppb.

10 9 ) g air. Dalam istilah yang lebih nyaman, ini berarti 1 mikrogram (1× 10 -6

Yakinkan diri bahwa unit saling menghilangkan seperti pada contoh sebelumnya. Satu bagian per juta adalah konsentrasi kecil. Beberapa analogi untuk konsentrasi 1 ppm diberikan di Bagian 1.2, termasuk 1 ppm berkorespondensi dengan 1 detik di hampir 12 hari. Sebuah analogi serupa dapat ditawarkan untuk bagian per miliar: 1 ppb sesuai dengan 1 detik dalam 33 tahun, atau sekitar 1 inci pada keliling Bumi.

Molaritas (M), Unit konsentrasi yang berguna lain, didefinisikan sebagai jumlah mol dari zat terlarut dalam satu liter larutan.

Keuntungan besar dari molaritas adalah bahwa larutan dari molaritas sama semuanya mengandung persis jumlah yang sama unit kimia (atom, ion, atau molekul). Misalnya, massa zat terlarut dapat bervariasi tergantung pada massa molar, tetapi untuk semua 1 M larutan jumlah unit kimia akan sama. Metode analisis kimia air sering menggunakan molaritas untuk mengekspresikan konsentrasi. Untuk saat ini, kita hanya ingin mengembangkan beberapa keakraban dengan konsep molaritas sendiri.

Sebagai contoh, pertimbangkan larutan NaCl dalam air. Molar massa NaCl adalah 58,5 g, sehingga 1 mol NaCl berat 58,5 g. Jika kita melarutkan 58,5 g NaCl dalam air dan kemudian menambahkan air yang cukup untuk membuat persis 1,00 L larutan, kita akan memiliki 1,00 M larutan NaCl (Gambar 5.6), dan kita bisa mengatakan bahwa kita telah menyiapkan larutan satu molar natrium klorida. Perhatikan penggunaan labu volumetrik, jenis gelas yang berisi jumlah yang tepat dari larutan ketika diisi ke tanda pada lehernya. Tetapi karena konsentrasi hanya rasio zat terlarut ke pelarut, ada banyak cara untuk membuat 1 M larutan NaCl. Kemungkinan lain akan menggunakan 0.500 mol NaCl (29,2 g) di 0.500 L larutan. Ini akan memerlukan penggunaan 500,0 mL labu volumetrik, daripada labu 1,00-L ditunjukkan pada Gambar 5.6.

Katakanlah Anda memiliki sampel air yang memiliki 150 ppm merkuri di dalamnya. Berapa konsentrasi ini jika dinyatakan dalam molaritas?

Dan ketika unit membatalkan:

Kita baru saja menunjukkan bahwa sampel air yang mengandung 150 ppm merkuri juga dapat dinyatakan sebagai 7,5×10 -4 M Hg.

Massa molar NaCl, 58,5 g, adalah jumlah dari massa 1 mol natrium, 23,0 g, ditambah 1 mol klorin, 35,5 g. Lihat Bagian 3.7 untuk berlatih perhitungan massa molar. Ingat bahwa 1 ppm = 1 mg/L dan bahwa massa molar Hg adalah 200,6 g/mol.

Gambar 5.6 Mempersiapkan 1,00 M larutan NaCl. Sejauh ini dalam bab ini kita telah mengembangkan beberapa ide tentang air minum, beberapa zat yang mungkin ada di dalamnya, dan bagaimana mengekspresikan konsentrasi zat tersebut. Kita beralih sekarang untuk pemeriksaan

yang lebih rinci air pada tingkat molekuler. Tujuan kita adalah untuk memahami sifat unik air, termasuk keunggulannya sebagai pelarut.

5.5 Struktur Molekul dan Sifat Fisik Air Apakah air? Jelas bahwa air sangat penting bagi kehidupan kita dan air yang merupakan pelarut yang sangat baik. Apa yang mungkin tidak jelas adalah bahwa ketergantungan kita pada air hanya mungkin karena air memiliki sejumlah sifat yang tidak biasa. Bahkan, sifat fisik air yang cukup aneh, dan kita sangat beruntung akan sifat air ini. Jika air adalah suatu senyawa yang lebih konvensional, kita tidak akan ada.

Ini paling umum dari cairan ini penuh kejutan, jadi mari kita mulai dengan keadaan fisiknya. Air adalah cair pada suhu kamar (sekitar 25 °C) dan tekanan atmosfer normal. Hal ini mengejutkan karena hampir semua senyawa lain dengan massa molar yang sama (18,0 g/mol) adalah gas-gas di bawah kondisi temperatur

dan tekanan yang sama. Perhatikan tiga gas atmosfer umum (N 2 ,O 2 , dan CO 2 ) yang massa molar adalah 28, 32, dan 44 g/mol. Semua memiliki massa molar lebih besar dari air, namun mereka gas bukan cairan.

Tidak hanya air cair di bawah kondisi ini, tetapi juga memiliki anomali tinggi titik didih 100 °C. Suhu ini adalah salah satu titik referensi untuk skala suhu Celcius. Yang lainnya adalah titik beku air, 0 °C. Dan ketika air membeku, hal itu menunjukkan sifat agak aneh lain-mengembang. Kebanyakan cairan mengkerut ketika mereka Tidak hanya air cair di bawah kondisi ini, tetapi juga memiliki anomali tinggi titik didih 100 °C. Suhu ini adalah salah satu titik referensi untuk skala suhu Celcius. Yang lainnya adalah titik beku air, 0 °C. Dan ketika air membeku, hal itu menunjukkan sifat agak aneh lain-mengembang. Kebanyakan cairan mengkerut ketika mereka

Untuk lebih memahami kimia dan sifat fisik air, kita membutuhkan informasi tentang komposisi kimia dan struktur molekul. Komposisi kimia diketahui hampir semua orang. Memang, rumus untuk air, H 2 O, sangat mungkin paling dikenal sedikit di dunia informasi kimia. Ingat dari Bab 2 bahwa air adalah molekul terikat secara kovalen (Bagian 2.3). Dalam Bab 3 (Bagian 3.3), bentuk molekul air digambarkan melalui model bola-dan-tongkat dan model space filling. Representasi ini diperlihatkan lagi pada Gambar 5.7.

Gambar 5.6 Representasi dari H 2 O. (a) struktur Lewis dan rumus struktur, (b) Space- filling Model, (c) Model Charge- density.

Elektron antara oksigen dan atom hidrogen yang membentuk ikatan kovalen tidak dibagi rata. Bukti eksperimental menunjukkan bahwa atom oksigen menarik pasangan elektron bersama lebih kuat daripada atom hidrogen. Untuk menggunakan istilah teknis yang tepat, oksigen dikatakan memiliki elektronegativitas lebih tinggi daripada hidrogen. Elektronegativitas (EN) adalah ukuran tarikan atom untuk elektron itu dalam ikatan kovalen. Semakin besar elektronegativitas, semakin atom menarik elektron ikatan untuk dirinya sendiri. Tabel 5.3 menunjukkan tabel periodik nilai elektronegativitas untuk 18 unsur pertama, semua dalam subkelompok "A". Konsep nilai elektronegativitas dan elektronegativitas diperkenalkan oleh kimia kuantum dan biokimia Amerika besar, Linus Pauling (1901-1994).

Pemeriksaan Tabel 5.3 mengungkapkan beberapa generalisasi yang berguna tentang elektronegativitas. Nilai-nilai elektronegativitas tertinggi berhubungan dengan unsur-unsur non logam seperti sebagai fluorine dan oksigen. Halogen, anggota Kelompok 7A, memiliki atom dengan tujuh elektron terluar. Ingat dari Bagian 2.3 bahwa setiap atom memiliki kecenderungan kuat untuk berikatan dengan atom lain sedemikian rupa untuk memperoleh pembagian dalam elektron tambahan, sehingga menyempurnakan oktet elektron yang stabil. Argumen yang sama menjelaskan nilai- nilai elektronegativitas tinggi untuk non logam lainnya. Sebagai contoh, oksigen, dengan enam elektron terluar per atom, juga menunjukkan daya tarik yang relatif kuat untuk elektron bersama dan biasanya akan berinteraksi dengan atom lain dengan cara yang akan memungkinkan untuk berbagi dalam dua elektron tambahan. Sebaliknya, nilai-nilai elektronegativitas terendah berhubungan dengan logam yang ditemukan di Grup 1A dan 2A. Atom unsur-unsur logam memiliki atraksi jauh lebih lemah untuk elektron daripada nonmetals. Secara umum, nilai-nilai elektronegativitas meningkat saat Anda bergerak di deretan tabel periodik dari kiri ke kanan (dari logam untuk non logam) dan menurun saat Anda bergerak ke bawah segolongan dalam Tabel.

Menurut Tabel 5.3, elektronegativitas oksigen adalah 3,5, dan hidrogen 2.1. Karena perbedaan elektronegativitas ini, elektron bersama ditarik lebih dekat ke Menurut Tabel 5.3, elektronegativitas oksigen adalah 3,5, dan hidrogen 2.1. Karena perbedaan elektronegativitas ini, elektron bersama ditarik lebih dekat ke

Gambar 5.9 (a) H 2 O, molekul kovalen polar dengan ikatan kovalen polar. (b) gambar muatan -density menunjukkan muatan positif dan negatif parsial dalam sebuah molekul air.

Suatu molekul yang mengandung ikatan kovalen nonpolar harus nonpolar. Hal ini mengapa molekul diatomik seperti Cl 2 atau H 2 yang nonpolar. Namun, sebuah molekul yang mengandung ikatan kovalen polar mungkin atau mungkin tidak polar. Polaritas tergantung pada geometri molekul. Kasus spesifik molekul air ditunjukkan pada Gambar 5.9. Perhatikan bahwa atom hidrogen memiliki muatan parsial positif dan atom oksigen muatan negatif parsial. Banyak sifat unik dari air adalah konsekuensi dari kedua polaritas molekul dan bentuk keseluruhan.

5.6 Peran Ikatan Hidrogen

Ikatan kovalen polar dapat membantu kita memahami beberapa sifat yang tidak biasa dari air. Pertimbangkan apa yang terjadi pada tingkat molekuler ketika dua molekul air mendekati satu sama lain. Karena berlawanan biaya menarik, salah satu sebagian atom hidrogen bermuatan positif dari satu molekul air tertarik ke daerah muatan negatif parsial yang terkait dengan pasangan elektron nonbonding pada oksigen dari air lainnya molekul. Ini adalah gaya antarmolekul, gaya yang terjadi

antara molekul. Setiap H 2 O molekul memiliki dua atom hidrogen dan dua pasang nonbonding elektron yang memungkinkan untuk beberapa atraksi antarmolekul (Gambar 5.10). Ikatan yang membentuk dikenal sebagai ikatan hidrogen, atraksi elektrostatik antara atom hidrogen bantalan muatan positif parsial dalam satu molekul dan O, N, atau atom F bantalan muatan negatif parsial dalam molekul tetangga. Ikatan hidrogen biasanya hanya sepersepuluh sekuat ikatan kovalen yang menghubungkan atom bersama-sama dalam molekul, mereka juga lebih panjang daripada ikatan kovalen. Pengaruh ikatan hidrogen Pembentukan adalah penting untuk memahami sifat yang tidak biasa air.

Meskipun ikatan hidrogen tidak sekuat ikatan kovalen, ikatan hidrogen cukup kuat dibandingkan dengan jenis lain dari gaya antarmolekul. Misalnya, untuk merebus air, molekul H 2 O harus dipisahkan dari kontak yang relatif dekat mereka dalam keadaan cair dan pindah ke bentuk gas, di mana mereka terpisah jauh jauh. Dengan kata lain, ikatan hidrogen antarmolekul mereka harus dipatahkan. Jika ikatan hidrogen dalam air yang lemah, air akan memiliki titik didih yang jauh lebih rendah dan membutuhkan energi lebih sedikit untuk merebus. Jika air tidak memiliki ikatan hidrogen sama sekali, itu akan mendidih pada sekitar75 °C, prediksi berdasarkan massa molarnya. Karena ikatan hidrogen, hampir semua air tubuh kita, baik dalam sel, darah, atau cairan tubuh lainnya, adalah dalam keadaan cair, jauh di bawah titik didih. Eksistensi kita bergantung pada ikatan hidrogen.

Fenomena ikatan hidrogen tidak terbatas pada air. Ada bukti untuk daya tarik antarmolekul serupa dalam banyak molekul yang mengandung atom hidrogen terikat secara kovalen dengan oksigen, nitrogen, atau atom fluorine. Dalam masing-masing kasus, ikatan kovalen polar terbentuk dalam setiap molekul, kebutuhan yang diperlukan untuk pembentukan ikatan hidrogen antarmolekul. Ikatan hidrogen juga penting dalam menstabilkan bentuk molekul biologis yang besar, seperti protein dan asam nukleat. Dalam protein, komponen utama dari kulit, rambut, dan otot, ikatan hidrogen terjadi antara atom hidrogen dan atom oksigen atau nitrogen. Struktur heliks ganda melingkar DNA (asam deoksiribonukleat) distabilkan oleh ribuan ikatan hidrogen terbentuk antara segmen tertentu dari untai DNA terkait. Jadi dalam hal ini, juga, ikatan hidrogen memainkan peran penting dalam proses kehidupan.

Ikatan hidrogen juga menjelaskan mengapa es batu dan gunung es mengambang dalam air. Es adalah deretan biasa dari molekul air di mana setiap molekul H 2 O adalah hidrogen terikat empat molekul lainnya. Pola ini ditunjukkan pada Gambar 5.11. Perhatikan bahwa pola mencakup baik mengenai ruang kosong dalam bentuk saluran heksagonal. Ketika es meleleh, deretan ini biasa mulai rusak, dan

individu molekul H 2 O bisa masuk ke saluran terbuka. Akibatnya, molekul-molekul dalam keadaan cair, rata-rata, lebih erat dikemas daripada dalam keadaan padat. Dengan demikian, volume satu sentimeter kubik (1 cm 3 ) cairan H 2 O mengandung molekul lebih dari 1 cm 3 es. Akibatnya, air cair memiliki massa yang lebih besar per individu molekul H 2 O bisa masuk ke saluran terbuka. Akibatnya, molekul-molekul dalam keadaan cair, rata-rata, lebih erat dikemas daripada dalam keadaan padat. Dengan demikian, volume satu sentimeter kubik (1 cm 3 ) cairan H 2 O mengandung molekul lebih dari 1 cm 3 es. Akibatnya, air cair memiliki massa yang lebih besar per

Untuk air, massa sering dinyatakan dalam gram dan volume dalam sentimeter kubik (cm 3 ), [identik dengan mililiter (mL)]. Selanjutnya, 1,00 cm 3 air beratnya 1,00 g. Dengan kata lain, densitas 1,00 g/cm 3 , atau 1,00 g/mL. Di sisi lain, 1 cm 3 es beratnya

0,92 g, sehingga densitas 0.92 g/cm 3 , atau 0,92 g/mL.

Orang sering bingung dengan kerapatan massa. Sebagai contoh, Anda mungkin mendengar seseorang berkata bahwa besi adalah "berat" atau timbal yang "sangat berat." Besar potongan besi dan timbal memang sering cukup berat, tetapi

lebih akurat untuk mengatakan besi yang memiliki kerapatan tinggi (7,9 g/cm 3 ) dan timbal kerapatan lebih tinggi (11,3 g/cm 3 ). Kemudian lagi, popcorn memiliki kerapatan rendah, kita cenderung untuk mengatakan bahwa bahkan sebuah tas besar popcorn terasa "ringan."

Untuk sebagian besar zat, keadaan padat lebih rapat daripada cairan. Fakta bahwa air menunjukkan perilaku sebaliknya berarti bahwa danau membeku dari atas ke bawah, bukan dari bawah ke atas. Perilaku kocar-kacir ini nyaman bagi tanaman air, ikan, dan skaters es. Tentu saja, itu tidak begitu nyaman bagi orang-orang yang pipa air dan radiator mobil meledak ketika air di dalamnya mengembang saat membeku.

Gambar 5.11 Hidrogen-ikatan struktur kisi bentuk umum dari es. Perhatikan saluran terbuka antara "lapisan" molekul air yang menyebabkan es menjadi kurang padat dibandingkan air.

Akhirnya, kita ingin memeriksa satu dari sifat yang tidak biasa dari air, yaitu, yang kapasitas luar biasa tinggi untuk menyerap dan melepaskan panas. Sifat ini diungkapkan oleh panas jenis, jumlah energi panas yang harus diserap untuk meningkatkan suhu 1 g zat sebesar 1 °C. Panas jenis air cair adalah 1,00 kal/g °C, yang berarti bahwa 1 kal energi akan menaikkan suhu 1 g air cair dengan 1 °C.

Bahkan, kalori awalnya didefiniskan dengan cara ini. Sebaliknya, ketika suhu 1 g air cairan yang turun 1 °C, 1 kal panas dilepaskan. Panas jenis air juga dapat dinyatakan sebagai 4,18 J/g °C. Air memiliki salah satu cairan dengan panas jenis yang tertinggi. Karena ini, itu air adalah pendingin biasa digunakan untuk mengambil kelebihan panas dalam industri kimia, pembangkit listrik, dan tubuh manusia. Sebagian besar senyawa lainnya memiliki panas jenis yang lebih rendah secara signifikan.

Pada skala global, panas jenis air yang tinggi membantu menentukan iklim. dengan menyerap sejumlah besar panas, lautan dan tetesan air di awan membantu memediasi pemanasan global. Proses ini rumit dan dengan demikian itu adalah sulit untuk menciptakan model pemanasan global yang akurat. Kita tahu panas yang diserap ketika air menguap dari lautan, sungai, dan danau. Panas juga dilepaskan ketika air mengembun sebagai hujan atau salju. Karena air memiliki kapasitas yang lebih tinggi untuk menyimpan panas daripada bumi, ketika cuaca berubah dingin, tanah mendingin lebih cepat. Air mempertahankan lebih banyak panas dan mampu menghangatkan untuk waktu yang lebih lama untuk daerah perbatasan itu. Sifat tersebut biasa dialami bagi siapa saja yang pernah tinggal di daerah pesisir utara.

Panas jenis yang sangat tinggi dari air adalah konsekuensi dari ikatan hidrogen yang kuat dan resultan tingkat keteraturan yang ada dalam cairan. Ketika molekul sangat tertarik satu sama lain, banyak energi yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya antarmolekul dan memungkinkan molekul untuk bergerak lebih bebas. Seperti halnya dengan air. Di sisi lain, gaya antarmolekul jauh lebih lemah

dalam cairan tanpa ikatan hydrogen seperti hidrokarbon benzena (C 6 H 6 ) dan kekuatan yang lebih mudah untuk diatasi. Akibatnya, panas jenis untuk benzena hanya 0.406 kal/g °C, kurang dari setengah dari air.

5.7 Tinjauan Lebih dekat pada Zat terlarut Sebagaimana dibahas di Bagian 5.3, air merupakan pelarut yang sangat baik

untuk berbagai macam zat. Banyak kimia terjadi dalam larutan air sehingga, penting untuk memiliki pemahaman tentang zat yang larut dalam air dan bagaimana proses yang terjadi.

Perilaku larutan gula dan garam menggambarkan dua kelas utama larutan berair. Suatu perbedaan yang signifikan antara keduanya dapat dibuktikan secara eksperimental dengan meteran konduktivitas, suatu alat yang menghasilkan sinyal untuk menunjukkan penghantaran listrik (Gambar 5.12). Dua kabel mengikatkan pada baterai pada bola lampu. Selama dua kawat terpisah tidak menyentuh, rangkaian listrik tidak tersambung. Jika kabel terpisahkan dimasukkan ke dalam air suling atau larutan gula dalam air suling, bohlam tidak akan menyala. Namun, jika kabel yang terpisah ditempatkan dalam larutan garam, bohlam menyala. Mungkin cahaya juga telah berlangsung dalam pikiran pelaku eksperimen! Air murni atau larutan gula dalam air tidak menghantarkan listrik dan karena itu tidak menyambungkan rangkaian listrik, cahaya tidak bersinar. Gula adalah nonelektrolit, zat terlarut yang tidak menghantarkan listrik ketika dalam larutan air. Tapi larutan garam meja berair yang biasa, NaCl, menghantarkan listrik, dan menyalakan lampu. Sodium klorida dan zat terlarut lainnya yang menghantarakan listrik adalah tergolong sebagai elektrolit, zat terlarut yang menghantarkan listrik dalam larutan berair.

Apa yang membuat garam dalam larutan berperilaku secara berbeda dari gula dalam larutan atau air murni? Yang diamati aliran arus listrik melalui larutan melibatkan transportasi muatan listrik. Oleh karena itu, fakta bahwa larutan NaCl air menghantarkan listrik menunjukkan mereka mengandung beberapa spesies bermuatan yang mampu menggerakkan elektron melalui larutan. Ketika NaCl padat larut dalam air, memisah menjadi Na + (aq) dan Cl - (aq). Ion adalah atom atau kelompok atom yang telah memperoleh muatan listrik akibat memperoleh atau kehilangan satu elektron atau lebih. Istilah ini berasal dari bahasa Yunani untuk, “wanderer”. Na + adalah contoh dari kation, ion bermuatan positif. Cl - adalah contoh dari anion, ion bermuatan negatif. Tidak ada pemisahan yang terjadi pada gula yang terikat kovalen atau pada molekul air, membuat cairan ini tidak mampu membawa muatan listrik. Meskipun ikatan hidrogen yang banyak ada di kedua larutan air dan gula, bahkan ikatan kovalen polar tidak memiliki muatan yang cukup untuk pemisahan yang memungkinkan pengangkutan muatan listrik.

Ini mungkin mengejutkan bahwa ion Na + dan Cl - , ada baik dalam kristal garam (seperti yang dijual di tempat garam) dan larutan garam. Padatan natrium klorida adalah penataan kubik tiga dimensi ion natrium dan klorida menempati posisi secara bergantian. Ikatan ion adalah ikatan kimia yang dibentuk oleh daya tarik antara ion dengan muatan berkebalikan. Dalam kasus NaCl, ikatan ionik mempertahankan kristal bersama-sama, tidak ada atom terikat secara kovalen, hanya kation bermuatan positif dan anion bermuatan negatif ditata bersama oleh gaya tarik listrik. Senyawa ion terdiri dari ion bermuatan listrik yang ada dalam proporsi tetap dan disusun dalam pola geometris yang teratur. Dalam kasus NaCl, ion setiap Na + dikelilingi oleh enam ion Cl - . Demikian juga, setiap ion Cl - , dikelilingi oleh enam ion Na + yang bermuatan positif. Sebuah kristal tunggal kecildari natrium klorida terdiri dari banyak miliaran ion Na + dan Cl - , dalam pengaturan yang ditunjukkan pada Gambar 5.13.

Kita telah menggambarkan struktur dan beberapa sifat senyawa ion, tetapi tidak menjelaskan mengapa atom tertentu kehilangan atau memperoleh elektron untuk membentuk ion. Tidak mengherankan, jawabannya melibatkan distribusi elektron dalam atom. Ingat bahwa atom natrium (nomor atom 11) memiliki 11 elektron dan proton 11. Natrium, seperti semua logam di Grup 1A, memiliki satu elektron valensi. Elektron ini agak longgar tertarik ke inti dan dapat dengan mudah hilang. Ketika ini terjadi, Na Na atom menjadi sebuah ion Na + .

[5.1] Ion Na + berisi 11 proton, tetapi hanya 10 elektron, maka ia memiliki muatan

1 + . Sepuluh elektron Ini konfigurasinya sama dengan elektron dalam unsur neon inert (Ne), sehingga Na + memiliki oktet lengkap. Tabel 5.4 menunjukkan perbandingan.

Gambar 5.12 Percobaan konduktivitas. (a) Air sulingan (nonconducting). (b) Gula dilarutkan dalam air (nonconducting). (c) Garam dilarutkan dalam air (melakukan).

Gambar 5.13 Susunan ion Na + dan Cl - dalam kristal sodium klorida.

Ion Na + , seperti atom Ne, memiliki dua elektron dalam dan delapan elektron terluar. Kita mungkin bisa menggeneralisasi dengan mengatakan bahwa logam cenderung membentuk kation dengan kehilangan elektron valensi mereka. Logam adalah kategori unsur-unsur dan ditemukan di kiri dan tengah blok dari tabel periodik.

Sebaliknya, atom klorin memiliki kecenderungan untuk mendapatkan elektron. Ingat bahwa atom klor (nomor atom 17) memiliki 17 elektron dan 17 proton. Klorin, seperti semua nonmetals di Grup 7A, memiliki tujuh elektron valensi. Karena stabilitas yang terkait dengan delapan elektron terluar, secara energetik atom Cl akan memperoleh elektron ekstra, persamaan 5.2 menunjukkan perubahan ini.

[5.2] Ion klorida (Cl - ) memiliki 18 elektron dan 17 proton, sehingga muatan bersih adalah 1- (Tabel 5.5). Karena unsur klorin terdiri dari molekul diatomik Cl 2 , kita juga dapat menulis perolehan elektron dengan cara berikut.

[5.3] Secara umum, nonmetals ditemukan di sisi kanan pada tabel periodik dan mendapat elektron untuk membentuk anion. Unsur-unsur di Grup 8A, gas mulia, adalah pengecualian. Beberapa unsur Group 8A, seperti helium dan neon, tidak menggabung secara kimia dengan unsur- unsur lain.

Ketika logam natrium dan gas klorin bereaksi, elektron ditransfer dari atom natrium untuk atom klorin dengan melepas sejumlah besar energi. Hasilnya adalah agregat ion Na + dan ion Cl - dikenal sebagai natrium klorida. Dalam pembentukan senyawa ion seperti natrium klorida, elektron sebenarnya ditransfer dari satu atom ke yang lain, tidak hanya berbagi seperti dalam senyawa kovalen.

Apakah ada bukti untuk ion bermuatan listrik pada natrium klorida murni? Uji eksperimental menunjukkan bahwa kristal natrium klorida tidak menghantarkan listrik, namun ketika kristal ini mencair, cairan yang dihasilkan menghantarkan listrik. Hal ini memberikan bukti bahwa ion Na + dan Cl - dari NaCl padat juga ada dalam keadaan cair, tanpa kehadiran air. Kristal senyawa ionik NaCl dan lainnya adalah keras namun rapuh. Ketika dipukul dengan tajam, mereka hancur bukannya memipih. Hal ini menunjukkan adanya kekuatan yang kuat pada seluruh kristal ionik. Sebenarnya, tidak ada hal seperti spesifik "ikatan ion" lokal analog dengan ikatan kovalen dalam molekul. Sebaliknya, ikatan ionik umumnya mengikat bersama sejumlah besar ion.

Unsur-unsur lain membentuk ion dan senyawa ion, bukan hanya natrium dan klorin. Transfer elektron untuk membentuk kation dan anion yang mungkin terjadi antara unsur-unsur logam dan unsur non logam, masing-masing. Natrium, lithium, magnesium, dan unsur logam lainnya memiliki kecenderungan kuat untuk menyerahkan elektron dan membentuk ion positif. Di sisi lain (atau sisi lain dari tabel periodik), klorin, fluorine, oksigen, dan nonmetals lainnya memiliki daya tarik kuat bagi elektron dan mudah mendapatkan elektron untuk membentuk ion negatif. Kalium klorida (KCl) dan natrium iodida (NaI) adalah dua dari banyak senyawa tersebut. Karena garam meja biasa (NaCl) adalah sebuah contoh penting senyawa ion, kimiawan sering mengacu kepada senyawa ion lain hanya sebagai "garam", yang berarti padatan kristal ionik.

5.8 Nama dan Rumus Senyawa ionik Pada bagian ini, kita akan bekerja pada, “vocabulary” yang Anda butuhkan

untuk bekerja dengan senyawa ion. Seperti yang kita tunjukkan dalam Bab 1, simbol kimia alfabet kimia, dan formula kimia adalah kata-kata. Sebelumnya, kita membantu Anda untuk, berbicara kimia, yaitu, untuk menggunakan dengan benar rumus kimia dan nama untuk zat di udara yang Anda hirup. Sekarang kita akan melakukan hal yang sama untuk zat dalam air yang Anda minum. Sekali lagi kita ikuti filsafat, “need- to- know”, membantu Anda belajar apa yang Anda butuhkan untuk memahami topik di tangan.

Mari, mulai dengan senyawa ionik terbentuk dari unsur kalsium dan klorin: CaCl 2 . Penjelasan untuk rasio 1:2 dari Ca ke Cl terletak dalam muatan dari dua ion. Kalsium, anggota Grup 2A, mudah kehilangan dua elektron luarnya untuk membentuk Ca 2+ .

[5.4] Klor, seperti yang kita lihat dalam persamaan 5.2, memperoleh sebuah elektron terluar untuk membentuk Cl - . Dua Ion Cl - diperlukan untuk menyeimbangkan muatan masing-masing ion Ca 2+ . Oleh karena itu, rumus untuk senyawa ini adalah

CaCl 2 . Dalam senyawa ion, jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif. Logikanya adalah hal yang sama dengan MgO dan Al 2 O 3 , dua senyawa ionik lainnya. Ini keduanya mengandung oksigen, tetapi dalam rasio yang berbeda. Ingat bahwa oksigen, Grup 6A, memiliki enam elektron terluar. Dengan demikian sebuah atom oksigen netral dapat memperoleh dua elektron untuk membentuk ion O 2- . Atom magnesium kehilangan dua elektron untuk membentuk Mg 2+ . Kedua ion harus kemudian bergabung dalam rasio 1:1 sehingga muatan keseluruhan akan menjadi nol; rumus kimianya adalah MgO. Perhatikan bahwa walaupun muatan selalu harus ditulis pada ion individu, kita menghilangkan muatan dalam rumus kimia dari senyawa ionik. Dengan demikian, adalah tidak benar untuk menulis rumus kimia sebagai Mg 2+ O 2- . Muatan yang tersirat pada rumus bahan kimia.

Berikut adalah contoh lain. Diperlengkapi dengan pengetahuan bahwa aluminium cenderung kehilangan tiga elektron untuk membentuk ion Al 3+ , Anda dapat menulis rumus kimia senyawa ionik terbentuk dari Al 3+ dan O2? ion sebagai Al 2 O 3 . Di sini, rasio ion 2:3 diperlukan agar muatan listrik keseluruhan pada senyawa tersebut akan menjadi nol. Sekali lagi, tidak benar untuk menulis rumus kimia Al 2 3+ O 3 2- . Sebelumnya dalam bab ini, kita sebut beberapa senyawa ionik dengan nama mereka, termasuk natrium klorida, natrium iodida, dan kalium klorida. Perhatikan pola: Nama kation pertama, baru anion, dimodifikasi akhiran-ida. Dengan demikian,

nama CaCl 2 adalah kalsium klorida. Demikian pula, NaI adalah natrium iodida dan KCl adalah kalium klorida. Selalu gunakan spasi diantara dua nama. Unsur-unsur yang disajikan sejauh ini terbentuk hanya satu jenis ion. Unsur Grup 1A dan 2A hanya membentuk ion 1+ dan2+, masing-masing. Halogen hanya membentuk ion 1-. Lithium Bromida adalah LiBr. Rasio 1:1 dipahami karena lithium hanya merupakan Li + dan beromin hanya membentuk Br - . Tidak perlu menyebutnya

monolithium monobromide. AlCl 3 adalah aluminium klorida, bukan aluminium triklorida. Aluminium hanya membentuk ion Al 3+ , dan rasio 1:3 sudah dipahami sehingga tidak perlu disebutkan. Perhatikan bahwa prefiks mono-, di -, tri -, dan tetra- tidak digunakan ketika penamaan senyawa ionik seperti ini.

Gambar 5.14 Ion yang umum terbentuk dari unsur mereka. Ion dalam hijau (kation) atau biru (anion) hanya memiliki satu muatan. Ion merah (kation) memiliki lebih dari

satu muatan ionik yang mungkin.

Tetapi beberapa unsur yang dibentuk lebih dari satu ion, seperti yang Anda lihat pada Gambar 5.14. Prefixes masih belum digunakan, melainkan muatan ion harus spesifik menggunakan angka romawi. Tembaga misalnya. Jika instruktur Anda meminta Anda untuk ke gudang dan mengambil beberapa oksida tembaga, apa yang akan Anda lakukan? Anda akan bertanya apakah apa yang diinginkan adalah tembaga(I) oksida atau tembaga(II) oksida, kan? Demikian pula, zat besi dapat membentuk oksida yang berbeda. Dua kombinasi yang mungkin adalah FeO

(terbentuk dari Fe 2+ ) Dan Fe 2 O 3 (terbentuk dari Fe 3+ , biasa disebut karat). Nama- nama untuk FeO dan Fe 2 O 3 adalah besi(II) oksida dan besi(III) oksida, masing- masing. Perhatikan spasi setelah kurung, tetapi tidak ada spasi sebelum kurung dari angka romawi.

Sekali lagi bandingkan. Nama CuCl 2 adalah tembaga(II) klorida, tetapi nama CaCl 2 adalah kalsium klorida. Kalsium hanya membentuk satu ion (Ca 2+ ), sedangkan tembaga dapat membentuk dua.

Senyawa ion mungkin mengandung ion poliatomik, ion yang terdiri dari dua atau lebih atom kovalen terikat bersama-sama. Sebuah contoh adalah ion sulfat, SO 4 2- , dengan empat atom oksigen terikat secara kovalen dengan atom belerang pusat. Struktur Lewis ditunjukkan pada Gambar 5.15 mengungkapkan bahwa ada 32 Senyawa ion mungkin mengandung ion poliatomik, ion yang terdiri dari dua atau lebih atom kovalen terikat bersama-sama. Sebuah contoh adalah ion sulfat, SO 4 2- , dengan empat atom oksigen terikat secara kovalen dengan atom belerang pusat. Struktur Lewis ditunjukkan pada Gambar 5.15 mengungkapkan bahwa ada 32

Tabel 5.6 daftar ion poliatomik umum. Kebanyakan anion, tetapi kation poliatomik juga dimungkinkan, seperti dalam kasus ion amonium, NH 4 + . Perhatikan bahwa beberapa unsur (karbon, sulfur, dan nitrogen) membentuk lebih dari satu anion poliatomik dengan oksigen.

Aturan untuk penamaan senyawa ion yang mengandung ion poliatomik yang mirip dengan untuk senyawa ion dari dua unsur. Perhatikan, misalnya, aluminium sulfat, senyawa ion yang digunakan dalam pemurnian air. Senyawa ini terbentuk dari

ion Al 3+ dan SO 4 2- . Seperti berlaku untuk semua senyawa ion, nama kation diberikan pertama. Perhatikan bahwa nama anion adalah sulfat dan tidak berakhiran -ida. Sebaliknya, gunakan nama dalam Tabel 5.6. Juga mencatat bahwa prefiks seperti di- dan tri-tidak digunakan dalam nama dan tidak ada angka Romawi kecuali kation memiliki lebih dari satu muatan mungkin.

Rumus kimia untuk senyawa ionik yang mengandung ion poliatomik juga didasarkan pada keseimbangan muatan listrik. Biaya pada ion positif harus sama di ion negatif. Jadi untuk aluminium sulfat, ion Al 3+ dan SO 4 2- harus dalam rasio 2:3, dan Tabel 5.7 menunjukkan rasio ini. Bila Anda melihat Al 2 (SO 4 ) 3 , "membaca" rumus kimia ini sebagai senyawa yang mengandung dua jenis ion: aluminium dan sulfat. Tanda kurung dalam Al 2 (SO 4 ) 3 dapat membantu Anda. Subskrip 3 berlaku untuk seluruh ion SO 4 2- yang dalam tanda kurung. Dengan demikian, Anda "membaca " ini sebagai tiga ion sulfat, bukan sebagai salah satu unit yang lebih besar terdiri dari tiga ion sulfat. Demikian pula, dalam senyawa ion amonium Sulfida (lihat Tabel 5.7),

ion NH 4 + dalam tanda kurung. Subskrip 2 menunjukkan bahwa ada dua ion amonium untuk setiap ion Sulfida. Dalam beberapa kasus, meskipun, ion poliatomik tidak akan tertutup dalam tanda kurung. Tabel 5.7 menunjukkan dua contoh. Ion PO 4 3- dalam aluminium fosfat tidak memiliki tanda kurung, sama, ion NH 4 + dalam amonium klorida tidak memiliki tanda kurung. Meskipun demikian, Anda masih harus "membaca" rumus kimia AlPO 4 sebagai mengandung ion fosfat, dan Anda harus "membaca" NH 4 Cl sebagai mengandung ion amonium. Kurung dihilangkan ketika subscript dari ion poliatomik adalah 1.

5.9 Larutan Air Senyawa ionik Kita sekarang dalam posisi untuk memahami salah satu sifat yang paling penting dari senyawa ionik, yaitu, mengapa banyak cukup larut dalam air. Ingat dari Bagian 5.6 bahwa molekul air bersifat polar. Ketika sampel padat senyawa ion

ditempatkan dalam air, kutub H 2 O molekul yang tertarik ke individu ion. Muatan parsial ditempatkan dalam air, kutub H 2 O molekul yang tertarik ke individu ion. Muatan parsial

[5,5] Ketika senyawa yang mengandung ion poliatomik larut dalam air, ion-ion poliatomik tetap utuh. Misalnya, ketika natrium sulfat larut dalam air, ion natrium dan ion sulfat

hanya terpisah. [5.6]

Gambar 5.16 Pemisahan natrium klorida dalam air.

Apa yang baru saja dijelaskan untuk natrium klorida dan natrium sulfat larut dalam air benar bagi banyak senyawa ion lainnya. Memang, perilaku ini begitu umum bahwa kimia senyawa ion sebagian besar bahwa perilaku mereka dalam larutan air. Sebaliknya, hampir semua sampel air alami mengandung berbagai jumlah ion. Bahkan cairan tubuh kita mengandung konsentrasi ion yang signifikan.

Pada prinsipnya, proses melarutkan dalam air, seperti yang baru saja dijelaskan, seharusnya berlaku untuk setiap senyawa ionik. Memang, banyak senyawa ionik sangat larut dalam air. Tapi beberapa yang terbaik hanya sedikit larut, yang lain memiliki kelarutan sangat rendah. Alasan untuk ini berbagai perilaku melibatkan ukuran dan muatan ion, seberapa kuat ion menarik satu sama lain, dan Pada prinsipnya, proses melarutkan dalam air, seperti yang baru saja dijelaskan, seharusnya berlaku untuk setiap senyawa ionik. Memang, banyak senyawa ionik sangat larut dalam air. Tapi beberapa yang terbaik hanya sedikit larut, yang lain memiliki kelarutan sangat rendah. Alasan untuk ini berbagai perilaku melibatkan ukuran dan muatan ion, seberapa kuat ion menarik satu sama lain, dan

Anda dapat menggunakan Tabel 5.8 untuk menentukan kelarutan (atau tidak dapat) dari banyak senyawa. Misalnya, kalsium nitrat, Ca(NO 3 ) 2 , larut dalam air seperti semua senyawa mengandung ion nitrat. Kalsium karbonat, CaCO 3 , tidak larut karena kebanyakan karbonat adalah tidak larut, dan kalsium bukan salah satu pengecualian untuk karbonat. Dengan penalaran mirip, tembaga(II) hidroksida,

Cu(OH) 2 , tidak larut, tapi tembaga(II) sulfat, CuSO 4 , larut.

Para daratan di Bumi yang sebagian besar terdiri dari mineral yang terdiri dari senyawa ion yang memiliki kelarutan sangat rendah dalam air. Jika itu tidak terjadi, sebagian besar akan dilarutkan sejak lama. Tabel 5.9 merangkum beberapa konsekuensi lingkungan dari kelarutan yang berbeda dari mineral dan zat lainnya dalam air.

5.10 Senyawa kovalen dan Larutannya Dari pembahasan sebelumnya, Anda mungkin mendapatkan kesan bahwa hanya senyawa ion larut dalam air. Tapi, jenis lain dari senyawa larut juga. Pengalaman umum mengatakan kepada kita bahwa gula meja biasa larut dalam air dengan mudah. Tapi gula meja, secara kimia dikenal sebagai sukrosa, tidak mengandung ion, yang merupakan senyawa kovalen. Seperti air, karbon dioksida, chlorofluorocarbon, dan banyak senyawa lain yang Anda telah membaca, molekul gula meja terdiri dari atom terikat secara kovalen. Rumus untuk sukrosa adalah

C 12 H 22 O 11 , dan ada sebagai molekul individu terikat secara kovalen yang terdiri dari

45 atom (Gambar 5.17).

Ketika gula larut dalam air, molekul tersebar seragam di antara molekul H 2 O. Seperti dalam semua larutan sejati, pencampuran adalah pada tingkat yang paling mendasar dari tingkat zat terlarut dan pelarut-molekul atau ion. molekul C 12 H 22 O 11 tetap utuh dan tidak terpisah menjadi ion. Bukti untuk ini adalah fakta bahwa larutan sukrosa berair tidak menghantarkan listrik, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

5.12. Namun, molekul gula yang berinteraksi dengan molekul air. Bahkan, kelarutan selalu dipromosikan ketika daya tarik bersih ada antara molekul pelarut dan molekul zat terlarut atau ion. Hal ini menunjukkan aturan kelarutan umum: like dissolve like. Senyawa dengan komposisi kimia dan struktur molekul yang mirip cenderung membentuk larutan satu sama lain. Kekuatan menarik antarmolekul antara molekul serupa yang tinggi, mempromosikan kelarutan. Senyawa berbeda tidak larut dalam satu sama lain.

Perhatikan, misalnya, tiga akrab senyawa berikatan kovalen, yang semuanya sangat larut dalam air: sukrosa, etilen glikol (bahan utama dalam antibeku), dan etanol (etil alkohol, "alkohol gandum " ditemukan dalam minuman beralkohol). Seperti semua alkohol, mengandung satu atau lebih gugus -OH (Angka 5.18 dan 5.19).

Kita mulai dengan yang sederhana, etanol, C 2 H 5 OH. Gugus -OH pada molekul

C 2 H 5 OH dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul H 2 O (lihat Gambar 5.19). Ikatan hidrogen ini adalah alasan bahwa air dan etanol memiliki affinitas besar satu sama lain, kesimpulan konsisten dengan kenyataan bahwa mereka membentuk larutan dalam semua perbandingan. Etilena glikol juga merupakan alkohol tetapi C 2 H 5 OH dapat membentuk ikatan hidrogen dengan molekul H 2 O (lihat Gambar 5.19). Ikatan hidrogen ini adalah alasan bahwa air dan etanol memiliki affinitas besar satu sama lain, kesimpulan konsisten dengan kenyataan bahwa mereka membentuk larutan dalam semua perbandingan. Etilena glikol juga merupakan alkohol tetapi

Gambar 5.17 Struktur molekul sukrosa. Gugus -OH ditunjukkan dengan warna merah.

Gambar 5.18 Struktur Lewis etanol dan etilen glikol.

Gambar 5.19 Ikatan hidrogen antara molekul etanol dan molekul air.

Akhirnya, kita meninjau sukrosa, senyawa yang diperkenalkan bagian ini. Pemeriksaan strukturnya (lihat Gambar 5.17) menunjukkan bahwa molekul sukrosa berisi delapan gugus -OH dan tiga atom oksigen tambahan yang dapat berpartisipasi dalam ikatan hidrogen. Ini membantu menjelaskan kelarutan gula yang tinggi dalam air.

“Like dissolve like" adalah generalisasi yang berguna. Tersirat adalah kenyataan bahwa senyawa berikatan kovalen yang berbeda dalam komposisi dan struktur molekul tidak menarik satu sama lain dengan kuat. Telah sering mengamati bahwa "minyak dan air tidak bercampur. " Mereka tidak mencampur karena mereka secara struktural sangat berbeda. Molekul air sangat polar, sedangkan minyak terdiri dari molekul hidrokarbon nonpolar. Ketika kontak, molekul-molekul ini tetap dengan mereka sendiri, seperti air hujan berceceran di trotoar tertutup minyak (Gambar 5.20). Molekul air mmbentuk bola-bola bersama di genangan air kecil sepanjang permukaan berminyak. Anda mungkin juga telah melihat efek yang sama ketika air menimpa kap mobil yang baru di-wax, karena lilin juga terdiri dari hidrokarbon nonpolar. Tapi berminyak, senyawa nonpolar larut umumnya mudah terjadi pada hidrokarbon atau hidrokarbon diklorinasi. Untuk alasan ini, yang terakhir sering digunakan dalam pelarut dry-cleaning.

Kecenderungan senyawa nonpolar bercampur dengan zat nonpolar lainnya mempengaruhi bagaimana ikan dan hewan menyimpan zat yang sangat beracun tertentu seperti PCB (polychlorinated biphenyls) atau pestisida DDT. Molekul PCB dan DDT yang nonpolar, dan jadi ketika ikan menyerapnya dari air, molekul disimpan dalam lemak tubuh (juga nonpolar) daripada dalam darah (larutan sangat polar).

Pelarut yang digunakan untuk dry-clean pakaian biasanya senyawa diklorinasi seperti tetrachloroethylene, Cl 2 C=CCl 2 , juga dikenal sebagai "PERC" (perkloroetilena). PERC adalah karsinogen bagi manusia, suatu senyawa yang dapat menyebabkan kanker. Bahan-bahan ini juga memiliki konsekuensi lingkungan yang serius. Dr Joe DeSimone dari University of North Carolina-Chapel Hill telah menemukan pengganti senyawa klorin dengan sintesis pembersih deterjen yang bekerja dalam karbon dioksida cair. Kunci untuk proses ini adalah deterjen, molekul dirancang sedemikian rupa sehingga salah satu ujung molekul yang larut dalam zat nonpolar seperti minyak dan noda minyak, sedangkan ujung yang lain larut dalam

CO 2 cair. Metode baru mendaur ulang karbon dioksida yang dihasilkan sebagai produk limbah dari proses industri. Mengganti volume besar PERC dengan menggunakan daur ulang CO 2 mengurangi efek negatif PERC di tempat kerja dan lingkungan. Proses terobosan membuka jalan untuk merancang pengganti konvensional pelarut terhalogenasi saat ini digunakan dalam manufaktur dan industri pembuatan pelapis. Untuk karyanya, Profesor DeSimone menerima 1997 Presidential Green Chemistry Challenge Award.

Gambar 5.20 Minyak dan air tidak larut dalam satu sama lain.

5.11 Melindungi Air Minum Kita: Legislasi Federal Kita sekarang dapat memberlakukan untuk air minum apa yang kita ketahui tentang struktur dan sifat-sifat air murni dan larutan air. Apa yang larut dalam air minum menentukan kualitas dan potensi efek yang merugikan kesehatan. Menjaga persediaan air masyarakat yang aman telah lama diakui sebagai masalah kesehatan masyarakat yang penting. Pada tahun 1974, Kongres AS mengesahkan Safe Drinking Water Act (SDWA) dalam menanggapi kekhawatiran masyarakat tentang zat berbahaya dalam pasokan air minum. Tujuan dari SDWA, sebagaimana telah diubah pada tahun 1996, adalah untuk memberikan perlindungan kesehatan masyarakat 5.11 Melindungi Air Minum Kita: Legislasi Federal Kita sekarang dapat memberlakukan untuk air minum apa yang kita ketahui tentang struktur dan sifat-sifat air murni dan larutan air. Apa yang larut dalam air minum menentukan kualitas dan potensi efek yang merugikan kesehatan. Menjaga persediaan air masyarakat yang aman telah lama diakui sebagai masalah kesehatan masyarakat yang penting. Pada tahun 1974, Kongres AS mengesahkan Safe Drinking Water Act (SDWA) dalam menanggapi kekhawatiran masyarakat tentang zat berbahaya dalam pasokan air minum. Tujuan dari SDWA, sebagaimana telah diubah pada tahun 1996, adalah untuk memberikan perlindungan kesehatan masyarakat

Untuk setiap kontaminan, EPA telah menetapkan tujuan tingkat kontaminan maksimum (MCLG). MCLG adalah tingkat maksimum kontaminan dalam air di mana tidak diketahui atau diantisipasi efek buruk pada kesehatan orang akan terjadi minum. Mereka dianggap tingkat, dinyatakan dalam bagian per juta atau bagian per miliar, di mana manusia dengan berat 70 kg (154 lb) bisa minum 2 L (sekitar 2 qt) air yang mengandung kontaminan setiap hari selama 70 tahun tanpa menderita efek sakit. Setiap MCLG termasuk built-in keselamatan faktor akuntansi untuk ketidakpastian dalam pengumpulan data dan untuk berapa orang yang berbeda mungkin bereaksi terhadap setiap kontaminan. Sebuah MCLG bukanlah batas hukum dengan mana sistem air harus mematuhi, itu adalah tujuan, berdasarkan pertimbangan kesehatan manusia. Untuk diketahui karsinogen, EPA telah menetapkan tujuan kesehatan di nol, dengan asumsi bahwa setiap paparan zat bisa menimbulkan risiko kanker.

Sebelum tindakan pengaturan diambil terhadap utilitas air, konsentrasi pengotor harus melebihi tingkat kontaminan maksimum (MCL). MCL menetapkan batas hukum untuk konsentrasi kontaminan. Hal ini dinyatakan dalam bagian per juta atau bagian per miliar. EPA menetapkan batas-batas hukum untuk setiap pengotor sebagai dekat dengan MCLG yang mungkin, mengingat realitas praktis teknis dan hambatan keuangan yang mungkin membuat sulit untuk mencapai tujuan. Kecuali untuk kontaminan diatur sebagai karsinogen, yang MCLG adalah nol, batas hukum dan tujuan kesehatan adalah sama. Bahkan ketika mereka kurang ketat daripada MCLGs, para MCLs memberikan substansial perlindungan kesehatan masyarakat.

Karena peningkatan deteksi dan metode analisis kuantitatif, jumlah kontaminan diatur dalam air minum meningkat setiap kali DPR mengupdate undang- undang. Batas bawah untuk nilai MCL telah ditetapkan setelah informasi risiko yang lebih akurat telah menjadi tersedia. Saat ini, lebih dari 80 kontaminan diatur, mereka masuk ke dalam beberapa kategori utama: logam (misalnya, kadmium, kromium, tembaga, merkuri, dan timbal), beberapa unsur-unsur non-logam (seperti, fluorine dan arsen), pestisida, pelarut industri, senyawa yang terkait dengan manufaktur Karena peningkatan deteksi dan metode analisis kuantitatif, jumlah kontaminan diatur dalam air minum meningkat setiap kali DPR mengupdate undang- undang. Batas bawah untuk nilai MCL telah ditetapkan setelah informasi risiko yang lebih akurat telah menjadi tersedia. Saat ini, lebih dari 80 kontaminan diatur, mereka masuk ke dalam beberapa kategori utama: logam (misalnya, kadmium, kromium, tembaga, merkuri, dan timbal), beberapa unsur-unsur non-logam (seperti, fluorine dan arsen), pestisida, pelarut industri, senyawa yang terkait dengan manufaktur

Selain kontaminan yang dapat menimbulkan masalah kesehatan kronis, zat lain dalam air minum menimbulkan risiko kesehatan yang akut. Sebagai contoh, ion nitrat (NO 3 - ) dan nitrit (NO 2 - ) membatasi kemampuan darah untuk membawa oksigen. Bahkan ketika dikonsumsi dalam dosis kecil, ion ini menyebabkan efek kesehatan langsung bagi bayi. Oleh karena itu, batas EPA untuk ion nitrat dan nitrit dalam air minum secara khusus melindungi bayi. Risiko lain kesehatan akut biologis, bukan bahan kimia, dari bakteri, virus, dan mikroorganisme lainnya, termasuk Cryptosporidium dan Giardia. Peringatan Berita Media mengumumkan "darurat air mendidih” biasanya hasil dari pelanggaran "total coliform". Coliform adalah kelas yang luas dari bakteri, yang sebagian besar tidak berbahaya, yang hidup di saluran pencernaan manusia dan hewan lainnya. Keberadaan konsentrasi coliform dalam air yang tinggi biasanya menunjukkan bahwa sistem pengolahan atau distribusi air tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Diare, kram, mual, dan muntah, gejala penyakit terkait coliform, tidak serius untuk orang dewasa sehat, tetapi bisa mengancam hidup bagi anak-anak yang sangat muda, orang tua, atau orang-orang dengan sistem kekebalan yang lemah.

Selain Safe Drinking Water Act, undang-undang federal lainnya juga mengontrol pencemaran air permukaan, termasuk danau, sungai, dan pesisir. Clean Water Act (CWA), disahkan oleh Kongres pada tahun 1972 dan telah beberapa kali diubah, memberikan dasar bagi kemajuan dramatis dalam mengurangi polusi air permukaan selama tiga dekade terakhir. CWA menetapkan batasan pada jumlah polutan yang industri dapat memasuki perairan, sehingga menjadi tindakan yang telah menghilangkan lebih dari satu miliar pound polutan beracun dari perairan AS setiap tahun. Perbaikan kualitas air permukaan memiliki setidaknya dua efek keuntungan finansial utama: Mereka mengurangi jumlah pembersihan yang diperlukan untuk pasokan air minum publik, dan mereka menghasilkan lingkungan alam lebih menyehatkan bagi organisme akuatik. Pada gilirannya, ekosistem perairan yang lebih sehat memiliki banyak keuntungan langsung bagi manusia. Sesuai dengan tren baru terhadap kimia hijau, industri menemukan cara untuk mengkonversi bahan limbah menjadi produk yang berguna, serta sejak awalnya merancang proses sehingga mereka tidak menggunakan atau menghasilkan zat yang menurunkan kualitas air.

5.12 Pengolahan Air Minum Kota Hanya karena pasokan air yang besar, tidak ada jaminan bahwa air itu cocok untuk minum. Mariner kuno terdampar Coleridge tahu ini semua terlalu baik, karena ia dikelilingi oleh "Air, air di mana-mana, tidak ada setetes yang bisa diminum." Jadi bagaimana air diolah agar bisa diminum, yaitu cocok untuk dikonsumsi manusia?

Langkah pertama dalam pabrik pengolahan air minum kota yang khas (Gambar 5.21) adalah untuk melewatkan air melalui filter yang memisahkan objek yang lebih besar baik alami (ikan dan batng-batang) dan buatan (ban dan kaleng Langkah pertama dalam pabrik pengolahan air minum kota yang khas (Gambar 5.21) adalah untuk melewatkan air melalui filter yang memisahkan objek yang lebih besar baik alami (ikan dan batng-batang) dan buatan (ban dan kaleng

[5.7] Air yang telah disaring kemudian dipompa ke tahap desinfeksi berikutnya untuk membunuh organisme penyebab penyakit. Ini adalah yang paling penting untuk membuat air minum yang aman. Di Amerika Serikat, paling sering dilakukan dengan klorinasi. Klorin biasanya ditambahkan dalam salah satu dari tiga bentuk: gas klor, Cl

2 , sodium hipoklorit, NaClO, atau kalsium hipoklorit, Ca(ClO) 2 . Agen anti bakteri yang dihasilkan dalam larutan oleh semua tiga substansi adalah asam hipoklorit, HClO. Tingkat klorinasi diatur sehingga konsentrasi yang sangat rendah HClO, antara 0,075 dan 0,600 ppm, masih dalam larutan air untuk melindungi terhadap kontaminasi bakteri lanjut saat melewati pipa untuk pengguna. Di beberapa bagian dari US, natrium fluorida, NaF, ditambahkan ke air yang diolah untuk membantu melindungi melawan kerusakan gigi. Langkah ini akan dibahas secara lebih rinci pada akhir bagian ini.

Sebelum klorinasi digunakan, ribuan orang meninggal dalam wabah yang menyebar melalui air yang tercemar. Dalam sebuah studi klasik, John Snow mampu melacak epidemi kolera pertengahan 1800-an di London karena air yang terkontaminasi dengan kotoran korban dari penyakit ini. Sebuah contoh yang lebih kontemporer terjadi di Peru pada tahun 1991. Epidemi kolera ini terlacak di bakteri di shellfish tumbuh di muara yang tercemar dengan tinja yang tidak diolah. Bakteri menemukan jalan mereka ke dalam air, di mana mereka terus bertambah banyak karena tidak adanya klorinasi.

Gambar 5.21 Contoh Fasilitas pengolahan air kota

Klorinasi, bagaimanapun, memiliki kelemahan. Rasa dan bau residu klorin dapat menjadi keberatan bagi beberapa orang dan merupakan alasan yang sering dikutip sebagai mengapa orang minum air kemasan atau gunakan air rumah yang disaring untuk menghilangkan residu klorin di keran. Suatu kelemahan yang mungkin lebih serius adalah reaksi residu klorin dengan zat lain dalam air untuk membentuk produk sampingan pada tingkat yang berbahaya. Yang paling banyak dipublikasikan

di antaranya adalah trihalomethanes (THMs) seperti kloroform, CHCl 3 . Banyak kota Eropa dan beberapa di AS menggunakan ozon (O 3 ) untuk mensterilkan pasokan air mereka. Bab 1 membahas ozon troposfer sebagai polutan udara yang serius. Bab 2 menggambarkan efek menguntungkan lapisan ozon stratosfir. Dalam pengolahan air, sifat beracun ozon digunakan untuk tujuan menguntungkan. Tingkat tindakan antibakteri yang diperlukan dapat dicapai dengan konsentrasi ozon yang lebih kecil daripada klorin, dan ozon lebih efektif daripada klorin terhadap virus yang ditularkan melalui air. Tapi ozonisasi lebih mahal daripada klorinasi dan menjadi ekonomis hanya untuk pabrik pengolahan air besar. Suatu kelemahan utama tambahan dari ozon adalah bahwa hal itu cepat terurai dan karenanya tidak melindungi air dari kontaminasi setelah air meninggalkan pabrik pengolahan. Akibatnya, dosis rendah klorin ditambahkan ke dalam air terozonasi saat meninggalkan pabrik pengolahan.

Metode lain desinfeksi yang mulai populer adalah penggunaan radiasi sinar ultraviolet (UV). Dalam Bab 2 hal itu menunjukkan bahwa radiasi UV berbahaya bagi makhluk hidup, termasuk bakteri. Desinfeksi UV sangat cepat, tidak meninggalkan residu produk samping, dan ekonomis untuk instalasi kecil (termasuk rumah pedesaan dengan air sumur yang tidak aman). Seperti ozonisasi, disinfeksi UV tidak melindungi air dari kontaminasi setelah meninggalkan situs pengolahan kecuali ditambahkan klorin dosis rendah.

Tergantung pada kondisi lokal, satu atau lebih langkah pemurnian tambahan mungkin dilakukan di fasilitas pengolahan air setelah desinfeksi. Kadang-kadang air disemprotkan ke udara untuk menghilangkan bahan kimia yang mudah menguap yang menciptakan bau dan rasa yang tidak bisa diterima. Jika air cukup asam menyebabkan masalah seperti korosi pada pipa atau pencucian logam berat dari pipa, kalsium oksida (kapur) ditambahkan untuk menetralkan sebagian asam. Jika sedikit fluoride alami ada dalam pasokan air, banyak kota telah menambahkan sekitar

1 ppm fluoride (seperti NaF) untuk melindungi terhadap kerusakan gigi. Dalam air, natrium fluoride, NaF, terdisosiasi menjadi ion Na + (aq) dan F - (aq). Pada gigi, ion fluoride dapat dimasukkan ke dalam senyawa kalsium yang disebut fluorapatite, yang lebih tahan terhadap kerusakan gigi daripada apatit, bahan gigi biasa. Namun, ada laporan bahwa penambahan fluoride bukanlah ide yang baik.

5.13 Apakah Ada Timbal dalam Air Minum Anda? Harus jelas sekarang bahwa air merupakan pelarut yang sangat baik bagi banyak zat yang berbeda, yang mungkin tidak selalu menjadi hal yang baik. Beberapa zat terlarut sangat beracun dan memprihatinkan. Timbal merupakan salah satu polutan yang paling serius yang dapat masuk ke dalam air minum. Konsentrasinya mungkin rendah, tapi masih menyebabkan kerusakan serius. Timbal dan sebagian besar logam yang dekat dengan itu pada tabel periodik seperti kadmium dan merkuri 5.13 Apakah Ada Timbal dalam Air Minum Anda? Harus jelas sekarang bahwa air merupakan pelarut yang sangat baik bagi banyak zat yang berbeda, yang mungkin tidak selalu menjadi hal yang baik. Beberapa zat terlarut sangat beracun dan memprihatinkan. Timbal merupakan salah satu polutan yang paling serius yang dapat masuk ke dalam air minum. Konsentrasinya mungkin rendah, tapi masih menyebabkan kerusakan serius. Timbal dan sebagian besar logam yang dekat dengan itu pada tabel periodik seperti kadmium dan merkuri

Dalam bentuk logamnya, timbal 50% lebih berat dari besi atau baja. Karena timbal adalah berlimpah, lembut, dan logam mudah dikerjakan yang tidak berkarat, timbal telah digunakan sejak jaman kuno untuk pipa air dan atap. Bangsa Roma kemungkinan besar terlebih dulu menggunakan timbal untuk pipa air dan sebagai lapisan untuk tong anggur. Beberapa sejarawan menunjukkan keracunan timbal akibat penggunaan yang luas sebagai faktor utama yang berkontribusi terhadap jatuhnya Kekaisaran Romawi.

Di masa yang lebih modern, sebagian besar rumah AS yang dibangun sebelum 1900 memiliki pipa air utama, sekarang diganti dari waktu ke waktu dengan tembaga atau plastik. Sampai tahun 1930, pipa timbal yang biasa digunakan untuk menghubungkan rumah ke induk air publik. Tidak ada cara yang akurat untuk mengetahui berapa banyak orang mengalami kerusakan kesehatan permanen dari hidup pada rumah tinggal dengan pipa timah. Tapi, ada kasus yang tercatat beberapa kematian yang disebabkan oleh keracunan timbal di mana korban selama bertahun- tahun biasa menyiapkan minuman pagi menggunakan "aliran pertama" air yang telah berada di pipa timbal semalam.

Sebagian Pb 2+ bisa masuk ke air minum bahkan di mana tidak ada pipa timah. Solder digunakan untuk menymbung pipa tembaga mengandung 50-75% timbal. Sebagian minum air mancur yang dirancang dengan dalam tangki penampungan untuk menyimpan air dingin, dan sambungan di tangki dan koneksi dari itu ke air mancur mungkin telah dibuat dengan berbasis solder timah. Air untuk minum air mancur dapat berada dalam tangki selama berjam-jam, sehingga memberikan lebih banyak waktu kontak pada timbal dari solder larut ke dalam air.

Bila tertelan, timbal menyebabkan masalah neurologis yang parah dan permanen pada manusia. Hal ini sangat tragis bagi anak-anak, yang mungkin menderita keterbelakangan mental dan hiperaktif sebagai akibat dari paparan timbal, bahkan pada konsentrasi yang relatif rendah. Parah paparan pada orang dewasa menyebabkan iritabilitas, sulit tidur, dan perilaku irasional, termasuk kehilangan nafsu makan dan akhirnya kelaparan. Tidak seperti banyak zat beracun lainnya, timbal adalah racun kumulatif dan tidak berubah menjadi zat tak beracun. Setelah memasuki tubuh, timbal terakumulasi di tulang dan otak.

Toksisitas timbal merupakan masalah khusus bagi anak-anak karena Pb 2+ dapat dimasukkan cepat menjadi tulang bersama Ca 2+ . Pada anak-anak, yang memiliki massa tulang kurang dari orang dewasa, Pb 2+ tetap dalam darah lagi, dimana itu dapat merusak sel-sel, khususnya di otak. Selain timbal dalam air minum, anak- anak yang terkena jumlah besar timbal dari mengunyah cat yang mengandung timbal. Hal ini terutama terjadi pada orang tua rumah di mana cat terkelupas. Program nasional pemantauan darah kadar timbal pada anak bertujuan untuk mengidentifikasi anak-anak beresiko. Pejabat Kesehatan diperlukan untuk menyelidiki kasus-kasus di Toksisitas timbal merupakan masalah khusus bagi anak-anak karena Pb 2+ dapat dimasukkan cepat menjadi tulang bersama Ca 2+ . Pada anak-anak, yang memiliki massa tulang kurang dari orang dewasa, Pb 2+ tetap dalam darah lagi, dimana itu dapat merusak sel-sel, khususnya di otak. Selain timbal dalam air minum, anak- anak yang terkena jumlah besar timbal dari mengunyah cat yang mengandung timbal. Hal ini terutama terjadi pada orang tua rumah di mana cat terkelupas. Program nasional pemantauan darah kadar timbal pada anak bertujuan untuk mengidentifikasi anak-anak beresiko. Pejabat Kesehatan diperlukan untuk menyelidiki kasus-kasus di

Sejak tahun 1970, pemerintah federal telah memiliki peraturan untuk tingkat timbal yang dapat diterima dalam air dan makanan. Batasan ini secara bertahap menjadi lebih ketat dengan pengembangan metode analisis yang lebih baik untuk mengukur konsentrasi yang sangat rendah dan sebagai lebih yang telah dipelajari tentang efek kesehatan dari timbal. Timbal sangat luas di lingkungan bahwa pengukuran yang lebih lama mengalami kontaminasi yang tak disengaja dari peralatan dan standar acuan. Sampai saat ini, MCL untuk Pb 2+ di air minum adalah

15 ppb. Pada tahun 1992, EPA mengkonversi ke "tingkat tindakan, " yang berarti bahwa EPA akan mengambil tindakan hukum jika 10% dari sampel air keran melebihi

15 ppb. Bahaya dari timbal begitu besar bahwa EPA telah membentuk MCLG dari 0, meskipun timbal bukanlah karsinogen. Kabar baiknya adalah bahwa sangat sedikit timbal ada di sebagian pasokan air publik. Nilai yang melebihi batas yang diijinkan diperkirakan ada dalam waktu kurang dari 1% dari sistem pasokan air dan mereka melayani kurang dari 3% dari populasi Amerika Serikat. Kebanyakan timbal dalam air minum publik berasal dari korosi sistem pipa, bukan dari sumber air sendiri. Ketika timbal dilaporkan, konsumen disarankan untuk mengambil langkah-langkah sederhana untuk meminimalkan paparan, seperti membiarkan air mengalir sebelum menggunakannya dan hanya menggunakan air dingin untuk memasak. Kedua tindakan meminimalkan kemungkinan menelan Pb 2+ terlarut.

Pada tahun 2004, notifikasi konsumen tepat waktu untuk kadar timbal yang tinggi dalam air minum adalah masalah di ibukota negara kita. DPR menyalahkan Army Corps of Engineers, Operator pabrik reservoir dan pengolahan air, EPA, memantau kualitas air; dan Otoritas District of Columbia Air dan air limbah, distributor air, karena dianggap lalai dalam menginformasikan konsumen bahwa uji menemukan lebih dari dua pertiga dari lebih dari 6000 rumah memiliki tingkat timbal yang tida dapat diterima, beberapa setinggi 20 kali batas 15 ppb. Penyebab utama dari kontaminasi adalah penuaan pipa utama, meskipun skandal berikutnya disebabkan oleh kegagalan dari tiga lembaga untuk memberitahu konsumen dan segera bekerja ke arah perbaikan dari masalah.

Metode hampir universal untuk analisis Pb 2+ dalam air memanfaatkan teknik spektrofotometri. Fitur umum spektrofotometer ditunjukkan pada Gambar 5.22. Cahaya dari panjang gelombang spesifik melewati sampel dan mengenai detektor khusus di mana intensitas cahaya diubah menjadi tegangan. Tegangan ditampilkan pada meter atau dikirim ke komputer atau perangkat perekaman lainnya. Jumlah cahaya yang diserap oleh larutan, dan yang karenanya tidak mencapai detektor, sebanding dengan konsentrasi spesies yang diuji. Semakin tinggi konsentrasi dari spesies, semakin kuat cahaya yang diserap oleh sampel.

Gambar 5.22 Fitur umum untuk spektrofotometer digunakan untuk analisis air.

Konsentrasi rendah Pb 2+ dapat dianalisis menggunakan spektrofotometri serapan atom tungku (AA). Sebuah sampel air kecil menguap pada suhu yang sangat tinggi menjadi seberkas sinar UV yang berasal dari lampu utama yang mengandung timbal. Radiasi yang unik untuk atom timbal dipancarkan dari atom timbal panas dalam lampu dan diserap oleh atom timbal dalam sampel air yang diuapkan. Versi konvensional spektrofotometer AA, di mana Pb 2+ dipanaskan dalam nyala, dapat mengukur konsentrasi Pb 2+ sampai rentang bagian per juta tetapi tidak dapat mengumpulkan data dalam kisaran 15 ppb, tingkat tindakan saat Pb 2+ di air minum. Spektrofotometer AA lebih canggih dapat mengukur timbal jauh di bawah 1 ppb. Namun, banyak masyarakat yang lebih kecil tidak mampu peralatan yang tepat untuk membuat pengukuran sensitif seperti itu.

Pengukuran spektrofotometri dari sampel yang diuji harus dibandingkan dengan data absorbansi yang diambil untuk konsentrasi yang diketahui dari spesies yang sama. Hal ini dilakukan dengan penggunaan grafik kalibrasi, grafik yang dibuat dengan hati-hati mengukur absorbansi dari beberapa larutan dengan konsentrasi yang diketahui untuk spesies yang dianalisis. Contoh dari grafik kalibrasi untuk Analisis Pb 2+ pada rentang konsentrasi rendah ditunjukkan pada Gambar 5.23. Konsentrasi Pb 2+ ditampilkan pada sumbu horisontal dan absorbansi pada panjang gelombang 283,3 nm ditunjukkan pada sumbu vertikal. Sebagai contoh, jika sebuah sampel air memberikan pengukuran absorbansi dari sekitar 0,24, analis dapat menggunakan nilai tersebut untuk membaca langsung dari grafik bahwa konsentrasi Pb 2+ hanya pada batas regulasi 15 ppb (lihat garis putus-putus, Gambar 5.23).

Gambar 5.23 Grafik kalibrasi untuk analisis spektrofotometrik AA tungku Pb 2+ pada panjang gelombang 283,3 nm.

Gambar 5.23 mengilustrasikan hati-hati tentang analisis air: Keakuratan analisis hanya sebaik keakuratan grafik kalibrasi. Beberapa ketidakpastian ada dalam setiap pengukuran, yang mengarah ke ketidakpastian kecil dalam analisis air setiap sampel dibandingkan dengan grafik kalibrasi.

5.14 Pilihan Konsumen: Air keran, Air Botol, dan Air Disaring Anda sekarang memiliki informasi yang cukup untuk memungkinkan Anda untuk membuat pilihan yang baik tentang air yang Anda minum. Pada pembuangan Anda Anda memiliki jenis fakta yang akan berguna ketika Anda menilai analisis risiko- benefit tentang air minum Anda. Mari kita mempertimbangkan beberapa pertanyaan yang relevan berkaitan dengan masing-masing pilihan.

Air Keran Apakah air keran yang aman umumnya tersedia di Amerika Serikat? Jawabannya, dengan mantap "Ya," karena standar tinggi diamanatkan oleh peraturan federal untuk utilitas pasokan air publik. Teknologi pengolahan yang tersedia untuk mencapai standar yang tinggi, tanpa teknologi tersebut, standar akan menjadi gerakan hanya kosong. Sangat sedikit orang di negara kita menderita penyakit akut akibat minum air yang terkontaminasi kecuali mereka menggunakan air dari sumur pribadi yang belum benar diuji. The Safe Drinking Water Act Amendments of 1996 meningkatkan perlindungan, termasuk peningkatan persyaratan untuk memberitahu konsumen segera dari masalah dengan keamanan air.

Apakah air keran air "murni"? Tentu saja tidak, hampir pasti mengandung sejumlah kecil natrium, kalsium, magnesium, klorida, sulfat, bikarbonat dan ion, serta jejak jumlah ion lain. Air keran juga mengandung udara terlarut, yang merupakan

campuran yang meliputi N 2 ,O 2 , CO 2 , dan partikel udara.

Masalah apa yang mungkin ada? Beberapa air keran mungkin mengandung Pb 2+ pada konsentrasi berbahaya, meskipun timbal biasanya masalah hanya di gedung-gedung dengan pipa timbal. Unsur logam berat Lain, seperti merkuri dan kadmium, dapat ada pada konsentrasi berbahaya, meskipun hal ini sangat tidak mungkin. Air keran diklorinasi dari sumber air permukaan akan berisi sejumlah kecil residu klorin. Hal ini juga mungkin berisi kecil sejumlah THMs, produk samping dari klorinasi. Tergantung pada sumbernya, air dapat mengandung konsentrasi rendah merkuri, nitrat, residu pestisida, PCB, dan pelarut industri. Dengan sekarang Anda harus memahami bahwa kehadiran zat-zat tersebut di air minum tidak mungkin penyebab tanda bahaya. Sebaliknya, pertanyaan penting adalah "Berapa banyak?" Jika konsentrasi pencemar berada di bawah MCLs, EPA menganggap air sebagai aman, dengan marjin keamanan yang memadai.

Air Botol Apakah air kemasan aman? Hukum yang diterapkan untuk pasokan air publik tidak berlaku untuk air botol. Namun, peraturan lainnya, diberlakukan oleh baik pemerintah-dan industri. Dianggap makanan, botol air diatur oleh Food and Drug Administration (FDA). Botol air harus memenuhi standar mutu, sesuai dengan label peraturan, dan bertemu praktek manufaktur yang baik. Sebuah ketentuan SDWA

amandemen 1996 memerlukan FDA untuk mengembangkan standar botol air yang sama dengan EPA standar air minum. Dalam beberapa tahun terakhir, kritikus telah mempertanyakan keamanan air minum kemasan. Namun, perusahaan anggota Internasional Bottled Water Association (IBWA) menghasilkan lebih dari 85% dari air kemasan saat ini dijual di Amerika Serikat. Perusahaan-perusahaan anggota harus memenuhi standar kualitas air yang lebih tinggi selain yang dikenakan oleh FDA (Gambar 5.24). Mata air dan akuifer bawah tanah yang tidak memerlukan desinfeksi adalah sumber utama air minum kemasan. Jika desinfeksi diperlukan, hal itu dilakukan dengan ozon atau radiasi UV, bukan dengan klorin, sehingga meninggalkan rasa tidak menyenangkan dan tidak diinginkan oleh-produk. Selain itu, air minum kemasan yang paling banyak adalah mengalami filtrasi, reverse osmosis, atau distilasi (lihat Bagian 5.15). Ketidakhadiran klorin, dan berbagai jejak polutan yang ditemukan di permukaan air memberikan banyak argumen untuk air botol sebagai alternatif yang lebih sehat dibanding air keran. Dalam mayoritas semua botol air yang dijual di Amerika Serikat, sumber air keran kota yang telah mengalami pemurnian lanjut. Yang cukup menarik, jika air kota memenuhi standar pengolahan memungkinkan untuk diberi label "suling" atau "purified," air tidak perlu mengungkapkan sumber air keran kota nya.

Gambar 5.24 Jalur air kemasan ke pasar. Asosiasi Internasional Air Botol menggambarkan proses produk anggotanya mengikuti dari sumber ke kepuasan konsumen. Federal, negara bagian, dan industri menjamin keselamatan dan kualitas. Sumber: © Asosiasi Internasional Air Botol. Dicetak ulang dengan izin.

Apakah botol air murni? Karena air minum kemasan sering berasal dari mata air atau sumur, kita dapat yakin bahwa hal itu mengandung ion, terlarut sebagai air merembes melalui sekitarnya batu. Bahkan, air botol dari beberapa spa terkenal, Apakah botol air murni? Karena air minum kemasan sering berasal dari mata air atau sumur, kita dapat yakin bahwa hal itu mengandung ion, terlarut sebagai air merembes melalui sekitarnya batu. Bahkan, air botol dari beberapa spa terkenal,

Air disaring Apakah air yang disaring aman? Ya, tentu itu aman seperti pasokan air keran menjadi disaring. Air dari unit tersebut bebas dari rasa tak menyenangkan dan bau dan harus bebas dari sebagian besar zat berbahaya. Kebanyakan penyaringan mengurangi konsentrasi ion logam beracun (Pb 2+ , Cu 2+ ). Meskipun ion ini belum tentu benar-benar hilang, konsentrasi mereka akan berada jauh di bawah konsentrasi yang menjadi terhadap kesehatan manusia.

Bagaimana filters bekerja? Unit ini umumnya menempel pada kran dapur, memurnikan air untuk minum atau memasak menggunakan dua metode. Pertama adalah "karbon aktif," bentuk khusus arang dengan luas permukaan yang sangat tinggi yang menyerap sebagian besar molekul zat terlarut, termasuk residu klorin, residu pestisida, pelarut, dan zat sejenis lainnya. Komponen kedua adalah resin pertukaran ion yang menghilangkan Ca 2+ dan Mg 2+ ion (yang yang bertanggung jawab untuk air "sadah") atau yang dapat menyebabkan keracunan.

Apakah filters menghemat biaya? Keran air tetap menjadi pilihan paling murah untuk minum air. Sistem air yang disaring biasanya mengolah hanya air untuk minum dan memasak, memerlukan biaya kurang dari 20% dari biaya untuk pembelian botol air yang digunakan untuk tujuan yang sama.

5.15 Kebutuhan Internasional untuk Air Minum yang Aman Mereka yang tinggal di Amerika Serikat memiliki hak istimewa untuk memiliki

pilihan dalam air minum. Kita dapat memilih dari keran, botol, atau air disaring, semua umumnya berkualitas tinggi. Demikianlah tidak terjadi bagi orang-orang di sebagian besar seluruh dunia. Kenyataannya adalah bahwa lebih dari satu miliar orang (satu dari enam), terutama di negara berkembang, kurangnya akses ke air minum yang aman. Sekitar 1,8 miliar orang tidak memiliki fasilitas sanitasi yang memadai. Satu perkiraan, yang dibuat oleh Scientific Amerika, adalah bahwa itu akan berbiaya $ 68000000000 dolar selama 10 tahun berikutnya untuk menyediakan air bersih dan fasilitas sanitasi yang layak untuk semua orang. Kurangnya akses terhadap air bersih menimbulkan risiko khusus untuk bayi dan anak kecil. Sedangkan air botol adalah pilihan diskresioner bagi banyak orang di Amerika Serikat, sebagian besar populasi dunia tidak memiliki pilihan itu. Gambar 5.25 menunjukkan bagaimana akses untuk air bersih bervariasi di seluruh dunia.

Bagi mereka yang tinggal di daerah kering, seperti Timur Tengah, air tawar langka. Air laut sudah tersedia di banyak daerah itu, tetapi konsentrasi garam tinggi membuat tidak cocok untuk konsumsi manusia. Keluhan Coleridge mariner kuno adalah lebih dari sekedar fantasi puitis, yang merupakan realitas fisiologis. Air laut yang mengandung Garam 3,5% dibandingkan dengan garam hanya sekitar 0,9% pada sel-sel tubuh. Akibatnya, air laut dapat diminum hanya setelah sebagian besar garam akan dihilangkan. Untungnya, ada cara untuk melakukan ini, tetapi mereka Bagi mereka yang tinggal di daerah kering, seperti Timur Tengah, air tawar langka. Air laut sudah tersedia di banyak daerah itu, tetapi konsentrasi garam tinggi membuat tidak cocok untuk konsumsi manusia. Keluhan Coleridge mariner kuno adalah lebih dari sekedar fantasi puitis, yang merupakan realitas fisiologis. Air laut yang mengandung Garam 3,5% dibandingkan dengan garam hanya sekitar 0,9% pada sel-sel tubuh. Akibatnya, air laut dapat diminum hanya setelah sebagian besar garam akan dihilangkan. Untungnya, ada cara untuk melakukan ini, tetapi mereka

Salah satu metode desalinasi adalah distilasi, cara lama dan sangat sederhana memurnikan air untuk laboratorium dan penggunaan lainnya. Distilasi adalah proses pemisahan dimana larutan dipanaskan sampai titik didih dan uap dikondensasikan dan dikumpulkan. Air suling yang digunakan dalam setrika uap, beberapa baterai mobil, dan perangkat lain yang beroperasi bisa terganggu oleh ion terlarut. Suatu alat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.26 digunakan. Air murni yang dimasukkan ke dalam labu, panci, atau wadah lain dan dipanaskan sampai titik didihnya, 100 °C. Ketika air menguap, itu meninggalkan sebagian besar kotoran yang terlarut. Itu uap air melewati kondensor mana mendingin dan beralih kembali menjadi cair, sekarang bebas dari kontaminan. Jika distilasi dilakukan dengan sangat hati- hati, air yang sangat murni, tanpa terdeteksi jumlah kontaminan, dapat diproduksi.

Energi yang dibutuhkan untuk distilasi cairan apapun, dan ingat dari Bagian

5.5 bahwa air memiliki panas spesifik yang sangat tinggi dan sangat banyaknya panas yang dibutuhkan untuk penguapan. Kedua hasil dari ikatan hidrogen unik luas dalam air. Tingginya biaya energi untuk pemurnian air dengan distilasi menunjukkan bahwa itu adalah praktis ekonomis hanya untuk negara atau wilayah dengan energi yang melimpah dan murah.

Gambar 5.25 Akses ke air minum yang aman bervariasi di seluruh dunia.

Teknik desalinasi lain mulai populer adalah reverse osmosis. Untuk memahami metode ini, kita perlu tahu bahwa osmosis adalah kecenderungan alami pelarut untuk bergerak menembus membran dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke pelarut konsentrasi rendah. Kecenderungan untuk menyamakan konsentrasi Teknik desalinasi lain mulai populer adalah reverse osmosis. Untuk memahami metode ini, kita perlu tahu bahwa osmosis adalah kecenderungan alami pelarut untuk bergerak menembus membran dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke pelarut konsentrasi rendah. Kecenderungan untuk menyamakan konsentrasi

Pabrik desalinasi terbesar di dunia, terletak di Ashkelon, Israel, telah selesai pada tahun 2005. Hal ini diharapkan dapat memurnikan 100 juta m 3 (68 milyar galon) air per tahun, cukup untuk memenuhi sekitar 15% dari permintaan konsumen dalam negeri Israel. Meskipun kebanyakan seperti instalasi yang di Timur Tengah, jumlah pabrik reverse osmosis meningkat di Amerika Serikat. Florida memiliki lebih dari 100 fasilitas desalinasi reverse osmosis, termasuk salah satu yang melengkapi kota

Tampa Bay dengan 95,000 m 3 (25 juta galon) segar mengalir setiap hari. Instalasi osmosis terbalik kecil yang digunakan dalam pencucian mobil tempat-bebas dan masing-masing unit yang tersedia untuk pelaut. Gambar 5.28 menunjukkan sebuah unit kecil, cocok untuk digunakan di perahu layar. Umumnya reverse osmosis desalinasi terlalu mahal untuk digunakan di sebagian besar negara berkembang. Ini adalah metode yang sering digunakan dari pemurnian untuk air botol, khususnya high-end "desainer" perairan. Menggunakan reverse osmosis dimaksudkan untuk mengesankan pelanggan dan membantu mereka membenarkan harga yang mahal karena kualitas air sangat tinggi.

Gambar 5.26 Pemurnian air dengan distilasi.

Gambar 5.27 Pemurnian air dengan osmosis terbalik.

Kesimpulan Air merupakan zat yang sangat tidak biasa, dengan banyak sifat unik yang berkontribusi terhadap peran mendukung kehidupannya. Seperti udara yang kita hirup, air merupakan pusat kehidupan, dan kita manusia memerlukan itu dalam jumlah besar. Kadang-kadang kita anggap bahwa air minum kita, apakah itu langsung dari keran, air keran disaring, atau air botol, bebas dari kontaminan berbahaya. Bab ini telah difokuskan hampir secara eksklusif pada kualitas sumber air minum-nya, zat terlarut di dalamnya, dan kontaminan potensial dan penentuan konsentrasi mereka. Peraturan Federal dan Negara bagian membantu membuat air minum yang aman. Kita mempertimbangkan bagaimana zat tertentu dalam air dapat dianalisis dan diolah. Dalam bab berikutnya, kita memeriksa air hujan dan cara-cara di mana zat terlarut dalam hujan dapat merugikan dan mempengaruhi lingkungan.