Keunikan Ikatan Hidrogen dalam Es

        Awalnya sih saya nggak 'ngeh' kalau es itu sebuah fenomena unik. Namun saya baru sadar setelah sarapan dengan cokelat leleh, lalu saya mencelupkan cokelat batang ke dalamnya. Alhasil, cokelat batang tenggelam. Sekali lagi saya secara tidak sengaja sadar ketika melelehkan gula menjadi karamel, jika gula ditambahkan ke dalam karamel yang cair hasilnya juga tenggelam. Begitu juga lilin padat yang tenggelam ketika saya jatuhkan ke dalam lelehan lilin saat bermain-main. Lho? Kok batu es malah mengapung jika dimasukkan ke dalam air?

        Satu lagi hal unik yaitu ketika saya ingin membuat es dengan memasukkan gelas kaca berisi sirup ke dalam freezer. Saya disuruh orangtua agar menggantinya dengan gelas plastik. Lalu saya bertanya, "Memangnya kenapa kalau dengan gelas kaca?" Jawab orangtua saya hanya singkat, "Nanti pecah". Dalam hati saya masih bertanya kenapa bisa pecah? Nah, disini kimia bisa menjawab kedua pertanyaan ini. 

        Sebelumnya, saya sarankan teman-teman mengulang kembali pelajaran kimia bab Ikatan Kimia dan Gaya Antar Molekul. Teman-teman akan mengetahui kalau dalam air terdapat molekul-molekul H2O yang saling berinteraksi dengan ikatan hidrogen, merupakan ikatan yang terjadi antara atom hidrogen dengan atom-atom yang sangat elektronegatif yaitu N, O, F. Akibat ikatan hidrogen ini, air memiliki sifat dan karakteristik yang unik dibandingkan senyawa lain. 

        Proses pendinginan akan membuat molekul menjadi kurang bergerak (energi kinetik menurun), lebih kaku dan tidak membutuhkan banyak ruang untuk bergerak. Hal ini yang yang menyebabkan pada umumnya zat padat (dibentuk dari zat cair yang membeku) akan membentuk susunan molekul yang lebih rapat dibandingkan zat cair. Kerapatan yang semakin tinggi meningkatkan densitas/berat jenis (dalam ilmu kimia massa dianggap sama dengan berat). Tahukah mengapa suatu benda bisa mengapung? Ya, apabila BJ (berat jenis) benda tersebut lebih kecil dibandingkan BJ zat cair. Artinya, zat padat akan mengapung jika ia lebih ringan dibandingkan dengan zat cair dalam satuan volume (BJ = berat/volume). Akan tetapi teori ini tidak berlaku untuk air. 

        

        Ini salah satu sifat unik dari ikatan hidrogen. Air memiliki kerapatan maksimum pada suhu 3,98-4'C. Apabila suhu diturunkan lagi, sifat molekul air akan tetap semakin kaku dan kurang bergerak dengan penurunan suhu, namun Ikatan Hidrogen akan semakin panjang dengan menurunnya suhu. Maka alih-alih  pada proses pembekuan molekul air akan tersusun semakin rapat, justru akan semakin renggang sehingga kerapatannya berkurang dan BJ pun berkurang. Akibatnya BJ es lebih rendah dibandingkan BJ air sehingga batu es akan mengapung jika dicelupkan ke dalam air. 

       Nah, bagaimana dengan air membeku bisa memecahkan gelas? Saya rasa teman-teman sudah bisa menebak jawabannya. Ya, ikatan hidrogen yang semakin panjang akan membuat es membutuhkan ruang lebih besar dari tempat air semula. Gelas kaca merupakan wadah yang tidak elastis, sehingga tidak mampu mengikuti perbesaran volume es. Dorongan dari dalam akibat ikatan hidrogen ini sangat hebat. Ia akan mampu memecahkan gelas kaca, mematahkan wadah besi sekalipun. Jika menaruh air dalam wadah kotak-kotak yang sudah tersedia dalam freezer, maka dapat diperhatikan ada tonjolan di atas permukaan wadah tersebut sebagai akibat dari fenomena ikatan hidrogen ini.

       

        Jika teman-teman masih bingung, saya berikan contoh seperti sebuah hubungan dua orang. Suasana yang semakin "dingin" akan membuat dua orang tersebut semakin menjauh. Apabila dipaksakan mereka dalam satu kamar, alih-alih menjadi sahabat, justru mereka akan berusaha sekuat tenaga menghancurkan kamar itu untuk memisahkan diri. 

Oke, sekian. Semoga bisa menjawab rasa penasaran yang sama dari teman-teman.