Mengapa Es Mengapung di Air?

Es mengapung. Mungkin bagi kita adalah hal yang lumrah, biasa saja dan memang begitu adanya. Tidak ada yang aneh. Tapi jika diperhatikan dengan lebih sedikit dalam, bukankah es juga adalah air namun yang bentuknya padat dan kenapa malah mengapung di air bukannya tenggelam?

Mari secara singkat kita ulas

Jika anda menjawab mengapa es mengapung dalam air adalah karena densitas es lebih rendah daripada air, maka jawaban anda benar.  Lalu kenapa kok bisa berbeda padahal molekulnya sama? Dan kenapa malah bisa lebih ringan?

Perbedaan densitas air dan es adalah akibat dari ikatan hidrogen yang ada dalam senyawa air. Ikatan hidrogen adalah salah satu bentuk interaksi antar molekul yang terjadi antara atom H dalam suatu molekul dan atom lain yang berdekatan dari molekul lain yang memiliki keelektronegatifan tinggi seperti O, N dan F. Ikatan hidrogen yang terjadi dalam air adalah antara atom H dengan atom O antara molekul-molekul H₂O.Dalam kebanyakan senyawa, bentuk padatan memiliki molekul-molekul yang lebih rapat daripada cair. Akan tetapi, air memiliki keunikan ketika dibekukan atau dalam keadaan padat (pada suhu 0 °C), karena massa jenis atau densitasnya lebih rendah (0,917 g/mL) dari pada air dalam bentuk cair (1,00 g/mL), inilah penyebab mengapa es mengapung dalam air. Dalam es, molekul H₂O dapat membentuk susunan yang teratur berbentuk heksagonal dan terbuka seperti gambar di bawah ini (gambar a) 

source: http://schoolbag.info/biology/living/17.html

Ikatan-ikatan hidrogen tersebut kemudian membentuk rongga-rongga dalam strukturnya. Sementara ketika es meleleh, gerakan molekul-molekul air menyebabkan struktur tersebut menjadi rusak sehingga ikatan hidrogen antar molekul air menjadi acak. Justru karena tersusun acak (perhatikan gambar b), ikatan tersebut masih cukup kuat untuk mengikat molekul untuk berdekatan. Akibatnya, air dalam bentuk cairan memiliki struktur yang lebih rapat daripada es, yang berarti massa air dapat mengisi volume yang lebih kecil daripada massa es.

Adanya perbedaan massa jenis es yang lebih kecil daripada air ini ternyata sangat mempengaruhi kehidupan di bumi lho. Salah satunya, karena es mengapung maka es dapat menutupi permukaan air ketika danau membeku di musim dingin sehingga dapat mengisolasi air di bawahnya. Seandainya es lebih berat massa jenisnya daripada air, maka es tentunya akan tenggelam dan seluruh bagian danau dapat membeku. Kondisi seperti ini dapat mematikan kehidupan dalam air pada musim dingin.

Kedua, adanya es yang di permukaan laut seperti di kutub utara memungkinkan untuk hewan-hewan kutub dapat tinggal di atasnya, bayangkan bila es tidak bisa mengapung? Hewan-hewan tersebut juga tidak akan pernah hidup kan?

sumber: 

E-book "Chemistry - The Central Science, 11th ed." (Prentice Hall, 2008)