Banyu ing telung fase: cuwèr, padhet, lan gas (minangkaméga).
Banyu (Krama:toya,Kawi:way,wé) ikusenyawa kang wigati kanggo kabèh wangun kauripan kang dikawruhi nganti tekan saiki ing bumi,[1][2][3] nanging ora ing planit liya.[4] Banyu disimbolaké kanthi H2O.[5] Cacahé banyu kang nutupibumi ngancik 71%. Ana 1,4 triliunkilomèter kubik (330 juta mil³) ing bumi.[6]
Banyu bisa awujud gas (uwap banyu), cuwèr (banyu) lan padhet (ès).[7] Banyu iku siji-sijiné dat kang kanthi alami ana ing lumahing bumi sajeroning ketelu wujud mau.[8] Banyu saperangan gedhé ana ingsegara (banyu asin) lan ing lapisan-lapisan ès (ing kutub lan pucuk-pucukgunung), nanging uga bisa ana minangkaméga,udan,kali, lumahingbanyu tawa,tlaga,uwap banyu, lansagara ès. Banyu sajeroning obyèk-obyèk mau obah miturut sawijinépangitiran banyu, ya iku: liwatpanguwapan,udan, lan ilènan banyu ing sadhuwuré lumahinglemah (ilèn, kalebutuk,kali,muwara) tinujusagara.
Banyu resik wigati kanggo kauripanmanungsa. Sembrana anggoné nangani banyu, bisa ndadèkaké golèk banyu dadi angèl, monopolisasi, sarta privatisasi lan malah njalari crah.[9]
Indonésia wis duwéundhang-undhang kang ngatur sumber daya banyu wiwit taun 2004, ya iku Undhang Undhang nomer 7 taun 2004 ngenani Sumber Daya Banyu.
Saliyané ing bumi, sapérangan gedhé banyu uga diprakirakaké ana ingkutub lor lan kidul planitMars, sarta ing mbulanEuropa lanEnceladus.
Kaanan banyu kang wanguné cuwèr wujud sawijiné kaanan kang ora umum sajeroning kaanan normal, luwih-luwih manèh kanthi nggatèkaké gegandhèngan antarané hidrida-hidrida liya kang mèmper sajeroning kolom oksigèn ingtabèl periodik, kang ngisarataké yèn banyu kuduné awangun gas, kaya dénéhidrogen sulfida. Kanthi nggatèkakétabèl periodik, katon yènunsur-unsur kang ngupengi oksigèn ya ikunitrogen,flor, lanfosfor,sulfur lanklor. Kabèh èlemèn-èlemèn iki yèn silih iketan karo hidrogen bakal ngasilaké gas ing suhu lan tekanan normal. Alesan witékna ngapa hidrogen silih iketan karo oksigèn minangka fasa mawa kaanan cuwèr, ya iku amarga oksigèn luwih asifat èlèktronégatif tinimbang èlemèn-èlemèn liya mau (kajaba flor). Tarikan atom oksigèn marang èlèktron-èlèktron iketan adoh luwih kuwat tinimbang kang dilakokaké déning atom hidrogen, ninggal gunggung momotan positif ing keloro atom hidrogen, lan gunggung momotan négatif ing atom oksigèn. Anané momotan ing saben atom mau agawé molekul banyu duwé sapéranganmomen dipol. Gaya silih tarik listrik antar molekul-molekul banyu akibat anané dipol iki agawé saben molekul silih cerak, njalari angèl kanggo dipisahaké lan kang akiré ngunggahaké titik didih banyu. Gaya silih tarik iki ingaran minangkaikatan hidrogen.
Banyu asring ingaran minangkapelarut universal amarga banyu nglarutaké akèh dat kimia. Banyu ana sajeroning kasetimbangan dhinamis antarané fasecuwèr lanpadhet ing sangisoré tekanan lan suhu standhar. Sajeroning wangun ion, banyu bisa didhèskripsikaké minangka sawijiné ion hidrogen (H+) kang silih asosiasi (silih iketan) karo sawijiné ion hidroksida (OH-).
Dhuwuré konsèntrasikapur kalarut agawé warna banyu sakaGrojogan Havasu katon awernaturquoise.
Molekul banyu bisa diurai dadi unsur-unsur asalé kanthi diilèni aruslistrik. Prosès iki ingaran èlèktrolisis banyu. Ing katoda, loro molekul banyu ngalami réaksi kanthi nangkep loroèlèktron, karéduksi dadi gas H2 lan ion hidrokida (OH-). Sauntara iku ing anoda, loro molekul banyu liya kaurai dadi gasoksigèn (O2), nguwalaké 4 ion H+ sarta ngilèkaké èlèktron menyang katoda. Ion H+ lan OH- ngalami nétralisasi saéngga kawangun manèh sapérangan molekul banyu. Réaksi sakabèhé kang setara karo èlèktrolisis banyu bisa ditulisaké kaya mangkéné.
Gas hidrogen lan oksigèn kang diasilaké saka réaksi iki minangka gelembung ingèlèktroda lan bisa diklumpukaké. Prinsip iki banjur dimupangataké kanggo ngasilaké hidrogen lan hidrogen peroksida (H2O2) kang bisa digunakaké minangka bahan bakar kendharaan hidrogen.[10][11][12]
Banyu ikupelarut kang kuwat, nglarutaké akèh jinisdat kimia. Dat-dat kang campur lan larut kanthi becik sajeroning banyu (upamanégaram-garam) ingaran minangka dat-dat "hidrofilik" (panyeneng banyu), lan dat-dat kang ora gampang kacampur karo banyu (upamanélemak lanlenga), ingaran minangka dat-dat "hidrofobik" (wedi-banyu). Kalarutan sawijiné dat jorning banyu ditemtokaké déning bisa orané dat mau nandhingi kakuwatan gaya silih tarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antarané molekul-molekul banyu. Yèn sawijining dat ora bisa nandhingi gaya silih tarik antar molekul banyu, molekul-molekul dat mau ora larut lan bakalngendhep sajeroning banyu.
Banyu nèmpèl marang pepadhané (kohesi) amarga banyu asifat polar. Banyu duwé sapéranganmomotan parsial négatif (σ-) cerakatomoksigèn akibat pasangan èlèktron kang (mèh) ora digunakaké bebarengan, lan sapérangan momotan parsial positif (σ+) cerak atom oksigèn. Sajeroning banyu babagan iki dumadi amarga atom oksigèn asipat luwihèlèktronégatif dibandhingaké atom hidrogen—kang tegesé, dhèwèké (atom oksigèn) duwé luwih "kakuwatan tarik" marangèlèktron-èlèktron kang diduwèni bebarengan sajeroning molekul, narik èlèktron-èlèktron luwih cerak menyang arahé (uga ateges narik momotan négatif èlèktron-èlèktron mau) lan agawé laladan ing saubengé atom oksigèn mawa momotan luwih négatif ketimbang laladan-laladan ing saubengé kaloro atom hidrogen.
Banyu uga nduwèwi sipatadhési kang dhuwur disebabaké déning sipat alami angka polar-ané.
Banyu duwétegangan lumah kang gedhé kang disebabaké déning kuwaté sipat kohèsi antar molekul-molekul banyu. Iki bisa diamati nalika sapérangan cilik banyu dipapanaké sajeroning sawijiné lumahan kang ora bisa ditelesi utawa kalarutaké (non-soluble); banyu mau bakal ngumpul minangka sawijiné tètèsan. Ing ndhuwur sawijiné lumahan gelas kang resik banget utawa mawa lumahan alus banget, banyu bisa minangka sawijinélapisan tipis (thin filem) amarga gaya tarik molekular antarané gelas lan molekul banyu (gaya adhèsi) luwih kuwat tinimbang gaya kohèsi antar molekul air.
Sajeroning sèl-sèl biologi lan organèl-organèl, banyu silih dumuk karo mèmbran lan lumahanprotéin kang asifat hidrofilik; ya iku, lumahan-lumahan kang duwé daya tarik kuwat marang banyu.Irvin Langmuir ngamati sawijining gaya tolak kang kuwat antarné lumahan-lumahan hidrofilik. Kanggo nglakokaké dhéhidrasi sawijiné lumahan hidrofilik — sajeroning teges ngeculaké lapisan kang kaiket kanthi kuwat saka hidrasi banyu — perlu dilakokaké usaha temenanan nglawan gaya-gaya iki, kang diarani gaya-gaya hidrasi. Gaya-gaya mau gedhé banget pangajiné nanging ngluruh kanthi rikat sajeroning rentang nanomèter utawa luwih cilik. Wigatiné gaya-gaya iki sajeroning biologi wis disinaoni kanthi èkstènsif déningV. Adrian Parsegian sakaNational Institute of Health.[13] Gaya-gaya iki wigati mligi nalika sèl-sèl kadhéhidrasi silih dumuk langsung karo ruwang njaba kang garing utawa pangadheman ing njaba sèl (extracellular freezing).
Saka pandelenganbiologi, banyu duwé sipat-sipat kang wigati kanggo anané kauripan. Banyu bisa mijilaké réaksi kang bisa gawésenyawa organik ngakokakéréplikasi. Kabèh mahluk urip kang dikawruhi duwé gegantungan marang banyu. Banyu wujud datpelarut kang wigati kanggo mahluk urip lan wujud pérangan wigati sajeroning prosèsmetabolisme. Banyu uga dibutuhaké sajeroningfotosintesis lanrespirasi. Fotosintesis migunakaké cahya srengéngé kanggo misahaké atom hidrogen karo oksigèn. Hidrogen bakal kanggo minangkaglukosa lan oksigèn bakal diculaké menyangudara.
Lumahing banyu ing bumi dikebaki déning manéka jinis kauripan. Kabèh mahluk urip pisanan ing bumi iki asalé saka lumahing banyu. Mèh kabèhiwak urip ing njero banyu, saliyané iku,mamalia kaya talumba-lumba laniwak paus uga urip ing njero banyu. Kéwan-kéwan kaya taamfibi ngentèkaké sapérangan uripé ing njero banyu. Malah, sapéranganreptil kaya taula lanbaya urip ing lumahing banyu cethèk lan sagara. Tetuwuhan sagara kaya taalga lansuket laut dadi sumber panganan ékosistem lumahing banyu. Ing samodra,plankton dadi sumber pangan utama para iwak.
Awakmanungsa kapérang saka 55% nganti 78% banyu, gumantung saka ukuran awak.[14] Supaya bisa fungsi kanthi becik, awaké manungsa mbutuhaké antarané siji nganti pitungliter banyu saben dina kanggo ngèndhanidehidrasi; gunggung pesthiné gumantung marang tingkat aktivitas,suhu,kalembaban, lan sapérangan faktor liyané. Saliyané saka banyu ombèn-ombèn, manungsa éntuk cuwèran saka panganan lan ombénan liya. Sapérangan gedhé wong percaya yèn manungsa mbutuhaké 8–10 gelas (watara rong liter) saben dina,[15] nanging asil penlitèn kang diterbitakéUniversitas Pennsylvania nalika taun2008 nuduhaké yèn konsumsi 8 gelas mau ora kabukti mbantu akèh sajeroning nyehataké awak.[16] Malah sok-sok kanggo sapérangan wong, yèn ngombé banyu luwih akèh utawa kaluwihan saka kang kaprayogakaké bisa njalari katergantungan. Literatur médhis liyané nyaranaké konsumsi saliter banyu saben dina, kanthi tambahan yèn ulah raga utawa nalikacuaca kang panas.[17]
Pelarut digunakaké sadina-dina kanggo ngumbahi, contoné ngumbah awak manungsa (adus),sandhangan, jogan,montor, panganan, lan kéwan. Saliyané iku,limbah rumah tangga uga digawa déning banyu liwat saluran pambuwangan. Ing nagara-nagara indhustri, sapérangan gedhé banyu kagunakaké minangka pelarut.
Banyu bisa dadi fasilitas prosès biologi kang nglarutakélimbah.Mikroorganisme kang ana ing njero banyu bisa mbantu mecah limbah dadi dat-dat kanthi tingkatpolusi kang luwih asor.
Banyu wujud cuwèran singular, amarga kapasitasé kanggo minangka jaringan molekul 3 dhimènsi mawaikatan hidrogen kang mutual. Iki disebabaké amarga saben molekul banyu duwé 4 momotan fraksional kanthi arahtetrahedron, 2 momotan positif saka kaloro atom hidrogen lan loro momotan négatif saka atom oksigèn.[18] Akibaté, saben molekul banyu bisa minangka 4 ikatan hidrogen karo molekul ing saubengé. Minangka conto, sawijining atom hidrogen kang manggon ing antarané loro atom oksigèn, bakal minangka sijiikatan kovalen karo siji atom oksigèn lan siji ikatan hidrogen karo atom oksigèn liyané, kaya kang dumadi ingès. Owah-owahan dhènsitas molekul banyu bakal mangaruhi kamampuané kanggo nglarutaké partikel. Amarga sipat momotan fraksional molekul, lumrahé, banyu wujud dat pelarut kang apik kanggo partikel mawa momotan utawa ion, nanging ora kanggosenyawahidrokarbon.
Konsèp ngenanisèl minangkalarutan kang kebuntelmembran, pisanan disinaoni déningèlmuwanRuslan kang jenengéTroschin nalika taun 1956. Nalikamonografé,Problems of Cell Permeability,tesis Troschin nélakaké yèn partisi larutan kang dumadi antarané lingkungan intraselular lan èkstraselular ora mung ditemtokaké déningpermeabilitas membran, nanging dumadi akumulasi larutan tinentu ing njero protoplasma, saéngga minangka larutan gèl kang béda karo banyu murni.
Nalika taun 1962,Ling liwat monografé,A physical theory of the living state, njlèntrèhaké yèn banyu kang kakandhut ing njero sèl ngalamipolarisasi dadi lapisan-lapisan kang nylimuti lumahingprotèin lan wujud pelarut kang ala kanggoion. Ion K+ diserep déning sèl normal, sebabguguskarboksil saka protèincenderung kanggo narik K+ tinimbang ionNa+. Téyori iki, ditepungi minangkahipotèsis induksi-asosiasi uga njlèntrèhaké ora anané kompakation,ATPase, kang kaiket ing mèmbran sèl, lan distribusi kabèh larutan ditemtokaké déning kombinasi saka gaya silih tarik antarané saben protèin kanthi modhifikasi sipat larutan banyu sajeroning sèl. Asil saka pangukuranNMR pancèn nuduhaké mudhunémobilitas banyu ing njero sèl nanging kanthi rikat kadifusi karomolekul banyu normal. Iki banjur ditepungi minangka modhèltwo-fraction, fast-exchange.
Anané kompa kation kang diobahaké déningATP ing mèmbran sèl, terus dadi bahanperdebatan, bebarengan karoperdebatan ngenani karakteristik cuwèran ing njero sitoplasma lan banyu normal lumrahé. Argumèntasi paling kuwat kang nentang téyori ngenani jinis banyu kang mirunggan ing njero sèl, asalé saka kalangan ahli kimiawan fisis. Para ahli mau duwé pendhapat yèn banyu ing njero sèl ora mungkin béda karo banyu normal, saéngga owah-owahan struktur lan karakter banyu intrasélular uga bakal dialami karo banyu èkstraselular. Pendhapat iki didhasaraké marang pamikiran yèn, sanajan yèn kompa kation bener ana kaiket ing mèmbran sèl, kompa mau mung nyiptakaké kasetimbangan osmotik sélular kang misahaké siji larutan saka larutan liya, nanging ora kanggo banyu. Banyu ingaran duwé kasetimbangan dhéwé kang ora bisa diwatesi déning mèmbran sèl.
Para ahli liya kang duwé pendhapat yèn banyu ing njero sèl béda banget karo banyu lumrahé. Banyu kang dadi ora bébas obah amarga prabawa lumahing ionik, ingaran minangka banyu mawa iket (Inggris:bound water), éwadéné banyu sanjaban jangkowan prabawa ion mau diarani banyu bébas (Inggris:bulk water).
Banyu kaiket bisa énggal nglarutaké ion, amarga saben jinis ion bakal énggal katarik déning saben momotan fraksional molekul banyu, saéngga kation lan anion bisa ana cecedhakan tanpa kudu minangka garam. Ion luwih gampang kahidrasi déning banyu kang réaktif, padhet kanthi iketan ora kenceng, tinimbang banyu inert ora padhet kanthi daya ikat kuwat. Iki nyiptakaké zona banyu, minangka conto, kation cilik kang kahidrasi banget bakalcenderung kaakumulasi ing fase banyu kang luwih padhet, éwadéné kation kang luwih gedhé bakalcenderung kaakumulasi ing fase banyu kang luwih renggang, lan nyiptakaké partisi ion kaya sérial Hofmeister ing ngisor iki:
Mg2+ > Ca2+ > H+ >> Na+
NH+ > Cs+ > Rb+ > K+
ATP3- >> ATP2- = ADP2- = HPO42-
I- > Br- > Cl- > H2PO4-
cathetan
dhènsitas banyu kaiket tansaya dhuwur menyang arah tengen.
Interaksi antaranémolekul banyu kaikat langugusionik diasumsikaké dumadi ing rentang let kang cendhak, saénggaatomhidrogen kaorièntasi menyang arahanion lan nyandhet interaksi antarané populasi banyu kaiket karo banyu bébas. Orièntasi molekul banyu kaiket tansaya winates lumahing molekulpolielektrolit mawa momotan négatif antaranéDNA,RNA,asem hialorunat,kondroitin sulfat, lan jinis biopolimèr kanthi momotan liya.Energielektrostatik antarané molekul biopolimer mawa momotan padha kang silih dhesek bakal nyiptakaké gayahidrasi kang nyurung molekul banyu bébas metu saka njero sitoplasma.
Lumrahé, konsènstrasi larutan polièlèktrolit kang cukup dhuwur bakal minangkagèl. Umpamané gèlagarose utawa gèl saka asem hialuronat kang ngandhut 99,9% banyu saka total bobot gèl. Ketahané molekul banyu ing njero struktur kristal gèl wujud salah siji conto kacenderungan alami saben komponèn saka sawijining sistem kanggo campur kanthi rata. Molekul banyu bisa ucul saka gèl minangka rèspon sakatekanan udara, paningkatan suhu utawa liwat mékanismepanguwapan, nanging kanthi mudhuné rasio kandhutan banyu, daya iket ionik kang dumadi antarané molekul dat kalarut kang nahan molekul banyu bakal tansaya kuwat.
Sanajan mangkoko, panyerakan ionik kaya iki isih durung bisa njelasaké sapérangan fénoména anomali larutan kaya déné,
prabédan sipat banyu ing njero sitoplasmaoositkéwankodhok karo banyu ing njerointi sèl lan banyu normal
mudhunékoéfisièn difusi banyu ing njeroArtemia cyst dibandhingaké karo koéfisièn banyu kang padha inggèlagarose lan banyu normal
luwih cendhèké dhènsitas banyu ingArtemia cyst dibandhingaké banyu normal ingsuhu kang padha
kaloro kandhungan banyu normal, lan banyu mawa koéfisièn partisi 1,5 kang diduwènimitokondria ing suhu 0-4°C
Fénoména anomali larutan iki dianggep dumadi ing rentang let adoh kang ana ing njaba dhomain panyerakan ionik.
Ènèrgi ing molekul banyu dadi dhuwur amarga iketan hidrogen kang diduwèni dadi ora maksimal, kaya déné nalika molekul banyu ana saceraking lumahan utawa gugus hidrokarbon. Senyawa hidrokarbon banjur diarani asifathidrofobik sebab ora minangka iketan hidrogen karo molekul banyu. Daya iket hidrogen ing kaanan iki bakal nembus sapérangan zona banyu lan partisi ion, saéngga disebutaké yèn minangka karakter banyu ing rentang let adoh. Ing rentang iki, molekulgaram kaya dénéNa2SO4,sodium asetat lansodium fosfat bakal duwé kacenderungan kanggo kaurai dadi kation Na+ lan anioné.
Sajeroningseni banyu disinaoni kanthi cara kang béda, banyu disajèkaké minangka sawijining èlemèn langsung, ora langsung utawa uga mung minangka simbul. Kanthi dijurung kamajuwan tèknologi fungsi lan pamupangatan banyu sajeroning seni wiwit owah, saka mauné geganep banyu wiwit mrambat dadi obyèk utama. Conto seni kang pungkasan iki, umpamané seni ilènan utawa tètèsan (sculpture liquid utawadroplet art).[19]
Nalika jamanRenaisans lan sawisé iku, banyu diréprésentasikaké luwih réalistis. Akèh artis nggambaraké banyu sajeroning wangun obah-sawijining ilènan banyu utawakali, sawijiningsagara kangturbulensi, utawa malahgrojogan-nanging akèh uga saka artis-artik iku kang seneng karo obyèk-obyèk banyu kang anteng, meneng-tlaga, kali kang mèh ora mili, lan lumahing sagara kang ora ngombak. Sajeroning saben kasus iki, banyu nemtokaké swasana (mood) kabèh karya seni mau,[20] kaya ta umpamané sajeroningBirth of Venus (1486) karyaBotticelli[21] lanThe Water Lilies (1897) karyaMonet.[22]
Selaras karo majuningtèknologi sajeroningseni, banyu wiwit njupuk papan sajeroning babagan seni liya, umpamané sajeroningfotografi. Sanajan ana banyu ora duwé teges mirunggan ing kéné lan mung duwé peran minangka èlemèn palengkap, nanging banyu bisa digunakaké sajeroning mèh kabèh cabang fotografi: wiwit sakafasion ngantilandsekap. Motrèt banyu minangka èlemèn sajeroning obyèk mbutuhaké pananganan mirunggan, wiwit saka filtercircular polarizer kang migunani kanggo ngilangakéréflèksi, nganti pamupangatan tèhniklong exposure, sawijining tèhnik fotografi kang ngandhalaké bukaan rana alon kanggo ngripta èfèk lembut (soft) ing lumahing banyu.[23]
Kaéndahan tètèsan banyu kang mecah lumahing banyu kang ana ing sangisoré dilestarèkaké kanthi manéka sentuhan tèhnik lan rasa ndadèkaké sawijining karya seni kang éndah, kaya déné kang disajèkaké déning Martin Waugh sajeroning karyanéLiquid Sculpture, sawijining antologi kang wis madonya.[24]
Seni tètèsan banyu ora mandheg tekan kéné, kanthi pamupangatan tèhnik pangaturan marang tibané tètèsan banyu kangmalar, tètèsan-tètèsan banyu bisa diowahi samengkono rupané saéngga tètèsan-tètèsan mau minangka sawijining kamanunggalan duwé fungsi minangka sawijining penampil (viewer) kaya dénétampilan komputer. Kanthi ngatur-atur ukuran lan gunggung tètèsan kang bakal diliwataké, bisa sawijining gambar ditampilaké déning tètèsan-tètèsan banyu kang tiba. Èmané gambar iki mung asifat sauntara, tekan titik kang dikarepaké tiba nggayuh pérangan ngisor penampil.[25] Komersialisasi karya jinis iki uga sajeroning wangun résolusi kang luwih kasar wis akèh dilakokaké.[26][27]
PH Gleick and associates, The World's Water: The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Washington, D.C. (published every two years, beginning in 1998.)
Marks, William E., The Holy Order of Water: Healing Earth's Waters and Ourselves. Bell Pond Books (a div. of Steiner Books), Great Barrington, MA, November 2001 [ISBN 0-88010-483-X]
.svg)
