biologi umum ilmu pengetahuan

1. Biologi umum
1. Biologi sebagai ilmu Pengetahuan
Biologi berasal dari bhs yunani bios = kehidupan dan
logos = ilmu.
Biologi  ilmu pengetahuan yang mempelajari ten-
tang kehidupan
a. Penggolongan Ilmu Pengetahuan
Kedudukan Biologi sebagai Ilmu pengetahuan :
Pengetahuan  Ilmu pengetahuan  IPA (The Natural
Sciences dan IPS( The Social Sciences)
IPA  Ilmu Alam (The Physical Sciences) dan ilmu Hayat
(The Biological Sciences)
IPS  Antrropologi, Psikologi, Ekonomi, Sosiologi Ilmu politik.

2. b. Cabang-cabang Biologi
Biologi berkembang menjadi beberapa cabang ilmu antara lain :
• Botani
• Zoologi
• Anatomi
• Taksonomi/ Sistematika
• Morfologi
• Ekologi
• Genetika
• Fisiologi
• Mikrobiologi
• Parasitologi
• Entomologi
• Mikologi
• dll

3. C. Hubungan antara biologi dengan Ilmu-ilmu lain
1. Hubungan Biologi dengan Matematika
Matematika sangat membantu dalam penelitian-peneli-
tian biologi, diperlukan sebagai alat untuk menafsirkan hasil
penelitian.
2. Hubungan Biologi dengan Fisika
a. proses penyerapan air dan zat hara yang dilakukan
oleh akar tumbuhan melalui difusi dan osmosis
b. Penggunaan kaca mata
cacat mata myop (mata dekat) lensa mata terlalu
cembung kaca mata yg berlensa cekung.
cacat mata Hypermetrop (mata jauh)  lensa mata
terlalu pipih  kaca mata berlensa cembung.

4. 3. Hubungan Biologi dengan Kimia
Di dalam tubuh kita terkandung berbagai unsur-unsur
kimia diantaranya Oksigen, Karbon, Hidrogen, Nitrogen,
Calsium, Pospor, Kalium, ulfur, Natrium, Chlor,
Magnesium dll.
4. Hubungan Biologi dengan Ekonomi
misal dalam bidang pertanian . Untuk meningkatkan
hasil pertanian kita mengenal : intensifikasi pertanian
(mengoptimalkan penggunaan lahan pertanian yg ada)
dan ekstensifikasi pertanian (memperluas lahan per-
tanian)

5. d. Penemuan-penemuan dalam bidangBiologi
1. Penemuan Vitamin
Vitamin merupakan senyawa organik yang diperlukan
tubuh kita dalam jumlah kecil biasanya kurang dari
0,001 gram per hari. Diantaranya A, D, E, K, C, B1
(thiamin), B2 ( Riboflavin), B3 (Niacin), B6 (Pyridoxine)
B12(Cyanocobalamin) dan Biotin.
2. Penemuan Hormon
Hormon merupakan senyawa kimia yang tersusun atas
protein. Hormon berfungsi mengatur aktivitas-aktivitas
dalam tubuh antara lain metabolisme (pertukaran zat)
pertumbuhan dan perkembangan, siklus reproduksi
dan sekresi.

6. 3. Penemuan Antibiotik
Antibiotik yg pertama ditemukan adalah penicillin ->
Alexander Fleming pada tahun 1942
Antibiotik dihasilkan dari beberapa jenis jamur antara
lain :
Penicillium notatum, Penicillium chrysogenum 
penicillin
Streptomycetes sp  streptomycin
Chloromycetes sp  Chloromycetin
4. Penemuan dalam Genetika
Orang pertama menaruh minat dlm genetika Gregor
Mendel(1822-1884) seorang rahib Austria.

7. 2. Ciri-ciri Ilmu Pengetahuan dan Metode Ilmiah
• Ciri khas ilmu pengetahuan dapat diulang artinya jika
penelitian ulang dilakukan orang lain dengan
menggunakan langkah-langkahdan kondisi yang sama
akan diperoleh hasil yang sama atau hampir sama
dengan penelitian terdahulu.
• Pengetahuan adalah segala sesuatu yang diketahui
• Metode ilmiah suatu langkah / tahapan kerja yang
digunakan dalam pemecahan masalah secara ilmiah
melalui proses berpikir yang rasional.
• Kriteria metode ilmiah:
1. Berdasarkan fakta
2. Bebas dari prasangka

8. 3. Menggunakan prinsip analisis
4. Menggunakan ukuran objektif
5. dll
Sistematika metoda ilmiah :
a. Observasi
b. Perumusan masalah
c. Hipotesis
d. Eksperimen
e. Kesimpulan
Seorang scientis harus punya sikap ilmiah agar kebenaran
Tersebut dapat diterima :
• Tidak mudah percaya tanpa ada bukti
• Dapat membedakan antara fakta dan opini

9. • Tidak apriori terhadap suatu pendapat
. Punya sifat rasa ingin tahu , jujur, tekun, teliti, rendah hati,
objektif dan terbuka.
• Punya pendekatan positif terhadap Kegagalan.
3. Ciri-ciri organisme Hidup dan Struktur kehidupan
Perbedaan benda hidup dengan benda mati
hidup mati
1. Sbgn besar C, H, O 1. Sbgn besar O, Al, Fe
2. BM ringan 2. BM besar
3. Membentuk sny organik 3. Tdk membtuk seny
4. Lebih dinamis organik
4. statis dari waktu ke
waktu.

10. Ciri Mahluk Hidup
 Movement
 Reproduction
 Growth
 Excretion
 Respiration
 Nutrition
 Iritabilitas

11. ◙ Bergerak (movement)
◙ Hewan maupun tumbuhan
dapat bergerak. Hewan
bergerak dengan cepat,
berpindah dari satu tempat
ke tempat lain untuk mencari
makan, perlindungan dan
kondisi yang mendukung
kehidupannya.
◙ Gerakan pada tumbuhan
adalah sistem perakaran,
pergerakannya lebih lambat
melalui pertumbuhan dan
respon terhadap stimulus
eksternal, misalnya cahaya.

12. ◙ Bereproduksi
◙ Hewan dan tumbuhan dapat
bereproduksi. Mereka
menggandakan jumlah generasi
berikutnya dengan menghasilkan
anak, yang dapat membawa gen-
gen dan menjamin kelangsungan
hidup spesiesnya. Tumbuhan
melakukannya dengan
menghasilkan biji, menghasilkan
tanaman baru dari spesies yang
sama. Reproduksi ada dua tipe
yaitu:
melibatkan dua induk, terjadi
penyatuan dua gamet (telur dan
sperma)
satu induk menghasilkan
keturunannya sendiri. Contohnya
pada strowberi, melalui stolon.

13. seksual aseksual
1. Two parent needed 1. Only one
parent
2. Gametes produced 2. No gamets
3. New variation in off spring 3. Offspring all
identical

14. Tumbuh
(Growth)
Pertumbuhan adalah
peningkatan ukuran
organisme, seperti
hewan muda tumbuh
menjadi hewan dewasa
atau pada tumbuhan
dari semai menjadi
tumbuhan dewasa
(pohon)

15. Ekskresi
Ribuan reaksi kimia terjadi
di dalam sel,
menghasilkan produk yang
berguna atau sisa
metabolisme yang dapat
berbahaya jika
terakumulasi dalam tubuh..
Ekskresi mengeluarkan
sisa metabolisme tubuh,
yang dihasilkan tubuh
seperti urin dan karbon
dioksida. Pengeluaran
feses atau makanan yang
tidak tercerna bukan
ekskresi tetapi egesti
(eliminasi)

16. Respiration
◙ Energi yang terkandung dalam
makanan “unlocked” atau
dikonversi oleh organisme
melalui proses respirasi. Respirasi
terjadi di dalam mitokondria sel.
Energi yang dilepaskan dikontrol
oleh serangkaian reaksi kimia.
Terdapat dua tipe respirasi
(dengan atau tanpa oksigen) :
◙ Respirasi Aerob, menggunakan
oksigen dan menghasilkan energi
dalam jumlah besar
◙ Respirasi Anaerob, tidak
menggunakan oksigen, energi
yang dihasilkan lebih sedikit..

17. RESPIRASI SEL
• Oksidasi senyawa organik  Energi untuk aktivitas Sel
• Menghasilkan senyawa antara untuk sintesis
senyawa organik lainnya
• Prekusor/ bahan dasar : Glukosa
• Hasil akhirnya adalah CO2
REAKSI OKSIDASI

18. • Respirasi Aerob:
C6H12O6 + O2 6H2O + 6CO2 + ATP
• Respirasi Anaerob:
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + ATP
Perbedaan Respirasi Aerob dengan Anaerob:
Aerob: Anaerob:
1. Umum terjadi 1. Hanya dalam kondisi khusus
2. Berlangsung seumur hidup 2. Sementara, hanya dlm fase tertentu.
3. Energi yang dihasilkan besar 3. Energi yang dihasilkan kecil.
4. Tidak merugikan tumbuhan 4. Menghasilkan senyawa toksik.
5. Hasil akhir CO2 dan H2O 4. Berupa: C2H5OH dan CO2.

19. Umumnya substrat
• Umumnya substrat respirasi  Karbohidrat dengan
Glukosa sbg molekul pertama.
• Reaksi kimia respirasi  3 tahap:
1. Glikolisis
2. Daur Kreb’s
3. Transport Elektron
MEKANISME RESPIRASI
Go on to glycolysis

20. Jalur Metabolisme Asam Piruvat
 Transaminasi Alanin
 Reduksi (NADH + H+) Asam laktat
 Reduksi (NADH + H+) Etanol
 Dekarboksilasi Asetil Co A
As. Piruvat + CoA + NAD+ Asetil CoA + CO2
+ NADH+ H+
Diperlukan : kofaktor Mg, Asam lipoat, dan ThPP
Piruvat  dioksidasi dalam mitokondria melalui TCA Cycle
Jalur tersebut penting  Asetil CoA yang dihasilkan akan masuk
ke jalur:
1. Dirangkai menjadi asam lemak rantai panjang
2. Direaksikan dengan asam oksalo asetat dan masuk ke dalam
Daur Kreb’s (TCA Cycle)  dalam mitokondria

21. Daur Kreb’s

22. Nutrisi
• Hewan dan tumbuhan
membutuhkan makanan sebagai
sumber energi dan pertumbuhan.
• Tumbuhan membuat makanan
sendiri melalui fotosintesis dengan
menggunakan molekul sederhana
karbondioksida dan air membentuk
molekul komplek karbohidrat
• Hewan tidak dapat membuat
makanan sendiri sehingga hewan
mendapatkan makanan dengan
memakan tumbuhan atau hewan
lain untuk memenuhi kebutuhan
energinya.

23. Ciri-ciri organisme Hidup
1. Respirasi
Semua organisme hidup membutuhkan energi ->
digunakan aktivitas tubuh , kontraksi otot, bergerak,
reaksi kimia di dalam tubuh. Energi didapat melalui
proses respirasi
2. Bergerak
Pada Hewan  disebabkan oleh kerja otot karena
adanya ransangan
Pada Tumbuhan  Sebagian tubuh :
Geotropisme, Fototropisme, Seismonasti
dll

24. 3. MAKAN
• Makhluk hidup perlu tenaga/ energi untuk bergerak,
tumbuh dan kegiatan lain. Energi ini diperoleh dari
makanan . Berdasarkan kebutuhan akan makan
organisme dikelompokkan atas :
a. Organisme Heterotrop
b. Organisme Autotrop
4. Ekskresi (mengeluarkan zat sisa)
Pengeluaran sisa-sisa metabolisme dalam tubuh
organisme ke lingkungan misal CO2, Nitrogen dll.

25. 5. Menerima dan menanggapi ransangan
disebut juga dengan Iritabilitas  Internal dan ekster-
nal.
6. Berkembang biak (Reproduksi)
Reproduksi : Aseksual dan Seksual
Perbedaan reproduksi seksual dan aseksual
seksual aseksual
1. Two parent needed 1. Only one parent
2. Gametes produced 2. No gamets
3. New variation in off spring 3. Offspring all identical

26. 7. Tumbuh dan Berkembang
Pertumbuhan : pertambahan isi dan ukuran sel
misal dari satu sel  2 sel  4 sel dst
Perkembangan : differensiasi  pendewasaan
misal dari embrio  individu dewasa.

27. II. MATERI KEHIDUPAN
• Organisme tersusun dari materi yaitu segala
sesuatu yang menempati ruang dan memiliki
masa
• Materi terdapat dalam berbagai bentuk misal
batuan, logam kayu, kaca, manusia , hwn dll
• Filsuf yunani kuno percaya bhw materi terdiri dari
empat unsur dasar : udara ,air, api dan tanah 
unsur-unsur yang salah  gagasan dasar
• Unsur merupakan bahan yang tidak dapat dipecah
lagi menjadi bahan lain dengan reaksi kimia di
alam ditemukan lebih kurang 92 unsur al : emas ,
tembaga, karbon, oksigen dll.

28. • Senyawa merupakan zat yang terdiri dari dua
unsur atau lebih yang dikombinasikan dg ratio yang tetap.
misalnya garam dapur (NaCl)  terdiri dari unsur natrium
dan klorin dengan ratio 1:1
• Kira-kira 25 dari 92 unsur alami penting untuk
kehidupan diantaranya karbon(C), oksigen (O), hidrogen
(H), dan nitrogen(N)  96 % penyusun materi kehidupan
• Unsur mikro merupakan unsur yang dibutuhkan dalam
jumlah yang sedikit seperti Fe (dibutuhkan oleh semua
bentuk kehidupan. Dan Iodin(I) bhn utama penyusun
hormon yang diproduksi oleh kelenjer tiroid (0,15
mg/hri).kekurangan iodin  penyakit gondok.

29. Carbon,
hydrogen,
oxygen, and
nitrogen make
up the bulk of
living matter, but
there are other
elements
necessary for life

30. 30
Atomic Structure
• Atoms - Smallest particles of elements
• Atoms composed of three types of subatomic
particles
– Protons
• Positive charge
• In nucleus
– Neutrons
• Neutral charge
• Also found in nucleus
– Electrons
• Negatively charge
• Orbit nucleus

31. 31
• Each element represented by unique atomic
symbol
– One or two letters
– First letter capitalized
– Superscripted number before:
• Represents mass number
• Count of protons plus count of neutrons
– Subscripted number before
• Represents to atomic number
• Number of protons in nucleus
Atomic Symbols
Mass
Number
Atomic
Number
Atomic
Symbol
12
6
Carbon
C

32. 32
Periodic Table
• Elements grouped in periodic table based on
characteristics
– Vertical columns = groups; chemically similar
– Horizontal rows = periods; larger and larger
1
H
1.008
3
Li
6.941
11
Na
22.99
19
K
39.10
4
Be
9.012
12
Mg
24.31
20
Ca
40.08
5
B
10.81
13
Al
26.98
21
Ga
69.72
6
C
12.01
14
Si
28.09
22
Ge
72.59
7
N
14.01
15
P
30.97
23
As
74.92
8
O
16.00
16
S
32.07
24
Se
78.96
9
F
19.00
17
Cl
35.45
25
Br
79.90
10
Ne
20.18
18
Ar
39.95
26
Kr
83.60
2
He
4.003
I
II III IV V VI VII
VIII
1
2
3
4
Groups
Periods

33. An atom is made up of protons and
neutrons located in a central nucleus
• The nucleus is surrounded by electrons
Protons
Neutrons
Electrons
A. Helium atom
Nucleus
2
2
2

34. Each atom is held together by attractions
between the positively charged protons and
negatively charged electrons
• Neutrons are electrically neutral
B. Carbon atom
6
6
6
Protons
Neutrons
Electrons
Nucleus

35. Atoms of each element are distinguished
by a specific number of protons
– The number of neutrons may vary
– Variant forms of an element are called
isotopes
– Some isotopes are radioactive

36. Atoms whose shells are not full tend to
interact with other atoms and gain, lose, or
share electrons
HYDROGEN (H)
Atomic number = 1
CARBON (C)
Atomic number = 6
NITROGEN (N)
Atomic number = 7
OXYGEN (O)
Atomic number = 8
Electron
Outermost electron shell (can hold 8 electrons)
First electron shell (can hold 2 electrons)

37. Ionic bonds are attractions between
ions of opposite charge
• When atoms gain or lose electrons, charged
atoms called ions are created
– An electrical attraction between ions with
opposite charges results in an ionic bond
Figure 2.7A
Na
Sodium atom
Cl
Chlorine atom
Na+
Sodium ion
Cl–
Chloride ion
Sodium chloride (NaCl)
Na Cl Na Cl
+
–

38. Sodium and chloride ions bond to form
sodium chloride, common table salt
Na+
Cl–

39. Covalent bonds, the sharing of
electrons, join atoms into molecules
• Some atoms share outer shell electrons with
other atoms, forming covalent bonds
– Atoms joined together by covalent bonds form
molecules

40. Molecules can
be represented
in many ways

41. 41
• Isotopes:
– Atoms of the same element with a differing numbers
of neutrons
– Some isotopes spontaneously decay
• Radioactive
• Give off energy in the form of rays and subatomic particles
• Can be used as tracers
• Mutagenic – Can cause cancer
Isotopes
12
6
Carbon 12
C
13
6
Carbon 13
C
14
6
Carbon 14
C

42. 42
Some Medical Uses for
Low Level Radiation

43. 43
Some Medical Uses for
High Level Radiation

44. 44
Electron Shells, Orbitals
and Energy Levels
• Atoms normally have as many electrons as
protons
• Opposite charges balance leaving atom neutral
• Electrons are attracted to the positive nucleus
– Revolve around nucleus in orbitals
– Can be pushed into higher orbitals with energy
– Release that energy when they fall back to lower
orbital
– Different energy levels referred to as electron shells

45. 45
The Octet Rule for
Distribution of Electrons
• Bohr models show electron shells as concentric
circles around nucleus
– Each shell has two or more electron orbitals
• Innermost shell has two orbitals
• Others have 8 or multiples thereof
• Atoms with fewer than 8 electrons in outermost
shell are chemically reactive
– If 3 or less – Tendency to donate electrons
– If 5 or more – Tendency to receive electrons

46. 46
Bohr Models of Atoms

47. 47
Periodic Table (Revisited)
Vertical columns indicate
number of electrons
in outermost shell
1
H
1.008
3
Li
6.941
11
Na
22.99
19
K
39.10
4
Be
9.012
12
Mg
24.31
20
Ca
40.08
5
B
10.81
13
Al
26.98
21
Ga
69.72
6
C
12.01
14
Si
28.09
22
Ge
72.59
7
N
14.01
15
P
30.97
23
As
74.92
8
O
16.00
16
S
32.07
24
Se
78.96
9
F
19.00
17
Cl
35.45
25
Br
79.90
10
Ne
20.18
18
Ar
39.95
26
Kr
83.60
2
He
4.003
1
2
3
4
Horizontal
periods
indicate
total number
of electron
shells
I
II III IV V VI VII
VIII

48. 48
Elements and Compounds
• Molecule - Two or more atoms bonded together
– If all atoms in molecule are of the same element
• Material is still an element
• O2, H2, N2, etc.
– If at least one atom is from a different element
• Material formed is a compound
• CO2, H2O, C6H12O6, etc.
• Characteristics dramatically different from constituent
elements

49. 49
Chemical Bonding
• Bonds between atoms are caused by electrons in
outermost shells
• The process of bond formation is called a reaction
• The intensity of simple reactions can be predicted
by the periodic table
– If two elements are horizontally close in the table,
they usually react mildly
– If they are horizontally far apart, they usually react
vigorously

50. 50
Types of Bonds:
Ionic Bonding
• Ionic Bonds
– Octet rule:
• Atoms “want” 8 electrons in outer shell
– If have < 4 outers, desire to donate them
– If have > 4 outers, desire to receive more
– Consider two elements from opposite ends of
periodic table
• Element from right side:
– Has 7 electrons in outer shell
– “Desperately wants” one more (7+1=8)
• Element from left side:
– Has only 1 electron in outer shell
– “Desperately wants” to donate it (1-1=0=8)

51. 51
Types of Bonds:
Ionic Bond Example
• Sodium:
– From left end
– Has 1 outer electron
• Chlorine:
– From right end of table
– Has 7 outer electrons
• In reaction, Na completely gives up its outer electron to
Cl
– Na now a positive ion and Cl a negative ion
– Dissimilar charges now bind ions together
– Forms sodium chloride
• An ionic compound
• NaCl table salt)

52. 52
Formation of Sodium Chloride

53. 53
Types of Bonds:
Covalent Bonds
• When atoms are horizontally closer together in the
periodic table
– The electrons are not permanently transferred from one
atom to the other like in NaCl
– A pair of electrons from the outer shell will “time share”
with one atom and then the other
– This also causes the atoms to remain together
– Known as covalent bonding
• Sometimes two par of electrons are shared between
atoms – a double covalent bond

54. 54
Covalently Bonded Molecules

55. 55
Nonpolar Covalent Bonds
• Consider two elements that are equidistant from
the edges of the periodic table
– Atoms will have about equal affinity for electrons
• One will “want” (with a specific intensity) to donate
electron(s)
• The other will “want,” with the same intensity, to receive
electron(s)
– When bonded covalently:
• The bond electrons will spend about equal time with both
atoms
• Such covalent bonds are said to be nonpolar

56. 56
Polar Covalent Bonds
• Consider two elements with one much closer to the edge
of the table than the other
– Atoms will have unequal affinity for electrons
• One will “want” (with a specific intensity) to donate or
receive electron(s)
• The other will “want” (with a different intensity) to donate
or receive electron(s)
• When bonded covalently:
– The bond electrons will spend more time with one atom
than the other
• The atom that gets the most time with the electrons will be
slightly negative
• The other will be slightly positive
– Such covalent bonds are said to be polar

57. 57
Types of Bonds:
Hydrogen Bonds
• Water (H2O or H–O–H) is a polar molecule
– Electrons spend more time with O than H’s
– H’s become slightly +, O slightly –
• When polar molecules are dissolved in water
– The H’s of water molecules are attracted to the
negative parts of the solute molecules
– Results in a weak bond – the hydrogen bond
– Easily broken, but many together can be quite strong

58. 58
Water Molecule

59. 59
Hydrogen Bonding

60. 60
The Chemistry of Water:
Heat Capacity
• Water has a high heat capacity
– Temperature = rate of vibration of molecules
– Apply heat to liquid
• Molecules bounce faster
• Increases temperature
– But, when heat applied to water
• Hydrogen bonds restrain bouncing
• Temperature rises more slowly per unit heat
• Water at a given temp. has more heat than most liquids
• Thermal inertia – resistance to temperature change
– More heat required to raise water one degree than most other
liquids (1 calorie per gram)
– Also, more heat is extracted/released when lowering water one
degree than most other liquids

61. 61
Properties of Water:
Heat of Vaporization
• High heat of vaporization
– To raise water from 98 to 99 ºC; ~1 calorie
– To raise water from 99 to 100 ºC; ~1 calorie
– However, large numbers of hydrogen bonds must be broken to
evaporate water
– To raise water from 100 to 101 ºC; ~540 calories!
• This is why sweating (and panting) cools
– Evaporative cooling is best when humidity is low because
evaporation occurs rapidly
– Evaporative cooling works poorest when humidity is high
because evaporation occurs slowly

62. 62
Evaporative Cooling
of Animals

63. 63
Properties of Water:
Heat of Fusion
• Heat of fusion (melting)
– To raise ice from -2 to -1 ºC; ~1 calorie
– To raise water from -1 to 0 ºC; ~1 calorie
– To raise water from 0 to 1 ºC; ~80 calories!
• This is why ice at 0 ºC keeps stuff cold MUCH
longer than water at 1 ºC
• This is why ice is used for cooling
– NOT because ice is cold
– But because it absorbs so much heat before it will
warm by one degree

64. 64
Heat Content of Water
at Various Temperatures

65. 65
Properties of Water:
Water as a Solvent
• Solutions consist of:
– A solvent (the most abundant part) and
– A solute (less abundant part) that is dissolved in the
solvent
• Polar compounds readily dissolve; hydrophilic
• Nonpolar compounds dissolve only slightly; hydrophobic
• Ionic compounds dissociate in water
– Na+
• Attracted to negative (O) end of H2O
• Each Na+ completely surrounded by H2O
– Cl-
• Attracted to positive (H2) end of H2O
• Each Cl- completely surrounded by H2O

66. 66
Properties of Water:
Uniqueness of Ice
• Frozen water less dense than liquid water
– Otherwise, oceans and deep lakes would fill with
ice from the bottom up
– Ice acts as an insulator on top of a frozen body of
water
– Melting ice draws heat from the environment

67. 67
Density of Water
at Various Temperatures

68. 68
A Pond in Winter

69. 69
Water as a Transport Medium

70. 70
Properties of Water:
Cohesion & Adhesion
• Cohesive and Adhesive
– Cohesion – Hydrogen bonds hold water molecules tightly
together
– Adhesion – Hydrogen bonds for between water and other
polar materials
– Allow water be drawn many meters up a tree in a tubular
vessel
• High Surface Tension
– Water molecules at surface hold more tightly than below
surface
– Amounts to an invisible “skin” on water surface
– Allows small nonpolar objects (like water strider) to sit on
top of water

71. 71
pH of Water:
Acids
• Acids
– Dissociate in water and release hydrogen ions
(H+)
– Sour to taste
– Hydrochloric acid (stomach acid) is a gas with
symbol HCl
• In water, it dissociates into H+ and Cl-
• Dissociation of HCl is almost total, therefore it is a
strong acid

72. 72
pH of Water:
Bases
• Bases:
– Either take up hydrogen ions (H+) or release
hydroxide ions (OH-)
– Bitter to taste
– Sodium hydroxide (drain cleaner) is a solid with
symbol NaOH
• In water, it dissociates into Na+ and OH-
• Dissociation of NaOH is almost total, therefore it is
a strong base

73. 73
pH Scale
• pH scale used to indicate acidity and alkalinity of
a solution.
– Values range from 0-14
• 0 to <7 = Acidic
• 7 = Neutral
• >7 to 14 = Basic (or alkaline)
– Logarithmic Scale
• Each unit change in pH represents a change of 10X
• pH of 4 is 10X as acidic as pH of 5
• pH of 10 is 100X more basic than pH of 8

74. 74
The pH Scale

75. 75
Buffers and pH
• When H+ is added to pure water at pH 7, pH goes
down and water becomes acidic
• When OH- is added to pure water at pH 7, pH
goes up and water becomes alkaline
• Buffers are solutes in water that resist change in
pH
– When H+ is added, buffer may absorb, or counter by
adding OH-
– When OH- is added, buffer may absorb, or counter by
adding H+

76. 76
Buffers in Biology
• Health of organisms requires maintaining pH of
body fluids within narrow limits
– Human blood normally 7.4 (slightly alkaline)
– Many foods and metabolic processes add or subtract
H+ orOH- ions
• Reducing blood pH to 7.0 results in acidosis
• Increasing blood pH to 7.8 results in alkalosis
• Both life threatening situations
– Bicarbonate ion (-HCO3) in blood buffers pH to 7.4

77. 77
Review
• Chemical Elements
– Atoms
– Isotopes
– Molecules and Compounds
• Chemical Bonding
– Ionic and Covalent
– Hydrogen
• Properties of Water
• Acids and Bases