Kompres Panas dan Kompres Dingin

Ketika kaki atlete terkilir dalam sebuah latihan olahraga, seseorang segera pergi ke apotik untuk membeli sesuatu yang disebut Cold Pack. Mereka memijit kemudian mengocok isinya dan dalam sekejap menjadi dingin sekali untuk mengompresnya. Apa yang ada di dalam kemasan itu sehingga dapat melakukan kompres dingin dengan cepat?

Cold pack berisi kristal-kristal ammonium nitrat dan sekantung air di wadah yang mudah pecah. Ketika bungkusan itu di pijit, kantung air di dalamnya pecah dan sedikit mengocok kemasannya ammonium nitrat larut dalam air.
Ketika suatu bahan kimia larut dalam air, ada dua kemungkinan, bahan itu menyerap panas-membuat air menjadi dingin-atau menyumbang panas-membuat air menjadi panas. Ammonium nitrat adalah salah satu bahan dapat larut yang menyerap panas. Bahan itu langsung mengambil panas dari air dan menjadikannya dingin. Dan pendinginan yang terjadi tidak main-main. Cold pack dapat menghasilkan temperature beku air.
Karena dokter menggunakan kompres dingin dan kompres panas secara bergantian guna mengurangi rasa sakit, maka selain cold pack industry kesehatan juga menyediakan hot pack untuk kompres panas. Hot pack berisi salah satu bahan kimia yang melepaskan panas ketika terlarut dalam air, biasanya kristal kalsium klorida atau magnesium sulfat.
Tapi mengapa suatu bahan kimia menyerap atau melepaskan panas dalam proses sederhana seperti melarut dalam air? Bukan kah di rumah kita hampir selalu melarutkan kristal-kristal dua bahan kimia biasa, seperti garam-gula dalam air, namun sebagai contoh kita tidak pernah melihat gula membuat kopi panas kita menjadi dingin, atau menjadikan es panas. Faktanya adalah bahwa garam dan gula terkena pengecualian.
Ketika suatu bahan kimia larut dalam air, yang terjadi adalah sebuah proses dua tahap, pertama, struktur kimia yang padat dan berwujud kristal mengurai, dan selanjutnya sebuah reaksi terjadi antara air dan bahan kimia yang telah terurai. Tahap pertama di barengi efek pendinginan, sedangkan tahap kedua dibarengi efek pemanasan.
Jika tahap pertama yang menghasilkan dingin lebih lama dibandingkan tahap kedua yang menghadilkan panas, seperti dalam kasus ammonium nitrat, efek keseluruhan yang terjadi adalah pendinginan. Jika kebalikannya yang terjadi seperti pada pelarutan kalsium klorida dan magnesium sulfat, efek keseluruhan adalah pemanasan. Dalam kasus garam dan gula, kedua tahapan tadi kurang lebih sama, sehingga masing-masing saling meniadakan yang lainnya, akibatnya perubahan temperature sedikit sekali.
Berikut ini yang terjadi selama proses dua tahap pelarutan kristal padat dalam air.
Sebuah kristal adalah sebuah tatanan geometric partikel tiga dimensi yang kaku. Partikel-partikel itu mungkin atom, ion (atom bermuatan) atau molekul, tergantung pada zat yang dibicarakan, kita cukup mereka partikel.
Tahap 1, partikel-partikel mula-mula harus dilepaskan dari posisi kaku mereka dalam kristal agar dapat mengabut dengan bebas dalam air. Proses memecahkan struktur kaku ini memerlukan energy, sebagaimana orang memerlukan tenaga untuk memecahkan sebuah tembok dengan palu. Dengan demikian, selama prose melepaskan struktur kristal energy panas yang harus dipinjam dari air, maka air menjadi lebih sejuk.
Tahap 2, partikel-partikel yang telah bebas tidak hanya berenang di antara mereka sendiri. Mereka saling tertarik untuk bersekutu dengan molekul-molekul air. Andaikata tidak sedemikian, mereka tidak akan tarik untuk larut dalam air. Maka segera setelah gula dalam minuman, mereka betul-betul seperti dikeroyok oleh molekul-molekul air, yang bergegas mengerubuti mereka seperti magnet-magnet (atau molekul-molekul) tertarik kepada sesuatu, mereka mengeluarkan energy untuk bergegas menuju sasaran. Energu ini membuat air menjadi panas.
Sekarang tinggal mana yang lebih berkuasa, efek pendinginan akibat terutama teruarainya padatan atau efek penghangatan akibat ketertarikan molekul-molekul air. Jika pendinginan lebih besar, efek bersihnya adalah air menjadi lebih dingin ketika padatan terlarut. Itu yang terjadi dengan ammonium nitrat. Jika penghangatan lebih besar, efek bersihnya air menjadi lebih hangat ketika padatan terlarut. Itu yang terjadi dengan kalsium klorida dan magnesium sulfat.
Bagaimana dengan garam dan gula? Kebetulan sekali kedua efek di atas sama dan saling meniadakan, maka praktis tidak ada efek pendinginan atau penghangatan ketika garam atau gula dilarutkan ke dalam air (Sesungguhnya, garam atau natrium klorida membuat air lebih sejuk ketika terlarut, tetapi perubahan tersebut sedikit sekali).
Bila penasaran, coba deh suatu percobaan ini, ammonium nitrat adalah bahan yang lazim digunakan untuk pupuk, sedangkan kalsium klorida lazim digunakan untuk pengering, maka dijual untuk mengeringkan lemari atau ruang bawah tanah yang lembab. Anda mungkin mempunyai bahan kimia tersebut dirumah atau di ladang. Aduk ammonium nitrat dalam air, maka air akan menjadi sangat dingin (Jangan menutup atau mengocoknya, panas dapat membuat cairannya memercik). Untuk percobaan ini Anda cukup memakainya beberapa sendok makan padatan tersebut dalam segelas air.