Siang-siang begini, saya kebingungan hendak berbuat apa. Ingin tidur, mata redup percuma saja, pikiran terus saja menjalar, entah ke Makassar, kampus atau lainnya. Matahari terik begini, tubuh menjadi sedikit berbau debu, beradu keringat. Ya, jadinya kembali ke laptop lagi.. tempat bertambatku selalu. Apa mau dikata, cuma ini saja sahabat sejatiku.
Siang ini saya ingin mengurai perkembangan ilmu kimia, ilmu tentang unsur yang sering kuhiraukan dulu. Ilmu tentang persenyawaan, percampuran antar beragam elemen dasar, tapi tak merubah kodratnya, meski tetap bermetamorfosis ke bentuk baru.
Kata kimia berasal dari nama ilmuan Arab bernama Al Kimya, ilmuan timur tengah yang memperkenalkan kimia Yunani kuno ke Eropa. Pada masa-masa pertengahan itu, ilmu kimia belumlah berkembang, masih berdasarkan perkiraan-perkiraan pengalaman belaka. Belum ada taksonomi, perancangan, penyusunan bukti-bukti yang jelas sehingga tak bisa dilacak kebenarannya, hukum-hukum kimia pun tak ditegakkan, sehingga masih begitu banyak mengandung curiga. Tapi, pada masa itu, ilmu kedokteran timur dan metalurgi sudah jauh berkembang di banding Eropa. Kalau saya pahamnya, bahwa itu adalah akibat dari kontemplasi, ide dan ilmu lahir dari konsentrasi tinggi, perpaduan antara ilmu alam dan keyakinan terhadap rahmat tuhan. Namun, hal ini tak sesuai dengan logika barat, yang mengutamakan logika yang sekarang telah melompat ke dialektika. Tak apalah, kita ambil keduanya, metode pendekatan yang sama-sama menuju ke kebenaran ilahi.
Bibit kimia sudah muncul ribuan tahun silam. Sejak pertarungan filsafat materi dan ruh. Dimana kimia, dalam hal ini atom mendapat tempat dalam alur berfikir para filsuf materialis, utamanya Demokritus. Filsuf Yunani kuno ini berpendirian bahwa bumi ini tersusun atas atom-atom. Ia menentang logika sebelumnya yang berpatokan ke empat unsur dasar, yaitu air, udara, api, dan tanah. Hipotesis yang dikemukakan oleh Empedoples kemudian diperkuat oleh bapak ilmu alam, Aristoteles. Asumsi ini mengakar begitu kuat dalam nalar barat. Meski begitu, sebagian masyarakat Yunani meyakini hipotesis Demokritus, ditambah lagi dengan argumen Heraklitus tentang filsafat gerakan semesta. Panta Rei, seperti air mengalir, di alam ini tak ada yang tidak berubah, Kecuali perubahan itu sendiri. Argumen ini menjadi batu bata kaum materialis untuk memperkuat falsafah dialektika materialis.
Tapi sayang, filsuf atom itu tak meninggalkan dokumen tertulis selembar pun, sehingga yang menjadi pedoman adalah puisi panjang “De rerum Natura” yang ditulis oleh seniman Romawi Lucretius (95-55 SM). Menurutnya, setiap benda memiliki struktur tersendiri. Atom adalah identitas abstrak yang memiliki fungsi sesuai dengan bentuknya. Atom anggur wine berbeda dengan atom kina. Kalau wine halus sehingga mudah masuk dalam kerongkongan, sementara kina termasuk atom yang bersturuktur kasar.
Dari pandangan Demokritus itu, lahirlah masyarakat yang memusatkan logikanya pada benda. Sehingga pikiran yang melampaui materi atau bersifat metafisika pun tertolak. Apalagi dengan hadirnya Epicuros pengikut Demokritus, filsuf Yunani yang menganjurkan kenikmatan sebagai sumber kebahagiaan. Para pengikut Epicuros yang disebut Epicurian ini menganggap bahwa yang utama dalam kehidupan ini adalah kesenangan, karena tak ada lagi kehidupan setelah kematian. Jadi selama hidup yang dikejar adalah kenikmatan duniawi, meski ada falsafah tambahan yang berinti bahwa tingkat kesenangan itu berbeda-beda, misalnya dalam hal perancangan masa depan.. Konkretnya, pemikiran yang berlandaskan atom ini melahirkan masyarakat rasional yang anti tuhan..
Namun, perkembangan kimia ini jauh terlambat di belakang matematika dan fisika, dan astronomi lantaran hipotesis atom itu hanya mendekam di benak Demokritus tanpa ada kajian serius selama ratusan tahun terhadap unsur-unsur pembentuk bumi dan kehidupan ini. Hingga kemudian dibangkitkan kembali oleh Jhon Dalton sekitar 2000 tahun berikutnya dengan bantuan analisis Lavoiser dan ilmuan kimia sebelumnya.
Mengulas sekilas Bapak Kimia Modern
Sebelum ke teori atom, kita uraikan dulu awal perkembangan ilmu kimia di masa Renaissance barat. Pada saat itu, ilmu kimia masih berjalan lambat dan malah melahirkan asumsi-asumsi yang tidak berdasar, seperti keyakinan bahwa air dan udara adalah subtansi yang elementer. Bahkan mereka menyakini bahwa proses pembakaran benda mengandung subtansi duga-dugaan yang disebut “plogiston”, dimana pada saat pembakaran, benda melepaskan plogiston-nya.
Padahal ahli-ahli kimia berbakat saat itu, seperti Joseph Black, Joseph Priestley, Henry Cavendish telah mengisolir arti penting gas macam oksigen, nitrogen, hidrogen dan carbon dioksida. Oksigen sendiri ditemukan terpisah tapi independen oleh Piestley (1733-1804) dan kimiawan Swdia Carl Wilhem Scheele (1742-1786). Namun ahli-ahli kimia tersebut diliputi keraguan saat teori plogiston populer di mata publik. Oksigen misalnya, dianggap sebagai udara yang plogiston-nya telah dialihkan. Tentu saja, ilmu kimia tak akan maju dengan melirik sejarah ini.
Pada masa-masa keawaman unsur itu, lahir seorang ilmuan Perancis Antonie Laurent Lavoiser (1743-1794). Lavoiser membantah teori Plogiston, dan meyakini bahwa proses pembakaran terdiri dari kombinasi kimiawi terbakarnya barang dan oksigen. Sementara air menurutnya adalah pencampuran antara hidrogen dan oksigen, dan udara adalah kombinasi antara oksigen dan nitrogen. Elemen-elemen penyusun alam ini tertata rapi dalam karyanya, Pokok-pokok Dasar Kimia (1789).
Bekerjasama dengan Berthollet, Fourcroi dan Guyton de Morveau, Lavoiser menyusun skema unsur alam semesta. Dengan adanya sistem kimia yang diakui itu, para ahli kimia seluruh dunia dapat berhubungan dalam hal penemuan-penemuan mereka. Di samping itu, Lavoiser mengemukakan prinsip penyimpanan jumlah reaksi kimia tanpa bentuk tertentu atau hukum kekekalan massa: reaksi dapat mengatur kembali elemen yang benar dalam substansi semula tetapi tak ada hal yang terhancurkan dan pada akhir hasil berada dalam berat yang sama seperti komponen asal.
Hal penting lainnya yang ditemukan Lavoiser berkenaan dengan fisiologi tubuh. Ia membuktikan bahwa peluh dan keringat itu adalah hasil dari pembakaran organik yang bersifat lambat dari dalam untuk membentuk energi. Pembakaran itu dengan bantuan oksigen dalam udara yang kita hirup.
Maka, pantaslah jika Lavoiser disematkan sebagai Bapak Kimia Modern. Hingga kini skema daftar unsur periodik merupakan pengembangan terhadap daftar unsur yang beliau buat. Namun, meski jasa-jasanya begitu besar buat ilmu pengetahuan, Lavoiser gugur di pisau guiloitane, masa-masa panas pasca revolusi Perancis. Langrange Ahli matematika teman sejawatnya berkata, “Memang diperlukan waktu sekejap untuk memenggal sebuah kepala, tetapi tak cukup waktu seratus tahun untuk menempatkan kepala macam ini ke tempatnya semula”. Sedih juga mendengarnya.
Melaju dengan Atom Dalton
Ilmu kimia modern kembali bergairah dengan hasil penemuan Jhon Dalton (1766-1844) tentang esensi benda, yang juga disebutnya atom. Dalton mengungkit asumsi kuno Demokritus tentang keberadaan atom. Dalton tak lagi menggunakan rasio dan permainan kata-kata belaka, tapi menggunakan eksperimen pembuktian ala barat. Namun, pada masa-masa awal publikasi tersebut, banyak ilmuan yang bertolak belakang dan tak sepaham dengan Dalton.
Keluarbiasaan Dalton terletak pada fostulat yang ia ciptakan tentang atom. Dalton merumuskan hukum itu menjadi dua bagian; 1. partikel dasar yang menyusun unsur adalah atom. Semua atom unsur tertentu identik. Massa atom yang berjenis sama akan identik tetapi berbeda dengan massa atom unsur jenis lain. 2. Keseluruhan atom terlibat dalam reaksi kimia. Keseluruhan atom akan membentuk senyawa. Jenis dan jumlah atom dalam senyawa tertentu tetap.
Di samping itu, Dalton merumuskan hukum perbandingan tetap 2, dengan mengacu pada hukum perbandingan tetap 1 dan hukum kekekalan massa. Hukum tersebut terdiri dari dua pasal, yaitu; 1. senyawa tertentu selalu mengandung perbandingan massa unsur yang sama. 2. bila dua unsur A dan B membentuk sederet senyawa, rasio massa B yang bereaksi dengan sejumlah A dapat direduksi menjadi bilangan bulat sederhana.
Dalton dan Demokritus sepakat bahwa atom sebagai miniatur materi. Sehingga jumlah jenis atom akan sama dengan jumlah materi. Dalton menambahkan bahwa banyak senyawa dapat dibentuk dari sejumlah atom. Yaitu proses penggabungan dua atau lebih jenis atom membentuk persenyawaan khusus atau istilah kerennya materi. Dengan hipotesis ini, tak salah kalah atom Dalton disebut sebagai atom kimia.
Demikianlah hukum kimia Dalton yang sempat mengembalikan memori para ilmuan tentang Demokritus. Namun, hukum Dalton belumlah dirasa valid saat itu, beberapa ilmuan tenar tak mengakui asumsi Dalton. Termasuk dua ilmuan Inggris Sir Humphry Davy (1778-1892) dan Michael Faraday (1791-1867).
Meski perdebatan sangat alot, Faraday sendiri juga memberikan kontribusi penting terhadap perkembangan kimia modern. Ia melakukan eksperimental perubahan kimia ketika arus listrik melewati larutan elektrolit, atau biasa disebut elektrolisis. Begitu menakjubkan, Faraday menemukan bahwa jumlah zat yang dihasilkan di elektroda-elektroda saat elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik. Pada tahun 1833, Faraday pun menemukan bahwa jumlah listrik yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda adalah tetap (96,500 C). Hubungan ini disebut sebagai hukum elektrolisis Faraday.
Faraday tidak menyadari dan bermaksud menghubungkan hukum tersebut dengan teori atom. Untunglah ada kimiawan Irish George Johnstone Stoney (1826-1911) yang memiliki wawasan luas dalam memandang hukum Faraday. Ia menyimpulkan bahwa terdapat satuan dasar dalam elektrolisis, ada analog untuk kelistrikan. Ia pun memberi nama elektron pada satuan hipotetik ini.
Mengenai silang singkarut hipotesis Dalton, Saya sendiri belum paham bagaimana gambaran eksperimental atom Dalton, dari mana ke mana teori itu dibuat. Tak apalah, kita ikuti saja sejarah lampau yang menentukan masa depan ini.
Oposan dan pendukung saling berebut pengaruh. Ada kisah buruk pada pertempuran ilmuan ini. Pada penghujung abad-19, terjadi perdebatan seru antara fisikawan Austria Ludwig Boltzmann (1844-1906) dan kimiawan Jerman Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932) dengan fisikawan Austria Ernst Mach (1838-1916). Debat dalam hal model dan keberadaan atom Dalton ini berujung Ludwig Boltzmann bunuh diri. Mendengar hal ini kita patut menghormati pendirian pada para ilmuan, karena segala sesuatu yang ia pegang kukuh adalah sesuatu yang nyambung dengan rasionya. Meskipun pendiriannya itu belakangan terbukti salah. Poin pentingnya, kebenaran ini kadang bersifat relatif, masih terdapat kebenaran-kebenaran terselubung yang harus kita cari hingga di depan pintu ajal. Semoga saja...
Beberapa tahun berselang, muncul kimiawan yang dapat membuktikan hipotesis Jhon Dalton, berkah besar terhadap Jhon Baptiste Ferrin (1870-1942). Ferrin mengonfirmasi sains struktural (atom-red) dengan eksperimen sedimentasi. Berkenaan dengan teori Ferrin adalah teori gerak Brown-nya Robert Brown. Jadi kita uraikan dulu yang belakangan ini.
Robert Brown (1773-1858) adalah ahli Botani Inggris yang menemukan gerak tak beraturan partikel koloid. Hebatnya gerak Brown ini menstimulan Albert Einstein (1879-1955) untuk mengembangkan teori gerak yang berdasarkan teori atom. Dalam teori Einstein ini, gerak Brown diungkapkan dengan persamaan yang memuat bilangan Avogadro. D =(RT/N).(1/6παη) ... (1.1), dimana D adalah gerakan partikel, R tetapan gas, T temperatur, N bilangan Avogadro, α jari-jari partikel dan η viskositas larutan.
So, Ferrin mengungkapkan bahwa koloid bergerak secara random dengan gerak Brown dan secara simultan mengendap ke bawah oleh pengaruh gravitasi. kesetimbangan sedimentasi dihasilkan oleh kesetimbangan dua gerak ini, gerak random dan sedimentasi. Perrin dengan teliti mengamati distribusi partikel koloid, dan dengan bantuan persamaan 1.1 dan datanya, ia mendapatkan bilangan Avogadro. Mengejutkan nilai yang didapatkannya cocok dengan bilangan Avogadro yang diperoleh dengan metoda lain yang berbeda. Kecocokan ini selanjutnya membuktikan kebenaran teori atom yang menjadi dasar teori gerak Brown.
Luar biasa Ferrin ini, ia berhasil menemukan hubungan antara gerak Brown, atom dan bilangan Avogadro. Jadi penemuan Ferrin ini bersifat tidak secara langsung, tapi dibuktikan secara konsekuensi logis atau penataan yang tepat secara analogi.
Hehe.. kedengarannya asyik juga ya.. karena hingga kini para ilmuan masih terlihat kesulitan mengamati partikel atom tersebut, apalagi dengan menggunakan mata telanjang ataupun mikroskop optic. Mana bise....
Soalnya, untuk mengamati secara langsung, ukuran partikel atom harus lebih besar daripada panjang gelombang sinar tampak. Dalam artian, ukurannya lebih kecil dari 4,0 x 10-7 sampai 7 x 10-7 m, panjang gelombang ini 1000 kali lebih besar dari ukuran atom. Tapi, dengan perkembangan ilmu pengetahuan yang sedemikian dahsyat, kini dengan bantuan mikroskop elektron atau Scanning tunneling microscope (STM), hal itu pun dapat teratasi.
Ya, tampaknya sejarah atom di atas masih dalam fase kanak-kanak. Hingga abad ke-20, bermunculan banyak ilmuan yang berhasil mengungkap identitas atom lebih gamblang. Sebut saja JJ. Thompson yang membuktikan keberadaan elektron, selain itu ia menunjukkan massa dan muatan partikel dengan memperkirakan efek medan magnet dan listrik pada pergerakan partikel. Atau dengan kata lain ia menemukan rasio massa dan muatan tersebut.
Ilmuan lain adalah Robert Andrew Milikan (1868-1953) yang berhasil membuktikan adanya partikel kelistrikan. Percobaan itu disebut dengan percobaan tetes minyak Milikan. Ilmuan yang tak kalah pentingnya adalah Sir Ernst Rutherford yang dapat memberi foto terhadap pertempuran antar atom, di samping pernyataannya bahwa atom itu dapat ditransmutasi, sehingga kata atom yang berarti tidak terbagi lagi sudah menjadi tak sesuai. Hingga Max Planck yang berintusi sekaligus eksperiment tentang lompatan-lompat kuantum pada atom. Menjadi sintesis awal dalam mekanika ataupun ilmu struktur. Menjadi bangunan ide fisikawan abad 20, Albert Einstein.
Demikianlah lintas sejarah singkat kimia ini, masih banyak uraian-uraian mendetail yang tak tercantum. Mungkin akan diteruskan pada tulisan bab dua..
Salam Hangat
Terinspirasi dari beragam artikel yang merangsang
Idham Malik
Takisung, Kalimantan Selatan, 14 Juni 2009
Siang ini saya ingin mengurai perkembangan ilmu kimia, ilmu tentang unsur yang sering kuhiraukan dulu. Ilmu tentang persenyawaan, percampuran antar beragam elemen dasar, tapi tak merubah kodratnya, meski tetap bermetamorfosis ke bentuk baru.
Kata kimia berasal dari nama ilmuan Arab bernama Al Kimya, ilmuan timur tengah yang memperkenalkan kimia Yunani kuno ke Eropa. Pada masa-masa pertengahan itu, ilmu kimia belumlah berkembang, masih berdasarkan perkiraan-perkiraan pengalaman belaka. Belum ada taksonomi, perancangan, penyusunan bukti-bukti yang jelas sehingga tak bisa dilacak kebenarannya, hukum-hukum kimia pun tak ditegakkan, sehingga masih begitu banyak mengandung curiga. Tapi, pada masa itu, ilmu kedokteran timur dan metalurgi sudah jauh berkembang di banding Eropa. Kalau saya pahamnya, bahwa itu adalah akibat dari kontemplasi, ide dan ilmu lahir dari konsentrasi tinggi, perpaduan antara ilmu alam dan keyakinan terhadap rahmat tuhan. Namun, hal ini tak sesuai dengan logika barat, yang mengutamakan logika yang sekarang telah melompat ke dialektika. Tak apalah, kita ambil keduanya, metode pendekatan yang sama-sama menuju ke kebenaran ilahi.
Bibit kimia sudah muncul ribuan tahun silam. Sejak pertarungan filsafat materi dan ruh. Dimana kimia, dalam hal ini atom mendapat tempat dalam alur berfikir para filsuf materialis, utamanya Demokritus. Filsuf Yunani kuno ini berpendirian bahwa bumi ini tersusun atas atom-atom. Ia menentang logika sebelumnya yang berpatokan ke empat unsur dasar, yaitu air, udara, api, dan tanah. Hipotesis yang dikemukakan oleh Empedoples kemudian diperkuat oleh bapak ilmu alam, Aristoteles. Asumsi ini mengakar begitu kuat dalam nalar barat. Meski begitu, sebagian masyarakat Yunani meyakini hipotesis Demokritus, ditambah lagi dengan argumen Heraklitus tentang filsafat gerakan semesta. Panta Rei, seperti air mengalir, di alam ini tak ada yang tidak berubah, Kecuali perubahan itu sendiri. Argumen ini menjadi batu bata kaum materialis untuk memperkuat falsafah dialektika materialis.
Tapi sayang, filsuf atom itu tak meninggalkan dokumen tertulis selembar pun, sehingga yang menjadi pedoman adalah puisi panjang “De rerum Natura” yang ditulis oleh seniman Romawi Lucretius (95-55 SM). Menurutnya, setiap benda memiliki struktur tersendiri. Atom adalah identitas abstrak yang memiliki fungsi sesuai dengan bentuknya. Atom anggur wine berbeda dengan atom kina. Kalau wine halus sehingga mudah masuk dalam kerongkongan, sementara kina termasuk atom yang bersturuktur kasar.
Dari pandangan Demokritus itu, lahirlah masyarakat yang memusatkan logikanya pada benda. Sehingga pikiran yang melampaui materi atau bersifat metafisika pun tertolak. Apalagi dengan hadirnya Epicuros pengikut Demokritus, filsuf Yunani yang menganjurkan kenikmatan sebagai sumber kebahagiaan. Para pengikut Epicuros yang disebut Epicurian ini menganggap bahwa yang utama dalam kehidupan ini adalah kesenangan, karena tak ada lagi kehidupan setelah kematian. Jadi selama hidup yang dikejar adalah kenikmatan duniawi, meski ada falsafah tambahan yang berinti bahwa tingkat kesenangan itu berbeda-beda, misalnya dalam hal perancangan masa depan.. Konkretnya, pemikiran yang berlandaskan atom ini melahirkan masyarakat rasional yang anti tuhan..
Namun, perkembangan kimia ini jauh terlambat di belakang matematika dan fisika, dan astronomi lantaran hipotesis atom itu hanya mendekam di benak Demokritus tanpa ada kajian serius selama ratusan tahun terhadap unsur-unsur pembentuk bumi dan kehidupan ini. Hingga kemudian dibangkitkan kembali oleh Jhon Dalton sekitar 2000 tahun berikutnya dengan bantuan analisis Lavoiser dan ilmuan kimia sebelumnya.
Mengulas sekilas Bapak Kimia Modern
Sebelum ke teori atom, kita uraikan dulu awal perkembangan ilmu kimia di masa Renaissance barat. Pada saat itu, ilmu kimia masih berjalan lambat dan malah melahirkan asumsi-asumsi yang tidak berdasar, seperti keyakinan bahwa air dan udara adalah subtansi yang elementer. Bahkan mereka menyakini bahwa proses pembakaran benda mengandung subtansi duga-dugaan yang disebut “plogiston”, dimana pada saat pembakaran, benda melepaskan plogiston-nya.
Padahal ahli-ahli kimia berbakat saat itu, seperti Joseph Black, Joseph Priestley, Henry Cavendish telah mengisolir arti penting gas macam oksigen, nitrogen, hidrogen dan carbon dioksida. Oksigen sendiri ditemukan terpisah tapi independen oleh Piestley (1733-1804) dan kimiawan Swdia Carl Wilhem Scheele (1742-1786). Namun ahli-ahli kimia tersebut diliputi keraguan saat teori plogiston populer di mata publik. Oksigen misalnya, dianggap sebagai udara yang plogiston-nya telah dialihkan. Tentu saja, ilmu kimia tak akan maju dengan melirik sejarah ini.
Pada masa-masa keawaman unsur itu, lahir seorang ilmuan Perancis Antonie Laurent Lavoiser (1743-1794). Lavoiser membantah teori Plogiston, dan meyakini bahwa proses pembakaran terdiri dari kombinasi kimiawi terbakarnya barang dan oksigen. Sementara air menurutnya adalah pencampuran antara hidrogen dan oksigen, dan udara adalah kombinasi antara oksigen dan nitrogen. Elemen-elemen penyusun alam ini tertata rapi dalam karyanya, Pokok-pokok Dasar Kimia (1789).
Bekerjasama dengan Berthollet, Fourcroi dan Guyton de Morveau, Lavoiser menyusun skema unsur alam semesta. Dengan adanya sistem kimia yang diakui itu, para ahli kimia seluruh dunia dapat berhubungan dalam hal penemuan-penemuan mereka. Di samping itu, Lavoiser mengemukakan prinsip penyimpanan jumlah reaksi kimia tanpa bentuk tertentu atau hukum kekekalan massa: reaksi dapat mengatur kembali elemen yang benar dalam substansi semula tetapi tak ada hal yang terhancurkan dan pada akhir hasil berada dalam berat yang sama seperti komponen asal.
Hal penting lainnya yang ditemukan Lavoiser berkenaan dengan fisiologi tubuh. Ia membuktikan bahwa peluh dan keringat itu adalah hasil dari pembakaran organik yang bersifat lambat dari dalam untuk membentuk energi. Pembakaran itu dengan bantuan oksigen dalam udara yang kita hirup.
Maka, pantaslah jika Lavoiser disematkan sebagai Bapak Kimia Modern. Hingga kini skema daftar unsur periodik merupakan pengembangan terhadap daftar unsur yang beliau buat. Namun, meski jasa-jasanya begitu besar buat ilmu pengetahuan, Lavoiser gugur di pisau guiloitane, masa-masa panas pasca revolusi Perancis. Langrange Ahli matematika teman sejawatnya berkata, “Memang diperlukan waktu sekejap untuk memenggal sebuah kepala, tetapi tak cukup waktu seratus tahun untuk menempatkan kepala macam ini ke tempatnya semula”. Sedih juga mendengarnya.
Melaju dengan Atom Dalton
Ilmu kimia modern kembali bergairah dengan hasil penemuan Jhon Dalton (1766-1844) tentang esensi benda, yang juga disebutnya atom. Dalton mengungkit asumsi kuno Demokritus tentang keberadaan atom. Dalton tak lagi menggunakan rasio dan permainan kata-kata belaka, tapi menggunakan eksperimen pembuktian ala barat. Namun, pada masa-masa awal publikasi tersebut, banyak ilmuan yang bertolak belakang dan tak sepaham dengan Dalton.
Keluarbiasaan Dalton terletak pada fostulat yang ia ciptakan tentang atom. Dalton merumuskan hukum itu menjadi dua bagian; 1. partikel dasar yang menyusun unsur adalah atom. Semua atom unsur tertentu identik. Massa atom yang berjenis sama akan identik tetapi berbeda dengan massa atom unsur jenis lain. 2. Keseluruhan atom terlibat dalam reaksi kimia. Keseluruhan atom akan membentuk senyawa. Jenis dan jumlah atom dalam senyawa tertentu tetap.
Di samping itu, Dalton merumuskan hukum perbandingan tetap 2, dengan mengacu pada hukum perbandingan tetap 1 dan hukum kekekalan massa. Hukum tersebut terdiri dari dua pasal, yaitu; 1. senyawa tertentu selalu mengandung perbandingan massa unsur yang sama. 2. bila dua unsur A dan B membentuk sederet senyawa, rasio massa B yang bereaksi dengan sejumlah A dapat direduksi menjadi bilangan bulat sederhana.
Dalton dan Demokritus sepakat bahwa atom sebagai miniatur materi. Sehingga jumlah jenis atom akan sama dengan jumlah materi. Dalton menambahkan bahwa banyak senyawa dapat dibentuk dari sejumlah atom. Yaitu proses penggabungan dua atau lebih jenis atom membentuk persenyawaan khusus atau istilah kerennya materi. Dengan hipotesis ini, tak salah kalah atom Dalton disebut sebagai atom kimia.
Demikianlah hukum kimia Dalton yang sempat mengembalikan memori para ilmuan tentang Demokritus. Namun, hukum Dalton belumlah dirasa valid saat itu, beberapa ilmuan tenar tak mengakui asumsi Dalton. Termasuk dua ilmuan Inggris Sir Humphry Davy (1778-1892) dan Michael Faraday (1791-1867).
Meski perdebatan sangat alot, Faraday sendiri juga memberikan kontribusi penting terhadap perkembangan kimia modern. Ia melakukan eksperimental perubahan kimia ketika arus listrik melewati larutan elektrolit, atau biasa disebut elektrolisis. Begitu menakjubkan, Faraday menemukan bahwa jumlah zat yang dihasilkan di elektroda-elektroda saat elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik. Pada tahun 1833, Faraday pun menemukan bahwa jumlah listrik yang diperlukan untuk menghasilkan 1 mol zat di elektroda adalah tetap (96,500 C). Hubungan ini disebut sebagai hukum elektrolisis Faraday.
Faraday tidak menyadari dan bermaksud menghubungkan hukum tersebut dengan teori atom. Untunglah ada kimiawan Irish George Johnstone Stoney (1826-1911) yang memiliki wawasan luas dalam memandang hukum Faraday. Ia menyimpulkan bahwa terdapat satuan dasar dalam elektrolisis, ada analog untuk kelistrikan. Ia pun memberi nama elektron pada satuan hipotetik ini.
Mengenai silang singkarut hipotesis Dalton, Saya sendiri belum paham bagaimana gambaran eksperimental atom Dalton, dari mana ke mana teori itu dibuat. Tak apalah, kita ikuti saja sejarah lampau yang menentukan masa depan ini.
Oposan dan pendukung saling berebut pengaruh. Ada kisah buruk pada pertempuran ilmuan ini. Pada penghujung abad-19, terjadi perdebatan seru antara fisikawan Austria Ludwig Boltzmann (1844-1906) dan kimiawan Jerman Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932) dengan fisikawan Austria Ernst Mach (1838-1916). Debat dalam hal model dan keberadaan atom Dalton ini berujung Ludwig Boltzmann bunuh diri. Mendengar hal ini kita patut menghormati pendirian pada para ilmuan, karena segala sesuatu yang ia pegang kukuh adalah sesuatu yang nyambung dengan rasionya. Meskipun pendiriannya itu belakangan terbukti salah. Poin pentingnya, kebenaran ini kadang bersifat relatif, masih terdapat kebenaran-kebenaran terselubung yang harus kita cari hingga di depan pintu ajal. Semoga saja...
Beberapa tahun berselang, muncul kimiawan yang dapat membuktikan hipotesis Jhon Dalton, berkah besar terhadap Jhon Baptiste Ferrin (1870-1942). Ferrin mengonfirmasi sains struktural (atom-red) dengan eksperimen sedimentasi. Berkenaan dengan teori Ferrin adalah teori gerak Brown-nya Robert Brown. Jadi kita uraikan dulu yang belakangan ini.
Robert Brown (1773-1858) adalah ahli Botani Inggris yang menemukan gerak tak beraturan partikel koloid. Hebatnya gerak Brown ini menstimulan Albert Einstein (1879-1955) untuk mengembangkan teori gerak yang berdasarkan teori atom. Dalam teori Einstein ini, gerak Brown diungkapkan dengan persamaan yang memuat bilangan Avogadro. D =(RT/N).(1/6παη) ... (1.1), dimana D adalah gerakan partikel, R tetapan gas, T temperatur, N bilangan Avogadro, α jari-jari partikel dan η viskositas larutan.
So, Ferrin mengungkapkan bahwa koloid bergerak secara random dengan gerak Brown dan secara simultan mengendap ke bawah oleh pengaruh gravitasi. kesetimbangan sedimentasi dihasilkan oleh kesetimbangan dua gerak ini, gerak random dan sedimentasi. Perrin dengan teliti mengamati distribusi partikel koloid, dan dengan bantuan persamaan 1.1 dan datanya, ia mendapatkan bilangan Avogadro. Mengejutkan nilai yang didapatkannya cocok dengan bilangan Avogadro yang diperoleh dengan metoda lain yang berbeda. Kecocokan ini selanjutnya membuktikan kebenaran teori atom yang menjadi dasar teori gerak Brown.
Luar biasa Ferrin ini, ia berhasil menemukan hubungan antara gerak Brown, atom dan bilangan Avogadro. Jadi penemuan Ferrin ini bersifat tidak secara langsung, tapi dibuktikan secara konsekuensi logis atau penataan yang tepat secara analogi.
Hehe.. kedengarannya asyik juga ya.. karena hingga kini para ilmuan masih terlihat kesulitan mengamati partikel atom tersebut, apalagi dengan menggunakan mata telanjang ataupun mikroskop optic. Mana bise....
Soalnya, untuk mengamati secara langsung, ukuran partikel atom harus lebih besar daripada panjang gelombang sinar tampak. Dalam artian, ukurannya lebih kecil dari 4,0 x 10-7 sampai 7 x 10-7 m, panjang gelombang ini 1000 kali lebih besar dari ukuran atom. Tapi, dengan perkembangan ilmu pengetahuan yang sedemikian dahsyat, kini dengan bantuan mikroskop elektron atau Scanning tunneling microscope (STM), hal itu pun dapat teratasi.
Ya, tampaknya sejarah atom di atas masih dalam fase kanak-kanak. Hingga abad ke-20, bermunculan banyak ilmuan yang berhasil mengungkap identitas atom lebih gamblang. Sebut saja JJ. Thompson yang membuktikan keberadaan elektron, selain itu ia menunjukkan massa dan muatan partikel dengan memperkirakan efek medan magnet dan listrik pada pergerakan partikel. Atau dengan kata lain ia menemukan rasio massa dan muatan tersebut.
Ilmuan lain adalah Robert Andrew Milikan (1868-1953) yang berhasil membuktikan adanya partikel kelistrikan. Percobaan itu disebut dengan percobaan tetes minyak Milikan. Ilmuan yang tak kalah pentingnya adalah Sir Ernst Rutherford yang dapat memberi foto terhadap pertempuran antar atom, di samping pernyataannya bahwa atom itu dapat ditransmutasi, sehingga kata atom yang berarti tidak terbagi lagi sudah menjadi tak sesuai. Hingga Max Planck yang berintusi sekaligus eksperiment tentang lompatan-lompat kuantum pada atom. Menjadi sintesis awal dalam mekanika ataupun ilmu struktur. Menjadi bangunan ide fisikawan abad 20, Albert Einstein.
Demikianlah lintas sejarah singkat kimia ini, masih banyak uraian-uraian mendetail yang tak tercantum. Mungkin akan diteruskan pada tulisan bab dua..
Salam Hangat
Terinspirasi dari beragam artikel yang merangsang
Idham Malik
Takisung, Kalimantan Selatan, 14 Juni 2009
0 komentar:
Posting Komentar