Lahirnya Kimia
Kimia modern dimulai oleh kimiawan
Perancis Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Ia menemukan hukum kekekalan
massa dalam reaksi kimia, dan mengungkap peran oksigen dalam pembakaran.
Berdasarkan prinsip ini, kimia maju di arah yang benar.
Sebenarnya oksigen ditemukan secara
independen oleh dua kimiawan, kimiawan Inggris Joseph Priestley (1733-1804) dan
kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), di penghujung abad ke-18.
Jadi, hanya sekitar dua ratus tahun sebelum kimia modern lahir. Dengan
demikian, kimia merupakan ilmu pengetahuan yang relatif muda bila dibandingkan
dengan fisika dan matematika, keduanya telah berkembang beberapa ribu tahun.
Namun alkimia, metalurgi dan farmasi di
zaman kuno dapat dianggap sebagai akar kimia. Banyak penemuan yang dijumpai
oleh orang-orang yang terlibat aktif di bidang-bidang ini berkontribusi besar
pada kimia modern walaupun alkimia didasarkan atas teori yang salah. Lebih
lanjut, sebelum abad ke-18, metalurgi dan farmasi sebenarnya didasarkan atas
pengalaman saja dan bukan teori. Jadi, nampaknya tidak mungkin titik-titik awal
ini yang kemudian berkembang menjadi kimia modern. Berdasarkan hal-hal ini dan
sifat kimia modern yang terorganisir baik dan sistematik metodologinya, akar
sebenarnya kimia modern mungkin dapat ditemui di filosofi Yunani kuno.
Jalan dari filosofi Yunani kuno ke
teori atom modern tidak selalu mulus. Di Yunani kuno, ada perselisihan yang
tajam antara teori atom dan penolakan keberadaan atom. Sebenarnya, teori atom
tetap tidak ortodoks dalam dunia kimia dan sains. Orang-orang terpelajar tidak
tertarik pada teori atom sampai abad ke-18. Di awal abad ke-19, kimiawan
Inggris John Dalton (1766-1844) melahirkan ulang teori atom Yunani kuno. Bahkan
setelah kelahirannya kembali ini, tidak semua ilmuwan menerima teori atom.
Tidak sampai awal abad 20 teori ato, akhirnya dibuktikan sebagai fakta, bukan
hanya hipotesis. Hal ini dicapai dengan percobaan yang terampil oleh kimiawan
Perancis Jean Baptiste Perrin (1870-1942). Jadi, perlu waktu yang cukup panjang
untuk menetapkan dasar kimia modern.
Sebagaimana dicatat sebelumnya, kimia
adalah ilmu yang relatif muda. Akibatnya, banyak yang masih harus dikerjakan
sebelum kimia dapat mengklaim untuk mempelajari materi, dan melalui pemahaman
materi ini memahami alam ini. Jadi, sangat penting di saat awal pembelajaran
kimia kita meninjau ulang secara singkat bagaimana kimia berkembang sejak
kelahirannya.
a. Teori atom kuno
Sebagaimana disebut tadi, akar kimia
modern adalah teori atom yang dikembangkan oleh filsuf Yunani kuno. Filosofi
atomik Yunani kuno sering dihubungkan dengan Democritos (kira-kira 460BC-
kira-kira 370 BC). Namun, tidak ada tulisan Democritos yang tinggal. Oleh
karena itu, sumber kita haruslah puisi panjang “De rerum natura” yang ditulis
oleh seniman Romawi Lucretius (kira-kira 96 BC- kira-kira 55 BC).
Atom yang dipaparkan oleh Lucretius
memiliki kemiripan dengan molekul modern. Anggur (wine) dan minyak zaitun,
misalnya memiliki atom-atom sendiri. Atom adalah entitas abstrak. Atom memiliki
bentuk yang khas dengan fungsi yang sesuai dengan bentuknya. ”Atom anggur bulat
dan mulus sehingga dapat melewati kerongkongan dengan mulus sementara atom kina
kasar dan akan sukar melalui kerongkongan”. Teori struktural modern molekul
menyatakan bahwa terdapat hubungan yang sangat dekat antara struktur molekul
dan fungsinya.
Walaupun filosofi yang terartikulasi
oleh Lucretius tidak didukung oleh bukti yang didapat dari percobaan, inilah
awal kimia modern.
Dalam periode yang panjang sejak zaman
kuno sampai zaman pertengahan, teori atom tetap In heretikal (berlwanan dengan
teori yang umum diterima) sebab teori empat unsur (air, tanah, udara dan api)
yang diusulkan filsuf Yunani kuno Aristotole (384 BC-322 BC) menguasi. Ketika
otortas Aristotle mulai menurun di awal abad modern, banyak filsuf dan ilmuwan
mulai mengembangkan teori yang dipengaruhi teori atom Yunani. Gambaran materi
tetap dipegang oleh filsuf Perancis Rene Descartes (1596-1650), filsuf Jerman Gottfried
Wilhelm Freiherr von Leibniz (1646-1716), dan ilmuwan Inggris Sir Issac Newton
(1642-1727) yang lebih kurang dipengaruhi teori atom.
b. Teori atom Dalton
Di awal abad ke-19, teori atom sebagai
filosofi materi telah dikembangkan dengan baik oleh Dalton yang mengembangkan
teori atomnya berdasarkan peran atom dalam reaksi kimia. Teori atomnya
dirangkumkan sebagai berikut:
Teori atom Dalton:
(i) partikel dasar yang menyusun unsur
adalah atom. Semua atom unsur tertentu identik.
(ii) massa atom yang berjenis sama akan
identik tetapi berbeda dengan massa atom unsur jenis lain.
(iii) keseluruhan atom terlibat dalam
reaksi kimia. Keseluruhan atom akan membentuk senyawa. Jenis dan jumlah atom
dalam senyawa tertentu tetap.
Dasar teoritik teori Dalton terutama didasarkan
pada hukum kekekalan massa dan hukum perbandingan tetap. Keduanya telah
ditemukan sebelumnya, dan hukum perbandingan berganda yang dikembangkan oleh
Dalton sendiri.
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.
Atom Democritos dapat dikatakan sebagai
sejenis miniatur materi. Jadi jumlah jenis atom akan sama dengan jumlah materi.
Di pihak lain, atom Dalton adalah penyusun materi, dan banyak senyawa dapat
dibentuk oleh sejumlah terbatas atom. Jadi, akan terdapat sejumlah terbatas
jenis atom. Teori atom Dalton mensyaratkan proses dua atau lebih atom bergabung
membentuk materi. Hal ini merupakan alasan mengapa atom Dalton disebut atom
kimia.
Bukti keberadaan atom
Ketika Dalton mengusulkan teori
atomnya, teorinya menarik cukup banyak perhatian. Namun, teorinya ini gagal
mendapat dukungan penuh. Beberapa pendukung Dalton membuat berbagai usaha
penting untuk mempersuasi yang melawan teori ini, tetapi beberapa oposisi masih
tetap ada. Kimia saat itu belum cukup membuktikan keberadaan atom dengan
percobaan. Jadi teori atom tetap merupakan hipotesis. Lebih lanjut, sains
setelah abad ke-18 mengembangkan berbagai percobaan yang membuat banyak saintis
menjadi skeptis pada hipotesis atom. Misalnya, kimiawan tenar seperti Sir
Humphry Davy (1778-1829) dan Michael Faraday (1791-1867), keduanya dari
Inggris, keduanya ragu pada teori atom.
Sementara teori atom masih tetap
hipotesis, berbagai kemajuan besar dibuta di berbagai bidang sains. Salah
satunya adalah kemunculan termodinamika yang cepat di abad 19. Kimia struktural
saat itu yang direpresentasikan oleh teori atom hanyalah masalah akademik
dengan sedikit kemungkinan aplikasi praktis. Tetapi termodinamika yang
diturunkan dari isu praktis seperti efisiensi mesin uap nampak lebih penting.
Ada kontroversi yang sangat tajam antara atomis dengan yang mendukung
termodinamika. Debat antara fisikawan Austria Ludwig Boltzmann (1844-1906) dan
kimiawan Jerman Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932) dengan fisikawan Austria
Ernst Mach (1838-1916) pantas dicatat. Debat ini berakibat buruk, Boltzmann
bunuh diri.
Di awal abad 20, terdapat perubahan
besar dalam minat sains. Sederet penemuan penting, termasuk keradioaktifan,
menimbulkan minat pada sifat atom, dan lebih umum, sains struktural. Bahwa atom
ada secara percobaan dikonfirmasi dengan percobaan kesetimbangan sedimentasi
oleh Perrin.
Botanis Inggris, Robert Brown
(1773-1858) menemukan gerak takberaturan partikel koloid dan gerakan ini
disebut dengan gerak Brow, untuk menghormatinya. Fisikawan Swiss Albert
Einstein (1879-1955) mengembangkan teori gerak yang berdasarkan teori atom.
Menurut teori ini, gerak Brown dapat diungkapkan dengan persamaan yang memuat
bilangan Avogadro.
D =(RT/N).(1/6παη) (1.1)
D adalah gerakan partikel, R tetapan
gas, T temperatur, N bilangan Avogadro, α jari-jari partikel dan η viskositas
larutan.
Inti ide Perrin adalah sebagai berikut.
Partikel 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.
Tidak perlu disebutkan, Perrin tidak
dapat mengamati atom secara langsung. Apa yang dapat dilakukan saintis waktu
itu, termasuk Perrin, adalah menunjukkan bahwa bilangan Avogadro yang
didapatkan dari sejumlah metoda yang berbeda berdasarkan teori atom identik.
Dengan kata lain mereka membuktikan teori atom secara tidak langsung dengan
konsistensi logis.
Dalam kerangka kimia
modern, metodologi seperti ini masih penting. Bahkan sampai hari ini masih
tidak mungkin mengamati langsung partikel sekecil atom dengan mata telanjang
atau mikroskop optic. Untuk mengamati langsung dengan sinar tampak, ukuran
partikelnya harus lebih besar daripada panjang gelombang sinar tampak. Panjang
gelombang sinar tampak ada dalam rentang 4,0 x 10-7- 7,0 x10-7 m, yang besarnya 1000 kali lebih besar
daripada ukuran atom. Jadi jelas di luar rentang alat optis untuk mengamati
atom. Dengan bantuan alat baru seperti mikroskop electron (EM) atau scanning
tunneling microscope (STM), ketidakmungkinan ini dapat diatasi. Walaupun
prinsip mengamati atom dengan alat ini, berbeda dengan apa yang terlibat dengan
mengamati bulan atau bunga, kita dapat mengatakan bahwa kita kini dapat
mengamati atom secara langsung.
Sumber:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Komentar Pembaca adalah Kebahagiaan Penulis