SEJARAH ILMU KIMIA

Ilmu kimia secara sejarah merupakan pengembangan baru, tapi ilmu ini berakar pada alkimia yang telah dipraktikkan selama berabad-abad di seluruh dunia. Sejarah tentang ilmu kimia  dibagi menjadi empat kategori yaitu: zaman prasejarah – awal era Kristen (ilmu hitam), awal era Kristen – akhir abad ke-17 (alkimia), akhir abad ke-17 – pertengahan abad ke 19 (kimia tradisional) dan pertengahan abad ke-19 (kimia modern).

1.      Zaman Prasejarah-Awal Era Kristen (Ilmu Hitam)

Proses-proses kimia sesungguhnya telah dilakukan oleh orang-orang pada ribuan tahun sebelum Masehi. Antara tahun 4000 – 2500 SM Bangsa Sumeria telah mampu membuat barang-barang yang terbuat dari emas, tembaga, perunggu, dan besi. Di Cina dari tulisan-tulisan Cina peninggalan zaman purba diketahui bahwa pertambangan tembaga telah ada pada tahun 2600 SM sedangkan perunggu dibuat orang pada tahun 1400 SM. Perunggu sendiri juga telah dikenal di Mesir sejak tahun 3400 SM. Zaman dimana orang-orang zaman dahulu memanfaatkan banyak logam untuk keperluan sehari-hari disebut zaman logam. Selama zaman logam Orang-orang Mesir telah memiliki kemampuan pemanfaatan proses kimia seperti pembuatan alkohol dari proses fermentasi, pembuatan racun, mengolah bijih logam, membuat zat warna, membuat gelas, keramik, dan lain sebagainya.

Pada tahun 430 SM, Democritus (460-370 SM) menyatakan atom menjadi materi yang paling sederhana. Semua materi terdiri dari atom. Alam semesta terdiri atas atom-atom dan ruang hampa. Atom-atom itu bergerak dan dapat mengubah posisinya. Atom bersifat kekal, tak dapat dilihat dan tak dapat dibagi. Atom berbeda satu dengan yang lain dari ukuran, posisi, susunan, berat dan kecepatannya. Benda yang  tampak sesungguhnya merupakan kumpulan atom-atom dan benda yang stabil terdiri atas atom-atom yang saling berkaitan. Perubahan wujud benda disebabkan oleh gerakan, tumbukan, dan pengikatan kembali atom-atom tersebut.

Pada tahun 300 SM, Aristoteles, menyatakan  bahwa di alam ini hanya ada empat elemen: api, udara, air dan bumi. Api bersifat panas dan kering, Bumi bersifat dingin dan kering, Air bersifat dingin dan basah, sedangkan udara bersifat panas dan basah.

 2.      Zaman Awal Era Kristen-Akhir abad ke-17 (Alkimia)

Bertolak dari karya dan pemikiran Aristoteles, maka banyak para alkimia yang berlomba-lomba untuk membuat emas dari logam yang murah. Namun mereka telah gagal untuk menyulap logam lain menjadi emas. Waktu itu mereka mempercayai sepenuhnya pada pemikiran-pemikiran Aristoteles sehingga pandangan mereka menjadi kabur. Pada umunya para ahli kimia di Eropa hingga abad ke-13 percaya bahwa logam itu terbentuk dari unsur raksa dan belarang. Mereka juga berpendapat bahwa logam-logam biasa dapat diubah menjadi logam yang lebih mulia yakni emas. Pendapat ini didasari oleh kepercayaan bahwa semua benda dibentuk oleh “badan dan roh”, seperti halnya manusia. Mereka telah melakukan penyulingan atau destilasi, yaitu memanaskan suatu zat cair hingga mendidih dan uap yang terbentuk didinginkan hingga mengembun kembali. Dari hasil penyulingan tersebut mereka berharap dapat memperoleh roh yang merupakan unsur utama dari suatu zat, yang dapat mereka gunakan untuk meningkatkan kemurnian suatu bendalain. Dengan pandangan ini mereka percaya bahwa mereka akan dapat melakukan transmutasi terhadap logam biasa hingga menjadi emas yang mereka anggap sebagai logam yang paling mulia. Di antara logam-logam yang mereka kenal, hanyalah raksa yang dapat disuling, karena itu raksalah yang menjadi pusat perhatian dari ahli kimia pada masa itu. Pada tahun 1317 Paus John XXII mengeluakan maklumat yang melarang dilakukan praktek alkimia.

Albertus Magnus (1193-1280) berpendapat bahwa logam tidak lain adalah raksa dan belerang. Raksa mewakili air dan bumi, sedang belerang mewakili materi yang mudah terbakar. Ia menolak bahwa logam biasa dapat diubah menjadi logam mulia seperti emas. Menurut keyakinannya hanyalah “alam” yang dapat mengubah benda-benda.

Roger Balcon (1214-1294) adalah seorang rahib Fransiskan berkebangsaan Inggris. Dalam bukunya “Mirror of Alchemy” ia mengemukakan pendapatnya bahwa semua benda dalam alam semesta secara berkelanjutan mengalami proses menuju kepada keadaan sempurna.

Ramon Rull (1232-1315) adalah seorang ahli filsafat, sastrawan, seniman, dan seorang ahli kimia. Ia percaya bahwa “quintessence” atau “roh” dari benda-benda dalam alam semesta dapat diisolasi dan dikonsentrasikan melalui proses penyulingan.

Paracelsus yang lahir di Swiss tahun 1493 berpendapat bahwa alkimia adalah suatu pengetahuan yang mengubah bahan baku yang ada dalam alam ini menjadi produk yang berguna bagi kemanusiaan. Paracelsus terkenal karena dia mempelopori perombakan dalam sistem pengobatan. Ia menentang ajaran atau pendapat Galen dan Ibnu Sina. Dalam ilmu kedokteran ia menitikberatkan pada penggunaan ilmu kimia untuk pengobatan atau farmasi.

Robert Boyle berpendapat bahwa ilmu kimia harys dipelajari sebagai ilmu tersendiri dan tidak hanya digunakan sebagai pelengkap ilmu kedokteran atau untuk mencapai tujuan tertentu, misalnya untuk membuat emas seperti halnya para pengikut alkimia.

Jauh sebelum para ilmuwan tersebut, Dunia Islam telah mengalami perkembangan yang cukup pesat dalam ilmu pengetahuan tak terkecuali dengan Ilmu Kimia.  Ilmu kimia di kemudian hari berkembang sangat pesat dan dikenal banyak orang. Tapi, hanya sedikit yang tahu siapa sejatinya orang pertama yang menemukan ilmu eksakta tersebut. Adalah Abu Musa Jabir Ibnu Hayyan (721-815),

Ilmuwan Muslim pertama yang menemukan dan mengenalkan disiplin ilmu kimia. Ilmuwan Muslim ini lebih dikenal dengan nama Ibnu Hayyan. Sementara di Barat ia dikenal dengan nama Ibnu Geber. Ditemukannya kimia oleh Jabir ini membuktikan, bahwa ulama di masa lalu tidak melulu lihai dalam ilmu-ilmu agama, tapi sekaligus juga menguasai ilmu-ilmu umum. Berkat penemuannya ini pula, Jabir dijuluki sebagai Bapak Kimia Modern.

Jabir mendasari eksperimennya secara kuantitatif dan instrumen yang dibuatnya sendiri, menggunakan bahan berasal dari logam, tumbuhan, dan hewani. Jabir mempunyai kebiasaan yang cukup konstruktif mengakhiri uraiannya pada setiap eksperimen.

 Pada perkembangan berikutnya, Jabir Ibnu Hayyan membuat instrumen pemotong, peleburan dan pengkristalan. Ia menyempurnakan proses dasar sublimasi, penguapan, pencairan, kristalisasi, pembuatan kapur, penyulingan, pencelupan, pemurnian, sematan (fixation), amalgamasi, dan oksidasi-reduksi.

Setelah itu, papar Jabir, memodifikasi dan mengoreksi teori Aristoteles mengenai dasar logam, yang tetap tidak berubah sejak awal abad ke 18 M. Dalam setiap karyanya, Jabir melaluinya dengan terlebih dahulu melakukan riset dan eksperimen. Metode inilah yang mengantarkannya menjadi ilmuwan besar Islam yang mewarnai renaissance dunia Barat.

Namun demikian, dalam mempelajari kimia, Jabir memperkenalkan eksperimen objektif, suatu keinginan memperbaiki ketidakjelasan spekulasi Yunani. Akurat dalam pengamatan gejala, dan tekun mengumpulkan fakta.

Terobosan Jabir lainnya dalam bidang kimia adalah preparasi asam sendawa, hidroklorik, asam sitrat dan asam tartar. Penekanan Jabir di bidang eksperimen sistematis ini dikenal tak ada duanya di dunia. Inilah sebabnya, mengapa Jabir diberi kehormatan sebagai ‘Bapak Ilmu Kimia Modern’ oleh sejawatnya di seluruh dunia. Dalam hal teori keseimbangan, diakui para ilmuwan modern sebagai terobosan baru dalam prinsip dan praktik alkemi dari masa sebelumnya. Sangat spekulatif, di mana Jabir berusaha mengkaji keseimbangan kimiawi yang ada di dalam suatu interaksi zat-zat berdasarkan sistem numerologi (studi mengenai arti klenik dari sesuatu dan pengaruhnya atas hidup manusia) yang diterapkannya dalam kaitan dengan alfabet 28 huruf Arab untuk memperkirakan proporsi alamiah dari produk sebagai hasil dari reaktan yang bereaksi. Sistem ini niscaya memiliki arti esoterik, karena kemudian telah menjadi pendahulu penulisan jalannya reaksi kimia.

Jelas dengan ditemukannya proses pembuatan asam anorganik oleh Jabir telah memberikan arti penting dalam sejarah kimia. Di antaranya adalah hasil penyulingan tawas, amonia khlorida, potasium nitrat dan asam sulferik. Pelbagai jenis asam diproduksi pada kurun waktu eksperimen kimia yang merupakan bahan material berharga untuk beberapa proses industrial. Penguraian beberapa asam terdapat di dalam salah satu manuskripnya berjudul Sandaqal-Hikmah  (Rongga Dada Kearifan) .

Seluruh karya Jabir Ibnu Hayyan lebih dari 500 studi kimia, tetapi hanya beberapa yang sampai pada zaman Renaissance. Korpus studi kimia Jabir mencakup penguraian metode dan peralatan dari berbagai pengoperasian kimiawi dan fisikawi yang diketahui pada zamannya. Di antara bukunya yang terkenal adalah Al Hikmah Al Falsafiyah yang diterjemahkan ke dalam bahasa Latin berjudul Summa Perfecdonis.

Suatu pernyataan dari buku ini mengenai reaksi kimia adalah: “Air raksa (merkuri) dan belerang (sulfur) bersatu membentuk satu produk tunggal, tetapi adalah salah menganggap bahwa produk ini sama sekali baru dan merkuri serta sulfur berubah keseluruhannya secara lengkap. Yang benar adalah bahwa, keduanya mempertahankan karakteristik alaminya, dan segala yang terjadi adalah sebagian dari kedua bahan itu berinteraksi dan bercampur, sedemikian rupa sehingga tidak mungkin membedakannya secara seksama. Jika dihendaki memisahkan bagianbagian terkecil dari dua kategori itu oleh instrumen khusus, maka akan tampak bahwa tiap elemen (unsur) mempertahankan karakteristik teoretisnya. Hasilnya adalah suatu kombinasi kimiawi antara unsur yang terdapat dalam keadaan keterkaitan permanen tanpa perubahan karakteristik dari masing-masing unsur.”

Ide-ide eksperimen Jabir itu sekarang lebih dikenal/dipakai sebagai dasar untuk mengklasifikasikan unsur-unsur kimia, utamanya pada bahan metal, nonmetal dan penguraian zat kimia. Dalam bidang ini, ia merumuskan tiga tipe berbeda dari zat kimia berdasarkan unsur-unsurnya:

1.      Air (spirits), yakni yang mempengaruhi penguapan pada proses pemanasan, seperti pada bahan camphor, arsenik dan amonium klorida,

2.      Metal, seperti pada emas, perak, timah, tembaga, besi, dan

3.      Bahan campuran, yang dapat dikonversi menjadi semacam bubuk.

3.      Zaman Akhir abad ke-17 – Mid Abad 19  (Kimia Tradisional)

Pendefinisian ilmu kimia pada masa ini dimulai dengan adanya teori flogiston. Teori ini dikemukakan oleh Georg Ernst Stahl. Kataflogiston berasal dari kata Yunani “phlox” yang berarti nyala api. Apabila suatu benda terbakar atau suatu logam dikapurkan, maka flogiston akan keluar dari benda tersebut dan diberikan kepada udara di sekitarnya. Menurut Stahl pada hakekatnya semua benda mengandung flogiston. Suatu benda mempunyai sifat mudah terbakar apabila di dalamnya terdapat banyak flogiston dan benda yang banyak flogiston dapat menumbangkan flogistonnya kepada benda lain yang kekurangan flogiston. Jadi menurut Stahl ilmu kimia didasarkan pada teori flogiston ini.

Seorang ahli kimia yang masih menggunakan teori flogiston dan dikenal sebagai penemu oksigen adalah Joseph Priestley yang lahir di Inggris Raya pada 1733. Priestley berpendapat bahwa apabila lilin yang menyala dalam penyungkup itu kemudian padam, berarti udara dalam penyunkup tersebut telah jenuh dengan flogiston dan tidak dapat menyerapnya lagi. Oleh karena dalam gas yang baru ia temukan lilin dapat menyala dengan hebat, maka Priestley menarik kesimpulan bahwa gas tersebut tentulah tak mengandung flogiston sama sekali. Karenanya gas itu disebut “dephlogisticated air”, sedangkan gas yang ketinggalan dalam pembakaran suatu benda dalam udara biasa (gas sisa) disebut “phlogisticated air”.

Teori flogiston akhirnya ditumbangkan oleh Antoine Laurent Lavoisier. Dalam experimentnya ia berpendapat bahwa benda hanya dapat terbakar dalam “air eminemment pur”, zat yang bukan logam pada pembakaran menghasilkan asam karenanya “udara murni” itu dinamakan oksigen (oxus = asam;gen = membuat), logam berubah menjadi kapur logam dengan jalan mengikat oksigen, proses pembakaran ialah penggabungan kimia antara benda dengan oksigen, jadi bukanlah keluarnya flogiston dari dalam benda.

Pada tahun 1803, John Dalton menyatakan bahwa semua materi terdiri dari atom, yang kecil dan tak terpisahkan.

4.      Zaman Mid Abad ke 19 – Sekarang (Kimia Modern)

 Pada zaman ini muncullah berbagai penemuan-penemuan penting dalam ilmu kimia.

Pada tahun 1854, Heinrich Geissler menciptakan tabung vakum pertama.

Pada tahun 1879, William Crookes membuat kemajuan dalam teori atom modern ketika ia menggunakan tabung vakum yang dibuat oleh Heinrich Geissler untuk menemukan sinar katoda. Crookes menciptakan tabung gelas vakum yang memiliki lapisan seng sulfida di bagian dalam salah satu ujung, sebuah katoda logam tertanam di ujung lainnya dan anoda logam dalam bentuk salib di tengah-tengah tabung. Ketika listrik dijalankan melalui aparat, gambar salib muncul dan ZnS bersinar. Sinar ini disebut sinar katoda.

Pada tahun 1885, Eugene Goldstein menemukan partikel positif dengan menggunakan tabung diisi dengan gas hidrogen (tabung ini mirip dengan tabung Thomson). Partikel positif memiliki muatan yang sama dan berlawanan dengan elektron. Ia juga memiliki massa 1.66E-24 gram atau satu unit massa atom. Partikel positif ini bernama proton.

Pada tahun 1897,  JJ. Thomson menempatkan tabung Crookes dalam medan magnet. Dia menemukan bahwa sinar katoda bermuatan negatif. Dia menyimpulkan bahwa semua atom memiliki muatan negatif (melalui eksperimen lagi) dan dia menyebutnya sinar katoda elektron. Model atom menunjukkan lingkup materi bermuatan positif dengan elektron negatif terjebak di dalamnya.

Pada tahun 1909, Robert Millikan menemukan massa elektron dengan memperkenalkan tetesan minyak dibebankan ke lapangan dibebankan elektrik. Menggunakan ransum massa Thomson, Millikan menemukan massa dari satu elektron menjadi 9.11E-28 gram.

Pada tahun 1911, Ernest Rutherford mengirimkan sumber radioaktif melalui medan magnet. Beberapa radioaktivitas itu dibelokkan ke plat positif, sebagian dibelokkan untuk pelat negatif, dan sisanya masuk melalui medan magnet tanpa defleksi. Dengan demikian, ada tiga jenis radioaktivitas: partikel alpha (+), partikel beta (-) dan sinar gama (netral). Dengan melakukan eksperimen lainnya dan menggunakan informasi ini, Rutherford menciptakan model atom yang berbeda dari Thomson. Atom sangat kecil dengan inti bermuatan positif padat (penuh proton) dan nukleus ini dikelilingi oleh elektron yang berjalan dengan kecepatan yang sangat tinggi. Model Thomson gugur setelah diperkenalkannya model Rutherford.

Pada tahun 1932, James Chadwick menemukan neutron.

Dengan adanya penemuan-penemuan ini, maka semakin jelas pula hakekat dari ilmu kimia. Pada era kimia modern ini ilmu kimia didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang komposisi, susunan, dan sifat dari substansi materi, interaksi antarsubstansi, dan dampak dari substansi penambahan atau penghilangan energi pada berbagai bentuk.

Sumber :

Soemodimedjo, Poedjiadi, dkk. 2001. Kimia dari Zaman ke Zaman. Bandung : Yayasan Cenderawasih