Kimia adalah ilmu yang mempelajari benda, ciri-cirinya, strukturnya,
komposisinya, dan perubahannya yang disebabkan karena interaksi dengan
benda lain atau reaksi kimia.
Dalam reaksi kimia, ikatan antara atom-atom akan dipecah dan akan
membentuk substansi baru dengan ciri-ciri yang berbeda. Dalam tanur
tinggi, besi oksida yang direaksikan dengan karbon monoksida akan
membentuk besi dan karbon dioksida.
Kimia (dari bahasa Arab: كيمياء, transliterasi: kimiya = perubahan
benda/zat atau bahasa Yunani: χημεία, transliterasi: khemeia) adalah
ilmu yang mempelajari mengenai komposisi, struktur, dan sifat zat atau
materi dari skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi
serta interaksi mereka untuk membentuk materi yang ditemukan
sehari-hari. Kimia juga mempelajari pemahaman sifat dan interaksi atom
individu dengan tujuan untuk menerapkan pengetahuan tersebut pada
tingkat makroskopik. Menurut kimia modern, sifat fisik materi umumnya
ditentukan oleh struktur pada tingkat atom yang pada gilirannya
ditentukan oleh gaya antaratom dan ikatan kimia.
Kimia sering disebut sebagai "ilmu pusat" karena menghubungkan berbagai
ilmu lain, seperti fisika, ilmu bahan, nanoteknologi,biologi, farmasi,
kedokteran, bioinformatika, dan geologi . Koneksi ini timbul melalui
berbagai subdisiplin yang memanfaatkan konsep-konsep dari berbagai
disiplin ilmu. Sebagai contoh, kimia fisik melibatkan penerapan
prinsip-prinsip fisika terhadap materi pada tingkat atom dan molekul.
Kimia berhubungan dengan interaksi materi yang dapat melibatkan dua zat
atau antara materi dan energi, terutama dalam hubungannya dengan hukum
pertama termodinamika. Kimia tradisional melibatkan interaksi antara zat
kimia dalamreaksi kimia, yang mengubah satu atau lebih zat menjadi satu
atau lebih zat lain. Kadang reaksi ini digerakkan oleh pertimbangan
entalpi, seperti ketika dua zat berentalpi tinggi seperti hidrogen dan
oksigen elemental bereaksi membentuk air, zat dengan entalpi lebih
rendah. Reaksi kimia dapat difasilitasi dengan suatukatalis, yang
umumnya merupakan zat kimia lain yang terlibat dalam media reaksi tapi
tidak dikonsumsi (contohnya adalahasam sulfat yang
mengkatalisasielektrolisis air) atau fenomena immaterial (seperti
radiasi elektromagnet dalam reaksifotokimia). Kimia tradisional juga
menangani analisis zat kimia, baik di dalam maupun di luar suatu reaksi,
seperti dalamspektroskopi.
Semua materi normal terdiri dari atom atau komponen-komponen subatom
yang membentuk atom; proton, elektron, danneutron. Atom dapat
dikombinasikan untuk menghasilkan bentuk materi yang lebih kompleks
seperti ion, molekul, atau kristal. Struktur dunia yang kita jalani
sehari-hari dan sifat materi yang berinteraksi dengan kita ditentukan
oleh sifat zat-zat kimia dan interaksi antar mereka. Baja lebih keras
dari besi karena atom-atomnya terikat dalam struktur kristal yang lebih
kaku. Kayuterbakar atau mengalami oksidasi cepat karena ia dapat
bereaksi secara spontan dengan oksigen pada suatu reaksi kimia jika
berada di atas suatu suhu tertentu.
Zat cenderung diklasifikasikan berdasarkan energi, fase, atau komposisi
kimianya. Materi dapat digolongkan dalam 4 fase, urutan dari yang
memiliki energi paling rendah adalah padat, cair, gas, danplasma. Dari
keempat jenis fase ini, fase plasma hanya dapat ditemui di luar angkasa
yang berupa bintang, karena kebutuhan energinya yang teramat besar. Zat
padat memiliki struktur tetap pada suhu kamar yang dapat melawan
gravitasi atau gaya lemah lain yang mencoba mengubahnya. Zat cair
memiliki ikatanyang terbatas, tanpa struktur, dan akan mengalir bersama
gravitasi. Gas tidak memiliki ikatan dan bertindak sebagai partikel
bebas. Sementara itu, plasma hanya terdiri dari ion-ion yang bergerak
bebas; pasokan energi yang berlebih mencegah ion-ion ini bersatu menjadi
partikel unsur. Satu cara untuk membedakan ketiga fase pertama adalah
dengan volume dan bentuknya: kasarnya, zat padat memeliki volume dan
bentuk yang tetap, zat cair memiliki volume tetap tapi tanpa bentuk yang
tetap, sedangkan gas tidak memiliki baik volume ataupun bentuk yang
tetap.
Air (H2O) berbentuk cairan dalam suhu kamar karena molekul-molekulnya
terikat oleh gaya antarmolekul yang disebut ikatan Hidrogen. Di sisi
lain, hidrogen sulfida(H2S) berbentuk gas pada suhu kamar dan tekanan
standar, karena molekul-molekulnya terikat dengan interaksi dwikutub
(dipole) yang lebih lemah. Ikatan hidrogen pada air memiliki cukup
energi untuk mempertahankan molekul air untuk tidak terpisah satu sama
lain, tapi tidak untuk mengalir, yang menjadikannya berwujud cairan
dalam suhu antara 0 °Csampai 100 °C pada permukaan laut. Menurunkan suhu
atau energi lebih lanjut mengizinkan organisasi bentuk yang lebih erat,
menghasilkan suatu zat padat, dan melepaskan energi. Peningkatan energi
akan mencairkan es walaupun suhu tidak akan berubah sampai semua es
cair. Peningkatan suhu air pada gilirannya akan menyebabkannya mendidih
(lihat panas penguapan) sewaktu terdapat cukup energi untuk mengatasi
gaya tarik antarmolekul dan selanjutnya memungkinkan molekul untuk
bergerak menjauhi satu sama lain.
Ilmuwan yang mempelajari kimia sering disebut kimiawan. Sebagian besar
kimiawan melakukan spesialisasi dalam satu atau lebih subdisiplin. Kimia
yang diajarkan pada sekolah menengah sering disebut "kimia umum" dan
ditujukan sebagai pengantar terhadap banyak konsep-konsep dasar dan
untuk memberikan pelajar alat untuk melanjutkan ke subjek lanjutannya.
Banyak konsep yang dipresentasikan pada tingkat ini sering dianggap tak
lengkap dan tidak akurat secara teknis. Walaupun demikian, hal tersebut
merupakan alat yang luar biasa. Kimiawan secara reguler menggunakan alat
dan penjelasan yang sederhana dan elegan ini dalam karya mereka, karena
terbukti mampu secara akurat membuat model reaktivitas kimia yang
sangat bervariasi.
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, 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
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:
Air (spirits), yakni yang mempengaruhi penguapan pada proses pemanasan, seperti pada bahan camphor, arsenik dan amonium klorida,
Metal, seperti pada emas, perak, timah, tembaga, besi, dan
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. Kata flogiston
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 adalahJoseph 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.
Cabang Kimia
Kimia umumnya dibagi menjadi beberapa bidang utama. Terdapat pula
beberapa cabang antar-bidang dan cabang-cabang yang lebih khusus dalam
kimia.
* Kimia analitik adalah analisis cuplikan bahan untuk memperoleh
pemahaman tentang susunan kimia dan strukturnya. Kimia analitik
melibatkan metode eksperimen standar dalam kimia. Metode-metode ini
dapat digunakan dalam semua subdisiplin lain dari kimia, kecuali untuk
kimia teori murni.
* Biokimia mempelajari senyawa kimia, reaksi kimia, dan interaksi kimia
yang terjadi dalam organisme hidup. Biokimia dan kimia organik
berhubungan sangat erat, seperti dalam kimia medisinal atau neurokimia.
Biokimia juga berhubungan dengan biologi molekular, fisiologi, dan
genetika.
* Kimia anorganik mengkaji sifat-sifat dan reaksi senyawa anorganik.
Perbedaan antara bidang organik dan anorganik tidaklah mutlak dan banyak
terdapat tumpang tindih, khususnya dalam bidang kimia organologam.
* Kimia organik mengkaji struktur, sifat, komposisi, mekanisme, dan
reaksi senyawa organik. Suatu senyawa organik didefinisikan sebagai
segala senyawa yang berdasarkan rantai karbon.
* Kimia fisik mengkaji dasar fisik sistem dan proses kimia, khususnya
energitika dan dinamika sistem dan proses tersebut. Bidang-bidang
penting dalam kajian ini di antaranya termodinamika kimia, kinetika
kimia, elektrokimia, mekanika statistika, dan spektroskopi. Kimia fisik
memiliki banyak tumpang tindih dengan fisika molekular. Kimia fisik
melibatkan penggunaan kalkulus untuk menurunkan persamaan, dan biasanya
berhubungan dengan kimia kuantum serta kimia teori.
* Kimia teori adalah studi kimia melalui penjabaran teori dasar
(biasanya dalam matematika atau fisika). Secara spesifik, penerapan
mekanika kuantum dalam kimia disebut kimia kuantum. Sejak akhir Perang
Dunia II, perkembangan komputer telah memfasilitasi pengembangan
sistematik kimia komputasi, yang merupakan seni pengembangan dan
penerapan program komputer untuk menyelesaikan permasalahan kimia. Kimia
teori memiliki banyak tumpang tindih (secara teori dan eksperimen)
dengan fisika benda kondensi dan fisika molekular.
Perkembangan teori kimia
Ilmu kimia berkembang dari tiga sumber, yaitu alchemy/alkimia, ilmu kedokteran dan kemajuan teknologi.
Alkimia adalah protosains yang menggabungkan unsur-unsur kimia, fisika,
astrologi, seni, semiotika, metalurgi, kedokteran, mistisisme, dan
agama.Kata alkimia berasal dari Bahasa Arabal-kimiya atau al-khimiya
(الكيمياء atau الخيمياء), yang mungkin dibentuk dari partikel al- dan
kata Bahasa Yunani khumeia (χυμεία) yang berarti “mencetak bersama”,
“menuangkan bersama”, “melebur”, “aloy”, dan lain-lain (dari khumatos,
“yang dituangkan, batang logam” ). Etimologi lain mengaitkan kata ini
dengan kata “Al Kemi”, yang berarti “Seni Mesir”, karena bangsa Mesir
Kuno menyebut negerinya “Kemi” dan dipandang sebagai penyihir sakti di
seluruh dunia kuno.
Alkimia mulai menyebar melalui timur tengah sampai ke eropa, saat itu
alkimia sangat dipengaruhi oleh pemikiran barat. Alkimia sangat
dipengaruhi oleh ilmuwan-ilmuwan yunani yang menyatakan bahwa materi
dapat berubah menjadi material yang lain yang lebih sempurna. Selama
1500 tahun, tradisional alkimia mempelajari tetang materi dan
perubahannya. Mereka mencari berbagai cara untuk merubah material yang
tidak berharga seperti tembaga menjadi sesuatu yang sangat bernilai
seperti emas (transmutasi logam). Hal ini yang menyebabkan para ahli
alkimia melukis objek-objek tembaga dengan lapisan emas untuk membodohi
para pengikutnya.
Banyak penemuan dalam bidang alkimia yang sangat berarti dalam proses
kimia. Destilasi, perkolasi dan ekstrasi adalah beberapa metode penting
yang ditemukan dalam perkembangan alkimia.
Alkimia juga mempengaruhi praktek kedokteran di eropa. Sejak abad ke 13,
destilasi tanaman herbal telah digunakan untuk pengobatan tradisional.
Paracelsus, seorang ahli alkimia dan fisikawan penting dalam sejarah
menyatakan bahwa tubuh manusia merupakan suatu sistem kimia yang
keseimbangan senyawa di dalamnya dapat digantikan oleh
obat-obatan/perawatan kedokteran. Pengikut paracelsus yang kemudian
menemukan mineral-drugs pada abad ke 17.
Selain dalam bidang alkimia dan kedokteran, ilmu kimia juga dipengaruhi
oleh perkembangan teknologi. Selama ribuan tahun manusia mencoba untuk
mengembangkan teknologi yang dapat menghasilkan perubahan material.
Pembuatan tembikar, prose dying dan metalurgi turut memberikan pengaruh
terhadap pemikiran tentang perubahan material. Pada abad pertengahan,
teknologi pembuatan tepung, metalurgi, dan geologi mulai didokumenkan.
Banyak buku-buku yang menjelaskan tentang metode pemurnian, assay dan
penggunaan timbangan.
Ilmuwan yang berpikir filsafati, diharapkan bisa memahami filosofi
kehidupan, mendalami unsur-unsur pokok dari ilmu yang ditekuninya secara
menyeluruh sehingga lebih arif dalam memahami sumber, hakikat dan
tujuan dari ilmu yang ditekuninya, termasuk pemanfaatannya bagi
masyarakat. Untuk mencapai tujuan itu, maka proses pendidikan hendaknya
bukan sekedar untuk mencapai suatu tujuan akhir tapi juga mem-pelajari
hal-hal yang dilakukan untuk mencapai tujuan akhir tersebut. Sehingga,
ilmuwan selain sebagai orang berilmu juga memiliki kearifan, kebenaran,
etika dan estetika.
Secara epistemologis dapat dikatakan bahwa ilmu pengetahuan yang ada
saat ini merupakan hasil dari akumulasi pengetahuan yang terjadi dengan
pertumbuhan, pergan-tian dan penyerapan teori. Kemunculan teori baru
yang menguatkan teori lama akan memperkuat citra sains normal. Tetapi,
anomali dalam riset ilmiah yang tidak bisa dise-lesaikan oleh paradigma
yang menjadi
referensi riset, menyebabkan berkembangnya paradigma baru yang bisa
memecahkan masalah dan membimbing riset berikutnya (mela-hirkan revolusi
sains). Tumbuh kembangnya teori dan pergeseran paradigma adalah po-la
perkembangan yang biasa dari sains yang telah matang. Berkembangnya
peralatan analisis juga mendorong semakin berkembangnya ilmu. Contoh
epistemologi ilmu dimana terjadi perubahan teori dan pergeseran
paradigma terlihat pada perkembangan teori atom, teori pewarisan sifat
dan penemuan alam semesta.
Dalam perkembangan ilmu, suatu kekeliruan mungkin terjadi terutama saat
pembentukan paradigma baru. Tetapi, yang harus dihindari adalah
melakukan kesalahan yang lalu ditutupi dan diakui sebagai kebenaran.
Perkembangan teori atom
Konsep atom dicetuskan oleh Leucippus dan Democritus (abad ke-6 SM):
materi (segala sesuatu di alam) secara fisik disusun oleh sejumlah benda
berukuran sangat kecil (atom). Atom merupakan partikel yang sangat
kecil, padat dan tidak bisa dibagi, bergerak dalam ruang dan bersifat
abadi. Menurut John Dalton
(1766–1844) setiap unsur kimia dibentuk oleh partikel yang tak bisa diurai (atom).
Pergeseran paradigma terjadi ketika ternyata dibuktikan bahwa atom masih
bisa dibagi dan memiliki elektron (J.J. Thomson,1856–1940) dan proton
(E. Goldstein, 1886). Pengetahuan bahwa atom bisa dibagi membuat ilmuwan
lalu mereka-reka struktur atom. Thomson, menganalogikan atom seperti
roti tawar dengan kismisnya, dimana elektron dan partikel positif
terdistribusi merata. Dari penelitian E. Rutherford (1871-1937)
disimpulkan bahwa elektron mengorbit mengelilingi nukleus. Postulat ini
diperbaiki oleh J. Chadwick (1891–1974): atom memiliki sebuah inti yang
terdiri dari nuklei, dan elektron-elektron yang mengorbit
mengelilinginya; dan lalu disempurnakan oleh Niels Bohr yang
mempertimbangkan efek kuantisasi energi atom. Teori-teori atom dan
strukturnya masih terus disempurnakan. Saat ini mulai terjadi anomali
yang menggugat paradigma yang sudah ada. Murray Gell-Mann (1964)
mengatakan, proton dan netron masih bisa dibagi menjadi quark.
Perkembangan teori pewarisan sifat
Pemikiran tentang pewarisan sifat sudah ada sejak jaman dulu. Plato
dengan paham esensialismenya menjelaskan, setiap orang merupakan
bayangan dari tipe ideal. Esensinya, manusia adalah sama dan keragaman
di dunia tidak ada artinya.
Perkembangan teori ini diawali dengan dilema yang dihadapi Darwin: apa
penyebab variasi dan apa yang mempertahankan variasi? Menurut F. Galton,
setiap anak menuju kecenderungan rata-rata dari sifat induknya.
Sifat-sifat hereditas konti-nyu dan bercampur, anak adalah rata-rata
dari kedua orang tua, maka variasi tidak ada. Sementara menurut Darwin,
keragamanlah yang penting, bukan rata-rata tetapi Darwin belum bisa
menjelaskan mengapa keragaman tersebut bisa terjadi. Hipotesa
sementaranya menjelaskan bahwa kopi sel dari setiap jaringan yang
dimasukkan ke dalam darah (gemmules)-lah yang memproduksi keragaman
ketika gemmule dibentuk dan dikonversi kembali menjadi sel tubuh pada
saat reproduksi. Tapi, perjalanan sejarah ilmu perkembangan sel
selanjutnya membuktikan bahwa hipotesis ini salah. Mendell yang
melakukan persilangan kacang dan menghasilkan varietas yang berbeda,
mulus dan keriput tapi tidak ada yang di tengah-tengah, menyimpulkan
bahwa sifat-sifat yang diturunkan bersifat diskrit, ada yang dominan dan
ada yang resesif, tapi tidak bisa bercampur. Teori inilah yang
selanjutnya digunakan sebagai dasar pe-ngembangan teori pewarisan sifat.
•
Perkembangan teori tata surya
Prediksi peredaran matahari, bintang, bulan dan gerhana sudah dilakukan
bangsa Baylonia, 4000 tahun yang lalu. Kosmologi Yunani (4SM) menyatakan
bumi pusat dan semua benda langit mengitari bumi. Konsep ini dipatahkan
Copernicus (1473-1543) yang menyatakan bahwa matahari adalah pusat
sistem tata surya dan bumi bergerak mengelinginya dalam orbit lingkaran.
Teori Copernicus menjadi lan-dasan awal pengembangan ilmu tentang tata
surya.
Seorang ilmuwan berada pada posisi dimana dia memiliki pengetahuan yang
berdasarkan pada fakta (factual knowledge). Tetapi, fakta itu tidak
berarti walaupun bisa menjadi instrumen jika tidak diaplikasikan.
Aplikasi dari suatu kajian ilmu hendak-lah mempunyai nilai kegunaan
(aksiologis) yang memberi makna terhadap kebenaran atau ke¬nyataan yang
dijumpai dalam seluruh aspek kehidupan.
Kajian filsafat berkenaan dengan pencarian kebenaran fundamental. Seorang
ilmuwan, hendaklah mengkaji kebenaran fundamental dari suatu alternatif
pemecahan masalah yang disodorkannya. Seorang ilmuwan juga memiliki
tanggung jawab sosial untuk memberi perspektif yang benar terhadap suatu
masalah yang sedang dihadapi dan alternatif pemecahannya secara
keilmuan kepada masyarakat awam. Dengan penguasaan ilmunya, seorang
ilmuwan juga hendaknya bisa mempengaruhi opini masyarakat terhadap
masalah-masalah yang seharusnya mereka sadari.
Sebagai contoh, kajian ilmu bioteknologi, revolusi hijau (bibit unggul,
pestisida, pupuk kimia) dan tanaman transgenik telah meningkatkan
factual knowledge yang dimiliki. Tetapi, ketika akan diaplikasikan ke
masyarakat sebagai alternatif untuk mengatasi masalah, misalnya aplikasi
tanaman transgenik untuk mengatasi produksi pangan yang terus menurun,
maka kita perlu mempertanyakan kebenaran fundamental yang ada
dibelakangnya. Apa penyebab masalah yang sebenarnya? Apa saja alternatif
pemecahan ma-salahnya? Apakah alternatif yang diajukan memang
alternatif terbaik untuk mengatasi masalah? Bagaimana kajian keuntungan
dan resiko dari alternatif yang dipilih ini? Bagaimana dampaknya
terhadap kemanusiaan, lingkungan, ekonomi dan sistim sosial masyarakat?
Hal-hal ini harus dipelajari dan dijawab oleh ilmuwan sebelum alternatif ini
benar-benar dipilih untuk mengatasi suatu masalah. Sehingga tidak
terjadi kasus dimana aplikasi dari suatu factual knowledge ternyata pada
akhirnya menimbulkan dampak negatif bagi manusia, lingkungan, sosial
ataupun aspek lain dari kehidupan masyarakat.
Sejarah kimia dimulai lebih dari 4000 tahun yang lalu dimana bangsa
Mesir mengawali dengan the art of synthetic “wet” chemistry. 1000 tahun
SM, masyarakat purba telah menggunakan tehnologi yang akan menjadi dasar
terbentuknya berbagai macam cabang ilmu kimia. Ekstrasi logam dari
bijihnya, membuat keramik dan kaca, fermentasi bir dan anggur, membuat
pewarna untuk kosmetik dan lukisan, mengekstraksi bahan kimia dari
tumbuhan untuk obat-obatan dan parfum, membuat keju, pewarna, pakaian,
membuat paduan logam seperti perunggu.
Mereka tidak berusaha untuk memahami hakikat dan sifat materi yang
mereka gunakan serta perubahannya, sehingga pada zaman tersebut ilmu
kimia belum lahir. Tetapi dengan percobaan dan catatan hasilnya
merupakan sebuah langkah menuju ilmu pengetahuan.
Para ahli filsafat Yunani purba sudah mempunyai pemikiran bahwa materi
tersusun dari partikel-partikel yang jauh lebih kecil yang tidak dapat
dibagi-bagi lagi (atomos). Namun konsep tersebut hanyalah pemikiran yang
tidak ditunjang oleh eksperimen, sehingga belum pantas disebut sebagai
teori kimia.
Ilmu kimia sebagai ilmu yang melibatkan kegiatan ilmiah dilahirkan oleh
para ilmuwan muslim bangsa Arab dan Persia pada abad ke-8. Salah seorang
bapak ilmu kimia yang terkemuka adalah Jabir ibn Hayyan (700-778), yang
lebih dikenal di Eropa dengan nama Latinnya, Geber. Ilmu yang bari itu
diberi nama al-kimiya (bahasa Arab yang berarti “perubahan materi”).
Dari kata al-kimiya inilah segala bangsa di muka bumi ini meminjam
istilah: alchemi (Latin), chemistry (Inggris), chimie (Perancis), chemie
(Jerman), chimica (Italia) dan kimia (Indonesia).
MANFAAT ILMU KIMIA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
Ilmu Kimia merupakan cabang ilmu pengetahuan alam yang mempelajari
sifat-sifat, struktur, komposisi, perubahan materi, serta energi yang
menyertai perubahan materi. Ilmu Kimia sangat erat kaitannya dalam
kehidupan manusia. Tanpa disadari, hal-hal di sekitar sering berhubungan
dengan ilmu kimia, seperti makanan, obat-obatan, pakaian, bahan
elektronik, dan masih banyak lagi yang lainnya. Ilmu Kimia mendasari
beberapa ilmu lain seperti Biologi, Fisika, Ilmu Pertanian, dan lain
sebagainya.
Berikut ini beberapa manfaat ilmu Kimia dalam berbagai bidang, yaitu :
1. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Biologi
Ilmu Kimia dalam bidang biologi khususnya mempelajari tentang makhluk
hidup (hewan dan tumbuhan). Proses kimia yang berlangsung dalam makhluk
hidup meliputi pencernaan makanan, pernapasan, metabolisme, fermentasi,
fotosintesis, dan lain-lain. Mempelajari hal tersebut, diperlukan
pengetahuan tentang struktur dan sifat senyawa yang ada, seperti
karbohidrat, protein, vitamin, enzim, lemak, asam nukleat dan lain
sebagainya.
2. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Pertanian
Kesuburan tanah perlu dipulihkan kembali, untuk mengembalikan kesuburan
tanah perlu dilakukan penambahan pupuk, sedangkan hama dapat diatasi
dengan penambahan pestisida. Manfaat dan bahaya penggunaan pupuk dan
pestisida harus dipahami, sehingga tidak terjadi kesalahan dalam
penggunaannya. Pupuk dan pestisida adalah produk dari ilmu kimia. Oleh
karena itu, perlu mempelajari ilmu Kimia agar dapat memahami bahan-bahan
kimia yang terkandung dalam pupuk tersebut agar tidak membahayakan bagi
ekosistem sawah.
3. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Kosmologi
Kosmologi adalah ilmu yang mempelajari struktur dan sejarah alam semesta
dalam skala besar. Secara khusus, ilmu ini berhubungan dengan asal mula
dan evolusi dari suatu subjek. Ilmu kimia memberikan gambaran tentang
evolusi itu terjadi, yaitu dengan mempelajari partikel-partikel yang
menyusun alam semesta ini.
4. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Hukum
Bidang hukum secara langsung memang tidak ada hubungannya dengan ilmu
kimia, tetapi manfaat ilmu kimia dalam bidang hukum ini dapat dirasakan
ketika diberlakukannya pemeriksaan peralatan bukti kriminalitas
(kriminologi). Bagian tubuh tersangka dapat diperiksa dengan memeriksa
struktur DNA-nya, karena struktur DNA setiap orang berbeda-beda, dan
pemeriksaan ini melibatkan ilmu kimia.
5. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Geologi
Bidang ini berkaitan dengan penelitian batu-batuan (mineral) dan
pertambangan gas serta minyak bumi. Proses penentuan unsur-unsur yang
menyusun mineral dan tahap pendahuluan untuk eksplorasi ini, menggunakan
dasar-dasar ilmu kimia. Manfaat ilmu kimia dalam bidang ini untuk
membantu mengklasifikasikan unsur-unsur yang ditemukan, memahami serta
mengerti temuan para peneliti tentang bebatuan atau benda-benda alam.
6. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Mesin
Manfaat Ilmu kimia juga bisa mengenai bidang permesinan, yaitu
mempelajari sifat dan komposisi logam yang baik untuk pembuatan mesin,
mempelajari sifat komposisi bahan bakar dan minyak pelumas mesin.
7. Manfaat ilmu kimia dalam Bidang Fisika
Kimia fisik melibatkan penerapan prinsip-prinsip fisika terhadap materi
pada tingkat atom dan molekul. Kimia berhubungan dengan interaksi materi
yang dapat melibatkan dua zat atau antara materi dan energi, terutama
dalam hubungan dengan hukum pertama termodinamika. Kimia fisika
digunakan untuk membantu penemuan material-material baru dalam bidang
listrik, seperti semikonduktor, magnet, dan lain sebagainya.
8. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Psikologi
Psikologi dikenal dengan metodologi eksperimental sebagai salah satu
metodologi dalam psikologi. Metodologi ini dilakukan dalam laboratorium
dengan mengadakan eksperimen yang terkait dengan ilmu kimia.
9. Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Kedokteran
Manfaat ilmu kimia pada kehidupan manusia dalam bidang kedokteran yaitu
untuk membantu penyembuhan pasien yang mengidap suatu penyakit, dengan
menggunakan obat-obatan yang dibuat berdasarkan hasil riset terhadap
proses dan reaksi bahan-bahan kimia yang dilakukan dalam cabang kimia
farmasi.
10.Manfaat Ilmu Kimia dalam Bidang Teknik Sipil
Bahan-bahan yang digunakan dalam bidang teknik sipil ini adalah semen,
kayu, cat, paku, besi, paralon (pipa PVC), lem dan lain sebagainya.
Semua bahan tersebut dihasilkan melalui riset yang berdasarkan ilmu
kimia. Manfaat ilmu kimia dalam hal ini bertujuan agar bahan-bahan
bangunan tersebut dapat diketahui kelebihan serta kekurangannya,
sehingga dapat meminimalisir kecelakaan atau kerugian pada akhirnya.
Melihat begitu banyaknya kaitan antara ilmu kimia dan bidang-bidang
kehidupan manusia, maka sangatlah jelas bahwa manfaat ilmu kimia
memegang peranan penting dalam kehidupan manusia. Kehadirannya
menyeimbangkan kehidupan manusia untuk selaras dengan peningkatan
kualitas hidup di muka bumi.
