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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar