Hakekat Kimia

A. Hakekat Kimia

Kimia bukan disiplin yang berdiri sendiri, melainkan terkait dengan berbagai disiplin ilmu lain. Keterkaitan kimia dengan ilmu lain terjadi karena dua sebab. Pertama, adanya pengetahuan (konsep, hukum, dan teori) dari disiplin lain yang diaplikasikan untuk menjelaskan fenomena kimia. Kedua, pengetahuan kimia diterapkan dalam disiplin ilmu lain. Dalam pada itu tidak aneh bila ditemukan kaidah matematika dan fisika diaplikasikan dalam kimia, dan pada saat yang sama tidaklah sulit melihat aplikasi kimia dalam biologi, geologi, kedokteran, pertanian, dll.

Sebagai sebuah ilmu pengetahuan alam, kajian-kajian dalam kimia bertujuan untuk memahami sifat dan perubahan materi di alam. Konsep, hukum, teori dalam kimia dihasilkan kajian-kajian tersebut. Namun, sebagai akibat dari pemahaman manusia terhadap sifat dan perubahan materi di alam, manusia mampu meniru alam dalam menghasilkan produk-produk alam. Hal inilah yang kemudian melahirkan pengetahuan kimia yang dapat diaplikasikan untuk memuat berbagai bahan-bahan sintetik, seperti misalnya plastik dan semikonduktor. Di samping itu dengan pemahaman terhadap sifat dan perubahan di alam, kimiawan menjadi mampu mengendalikan proses-proses alam agar menguntungkan dan meningkatkan manfaatnya bagi manusia. Teknologi pencegahan korosi, pencegahan pencemaran, produksi obat-obatan, penyediaan pasokan air minum, merupakan satu contoh kecil dari aplikasi kimia dalam pengendalian proses alam. Oleh karena aplikasinya yang luas itu, kimia mempunyai nilai ekonomi yang tinggi, sebagaimana ditunjukkan oleh luasnya pasar dari produk-produk teknologi kimia seperti pupuk, insektisida, obat-obatan, bahan bangunan, dan produk-produk petrokimia.

Begitu luasnya aplikasi pengetahuan kimia, menyebabkan sisi aplikasi dari kimia nampak lebih popular di masyarakat daripada sisi ilmu murninya. Bersamaan dengan hal itu dampak-dampak sosial yang ditimbulkan oleh salah guna pengetahuan dan produk kimia juga popular di masyarakat. Sebagai contoh, pencemaran lingkungan akibat penggunaan secara berlebih pestisida dan deterjen, salah guna bahan-bahan pengawet dan obat-obatan, bahan peledak, dan penggunaan zat kimia beracun sebagai senjata kimia. Potret kimia yang tampil di masyarakat seperti itu menyebabkan kimia dipandang sebagai ilmu yang berbahaya. Padahal sesungguhnya seperti halnya disiplin ilmu lain, kimia bersifat netral, sedangkan yang menyebabkannya beguna atau berbahaya bagi manusia dan alam adalah orang yang menggunakannya. Kimia akan menjadi ilmu yang berguna ditangan orang-orang yang bertanggungjawab. Sebaliknya, kimia akan menjadi berbahaya ditangan orang yang tidak bertanggungjawab.

Kimia memiliki akar sejarah pada zaman kuno, misalnya penemuan teknik praktis pembuatan logam dari bijih-bijihnya di Mesir dan Babilonia pada zaman kuno dan upaya transmutasi unsur kimia oleh tokoh-tokoh alkimia pada Abad ke 15 dan 16. Kajian-kajian teoretik para filosof alam di Yunani juga memberikan sumbangan cukup berarti pada perkembangan kimia. Perkembangan kimia menjadi lebih pesat sejak alat-alat ukur kuantitatif berhasil diciptakan, yang memungkinkan ahli kimia dapat melakukan eksperimentasi-eksperimentasi yang terukur secara cermat (Marks, 1985). Hukum-hukum dasar kimia, seperti hukum kekekalan massa, hukum perbandingan tetap, hukum kelipatan perbandingan merupakan hasil eksperimen para kimiawan di Eropa pada abad ke-18. Interpretasi sub-mikroskopik terhadap hukum-hukum dasar itu melahirkan Teori Atom Dalton yang sangat monumental, karena sejak itu kajian-kajian kimia memasuki wilayah partikel sub-mikroskopik di samping fenomena-fenomena makroskopik yang nampak. Perkembangan selanjutnya terjadi pada saat sistem lambang (simbol) unsur diciptakan, yang memungkinkan kimiawan merepresentasikan zat kimia dan perubahannya dengan notasi-notasi yang disepakati, sehingga fenomena kimia menjadi lebih mudah dikomunikasikan.

Kimiawan melakukan pengamatan terhadap aspek-aspek makroskopik zat-zat kimia yang dikaji, merepresentasikannya dalam ungkapan-ungkapan simbolik, serta menginterpretasikan fenomena yang diamati tersebut dalam representasi-representasi sub-mikroskopik. Kajian dalam kimia melibatkan tiga dimensi penalaran, yakni dimensi makroskopik (berkaitan dengan apa yang terobservasi), dimensi simbolik (lambang, formula, persamaan), dan dimensi sub-mikroskopik (atom, molekul, ion, struktur molekul) (Bucat, 1995; Johnstone, 2000). Berpikir dalam tiga dimensi tersebut merupakan tuntutan dispilin ilmu kimia, yang membedakannya dengan disiplin ilmu lain. Namun pada saat yang sama, pekerjaan berpindah-pindah di antara tiga dimensi kimia ini acapkali dipandang sebagai penyebab kimia sebagai disiplin ilmu yang sukar dipelajari.

Dewasa ini disiplin ilmu kimia berkembang secara pesat berkat ditemukannya pengetahuan-pengetahuan baru sebagai hasil penelitian yang dilakukan oleh kimiawan. Penelitian merupakan mesin perkembangan kimia. Dalam melakukan penelitian para ahli kimia menggunakan “metode ilmiah” (scientific method) sebagai pendekatan dalam memecahkan masalah, yang secara umum mencakup komponen-komponen observasi, hipotesis, eksperimen, dan teori (Hill & Kolb, 2001; Silberberg, 2003). Observasi terhadap fenomena alam merupakan landasan untuk berpikir secara ilmiah. Informasi yang diperoleh dalam observasi dinamakan data, dan jika data tersebut terobservasi berulang-ulang melahirkan fakta. Fakta-fakta ilmiah dirangkum dalam pernyataan singkat yang dinamakan sebagai hukum ilmiah (scientific law), yang seringkali diungkapkan sebagai formula matematis. Hukum kekekalan massa yang ditemukan Lavoisier pada tahun 1789 merupakan salah satu contoh hukum ilmiah (Marks, 1985).

Selanjutnya, gagasan-gagasan perlu dikemukakan untuk menerangkan (memberikan eksplanasi) terhadap fakta-fakta observasi tadi. Gagasan yang diusulkan untuk menerangkan fakta dinamakan hipotesis. Hipotesis selanjutnya mengarahkan eksperimen untuk menguji kebenarannya. Pada sebuah eksperimen dilakukan pengukuran efek satu variable terhadap satu variable lain, seraya variable-variabel selain variable eksperimen yang mungkin berpengaruh dikendalikan (dibuat konstan). Agar hasil eksperimen dapat diterima, ekperimen tersebut harus dapat diulang (reproducible), bukan hanya oleh perancang ekseprimen itu melainkan juga orang lain. Hasil eksperimen mengarahkan apakah suatu hipotesis dapat diterima atau ditolak. Hipotesis yang teruji kebenarannya melalui eksperimen-eksperimen kemudian dinamakan teori, yang menjadi karangka acuan dalam menerangkan fakta-fakta. Salah satu sifat teori yang penting adalah tentatif, sebab di kemudian hari dapat saja dimodifikasi jika terdapat fakta-fakta lain yang tak dapat dapat diterangkan dengan teori itu, bahkan ditolak bila banyak fakta yang bertolak belakang dengan teori itu. Teori dalam kimia bersifat abstrak, oleh karenanya seringkali divisualiasikan dalam bentuk model-model. Sebagai contoh, teori kinetik molekul gas acapkali divisualisasikan dengan mengunakan bola-bola yang senantiasa bergerak sebagai model, dan gerakan bola-bola tersebut bertambah cepat jika terjadi kenaikan temperatur gas. Contoh lain, pembentukan pasangan elektron yang diperserokan digunakan untuk memvisualisasikan bagaimana atom satu berikatan dengan atom-atom lain dalam membentuk molekul.

Konten kimia yang berupa konsep, hukum, teori, pada dasarnya merupakan produk dari rangkaian proses ilmiah yang dikeumukakan di atas. Oleh karena itu kimia dan juga disiplin lain dalam ilmu pengetahuan alam seringkali dipandang terdiri atas dua elemen dasar, yakni produk dan proses. Aspek produk dari kimia lebih tampak daripada aspek prosesnya, karena publikasi kimia lebih mengutamakan aspek-aspek produknya. Namun, kedua aspek kimia ini perlu dipandang sama pentignya, sebab tidak ada pengetahuan kimia tanpa proses ilmiah yang dilakukan kimiawan.