kisah penemu oksigen - awal mula teori atom
Sejarah penemu oksigen. Bagaimana perjalanan Joseph Priestley dan Lavoisier menemukan oksigen.

Kisah Penemu Oksigen – Awal Mula Teori Atom

Posted on

Ketika dia (Musa) melihat api, lalu dia berkata kepada keluarganya, “Tinggallah kamu (di sini), sesungguhnya aku melihat api, mudah-mudahan aku dapat membawa sedikit nyala api kepadamu atau aku akan mendapat petunjuk di tempat api itu.”

Al-Quran, Thaha:10

Salah satu perjalanan sains yang sangat penting tetapi tidak pernah diceritakan di buku-buku sekolah ialah tentang penemu oksigen. Penemuan oksigen ini menjadi langkah awal untuk merumuskan teori atom serta membantu membuat ilmuwan menemukan unsur-unsur kimia penting lainnya lainnya.

Penemuan Unsur Kimia

Kalau kalian melihat ke data Tabel Periodik Unsur kimia, maka akan menemukan sedikit keanehan. Tahun penemuan unsur kimia tersebut, lebih awal daripada tahun pengungkapan teori atom​1​. Bagaimana mungkin?

Bagaimana ilmuwan mengetahui tentang Oksigen sebelum mengenal teori atom? Ini pertanyaan yang sudah lama ada dikepalaku.

Jawabannya cukup sederhana, bahwa ilmuwan telah mendeskripsikan karateristik berbagai larutan, padatan ataupun gas jauh sebelum dikemukakannya teori atom.

Artinya, sebelum adanya teori atom, ilmuwan tidak membedakan antara gas yang terbentuk dari senyawa ataupun atom, keduanya dianalisa dengan cara yang sama, diamati karakteristiknya dengan standar analisa yang sama.

Kemudian dari analisa tersebut, terdeskripsikan bahwa padatan, larutan ataupun gas tersebut berbeda dari yang sebelumnya telah ditemukan. Walaupun hampir semua ilmuwan memberikan nama pada setiap bahan kimia yang ia temukan, namun tidak semua nama tersebut digunakan, terkadang nama tersebut digantikan dengan nama yang telah populer di masyarakat sains.

Jadi ilmuwan tidak perlu tahu konsep atom untuk mengetahui keberadaan unsur oksigen, yang perlu mereka lakukan ialah mendeskripsikan sifat kimianya, apakah berbeda dengan gas-gas lainnya seperti karbon dioksida ataupun H2S (bau kentut). Ketika terbukti berbeda, maka ilmuwan memberikannya nama.

Siapakah Penemu Oksigen

Nama dari oksigen yang diberikan oleh Joseph Priestley pertama kali ialah “dephlogisticated air”, nama ini kemudian diubah oleh Antoine Laurent Lavoisier menjadi “oxygen” seperti yang kita kenal.

Ilmuwan ketiga yang juga turut andil sebagai penemu Oksigen ialah Carl Wilhelm Scheele yang sebenarnya menemukan oksigen lebih dahulu dari Joseph Priestley maupun Lavoisier. Tetapi temuan itu terlambat dipublikasikan sehingga Priestley yang lebih layak dikatakan sebagai penemu oksigen.

Joseph Priestley

Seorang ilmuwan dan diakui sebagai penemu oksigen berkebangsaan inggris yang memulai karirnya dari kalangan religius gereja. Ia mampu mengakses berbagai fasilitas penelitian, sehingga ketertarikannya dibidang sains dapat tersalurkan.

Joseph Priestley menguji aktivitas tikus yang diberi gas Oksigen.

Priestley bukan seorang saintis yang memulai percobaan dengan cermat, kebanyakan dari percobaan yang ia mulai atas dasar coba-coba saja. Tetapi ia memiliki kemampuan observasi yang luar biasa.

Ia melakukan berbagai percobaan untuk menemukan berbagai jenis gas. Serangkaian penelitian ini nantinya dibukukan dengan judul “Eksperiment dan Observasi Terhadap Berbagai Jenis Udara”.​2​

Dengan bermodalkan rasa penasaran dan keinginan untuk menoba-coba hal baru, Priestley dikenal karena menemukan air soda atau air berkarbonasi. Jadi nantinya ketika kamu meminum sprite atau fanta, ingat kalau itu jasa dari Priestley.

Saat berada di pabrik bir, Priestley dengan keisengannya mencoba “menangkap” gas yang mungkin keluar dari proses fermentasi. Di dalam eksperiment sains klasik, metode paling umum untuk menangkap gas ialah dengan menggunakan air. Sifat air yang mampu melarutkan berbagai bahan kimia, dianggap dapat melarutkan gas. Setelah menuangkan air ke gelas yang berisikan gas sisa dari proses fermentasi, ia mengocoknya dan mencoba rasanya. Refreshing!

Walaupun cara ini tergolong berbahaya dalam kacamata sains modern dan seharusnya tidak dilakukan karena bisa saja gas yang diperoleh beracun, tetapi begitulah cara awal sains klasik menemukan bahan kimia dasar.

Ia kemudian mengungkapkan bahwa ada gas yang dihasilkan dalam proses fermentasi, gas ini ia sebut sebagai “Fixed Air” yang kita kenal sebagai karbon dioksida (CO2).

Setelah merasakan perbedaan rasa dari air tersebut, Priestley menganggap pasti ada efek kesehatan dari air berkarbonasi yang baru saja ia temukan. Ide ini didasari dari keyakinan yang telah populer bahwa air dari sumber tertentu memiliki rasa yang unik dan efek kesehatan yang luar biasa. Priestley menganggap air yang sama dapat diproduksi dari laboraturium.

Ide bahwa air berkarbonasi memiliki efek kesehatan maupun penyembuhan disambut oleh banyak ilmuwan sebagai hal yang patut diuji. Publikasi ilmiah Priestley akhirnya sampai pada Hyacinthe de Magelan seorang mata-mata Perancis yang bertugas untuk mengambil penelitian penting di Inggris untuk dikembangkan di Perancis.

Magelan mengirimkan teks tersebut ke seorang peneliti muda di Perancis bernama Antoine Laurent de Lavoisier.

Antoine Laurent de Lavoisier

Lavoisier dikatakan sebagai “penemu oksigen yang sebenarnya” oleh banyak kalangan ilmuwan karena ia yang mendeskripsikan dengan baik, detil dan penting tentang gas oksigen. Tetapi bagaimanapun Priestley ialah yang pertama mensintesis gas oksigen dan mendefinisikannya.

Lavoisier dan istrinya

Mengawali karirnya sebagai akuntan di pemerintahan, Antoine Laurent Lavoisier memiliki ketertarikan yang mendalam pada bidang sains. Ia menyisihkan waktunya setiap sebelum kerja dan malam sepulang kerja untuk melakukan berbagai penelitian ilmiah di laboraturium pribadinya.

Di laboraturium tersebut ia didukung oleh seorang wanita muda yang sangat cerdas, Marie-Anne Pierrette Paulze, yang tak lain ialah istrinya. Marie menguasai bahasa inggris dan memahami konsep-konsep sains yang berkembang saat itu. Jika dimasa kini, Marie kemungkinan besar akan menjadi seorang saintis yang hebat.

Di laboraturium itulah Lavoisier melakukan perhitungan analisis kualitatif dan kuantitatif dengan sangat spesifik dan akurat. Seperti yang dikenal saat ini bahwa Lavoisier ialah penggagas hukum kekekalan masa.

Ketika Lavoisier menerima surat dari Magelan, ia memutuskan untuk secara serius mempelajarinya. Tetapi ketertarikan Lavoisier bukan kepada efek kesehatan ataupun pengobatan yang ditawarkan oleh air berkarbonasi yang dikenalkan Priestley, melainkan pada perkembangan ilmu pengetahuan (khususnya kimia) di Inggris.

Hasilnya, Lavoisier dengan bantuan istrinya menerjemahkan dan membaca teks-teks publikasi dari Royal Society of Chemistry, di dalamnya dimuat temuan-temuan kimia modern termasuk dari Priestley yang tengah sibuk menguji air berkarbonasi buatannya untuk menyembuhkan penyakit.

Dalam suatu kesempatan, Lavoisier berkesempatan untuk makan malam dengan Priestley. Saat itu Priestley tak hanya menyampaikan tentang Fixed Air (CO2), namun juga temuannya tentang gas yang dihasilkan dari pemanasan oksida raksa (HgO). Dalam deskripsi Priestley, gas tersebut memberikan nyala yang lebih terang pada lilin dan mampu membuat tikus hidup di dalam tabung lebih lama dibandingkan udara biasa.

Pada sesi makan malam itu, Lavoisier menyadari kalau langkah saintifik yang ditempuh oleh Priestley ialah acak, tidak sistemtis dan tampak tak bermakna. Ia tidak menyukainya, tetapi pengetahuan baru yang disampaikan oleh Priestley diambil sebagai “Hal yang layak untuk diuji”.


Lavoisier melakukan uji ulang percobaan dari Priestley untuk memanaskan Oksida Raksa, kemudian mendapatkan pertanyaan yang sangat mendasar “Gas apakah yang dihasilkan? Mengapa memberikan efek seperti udara namun dengan kualitas lebih baik?”

kisah penemu oksigen - awal mula teori atom
Rangkaian Percobaan Lavoisier memanaskan oksida raksa untuk menghasilkan oksigen.

Dari pertanyaan tersebut, Lavoisier sangat tertarik pada fenomena yang terjadi pada logam merkuri. Dengan berbagai literatur dan pengamatan pribadi, ia menemukan bahwa Oksida Merkuri ketika dibakar pada temperatur tinggi akan menghasilkan gas (Oksigen). Sementara jika logam Merkuri (Hg) dibakar pada temperatur rendah akan menghasilkan Oksida Merkuri.

Ketika hal ini dihubungkan dengan konsep terjadinya pembakaran berdasarkan teori phlogiston, yang diakui kebenarannya oleh mayoritas saintis pada masa itu, maka teori tersebut gagal menjelaskannya​3​.

Secara singkat, teori phlogiston menjelaskan bahwa setiap benda memiliki elemen bernama phlogiston, elemen ini akan hilang ketika benda terbakar. Itulah sebabnya massa benda akan berkurang setelah terjadinya pembakaran.

Tetapi, ketika dihubungkan pada fenomena logam merkuri yang diamati oleh Lavoisier, pertama-tama saat merkuri dibakar yang terjadi ialah penambahaan massa, karena secara kimiawi terjadi reaksi pembentukan oksida merkuri​4​.

$2Hg + O_2 –> 2HgO $ -kondisi normal

$2HgO + O_2 –> 2Hg + 2O_2 $ -kondisi >400 Celcius

Tetapi kemudian saat suhu pembakarannya melebihi 400 C, massa dari logam merkuri turun.

Karena Lavoisier ialah penggagas hukum kekekalan massa, hal tersebut membuatnya bertanya-tanya. Apa yang sebenarnya terjadi? Mengapa massa logam bertambah dan berkurang untuk fenomena yang sama?

Ini membuat teori phlogiston tidak konsisten, disebutkan bahwa terjadi penurunan massa setiap terjadinya pembakaran sebab zat phlogiston yang terdapat di dalam bahan akan menguap ke udara ketika terjadinya pembakaran (Terbentuk api kasat mata).

Revolusi Kimia

Dalam kasus merkuri, terjadi penambahan massa saat dibakar. Lalu dari mana massa tersebut diperoleh? Mengapa massanya tidak berkurang jika terjadi pembakaran yang secara teori mengeluarkan zat phlogiston?

Inilah yang mendasari keberanian Lavoisier menentang Teori Phlogiston yang dianggap oleh seluruh ilmuwan kimia dapat menjelaskan tentang fenomena api dan proses pembakaran. Ia merasakan kontradiksi di dalam Teori Phlogiston sangat tidak masuk akal, sehingga tak seharusnya dijadikan konsep sains.

Ia akhirnya merumuskan bahwa ada suatu gas yang terdapat dalam kandungan udara dan bereaksi dengan logam membentuk zat baru yang lebih berat. Gas tersebut adalah yang menghidupkan api pada lilin, dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk bernafas dan diproduksi oleh tanaman.

Komponen gas tersebut kemudian ia beri nama oksigen, karena sifatnya sebagai pembentuk asam.

Air Bukanlah Elemen

Lavoisier kemudian menghabiskan 12 tahun untuk meneliti tentang keberadaan gas oksigen di alam, bagiamana sifat-sifat gas ini dan apa saja reaksi yang terjadi padanya. Ia bahkam menemukan bahwa reaksi antara oksigen dan hidrogen akan menghasilkan air​5​.

Reaksi ini sangat berpengaruh dalam penemuan atom nantinya, sebab telah mengubah persepsi orang-orang tentang elemen dan unsur pembentuk alam semesta.

Jika saintis masih banyak yang melihat bahwa air adalah elemen atau unsur utama pembentuk realita seperti yang diungkapkan oleh Plato dan Aristoteles, Lavoisier membuktikan bahwa air memiliki elemen yang lebih dasar yaitu gas Hidrogen dan gas Oksigen.

Udara Bukanlah Elemen

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Priestley, ia memisahkan beberapa jenis udara. Salah satu yang berhasil diamatinya ialah keberadaan Karbon dioksida CO2 yang ia sebut sebagai “fixed air” karena sifatnya yang tidak dapat terbakar ataupun memfasilitasi terjadinya pembakaran, ini merujuk pada teori phlogiston.

Dalam hal tersebut, Lavoisier memberikan penjelasan yang jauh lebih akurat. Ia mengatakan bahwa salah satu komponen penting dalam pembakaran ialah keberadaan gas oksigen di udara, oksigen ini bereaksi membentuk senyawa karbon dioksida dalam proses pembakaran. Hal inilah yang menyebabkan api padam ketika di tabung tertutup, sebab keseluruhan oksigen berubah menjadi karbon dioksida.

Api adalah Bagian dari Proses, Bukanlah Elemen

Walaupun fenomena nyala api belum didefinisikan dengan baik oleh Lavoisier, namun ia telah menghapuskan konsep phlogiston yang dianggap sebagai elemen api yang terlihat saat pembakaran.

Ia telah memberikan gambaran bahwa nyala api adalah proses reaksi kimia, nyalam merah tersebut bukanlah suatu materi. Ini juga merupakan konsep yang penting dalam merevolusi ilmu kimia.

Definisi nyala api ini baru dijelaskan setelah era fisika kuantum.

Ini membawa era baru di dalam ilmu kimia, sebab peneliti muda pada generasi berikutnya terinspirasi untuk mempertanyakan “Jika oksigen dapat berikatan dengan logam seperti besi dan tembaga, maka bagaimana cara melepaskan ikatan tersebut untuk melihat wujud “tunggal” dari logam saja”.

Tantangan ini yang nantinya dijawab oleh Sir Humphrey Davy, seorang saintis yang terinspirasi untuk menjadi Newton di bidang Kimia.

Penutup

Sampai di sini dulu Kisah Penemuan Oksigen – Awal Mula Teori Atom sekaligus bantahan teori phlogiston yang dilakukan oleh Priestley dan Lavoisier. Cerita ini akan saya lanjutkan dengan definisi atom dan penemuan-penemuan unsur kimia baru yang diawali oleh Sir Humphrey Davy hingga penghitungan massa atom oleh Thompson​6​.

Please, comment atau share pendapat kalian tentang cerita seperti ini, aku akan menulis lebih banyak cerita campuran antara temuan sains dan biografi ilmuwan yang bekerja dibalik jas labnya.

Join 10,724 other subscribers

Referensi:

  1. (1)
    Huda , M. M. Sistem Periodik Unsur https://mystupidtheory.com/spu/.
  2. (2)
    Wikipedia, C. Experiments and Observations on Different Kind of Air https://en.wikipedia.org/wiki/Experiments_and_Observations_on_Different_Kinds_of_Air.
  3. (3)
    Huda, M. M. Runtuhnya Teori Sains : Phlogiston The Pseudo Element https://mystupidtheory.com/runtuhnya-teori-sains-phlogiston-pseudo/.
  4. (4)
  5. (5)
    Curiousity, C. The Mystery of Matter “Out Of Thin Air” https://www.youtube.com/watch?v=z3Gt5IOjAuc.
  6. (6)
    Huda, M. M. Cara Mengukur Massa Atom https://mystupidtheory.com/cara-mengukur-massa-atom/.

Mengaku-ngaku sebagai penulis sejak 2013, tak satupun buku yang berhasil dituliskan. Amatir Garis Keras!

One thought on “Kisah Penemu Oksigen – Awal Mula Teori Atom

  1. Dari dulu saya selalu penasaran pada energi-energi tak terlihat yang ternyata memiliki kemampuan untuk mempengaruhi segala detak kehidupan manusia.
    Eh, ternyata sekarang lagi suka buka2 teks tentang energi kuantum. Udah pernah nulis ttg kuantum mas? Kasih linknya dong mau aku baca. Tengkiu

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.