Chemistry of Atom

`               Pernah dengar kata atom? Haha , pasti mikirnya bom! L Ya, kan? … Jangan salah deh … itu gara-gara dulu pernah ada bom atom Hiroshima dan Nagasaki pada masa Perang Dunia ke-2. Dengernya gitu kan? Tapi frankly atom itu gak kayak gitu deeeh, tapi yaaa kayak ginnnih . Hahah! Langsung aja yaww!.

                Bicara atom, itu berbicara alam semesta pemirsa! Kehidupan juga. Dulu terdapat kontroversial bahwa alam semesta ini tercipta dengan sendirinya, yang dimotori oleh orang-orang materialisme, ada pula yang berpendapat bahwa ada kekuatan yang luar biasa yang bergerak, menjadi pemicu terciptanya alam semesta yang dimotori oleh orang-orang yang percaya adanya Tuhan. Nah , penganut materialisme ini nih termasuk Karl Marx dan Friedrich Engles menyatakan bahwa alam itu statis gak ada awal dan akhirnya. Alam semesta tidak ada yang menciptakan dan tidak ada pula yang menghancurkan alias ada dengan sendirinya. Tiba-tiba muncul seorang ahli astronomi Inggris, Sir Fred Hoyle yang dengan teori Steady-state-nya bahwa alam semseta mengalami perluasan tetapi tetap bersikeras bahwa alam semesta tidak terbatas dalam skalanya dan tanpa awal maupun akhir tentunya dengan munculnya materi secara spontan. Nah, teori inilah yang bertolak belakang dengan Teori Big-Bang.

                 Mulai teori Alexandre Friedman, Albert Enstain, Georges Lemaitre,  dan temuan Edwin Hubble yang mengamati bintang-bintang memancarkan cahaya geser merah tergantung jarak mereka yang diperolehnya di Observatorium Mount Wilson yang membuktikan bahwa alam semesta itu meluas. Emmm, intinya gini deh … Teori Big-Bang itu menyatakan bahwa sesuatu itu memiliki volume nol berarti sesuatu itu tidak ada. Seluruh alam semesta ini diciptakan dari sesuatu yang tidak ada yang selanjutnya memiliki awal yang awalnya itu berasal dari ledakan titik-massa yang memiliki volume nol ini. Teori ini semakin diyakini kebenarannya setelah beberapa ilmuan George Gamow, Arno Penzias dan Robert Wilson menemukan suatu bentuk radiasi yang hingga saat itu tak teramati yang disebut radiasi latar belakang kosmis . Nah, lo! Nggak paham kan? Saammma saya juga! :D .

                Dari momen ke momen atom mulai tercipta. Para ahli fisika menganalisa dengan kemampuan berhitungnya dalam memahami kronologi dari setiap kejadian dan fase. Bahwa penyusun partikel maupun materi itu terbentuk selang setelah 10^-43 ledakan terjadi. Mulai dari atom Hidrogen dan Helium sampai berjuta-juta atom yang lainnya. Bahkan seorang ahli astrofisika, Hugh Ross, menjelaskan bahwa pencipta alam semesta ini melampaui semua dimensi. Kenapa? Karena komentar-komentar mereka bahwa atom-atom bermunculan dengan fenomena yang menakjubkan, lewat hukum-hukum fisika tentang gaya yang berhubungan dengannya, gaya nuklir kuat, gaya nuklir lemah, gaya gravitasi dan gaya elektromagnetik. Paham gak? Nanti aja wes di bawah tak jelasin. ;-) .

                Ribet banget historisnya, Bi’?! Heh, itu hanya beberapa kata dari historis paling lengkapnya lo yak. Beda lagi nantinya kalau kamu Tanya, kok bisa atom gitu? Itu pertanyaan yang gak bakal ada jawaban tuntasnya. Kayak filsafat aja. Oh, ya! Belajar atom juga berfilsafat loh ya! Atomisme namanya. Ada beberapa ilmuan yang mencoba-coba berputar-putar sampai botak bin jenggotan membuat teori tentang bentuk atom, gak cuma keberadaannya cin! Dari masa Yunani Kuno sampai era modern. Nih tak ceritain.

                Dulu, Demokritus seorang filsuf dari Abdera memberi nama atom dari asal a-tomos yang berarti tidak dapat dibagi-bagi lagi. Atom bagaikan blok-blok kecil yang sangat kecil sampai tak terhingga sehingga tidak dapat dilihat oleh mata tapi bersifat abadi. Analoginya gini deh, butiran pasir bersama-sama membentuk pantai. Jadi, pasir adalah atom, dan pantai adalah senyawanya. Beliau juga berpendapat kalau atom sepenuhnya padat dan tidak memiliki struktur internal sehingga sifat dari material itu berbeda baik bentuk, massa dan ukurannya. Leocippus, perintis atomisme sebelum Demokritus juga berasumsi bahwa jika ada atom pasti ada pasangannya, dalam hal ini kekosongan (void). Alasannya, ya karena ada panas, ada dingin, ada basah maka ada kering. Jika tak ada kekosongan maka atom akan berdesak-desakan satu dengan yang lainnya di semesta ini. Pendapat para atomis lainnya bahwa benda makroskopis misalnya balok kayu,kekosongan tidak hanya ada pada batas permukaannya saja tapi juga di dalamnya. Ini dengan praktis menjelaskan mengapa ada benda yang berat dan ringan –benda dengan kadar atom lebih tinggi dan kekosongan lebih rendah akan menadi lebih berat. Nah, lo. Bandingkan sama teori-teori buku yang pernah kamu baca tentang beratnya suatu benda, apa ada hubungannya dengan massa jenisnya? Ayoo! Serasi nggak sama teori ini.

                Terus teori yang era science gimana bi’? . Pertama John Dalton pada tahun 1803 mengungkapkan hukum kekekalan massa dan perbandingan tetap.  Bahwa,

1.       Sebuah elemen terdiri dari partikel yang sangat kecil dan tak dapat dibagi-bagi lagi.

2.       Setiap atom punya karakteristik sendiri-sendiri sehingga atom satu dengan lainnya berbeda.

3.       Atom tidak bisa diciptakan, dimusnahkan atau diubah menjadi elemen yang lain.

4.       Senyawa terbentuk ketika atom yang berbeda bergabung.

5.       Jumlah dan jenis atom pada suatu senyawa adalah konstan.

Kelemahan teori ini, belum bisa menjelaskan hal yang berhubungan dengan spectrum atom, gejala keradioaktifan dan sifat atom lainnya. Kedua , Joseph John Thomson. Dimulai dari penemuan hukum Faraday melalui percobaan elektrostatis. So, G. Johnstone Stoney pada tahun 1891 menyimpulkan bahwa dalam atom terdapat muatan listrik yang disebut electron. Selanjutnya, Joseph John Thomson menemukan angka perbandingan muatan terhadap massa elektronn yaitu e/m electron -7,76 x 10¹¹ C kg^-1 . Nah, model atom Thomson ini kita bayangkan aja suatu bola yang bermuatan positif dan permukaannya menempel electron.

                Ketiga, Rutherford pada tahun 1911 melalui percobaan hamburan partikel alfa yang dikenalkan pada lapis tipis logam emas. Didapat kesimpulan bahwa

1.       Sebagian besar volume atom meupakan ruang kosong karena ada sinar alfa yang menembus logam.

2.     

      Inti atom bermuatan positif karena terjadi pembelokan arah sinar alfa yang mengindikasikan terjadinya penolakan terhadap partikel alfa.

3.       Massa atom terpusat pada inti atom karena terjadi pemantulan partikel alfa pada inti atom yang masif dan kaku.

Model atom Thomson ini, bahwa electron mengitari inti seperti planet mengitari matahari. Selanjutnya, yang keempat Niehls Bohr pada tahun 1913, memprbaiki model atom yang diusulkan Rutherford. Bahwa ,

1.       Electron dalam inti bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit atau tingkat energi. Jadi kayak planet-planet yang mengelilingi matahari tapi orbitnya gak bentuk elips.

2.       Elekrton itu berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.

3.       Perpindahan electron dari tingkat energi tinggi ke rendah disertai pemancaran energi. Sebalikanya, disertai penyerapan energi.

4.       Electron yang bergerak pada lintasannya berada pada keadaan stasioner.

Terakhir, model Mekanika Kuantum / Gelombang. Sommerfeld menyempurnakan teori Bohr dengan menambahkan orbit-orbit elips. Orbit pertama berupa lingkaran dan kedua berupa elips, ketiga berupa dua orbit elips dan seterusnya. Jadi electron itu bergerak dalam satu orbit elipstik dengan dua deraat kebebasan. Atom-atom berkelakuan sebagai osilator, mengahsilkan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi gelombang tertentu dan energi yang dibawa gelombang itu dibawa oleh foton sesuai dengan intensitas gelombangnya. Teori ini yang bisa menjelaskan perpindahan electron dari atom satu ke lainnya nantinya. Intinya yang dijadikan konsep sampai jaman sekarang oleh ilmuan selanjutnya.

Itu teori –teori atomisme, pemirsa yang budiman. Emmm, bisa disimpulkan kan bahwa atom itu tersusun dari inti atom dan electron. Inti atom itu terdiri dari proton dan neutron. Jari-jari inti kira-kira seperseribu jari-jari atom. Dalam angka, jari-ajari atom 10^-8   (0,00000001) cm dan jari-jari inti adalah 10^-12 (0,000000000001) cm. kecil banget yaaa, yuk kita ngebayangin aja. Kita bayangkan atom itu sebesar biji rambutan ketika kelereng di tangan kita sebesar bumi. Dengan skala yang seperti itu, masih mustahil bagi kita untuk melihat inti yang kecil-kecil. Jadi bii rambutannya kita perbesar lagi jadi 200 meter. Sukar dibayangin kan? Padahal tetap aja. Inti atom tidak lebih besar dari sebutir debu.

Udah dulu ya, bicara teorinya. Sekarang kita bicara tentang bom. Sebenarnya bener gak seeeh, bom itu meledak gara-gara atom . Eh, atau atomlah yang menyebabkan adanya bom? Haha, sama aja Bi’ pertanyaannya. Jadi gini atom itu kan menyimpan energi yang kuat dan saaangat besar! . kekuatan ini tersimpan di dalamnya begitu hebat sehingga penemuan tentang kekuatan ini memungkinkan manusia membangun kanal besar antara samudera, menggali menembus gunung memproduksi iklim buatan, dan menyelesaikan proyek bermanfaat. Nah, tapi nih tapi. Takdir berkata lain. Penyalahgunaan kekuatan ini, dalam hitungan detik menghilangkan nyawa banyak orang. Nggak di Nagasaki sama Hiroshima aja, tapi kecelakaan Pembangkit Tenaga Nuklir Chernobyl juga. Nah, apa sih sebenarnya yang tersimpan dalam suatu atom sampai menghasilkan energi yang besar gitu? .

Setiap orang, kita. Kalau nggak pengen diganggu jangan mengganggu orang lain, gitu kan? . ya sama! Kayak dua gaya ini yang ditemukan setelah dilakukan penelitan oleh ribuan orang kalau gak diganggu yaaa gak bakal memancarkan energi juga. Reaksi fisi dan fusi. Reaksi fisi dimana inti atom yang terikat oleh gaya terkuat di alam semesta, atau gaya nuklir kuat, terbelah menjadi fragmen-fragmen. Dalam percobaannya, ilmuwan menembakkan netron pada inti uranium dengan kecepatan tinggi. Setelah netron diserap inti uranium, inti menjadi sangat stabil. Ketika inti tidak stabil berarti ada perbedaan jumlah proton dan neutron di dalam inti yang menyebabkan ketidak-setimbangan di dalam strukturnya. Akhirnya, inti memlulai pembelahan menjadi fragmen dan memancarkan sejumlah energi untuk menghilangkan ketidakseimbangan ini tentunya dengan kecepatan tinggi pula. Nah, pembelahan inilah yang seperti Hiroshima dan Nagasaki istilahnya bom atom temen-temen. Jadi bayangin deh bola bandul yang sering dimainin kita waktu kecil. 2 bola bandul anggap jadi satu bola dulu lah. Nah karena diberikan gaya, jadi pecah deh jadi dua. Masing-masing pecah lagi jadi dua teruuus sampai keadaannya stabil.

Selanjutnya reaksi fusi. Yaitu kebalikan dari fisi merupakan proses penyatuan dua inti ringan menjadi inti yang lebih kuat dan menggunakan energi pengikat yang dilepaskan. Bom yang sering diciptakan dari reaksi ini dinamakan bom hydrogen. Bom jenis ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan bom atom. Dua buah atom yang pernah benar-benar digunakan dalam perang adalah Little Boy dan Fat Man. Dijatuhkan dari Bomber B-29 dengan ukuran yang sangat besar sehingga satu B-29 hanya mampu mengangkat satu bom saja. Apakah reaksi fusi hanya terjadi pada bom? Ya nggaklah. Di matahari yang menyinari bumi kita setiap waktunya terjadi reaksi fusi. Panas dan sinar yang datang dari matahari antara hydrogen dan helium. Setiap detik, matahari mengubah 564 juta ton hydrogen menadi 560 juta ton helium dan 4 juta ton sisa materi diubah menjadi energi. Kebayang gak, udah berapa materi yang hilang karena dibentuk energi oleh matahari tuh? Tapi gak akan habis kan? . :-/ .

Terus, bom atom ada efeknya nggak ya? Wah! Jelas meeeen. Selain menghilangkan nyawa makhluk hidup, mau manusia ke’, hewan ke’, tumbuhan ke’ juga menciptakan penyakit. Seperti kanker, cacat, luka bakar dll. Amerika Serikat meledakkan bom hydrogen Castle Bravo di pulau Marshall. Di luar kendali bom tersebut meledak di luar kekuatan yang telah diperhitungkan. Akibatnya awan radioaktif menyebar luas 18.000 km² dan mencemari pulau Marshall dan sebuah kapal yang tengah mengangkut berton-ton ikan. Setelah dievakuasi pulau Marshall tidak dapat dihuni lagi. Setelahnya, penduduk Marshall banyak yang terjangkit kanker dan melahirkan bayi cacat. Ikan-ikan yang dibawa ke pasaran terkontaminasi sehingga penduduk Jepang menolak memakan ikan-ikan tersebut.

Huuuu, sungguh sangat menakjubkan ya. Bikin hati saya jedat jedut. Haha … Yaaa itu sekilas atom temen-temen. Jadi bicara atom jangan langsung mengarah ke bom deeeh. Emang iya siiih kalau bom itu dibentuk dari inti atom suatu unsur. Tapi kan itu karena memang disalahgunakan. Reaksi fusi kalau tidak terajadi di matahari, mana mungkin akan terjadi panas dan ia memancarkan sinarnya. Bismillah aja ya, bom-bom yang begituan gak bakal ada lagi di zaman yang memang super duper makin canggih kini. 

Selengkapnya di The True Power of Atom, 2009 karya Achamad Kholish Ghalib .