Seri Filsafat Kimia (8)

FENOMENA ADANYA "MASS DEFECT" PADA INTI ATOM DAN HIKMAHNYA

Oleh: 
Agung Nugroho Catur Saputro 

Ketika pengetahuan ilmuwan tentang inti atom semakin baik, para ilmuwan dikejutkan oleh kemunculan suatu fenomena yang "aneh" terkait massa inti atom. Inti atom tersusun atas proton yang bermuatan listrik positif dan neutron yang tidak bermuatan listrik atau netral. Jika massa proton dan massa neutron digabungkan, maka total massa yang diperoleh "seharusnya" akan sama dengan massa inti atom keseluruhan.

Misalnya atom helium yang memiliki 2 elektron pada kulit atomnya. Pada inti atom helium  terkandung 2 proton dan 2 neutron. Jika massa 2 proton dan massa 2 neutron dijumlahkan, seharusnya massa hasil penjumlahan tersebut akan sama dengan massa inti atom helium. Secara logika seharusnya seperti itu, tetapi faktanya tidak seperti itu. Bagaimana fakta yang ditemukan para ilmuwan? 

Para ilmuwan ternyata menemukan fakta yang "ganjil" atau aneh terkait massa inti atom. Jika hasil penjumlahan massa proton dan massa neutron suatu inti atom dibandingkan dengan massa inti atom, ternyata "selalu" diperoleh fakta bahwa massa inti atom keseluruhan pasti lebih kecil. Fenomena aneh tersebut dikenal dengan sebutan "Cacat Massa" atau "Mass Defect". Jadi seakan-akan ada massa yang hilang. Lantas ke manakah selisih massa yang hilang tersebut? 

Teori Relativitas menyatakan bahwa massa yang hilang dari total massa nukleon-nukleon penyusun inti atom berubah menjadi energi ikatan inti (nuclear binding energy). Dengan menggunakan persamaan hubungan kesetaraan massa-energi Einstein (E = mc2, (angka dua sebagai bilangan pangkat) dimana E: energi, m: massa, c: kecepatan cahaya), kita dapat menghitung besarnya energi ikatan inti pernukleon.

Penjelasan keberadaan energi ikatan inti ini sangat berguna dalam menjelaskan kestabilan inti atom. Kita tahu bahwa di dalam inti atom terdapat proton yang bermuatan listrik positif dan neutron yang netral. Seharusnya karena sama-sama bermuatan positif, antar proton dalam inti akan tolak-menolak (sesuai hukum Coulomb) dan menyebabkan inti atom tidak stabil. Tetapi faktanya banyak inti atom yang stabil, hanya beberapa inti atom tertentu yang bersifat tidak stabil (inti  radioaktif). Bagaimana kestabilan inti ini dijelaskan dengan konsep energi ikatan inti? 

Gaya tolakan antar muatan positif yang mendorong proton-proton cenderung saling menjauhi seolah-olah dinetralkan atau di nol-kan oleh keberadaan energi ikatan inti. Jadi energi ikatan inti ini seakan-akan mengikat nukleon-nukleon di inti atom (proton dan neutron) begitu kuatnya sehingga mereka tetap stabil di dalam inti. 

Hikmah apa yang dapat kita ambil dari fenomena "Mass Defect" tersebut? Fenomena adanya "Mass Defect" pada inti atom mengajarkan kepada kita tentang arti penting sebuah energi ikatan. Energi ikatan inti mampu menjaga kestabilan inti atom dari dorongan ketidakstabilan dari dalam inti atom sendiri. Energi ikatan inti tersebut bukan berasal dari luar inti, tetapi justru muncul dari inti atom sendiri sebagai efek dari massa nukleon inti atom yang hilang. 

Konsep ini jika kita implementasikan dalam kehidupan, akan sangat besar dampak positifnya. Coba bayangkan, apa yang terjadi jika ada orang yang lemah  dikumpulkan dengan sesama orang yang lemah, apakah lemahnya bertambah besar?

Ternyata berkumpulnya orang-orang yang sama-sama lemah tidak menyebabkan semakin meningkatnya kelemahan, tetapi yang terjadi malah sebaliknya yakni semakin berkurangnya kelemahan dan efek lainnya yaitu munculnya kekuatan baru  yang entah datangnya dari mana karena sebelumnya pada diri orang-orang lemah tersebut tidak ada kekuatan. Aneh bukan?

Paradigma inilah yang mungkin dulu dipergunakan oleh para pendiri bangsa ini ketika berjuang membebaskan diri dari kekangan penjajah dan berusaha memerdekakan diri menjadi negara merdeka yang berdaulat.  Ketika rakyat berjuang sendiri-sendiri maka perjuangan tersebut sangat mudah dikalahkan oleh penjajah. Rakyat waktu itu dibuat lemah oleh penjajah, baik lemah secara ekonomi maupun lemah secara pemikiran agar tidak ada potensi untuk memberontak.

Tetapi para pendiri bangsa ini mengetahui "rahasia luar biasa" dari sebuah ikatan (persatuan). Persatuan tidak harus dibangun dari persamaan, tetapi justru bisa dibangun dari adanya "perbedaan". Kita tahu bahwa menurut hadits Rasulullah Saw,  perbedaan itu adalah rahmat. Adanya perbedaan adalah suatu keniscayaan, tetapi munculnya upaya mempersatukan perbedaan tersebut adalah sebuah rahmat dari Allah Swt.

Karena Indonesia adalah bangsa yang bhinneka, majemuk, beraneka ragam suku dan bahasa, maka rasa persatuan bisa dibangun dari perbedaan-perbedaan tersebut. Maka dideklarasikan "Sumpah Pemuda" yang mempersatukan rakyat Indonesia walau berbeda suku, agama, ras, bahasa, pakaian maupun tradisi. Semua perbedaan tersebut yang sebenarnya bisa berpotensi untuk memecah belah persatuan, tetapi oleh para pendiri bangsa ini justru dijadikan sebagai "dasar persatuan". Lantas apa dampak dari persatuan (Sumpah Pemuda) tersebut? 

Dampaknya adalah munculnya "energi luar biasa" terhadap semangat perjuangan. Semua rakyat Indonesia semangat berjuang, mengorbankan segala kepentingan pribadi dan golongan, hanya demi tegaknya Negara Kesatuan Republik Indonesia (NKRI). Seandainya rakyat Indonesia waktu itu tidak mau berkorban, lebih mementingkan kepentingan suku dan golongannya, mungkin saat ini kita masih berada di bawah tekanan penjajah.

Begitulah hebatnya energi yang muncul dari sebuah ikatan (persatuan). Sebuah ikatan tidak hanya sekedar menyatukan, tetapi justru bisa memunculkan energi baru. Inilah rahmat dari sebuah ikatan. Ikatan yang bisa dibangun dari fondasi perbedaan akan membawa rahmat yang luar biasa. Mungkin demikianlah tujuan mengapa Allah Swt menciptakan manusia berbeda-beda suku dan bangsa. Wallahu a'lam.[]

*) Staf Pengajar Kimia di Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Sebelas Maret (UNS)

 

PAPI SUDAH SIAP JADI JUARA?

Oleh:

Agung Nugroho Catur Saputro 

Setelah menjadi warga di perumahan Gumpang Baru RT 10, saya berusaha untuk bisa terlibat aktif di setiap kegiatan RT. Setiap bulan juga saya berusaha untuk bisa datang menghadiri rapat rutin pertemuan warga RT. Kalau tidak ada acara lain yang benar-benar penting dan mendesak, saya berusaha untuk bisa hadir di pertemuan rutin warga RT setiap bulan sekali. 

Tanggal 4 Januari 2025 ada acara lomba memasak mie goreng untuk bapak-bapak antar RT di lingkup RW 02. Kebetulan RT 10 dipercaya untuk menjadi panitia penyelenggaranya. Saya dan istri ikut terlibat dalam penyiapan lomba memasak tingkat RW 02 tersebut. Dan kebetulan saya bersama pak Hendri (sekretaris RT) ditunjuk oleh ketua RT untuk mewakili warga RT 10 mengikuti lomba memasak mie goreng tingkat RW 02 tersebut. 

Karena ditunjuk mewakili RT, maka saya serius mempersiapkan persiapan untuk lomba memasak mie goreng. Saya cari-cari info cara memasak mie goreng dari beberapa orang, termasuk tanya ke istri. Kemudian saya juga mencari ide penyajian mie goreng yang unik dan menarik agar bisa memenangkan lomba. 

Salah satu orang yang sangat mensupport saya dalam mengikuti lomba memasak mie goreng ini adalah putri kecil kami yaitu si kecil Icha. Seminggu sebelum hari pelaksanaan lomba masak, dia setiap hari bertanya kapan papinya latihan masak mie goreng. Setelah saya jelaskan rencana penyajiannya, dia semangat ingin tahu bagaimana bentuk penyajian (plating) mie gorengnya nanti. 

Maka saya dan Icha berselancar di internet mencari ide plating mie goreng. Setiap saya menemukan ide plating, dia memberikan pendapat dan penilaiannya. Beberapa bentuk plating saya pilih dan si kecil Icha memberikan penilaiannya. Hingga akhirnya kami sepakat memilih satu bentuk plating mie goreng yang tepat dan unik serta menarik. 

Sabtu malam menjelang pelaksanaan lomba memasak mie goreng, si kecil Icha bertanya ke saya, "Apakah papi siap jadi juara?" Saya pun menjawab, "Papi siap jadi juara". Si kecil Icha sangat semangat dan antusias mendukung papinya ikut lomba memasak mie goreng. Dia sering bertanya, "Apakah papi bisa dapat juara?" Saya menjawab, "Insyaallah papi dapat menjadi juara. Tetapi nanti hasilnya tergantung penilaian tim juri". 

Malam itu setelah sholat Isyak, kami sekeluarga pergi ke balai RT 10 tempat penyelenggaraan lomba masak. Sore bakda sholat ashar kami juga sudah di balai RT untuk ikut menyiapkan segala keperluan lomba memasak karena kami ikut menjadi panitia penyelenggara. Si kecil Icha juga ikut datang ke balai RT. 

Setelah waktu lomba memasak selesai, selanjutnya waktunya tim juri melakukan penilaian. Saya kembali ke tempat duduk penonton lomba dan mengobrol dengan si kecil Icha. Dia kembali bertanya, "Papi dapat juara tidak?". Saya menjawab, "Belum tahu karena masih menunggu penilaian tim juri". 

Sambil menunggu tim juri selesai menilai masakan peserta lomba, panitia menyelingi dengan acara pembagian door prize kehadiran. Banyak hadiah door prize untuk dibagikan kepada seluruh pengunjung yang hadir, baik panitia, peserta, maupun warga yang ikut menonton lomba masak. Kami dapat empat voucher door prize dan Alhamdulillah keempat-empatnya mendapatkan door prize hiburan. Si kecil Icha cukup senang mendapatkan door prize hiburan yang cukup banyak. 

Ketika waktunya tim juri membacakan juara pemenang lomba memasak mie goreng antar RT di lingkungan RW 02, saya hampir tidak percaya kalau tim Master Chef RT 10 mendapatkan juara pertama. Hal itu dikarenakan kami merasa penampilan kami masih banyak kekurangannya, baik dari rasa masakan maupun bentuk penyajiannya (plating) yang tidak sesuai dengan rencana semula. Karena waktu lomba hampir habis, akhirnya kami buru-buru menata sajian mie goreng kami sejadinya sehingga tidak sesuai desain awal kami. 

Ketika selesai mengumpulkan hasil masakan mie goreng, saya  merasa tidak akan dapat juara. Saya merasa gagal menyajikan masakan mie goreng sesuai desain plating semula. Oleh karena itu, saya sangat kaget dan agak tidak percaya jika ternyata masakan mie goreng kami mendapatkan skor tertinggi dan dinyatakan oleh tim juri (juri independen dari RT dan RW lain) sebagai juara 1. Alhamdulillah, terima kasih ya Allah akhirnya kami tidak mengecewakan bapak ketua dan seluruh warga RT 10. RT 10 memang layak menyandang juara pertama. RT 10: guyub rukun sehat bahagia selamanya. []

Gumpang Baru, 06 Januari 2025

Seri Filsafat Kimia (8)

STRUKTUR KIMIA BENZENA DAN MIMPI KEKULE 

Oleh: 

Agung Nugroho Catur Saputro 

Kisah-kisah tentang kebenaran mimpi seseorang mungkin sudah biasa kita dengar. Apalagi kalau terkait kisah-kisah para Nabi dan Rasul Allah, kita pasti sudah pernah mendengarnya.

Dalam kisah para nabi dan rasul, kita ingat tentang mimpi seseorang pada zaman Nabi Yusuf a.s. terkait masa kemarau dan paceklik panjang yang akhirnya menjadi sarana diangkatnya beliau menjadi pejabat kerajaan dan kisah mimpinya  Nabi Ibrahim a.s. tentang perintah menyembelih putra kesayangannya Ismail a.s. yang akhirnya menjadi cikal bakal perintah ibadah qurban, serta kisah-kisah lainnya. 

Bagaimana dalam ilmu kimia, apakah juga ada kisah mimpi seorang ilmuwan kimia yang melegenda? Ternyata dalam sejarah perkembangan ilmu kimia, pernah juga ada kisah mimpi seorang ilmuwan terkait penentuan struktur kimia senyawa benzena (C6H6). Bagaimana kisahnya? 

Benzena merupakan salah satu senyawa organik yang unik. Mengapa unik? Sifat benzena berbeda dengan sifat senyawa organik yang memiliki jumlah atom C dan H yang sama. Senyawa-senyawa yang  demikian dikatakan tak jenuh jika dilihat dari kebutuhan hidrogen, yang berarti senyawa-senyawa ini masih mampu mengikat beberapa atom hidrogen, tetapi tidak terjadi pada benzena. 

Keunikan lain dari benzena adalah sebelum 1865, tak seorangpun yang mampu menentukan rumus bangun (rumus struktur) yang sesuai untuk benzena. Orang yang mampu melakukannya adalah Friedrich August Kekule.

Kekule diakui sebagai salah satu guru terbesar ilmu kimia di abad 19. Tiga dari lima hadiah Nobel pertama bidang kimia dianugerahkan kepada murid-muridnya : Jacobus van't Hoff (1901), Emil Fischer (1902), dan Adolf von Baeyer (1905). Meskipun mendapat kemasyuran sebagai seorang guru, Kekule sangat dikenal oleh para ahli kimia  karena teori-teorinya tentang struktur molekul senyawa organik.

Teori rumus struktur benzena diusulkan oleh Kekule pada tahun 1865. Kekule dalam mengusulkan rumus struktur benzena ternyata berdasarkan mimpinya di suatu malam. Kisah mimpi Kekule  ini disampaikan oleh Kekule pada pidatonya tahun 1890 pada saat menerima penghargaan di peringatan ulang tahun ke-25 pengumuman rumus benzena di Berlin's City Hall.

Pidato Kekule tersebut di kemudian hari diterbitkan di jurnal ilmiah (Benfey,  Journal of Chemical Education,Volume 35 Tahun 1958 Halaman 21) bersamaan perayaan ulang tahun ke-100 teori umum tentang struktur.

Mimpinya tentang seekor ular menggigit ekornya sendiri, menuntun Kekule untuk mengusulkan struktur siklik benzena, dengan enam atom karbon dalam suatu cincin. 

Cerita tentang mimpi Kekule yang telah mengilhami teori struktur benzena ternyata tidak semua ahli kimia percaya. Beberapa penulis (Chemical anx Engineering  News, 4 November 1985, hal. 22; 20 Januari 1986, hal. 3) telah mengkritik dan bahkan meragukan laporan Kekule tentang mimpi-mimpinya dan tentang peran mimpi-mimpi tersebut untuk dimasukkan dalam usulan arsitektur molekulnya. Dalam publikasinya di tahun 1860-an Kekule tidak menunjuk pada asal mula mimpi-mimpinya. Namun demikian, banyak ilmuwan yang tidak mencantumkan dalam publikasi formalnya asal mula mereka mendapatkan gagasan-gagasannya.

Jika dalam publikasi awalnya Kekule enggan menyatakan bahwa ia telah memimpikan teori-teori struktur molekulnya dan jika ia menyimpan pengakuan ini untuk diberikan dalam pidatonya di perayaan ulang tahun, kita tidak perlu terlalu terkejut atau curiga. 

Dalam bagian lain dari pidato Kekule, perlu kita pertimbangkan sifat seorang ilmuwan besar yang juga seorang pemimpi : 

"Marilah kita belajar untuk bermimpi, para hadirin, kemudian kita mungkin akan menemukan kebenaran. Tetapi, marilah kita berhati-hati untuk mempublikasikan mimpi-mimpi kita sampai mimpi-mimpi tersebut telah diuji oleh pemahaman alam sadar" (Benfey, hal.21).

Meskipun Kekule tidak dapat menerima Hadiah Nobel karena hadiah tersebut diberikan pertama kali setelah kematiannya, ia adalah tipe manusia yang diingat oleh Nobel. Beberapa bulan sebelum kematiannya, Nobel berkata, "Saya ingin membantu para pemimpi, yang kesulitan untuk menjadikan mimpi itu menjadi kenyataan." []

Sumber Bacaan : 

Royston M. Robert, 2004, Serendipity: Penemuan-penemuan di Bidang Sains yang Tidak Disengaja. Terjemahan. Bandung: Pakar Raya.

*) Staf Pengajar Kimia di Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Sebelas Maret (UNS).