Avogadro adalah putra Count Filippo Avogadro dan Anna Maria Vercellone. Orang tuanya sendiri berkecimpung di dunia hukum dan bekerja sebagai pegawai pemerintah, kemudian menjadi senator Piedmont pada tahun 1768. Selanjutnya tahun 1777, ayahnya menjadi advokat senat dari Vittorio Amedeo III. Pada masa kekuasaan Perancis 1799, ayahnya diangkat menjadi presiden senat.
Masa Pendidikan dan Karier
Sejak kecil Avogadro sebenarnya sudah diarahkan untuk mengikuti jejak ayahnya sebagai seorang ahli hukum. Ia mulai kuliah sejak berusia 13 tahun dan berhasil lulus sebagai sarjana hukum, pada tahun 1792, diusianya yang ke 16. Empat tahun kemudian, yaitu tahun 1796, gelar doktor dalam bidang hukum berhasil diraihnya. Pada tahun 1801, Avogadro diangkat sebagai sekretaris pada departemen Eridano.
Pada saat menjalankan profesinya, Avogadro justru lebih tertarik pada filosofi alam dan matematika, sebagai hobinya. Dan pada tahun 1800, ia mulai belajar matematika dan fisika secara privat. Penelitian ilmiah pertamanya adalah tentang kelistrikan, yang dilakukan pada tahun 1803, bersama-sama dengan Felice, saudara laki-lakinya.
Pada saat berusia 30 tahun, ketertarikannya pada matematika dan fisika semakin menjadi-jadi, tidak hanya sekedar menjadi hobbi, tetapi telah menjadi bagian hidupnya yang utama, sehingga ia meninggalkan dunia hukum yang selama ini digelutinya dan mengajar pendidikan matematika dan fisika di sebuah perguruan tinggi kecil, tidak jauh dari tempat tinggalnya. Tampaknya dia sangat disukai oleh murid-muridnya, karena memiliki rasa humor yang tinggi.
Pada 1806, Avogadro diangkat menjadi peraga (demonstrator) di Akademi Turin, dan pada tahun 1809 menjadi guru besar dibidang filsafat alam pada perguruan tinggi Vercelli. Pada tahun 1820, ketika keberadaan bidang matematika dan fisika telah mapan di Itali dan didirikan di Universitas Turin, Avogadro diangkat untuk menduduki kursi pimpinan, yang pertama kalinya. Sayangnya jabatan ini tidak berlangsung lama. Karena adanya tekanan akibat perubahan politik, jabatan itu dihilangkan dan Avogadro harus meninggalkan kursinya, Juli, 1822 . Posisi jabatan itu akhirnya dipulihkan kembali pada tahun 1832, dan Avogadro diangkat kembali ke posisi tersebut pada tahun 1834. Posisi itu didudukinya hingga pensiun pada tahun 1850, pada usia 74 tahun.
Kehidupan Keluarga
Avogadro menikah dan berhasil membina suatu rumah tangga yang bahagia dengan isterinya, Felicita Mazzé dan diberkati dengan enam orang anak. Dalam menjalani kehidupan sehari-hari, Avogadro adalah sosok pekerja yang rajin, sederhana dan religius. Pada saat bekerja, ia lebih suka untuk mengisolasi diri. Inilah yang mungkin menjadi penyebab sehingga ia tidak banyak dikenal, khususnya di luar Italia. Di waktu luang, ia banyak membaca dan memiliki satu set lengkap jurnal-jurnal ilmiah di perpustakaannya, yang dicetak dalam empat bahasa yang berbeda.
Karya Ilmiah
Ia mengemukakan dua buah pemikiran, yang ternyata berhasil menjelaskan hasil percobaan Joseph Gay-Lussac, pada 1811. Hasil hipotesisnya tersebut berhasil mematahkan teori atom John Dalton, tentang partikel unsur. Tetapi saat itu, para ahli tidak dapat menerima hipotesisnya, karena ia tidak dapat membuktikannya lewat percobaan. Orang baru menerima hipotesisnya dan menganggapnya sebagai hukum setelah pada tahun 1880, Stanislao Cannizzaro berhasil membuat daftar atau tabel massa atom yang diperoleh melalui hipotesisnya. Selanjutnya para fisikawan dan kimiawan juga berhasil menentukan nilai “Bilangan Avogadro”, yaitu jumlah molekul gas dalam satu mol (berat atom atau molekul dalam gram) yaitu sebesar 6,022 x 1023.
Meskipun publikasi ilmiahnya lebih banyak tentang fisika dan kimia, tetapi karirnya justru lebih banyak dihabiskan sebagai "Chair of Mathematical Physics", di Turin. Bersama dengan Fisikawan Perancis, Joseph Louis Guy-Lussac (1778-1850), mereka berhasil mempublikasikan 1811 hipotesa.
Hukum Penggabungan Volume (Law of Combining Volumes)
Pada salah satu jurnal berbahasa Perancis, yang ia baca pada tahun 1808, Joseph Louis Gay-Lussac menulis, bahwa bila dua gas bereaksi membentuk dua produk yang berbeda, maka volume reaktan dan volume produk yang dihasilkan (jika mereka semua masih berbentuk gas) akan sama dengan jumlah volume masing-masing gas. Inilah yang disebut Hukum Penggabungan Volume (Law of Combining Volumes).
Hukum tersebut mempengaruhi pemikran Avogadro. Meskipun John Dalton yang terkenal saat itu tidak mendukung karya Gay-Lussac's, Avogadro memberikan alasannya dan menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan yang sama, gas dengan volume yang sama akan mengandung jumlah molekul yang sama.
Atom, Molekul dan Senyawa
Pada saat itu, pengertian tentang "atom", "molekul" dan "senyawa" belum sepenuhnya dipahami dengan baik, sehingga Avogadro agak rancu dalam menggunakan istilah tersebut dan menggunakannya secara bergantian, tetapi ia tidak pernah benar-benar menggunakan kata "atom" sebagaimana yang dimaksud Dalton, sama sekali. Ia menyebut reaksi partikel-partikelnya sebagai "molekul" dan "molekul dasar" (atom), tetapi ia justru mampu menggunakan pemahamannya tersebut untuk menjelaskan hasil aneh yang diperolehnya, ketika gas hidrogen dan gas oksigen, bereaksi bersama-sama membentuk uap air.
Ketika dua volume gas hidrogen direaksikan dengan satu volume gas oksigen akan terbentuk dua volume uap air (jika suhu dijaga cukup tinggi). Kejadian ini memerlukan beberapa penjelasan - mengapa yang terbentuk dua volume uap air, bukan hanya satu volume?.
Jawaban Avogadro benar-benar sangat mencengangkan, sebab volume uap air yang terbentuk adalah dua kali volume oksigen yang digunakan. "Partikel" oksigen yang bereaksi terdiri dari dua elemen atom oksigen, dan elemen yang bergabung ini bersama-sama menjadi satu, membentuk struktur senyawa, yang ia sebut sebagai "molekul". Ini menjelaskan segalanya. Gas oksigen dan hidrogen sebenarnya terdiri dari molekul-molekul, yang masing-masing terdiri dari dua elemen atom.
Dari pemahaman ini, Avogadro menyatakan bahwa pada tekanan dan suhu yang sama, berat molekul relatif dari setiap gas, adalah sama dengan rasio densitas dari gas tersebut. Partikel dasar dari gas-gas yang sederhana, masing-masing terdiri dari dua atom yang bergabung menjadi satu, membentuk senyawa!
Merujuk Ke Literatur
Gembira atas ide-idenya sendiri, Avogadro kemudian memcocokkannya dengan literatur-literatur yang terbit dalam jurnal-jurnal yang dimilikinya (terutama percobaan-percobaan yang dilaporkan oleh Gay-Lussac) dan menjelaskan semua hasil pengukuran gas dalam suatu hipotesis baru. Sungguh diluar dugaan, hipotesa tersebut ternyata semuanya tepat. Jadi dia memutuskan untuk menulis makalah sendiri dan mempublikasikannya. Kekuatan pemikirannya terdapat dalam kesimpulannya, yang menyatakan bahwa semua gas, baik yang sederhana maupun yang kompleks, berisi sejumlah molekul yang sama, jika berada pada suhu dan tekanan yang sama.
Penjelasan tersebut, kemudian dikenal sebagai Prinsip Avogadro dan menjadi salah satu batu penjuru dalam bidang kimia.
Rasa hormat
Tetapi pada masa itu, prinsip Avogadro benar-benar diabaikan. Para ahli sejarah yang banyak menulis tentang ilmuan, mempunyai beberapa alasan, mengapa hal itu bisa terjadi, meskipun Avogadro selama hidupnya sangat menaruh perhatian pada ilmu pengetahuan. Salah satu kemungkinannya adalah bahwa seorang ilmuwan yang lebih terkenal, JJ Berzelius, sangat menekankan pada "dualisme teori" nya yang menjelaskan zat-zat pada senyawa (molekul?) sebagai dasar, yang mana, satu setengah dari senyawa itu harus memiliki muatan positif dan setengah lainnya bermuatan negatif (untuk mengikat dua bagian secara bersama-sama). Tetapi adalah sangat sulit untuk memahami bagaimana dua atom oksigen pada salah satu “molekul-molekul” Avogadro dapat memiliki muatan yang berbeda.
Tetapi alasan sebenarnya mungkin justru lebih menggelikan. Dalam dunia penemuan ilmiah, untuk berada di pusat pusaran, ada “harga” yang harus dibayar oleh seseorang. Saat itu Avogadro adalah seorang profesor, dan kepala di bidang kimia-fisika pada Universitas Turin, namun sayangnya ia berada di Italia, yang “jauh” dari Negara-negara yang menjadi pusat ilmu utama seperti Inggris, Jerman, Perancis atau bahkan Swedia. Dia tak pernah bisa untuk “menggosok bahu” dengan "orang-orang besar" pada zamannya, sehingga ide-ide yang dikeluarkannya, tidak mendapat penghargaan yang pantas dari mereka.
Avogadro - kontribusinya pada bidang kimia
Dalam rangka untuk memahami kontribusi yang dibuat Avogadro, kita harus mempertimbangkan beberapa pemikiran yang berkembang saat itu, dimana pada saat itu ilmu kimia baru saja diakui sebagai ilmu pasti. Pada tahun1808, Hukum “Definite Proportions” dan Hukum “Multiple Proportions” telah diterima dengan baik, dan pada saat yang bersamaan, John Dalton mempublikasikan “New System of Chemical Philosophy”.
Dalton menyatakan bahwa atom-atom pada setiap elemen, masing-masing memiliki berat atom yang tertentu, dan bahwa atom-atom tersebut bergabung membentuk suatu unit, dalam suatu reaksi kimia. Sayangnya, Dalton pada saat itu tidak memiliki metode untuk mengukur berat atom dengan tepat, sehingga membuat asumsi yang salah, dimana ia menyatakan bahwa pada kebanyakan senyawa yang terdiri dari dua elemen, masing-masing hanya terdiri dari satu atom.
Pada kisaran waktu itu, Gay-Lussac juga sedang mempelajari reaksi kimia tentang gas, dan menemukan bahwa rasio volume gas-gas yang bereaksi merupakan sejumlah bilangan bulat yang kecil. Hal ini memberikan metode yang lebih logis dalam hal berat atom. Gay-Lussac tidak membawa implikasi penuh pada karyanya. Namun, Dalton menyadari bahwa suatu hubungan integral yang sederhana, antara volume gas yang bereaksi menunjukkan suatu kesamaan hubungan dengan partikel-partikel yang bereaksi.
Dalton masih menyamakan partikel dengan atom, dan tidak bisa menerima bagaimana satu partikel oksigen dapat menghasilkan dua partikel air. Ini merupakan suatu ancaman langsung terhadap teori atom, yang saat itu masih relatif baru. Karena itu, Dalton mencoba untuk mendiskreditkan karya Gay-Lussac.
Pada tahun 1811, Avogadro mempublikasikan sebuah artikel di "Journal de physique" yang memberikan penjelasan menarik tentang perbedaan antara molekul dan atom. Dia menunjukkan bahwa Dalton sempat mengalami kebingungan tentang konsep atom dan molekul. "Atom" dari nitrogen dan oksigen dalam realitas "molekul" masing-masing mengandung dua atom. Jadi dua molekul hidrogen dapat bergabung dengan satu molekul oksigen untuk menghasilkan dua molekul air.
Avogadro menyatakan bahwa “Semua gas dengan volume yang sama, pada suhu dan tekanan yang sama, mengandung jumlah molekul yang sama”, Pernyataan ini sekarang dikenal sebagai Prinsip Avogadro.
Karya Avogadro ini, hampir saja diabaikan, sampai hal itu dipresentasikan dengan sangat meyakinkan oleh Stanislao Cannizarro, pada Konferensi Karlsruhe, pada tahun 1860. Stanislao menyatakan bahwa Prinsip Avogadro dapat digunakan untuk menentukan tidak hanya massa molar, tetapi juga, secara tidak langsung, massa atom.
Pada awalnya, alasan untuk mengabaikan pekerjaan Avogadro kemungkinan berasal dari keyakinan yang mendalam, bahwa kombinasi kimia terjadi berdasarkan kedekatan dari suatu afinitas antara elemen yang tidak sejenis. Setelah penemuan listrik Galvani dan Volta, afinitas ini, pada umumnya diduga berasal dari daya tarik antara muatan-muatan yang tidak sejenis.
Pada awal abad kesembilan belas, pemahaman bahwa dua atom hidrogen yang identik dapat bergabung, membentuk senyawa molekul hidrogen, adalah suatu filosofi kimia yang menjijikkan.
Bilangan Avogadro
Lama setelah Avogadro, gagasan sebuah mol diperkenalkan. Karena berat molekul dalam gram (mol) dari suatu zat mengandung jumlah molekul yang sama, maka menurut Prinsip Avogadro, volume molar dari semua gas, harusnya juga sama. Jumlah molekul dalam satu mol sekarang disebut bilangan Avogadro. Perlu ditekankan di sini bahwa Avogadro, tentu saja, tidak memiliki pengetahuan tentang mol, atau bilagan yang terlahir dari namanya. Jadi nomor tersebut tidak pernah benar-benar ditentukan oleh Avogadro sendiri.
Seperti yang kita semua ketahui saat ini, Bilangan Avogadro itu sangat besar, nilai yang saat ini diterima adalah sebesar 6.0221367 x 10 pangkat 23. Suatu ukuran bilangan yang sangat sulit untuk dipahami. Terdapat beberapa ilustrasi menakjubkan untuk membantu memvisualisasikan besarnya ukuran bilangan ini. Sebagai
contoh:
• Jika bilangan Avogadro itu merupakan minuman ringan dalam kaleng dengan ukuran standart, maka akan dapat menutupi bumi dengan kedalaman lebih dari 200 mil.
• Jika bilangan Avogadro merupakan biji popcorn dan disebarkan ke seluruh Amerika Serikat, maka negara tersebut akan tertutup oleh popcorn hingga kedalaman lebih dari 9 mil.
• Jika kita mampu menghitung atom-atom dengan kecepatan 10 juta per detik, maka untuk menghitung atom dalam satu mol akan memakan waktu sekitar 2 milyar tahun.
Penentuan Bilangan Avogadro
Cannizarro, sekitar 1860, menggunakan ide Avogadro untuk mendapatkan satu set berat atom, yang didasarkan pada oksigen yang mempunyai berat atom 16. Pada tahun 1865, Loschmidt, menggunakan kombinasi densitas cairan, viskositas gas, dan teori kinetik gas, untuk menetapkan ukuran kasar dari suatu molekul, dan dalam hal ini jumlah molekul dalam 1 cm 3 gas.
Pada akhir abad kesembilan belas, baru diperoleh kemungkinan untuk mengestimasikan bilangan Avogadro secara memadai dengan cara mengukur sedimentasi partikel-partikel koloid. Pada abad kedua puluh, percobaan “Mullikan's oil drop” memberikan banyak nilai lebih baik, dan digunakan selama bertahun-tahun.
Metode yang lebih modern untuk menghitung bilangan Avogadro adalah dari densitas suatu kristal, massa atom relatif, dan panjang sel unit, yang ditentukan dengan metode x-ray. Agar dapat benar-benar bermanfaat untuk tujuan ini, kristal tersebut harus bebas dari cacat. Nilai yang sangat akurat dari bilangan ini, untuk silicon, telah diukur di Institut Nasional untuk Standar dan Teknologi (NIST).
Untuk menggunakan pendekatan ini, adalah penting untuk memiliki nilai berat atom yang akurat, hal ini sering diperoleh dengan cara mengukur massa ion-ion atom. Massa atom relatif dari silikon sangat penting, karena kristal silikon digunakan dalam metode x-ray seperti yang disebutkan di atas.
Sebagai kelanjutan dari pendekatan ini, salah satu dari 1999 “NIST Precision Measurement Grants” diberikan kepada David Pritchard, seorang professor fisika di “Massachusetts Institute of Technology (MIT)”. Dia melakukan pengukuran frekuensi siklotron pada ion dan dapat memberikan peningkatan akurasi sampai 100 kali lipat, dalam hal pengukuran massa atom. MIT telah mengembangkan spektrometer massa paling akurat di dunia yang mampu mengukur massa atom sampai seper 10 miliar.
Pritchard mengusulkan untuk mengukur frekuensi siklotron secara simultan dari dua ion yang berbeda dalam rangka untuk meningkatkan nilai-nilai konstanta dasar, termasuk bilangan Avogadro.
Pada saat ini, informasi mengenai bilangan Avogadro dari berbagai percobaan dikumpulkan dengan pengamatan-pengamatan lain pada konstanta fisika lainnya. Konstanta –konstanta fisika yang paling mungkin dan paling dan yang paling cocok dan yang paling dapat diandalkan, kemudian dapat ditemukan dengan menggunakan metode-metode statistik.
Besaran bilangan Avogadro ditentukan oleh definisi kita tentang mol. Apa yang dilakukannya menunjukkan adalah betapa kecilnya atom atau molekul dibandingkan dengan sejumlah material yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari, karena definisi mol melibatkan sejumlah material yang benar-benar kita kenal.
No comments:
Post a Comment