Archive for the Filsafat Kimia Category

Sifat Kimia Hafnium: Prediksi Teori Bohr dan Kuantum

Posted in Filsafat Kimia with tags , , , , on Juli 12, 2011 by isepmalik

2. Aspek Kimia

2.1 Kumpulan argumen

Prediksi bahwa hafnium bukan unsur langka yang dapat diperoleh hanya cukup dengan menghitung dan hal ini tidak berarti tergantung pada asumsi kulit elektron. Telah dikenal beberapa waktu sebelumnya bahwa nomor urutan unsur tertentu pada setiap periode diberikan oleh 2, 8, 8, 18, 18, 32 (mungkin diikuti oleh 32), dst.[1]

Meninjau enam periode mulai dari nomor atom satu dapat dibuat simpulan bahwa periode keenam berakhir pada gas mulia dengan nomor atom 86. Ini adalah masalah sederhana untuk menemukan bahwa unsur ke-72 harus menjadi logam transisi dan homolog dengan zirkonium yang menunjukkan valensinya empat. Prosedur ini tergantung pada asumsi yang masuk akal bahwa transisi seri ketiga harus terdiri dari sepuluh elemen seperti pada transisi seri pertama dan kedua.

Setiap argumen harus mengandalkan pengetahuan yang pasti mengenai jumlah unsur-unsur ini. Informasi tersebut tidak tersedia sebelum muncul karya Moseley pada tahun 1914 yang menertibkan secara benar dan meninggalkan kesenjangan urutan unsur-unsur mulai dari lantanum sampai tantalum.[2] Akibatnya, kumpulan hasil penelitian hanya bisa digunakan dalam periode antara tahun 1914 dan 1923, waktu yang terakhir merupakan tahun ditemukan hafnium dan karakterisasinya. Meskipun begitu, perlu dicatat bahwa pekerjaan Moseley itu tidak berarti diterima begitu saja.[3]

Di sisi lain ‘kumpulan argumen progresif’ terbukti lebih rumit. Jika ahli kimia dipersiapkan untuk menerima eksistensi jumlah unsur yang langka dengan benar seperti dilansir Moseley, penggunaan argumen progresif akan bermasalah dengan klasifikasi ambigu unsur cerium. Unsur ini merupakan salah satu elemen tertua yang jarang diketahui; dapat menampilkan quadri-valensi cukup jelas dalam sifat kimianya. Sebagai hasilnya, cerium sering ditabulasi dengan unsur-unsur dalam kelompok IV dan dianggap sebagai unsur yang langka.

Sebagai contoh, Mellor mengabaikan cerium dan memulai unsur yang langka dengan praseodymium. Menentukan empat belas unsur yang langka dengan cara ini akan sampai pada simpulan bahwa unsur ke-72 diprediksi menjadi unsur langka yang terakhir dari bumi langka,

“Empat belas unsur (dua diantaranya masih harus ditemukan) yang telah diinterpolasi di tengah periode ini (yang menunjukkan salah satu bentuk ‘olah raga’ alam) adalah unsur logam yang langka; menemukan unsur-unsur yang bukan hanya sangat langka tetapi yang mirip satu sama lain adalah sangat sulit.”[4]

Dia kemudian memberikan daftar unsur-unsur ini berikut nomor atom dan bobotnya:

(Ada gambar …)

Dalam hal ini maupun di pembahasan lainnya,[5]Mellor berhati-hati terhadap golongan unsur dalam sifat kimia dan unsur ke-72 yang hilang ditemukan dalam golongan IV dari tabel periodik bentuk pendek yang mencakup titanium dan zirkonium serta cerium. Penggolongan unsur ke-72 dengan zirconium dan titanium sama saja dengan menyatakan unsur ke-72 sebagai logam transisi.


[1] J.R. Rydberg menemukan aturan 2n2 pada tahun 1906 untuk nomor unsur dalam periode. Penemuan ini tidak dipublikasikan sampai tahun 1914. J.R. Rydberg, (Terj. dari bahasa Swedia ke Perancis) Journale de Chimie Physique, 12 (1914), hal: 585. Rydberg awalnya berpikir bahwa jumlah elemen dalam setiap periode diberikan oleh, urutan 2, 2, 8, 8, 18, 18, 32,… Namun nomor (angka) 2 tidak diulang dua kali, tidak seperti nomor (angka) lainnya. Kesalahan muncul dari unsur nebulium dan coronium sebagai elemen ketiga dan keempat. Bentuk keduanya terbukti sangat terionisasi oksigen dan besi.

[2] Surat dari H. G. J. Moseley kepada G. von Hevesey pada 23 April 1914, dikuitp dalam J. L. Heilbron, H. G. J. Moseley: The Life and Letters of an English Physicist, 1887-1915 (Berkeley, California., 1974). Hal: 234. Sementara beberapa penulis yang lain seperti Basset menyatakan ada 18 unsur langka. Sebelum munculnya karya Moseley, Thomsen sebagaimana juga Preyer menyatakan ada 14 unsur langka. H. Bassett. ‘A Tabular Expression of the Periodic Relations of the Elements’. Chemical News, 65 (1892), hal: 19. H. P. J. J. Thomsen, ‘Classifications des corps simples’, Oversigt Kongelige Danske Videnskabernes Selskab, hal: 132-136. W. Preyer, Das Genetische System der Elemente (Berlin, 1893).

[3] Di dalam buku daras kimia karya Vickery disebutkan bahwa banyak ahli kimia yang tidak mau menerima dan menerapkan hasil pekerjaan Moseley pada unsur-unsur lantanida; R. C. E. P. Vickery, Chemistry of the Lanthanons (London, 1953), hal: 8.

[4] J. W. Mellor, Modern Inorganic Chemistry (New York, 1918), hal: 116-18.

[5] Ibid., hal: 117.

Iklan

Sifat Kimia Hafnium: Prediksi Teori Bohr dan Kuantum

Posted in Filsafat Kimia with tags , , , , , , , , , , on Juli 11, 2011 by isepmalik

1. Pendahuluan

Pada artikel ini saya mempertimbangkan episode sejarah yang sering diambil sebagai contoh dari sifat prediksi kimia yang sukses berdasarkan teori kuantum. Kragh telah memberikan suatu pembahasan detil mengenai penemuan hafnium dari sudut pandang fisika.[1] Dalam pembahasan ini, saya ingin memperluas diskusi untuk menekankan sudut pandang kimia dan hal ini akan menyertakan buku daras untuk melihat periode singkat kimia. Motivasi utama penelitian ini adalah untuk menguji aturan-aturan fisika ketika diterapkan pada masalah kimia.[2] Saya juga akan berusaha untuk menarik beberapa kesimpulan filosofis dari episode sejarah mengenai reduksi epistemologis dari kimia untuk teori kuantum, yaitu reduksi dalam praktek bukan hanya pada prinsipnya.

 

Saya berpendapat bahwa pernyataan untuk prediksi sifat kimia dari unsur nomor 72 yang bernama hafnium tidak mewakili teori yang tepat sebagaimana seharusnya.[3] Dalam tulisan ini saya akan mengambil prediksi ketat yang berarti bersifat deduktif dari postulat suatu teori, atau ab initio yang digunakan dalam terminologi kontemporer kimia kuantum. Prediksi lemah yang berarti diambil dari hal bersifat semi-empiris atau bahkan unsur ad hoc.

 

Hasil prediksi dan konfirmasi akhirnya menyatakan bahwa unsur nomor ke-72 bukan merupakan unsur langka, hal ini dianggap sebagai kemenangan teori Bohr dari sistem periodik.[4] Tidak diragukan ada beberapa alasan yang mendukung pandangan ini, walaupun saya yakin ini prediksi lemah. Hal ini diperlukan untuk membedakan prediksi dalam arti yang lemah dengan menggunakan teori Bohr dari sistem periodik dengan prediksi dalam arti yang sebenarnya menggunakan teori kuantum. Hal ini akan mengakibatkan seseorang membahas gagasan lazim lainnya; ahli kimia meyakini unsur nomor ke-72 adalah langka, sedangkan Bohr secara khusus dalam teori kuantum menyarankan sebaliknya. Menurut pandangan ini penemuan hafnium dianggap sebagai kasus awal reduksi kimia oleh teori kuantum sebagaimana dalam mekanika kuantum nanti.

 

Saya berpendapat bahwa kedua bagian pandangan ini tidak tepat. Pertama, tidak semua ahli kimia percaya bahwa hafnium merupakan unsur langka. Kedua, prediksi Bohr tidak terlalu konklusif, karena didasarkan pada teori empiris tingkat tinggi mengenai kulit elektron dan bukan argumen deduktif dari prinsip-prinsip teori kuantum.

 

Alasan saya untuk meragukan bahwa teori kuantum berbeda dari pendekatan lain yang meramalkan hafnium menjadi logam transisi daripada unsur langka berdasarkan kategori-kategori berikut:

 

(i)      Apa yang saya usulkan adalah untuk menyediakan argumen lainnya.

(ii)    Pandangan ahli kimia adalah mengenai sifat seharusnya dari unsur ke-72.

(iii)  Tulisan-tulisan Bohr mengenai periodisitas dan lebih khusus nomor unsur 72.

 

Poin yang pertama dan kedua akan dibahas dalam bagian 2 (Aspek Kimia: Kumpulan Argumen dan Pandangan Ahli Kimia) dan poin ketiga pada bagian 3 (Tulisan-tulisan Bohr mengenai periodisitas dan lebih khusus nomor unsur 72).


[1] H. Kragh, ‘Chemical Aspects of Bohr’s 1913 Theory’, Journal of Chemical Education, 54 (1977), hal: 208-210. H. Kragh. ‘Niels Bohr’s Second Atomic Theory’, Historical Studies in the Physical Sciences, 10 (1979), hal: 123-186.

[2] Pembahasan ini merupakan bagian dari penelitian lebih luas yang akan mempertimbangkan peran mekanika kuantum dalam kimia.

[3] Misalnya, Popper menulis: “Penemuan unsur ke-72 (Hafnium) disambut sukacita pada tahun 1922, sebagai akibat teori Niels Bohr dan teori kuantum yang menakjubkan dari sistem periodik unsur. Ini merupakan momen besar ketika kimia telah mereduksi teori atom; saya cenderung mengatakan bahwa saat itu adalah momen petualangan terbesar kaum reduksionis abad kedua puluh yang sepadan dengan terobosan Crick dan Watson ketika menemukan struktur DNA. Teori Bohr menyebabkan tidak hanya memprediksi sifat kimia dari unsur-unsur dan sifat unsur yang masih belum diketahui, tetapi juga memungkinkan memprediksi beberapa sifat optik dan bahkan dapat menyebabkan prediksi beberapa sifat senyawa kimia.” K. R. Popper, The Oven Universe, (Editor W.W. Bartley), 3 Jilid (London, 1982), III, Hal: 163-164.

[4] Kutipan dari Popper (catatan kaki no. 3) menyediakan contoh yang bagus.

Mempelajari “Ilmu Khusus”

Posted in Filsafat Kimia with tags , , , , , , , , on Juli 8, 2011 by isepmalik

Secara singkat telah dibahas pentingnya isu Filsafat Kimia yang telah dimunculkan oleh topik-topik seperti reduksionisme, eksplanasi, hukum, dan supervenien dalam perdebatan yang ada di dalam Philosophy of Mind dan Filsafat Ilmu Sosial. Apa yang bisa ilmu-ilmu khusus pelajari dari kasus kimia tersebut?

 

Sumber ketertarikan dari filsuf philosophy of mind atau filsuf ilmu sosial terhadap filsafat kimia adalah untuk mengetahui bahwa dari sudut pandangan tertentu kimia bisa dianggap sebagai “ilmu khusus”. Telah tumbuh kesadaran pada saat sekarang bahwa apa yang sebelumnya dianggap sebagai kasus yang relatif tidak kontroversial seperti ketergantungan ontologis akan menimbulkan masalah yang sama dalam redusibilitas, otonomi eksplanasi (nomologikal dan sebaliknya) pada tingkat menengah, dan kelayakan supervenien yang memerlukan waktu cukup panjang dalam perdebatan tradisional philosophy of mind dan filsafat ilmu sosial.

 

Bagaimanapun, kimia telah mengilhami munculnya kasus paradigma konseptual, atau dukungan tegas terhadap otonomi hukum dalam ilmu sekunder. Poin penting di sini adalah bahwa mereka yang tertarik dalam perdebatan tentang ketergantungan mental pada fisik, kesesuaian atau kemungkinan hukum ilmiah sosial, dan implikasi dari supervenien harus banyak belajar dari kimia. Atas semua itu, tidak diragukan bahwa secara ontologis sains memiliki ketergantungan pada fisika. Kimia sendiri tidak terlalu inten dalam wacana “kekuatan vital”, “kesadaran”, atau “intensionalitas” yang diperdebatkan dalam hukum perkembangan dan biologi evolutif atau ilmu-ilmu sosial. Namun, menyangkut sifat murni materi antara kimia dan fisika tercatat banyak isu—seperti supervenien atau eksplanasi otonomi hukum—yang dipelajari dalam bentuk paling murni. Apakah ketergantungan ontologis yang kuat tidak hanya memungkinkan otonomi epistemologis, tetapi juga menunjukkan bahwa dalam beberapa kasus eksplanasi non-reduksi lebih disukai? Jika kausalitas ditetapkan pada tingkat dasar, apakah ini menunjukkan bahwa eksplanasi nomologikal yang tidak tereduksi tidak dapat diberikan pada tingkat menengah? Bernilaikah konsep supervenien untuk memelihara ketergantungan saat mendukung materi yang tidak tereduksi?

 

Pertanyaan-pertanyaan seperti itu dapat dianalisis dalam bentuk paling murni pada filsafat kimia, selanjutnya diaplikasikan kembali ke perdebatan ilmu-ilmu khusus, misalnya ilmuwan akan bertanya: Apakah jenis konseptual yang tidak tereduksi telah mendukung filsafat kimia untuk mempermudah ke perdebatan philosophy of mind? Apakah saran yang satu dapat mendukung eksplanasi nomologikal otonom dalam kimia yang secara ontologis masih ada ketergantungan pada fisika, dan apakah hal itu menyiratkan bahwa ada hukum-hukum dalam ilmu sosial?[1]Pertanyaan seperti itu merupakan salah satu sumber ketertarikan para filsuf terhadap filsafat kimia. Mereka tidak lagi puas hanya menampilkan contoh menarik dari kimia untuk mendukung kesimpulan apapun yang diinginkan dalam perdebatan tentang ilmu sekunder. Kita menganjurkan bahwa banyak konsep-konsep itu sendiri memiliki kekayaan yang dapat dihargai dengan mempertimbangkan fakta-fakta hubungan unik antara kimia dan fisika.


[1] Lee McIntyre mengeksplorasi pertanyaan tentang otonomi hukum-hukum ilmu sosial dalam “Laws and Explanation in the Social Sciences” (Boulder, CO: Westview Press, 1996).

Apakah Kimia Muncul Setelah Fisika?

Posted in Filsafat Kimia with tags , , , , , , , , on Juli 7, 2011 by isepmalik

Mempertimbangkan jawaban pertanyaan di atas, kita perlu memeriksa lebih khusus “tanda” tentang supervenien kimia di dalam fisika. Menurut argumen supervenien umum, kita menganggap bahwa jika dua senyawa kimia “dibangun” dari partikel elementer dalam sebuah cara yang identik, mereka akan berbagi “tanda” yang sama (antar sifat makroskopisnya). Ini adalah klaim filosofis yang dapat diperiksa berkenaan dengan apa yang dikenal secara empiris tentang tanda-tanda kimia. Argumen supervenien menyatakan pula bahwa jika dua senyawa berbagi tanda properti makroskopis yang sama, kita tidak bisa serta merta menyimpulkan bahwa komponen-komponen mikroskopis dari senyawa yang terbentuk akan identik. Saya tidak mengusulkan untuk memberikan analisis artistik dalam tanda-tanda kimia, tapi akan membatasi untuk beberapa masalah filosofis umum yang relevan sebagai salah satu keabsahan untuk Filsafat Kimia.

 

Akan muncul dua kemungkinan yang berlawanan:

 

(1) Mengapa kita siap untuk menerima gagasan bahwa dua senyawa yang memiliki tanda yang sama tidak memiliki struktur mikro yang identik? Mungkinkah karena tanda adalah konsep samar-samar yang susah dikuantifikasi? Namun, tanda memang konsep yang jelas dalam kimia dan sesuai dengan komentar sebelumnya tentang eksplanasi kimia, eksplanasi tersebut tidak dapat direduksi tanpa meninjau fisika bila dibandingkan dengan beberapa data kimia yang tampak rentan terhadap aproksimasi reduksi.

 

Di sisi lain, jika tanda yang diberikan berupa kuantitatif dengan beberapa preduksi di masa depan, maka dibenarkan untuk meyakini bahwa dua zat yang berbagi data numerik yang sama mengenai tingkat penandaan harus berbagi pada level mikro yang sama persis. Dengan kata lain, kita berharap reduksi data berupa tanda hanya yang masuk akal untuk aproksimasi reduksi energi dari molekul. Untuk mereduksi aspek tanda kimia kemudian klaim asimetri pada argumen supervenien akan difalsifikasi dalam kasus ini.

 

(2) Intuisi yang mengikuti tanda akan mengarah kepada kesimpulan berlawanan, di satu sisi ingin menegakkan semangat umum mengenai tanda-tanda fisik suatu senyawa, dan sisi lainnya khusus untuk menegakkan klaim asimetri.

 

Tanda adalah properti agak aneh, untuk mempersepsinya diperlukan mekanisme  lock dan key dimana bentuk molekul tertentu akan memicu reseptor tanda tertentu, dan dengan demikian menghasilkan sensasi tanda tertentu. Dilihat dengan cara ini, terlihat bahwa dua molekul berbeda yang berbagi sisi rantai molekul yang sama (yang diperlukan untuk memicu reseptor tanda tertentu) akan terlepas dari struktur molekulnya. Pandangan ini menunjukkan bahwa tanda yang sama memang muncul dari molekul berbeda yang memiliki komponen mikroskopis berbeda.

 

Pertanyaan seperti itu dapat dijawab lebih definitif oleh ahli biokimia dan neurofisiologi. Tapi apapun simpulannya, pertanyaan tentang supervenien kimia pada fisika justru tergantung pada fakta empiris dan kesimpulan yang akan diambil dari kasus-kasus seperti di atas, bukan dari pandangan filosofis yang lebih umum tentang kimia dan fisika. Memang, jika dugaan supervenien kimia pada fisika dimaksudkan untuk memberikan contoh bagi hubungan supervenien (dengan demikian uji kasus akan ketat untuk pertanyaan yang lebih jauh jangkauannya dari supervenien biologi pada fisika, atau keadaan mental pada keadaan fisik) bekerja lebih mendalam dalam rangka membentuk argumentasi Filsafat Kimia.

 

Jadi, sekarang dapat dikatakan terdapat dua simpulan berikut: (1) seharusnya ada penelitian lebih mendalam sebagai basis internalisasi “Filsafat Kimia” dalam beberapa perdebatan paling penting dalam filsafat ilmu, dan (2) banyak yang harus dipelajari dari simpulan kasus kimia untuk perdebatan lainnya tentang “sains khusus”. Pada bagian berikutnya, secara singkat akan dibahas beberapa isu-isu yang melahirkan Filsafat Kimia diantaranya Filosofi of Mind dan Filsafat Ilmu Sosial.

Supervenien

Posted in Filsafat Kimia with tags , , , , , , on Juli 6, 2011 by isepmalik

Gagasan supervenien telah banyak dibahas beberapa tahun terakhir di dalam filsafat ilmu.[1] Memang, beberapa penulis membahas hubungan antara kimia dan fisika untuk mengilustrasikan argumen dasar tentang hubungan supervenien (Papineau, 1993). Penulis-penulis mengasumsikan bahwa hubungan antara kimia dan fisika tidak menimbulkan masalah tertentu. Dalam banyak diskusi mengenai kesesuaian kimia dan fisika seperti reduksi murni, hubungan antara kimia dan fisika dijadikan dasar untuk mewakili kasus paradigmatis supervenien. Tapi, apakah langkah ini dibenarkan?

Meskipun tidak ada kesepakatan bulat mengenai hubungan supervenien, pandangan yang paling populer mengenai supervenien adalah hubungan ketergantungan asimetris. Dua sistem makroskopis yang dibangun dari komponen mikroskopis identik diasumsikan untuk menunjukkan sifat makroskopis identik, sedangkan pengamatan sifat makroskopis identik dalam kedua sistem tidak perlu menyiratkan identitas pada tingkat mikroskopis. Secara sederhana, fenomena yang kita pelajari di beberapa bidang ilmu sekunder dianggap secara ontologis tergantung pada hubungan di tingkat primer. Argumen ini banyak digunakan dalam filsafat ilmu sebagai manuver dari kebuntuan yang dihasilkan oleh kegagalan untuk menetapkan reduksibilitas epistemologis dari setiap ilmu-ilmu khusus. Mengapa? Untuk alasan sederhana, supervenien diambil sebagai jaminan secara epistemologis atau eksplanasi yang tentu akan mengikutinya, bahkan dari ketergantungan ontologis yang kuat antara dua tingkat deskriptif yang berbeda.[2] Dengan demikian, klaim yang mengatakan bahwa supervenien memungkinkan munculnya ketergantungan secara ontologis tanpa adanya reduksi dan eksplanasi, seperti kata pepatah “kita memiliki kue dan terlalu banyak memakannya”.

Meskipun reduksionisme dipandang gagal dalam arti tradisional (walaupun ada gangguan dalam upaya untuk membangun suatu kesinambungan harmonis antara ilmu-ilmu khusus dan mekanika kuantum), kita belum bisa mempertahankan pandangan tersebut secara mendalam di dalam sistem kimia atau biologi yang semata-mata diatur oleh hukum-hukum fisika. Materialisme untuk sementara waktu dapat diselamatkan, meskipun reduksinya sakit. Selain itu, kita tidak perlu berusaha memunculkan “ontologi emergensi”, “supernatural”, atau pengertian lainnya untuk mendapatkan otonomi epistemologis.

Beberapa penulis menyarankan bahwa upaya untuk menyelamatkan otonomi eksplanasi dari ketergantungan ontologis tidak lebih dari sulap. Seperti Paulus Teller dalam makalahnya, “Is Supervenience Just Disguised Reduction?”[3]Terlepas dari pertanyaan-pertanyaan yang diajukan dalam perdebatan yang lebih umum, menarik untuk menguji kesesuaian penggunaan hubungan antara kimia dan fisika dalam hubungan supervenien.


[1] Lihat: Jaegwon Kim (1984), ‘Concepts of Supervenience’, Philosophy and Phenomenological Research, Vol. 45(2), hal: 153-176. Kumpulan makalah yang menarik mengenai supervenien dapar ditemukan dalam Horgan, T. (1983) (editor), ‘The Spindel Conference: Supervenience’, The Southern Journal of Philosophy, Vol. 22.

[2] “Reduksi, eksplanasi, dan sejenisnya adalah aktivitas epistemis, dan faktanya bahwa eksistensi kesetaraan tidak mendapatkan jaminan dari aktivitas tersebut, atau tersedia untuk penggunaan secara reduksi atau eksplanasi”. J. Kim, ‘Concepts of Supervenience’, hal: 173. Sangat menarik untuk dicatat bahwa Kim tidak mengatakan bahwa supervenien mendukung program non-reduksionis. ‘Mechanism, Purpose, and Explanatory Exclusion’, dalam J. Tomberlin (1989) (editor), Philosophical Perspectives, Vol. 3 (Atascadero, California: Ridgeview), hal: 77-108.

[3] The Southern Journal of Philosophy (1985), Vol. 23, hal: 93-99.

Hukum (2)

Posted in Filsafat Kimia with tags , , , , , , , on Juni 30, 2011 by isepmalik

Namun demikian, Mendeleev menganggap hukum periodiknya tidak bisa mentolerir setiap pengecualian seperti setiap penyimpangan dari urutan unsur menurut berat atom. Misalnya, dalam kasus unsur telurium dan iodium, ia memprediksikan bahwa berat atom dari kedua unsur tersebut tidak tepat karena nilai yang tersedia menyarankan urutan sebaliknya dengan apa yang ditentukan oleh sifat kimia. Lebih khusus, telurium menunjukkan berat atom yang lebih tinggi sesuai dengan nilai-nilai yang kemudian diukur dan urutan unsur berdasarkan fitur ini akan menempatkan telurium dalam kelompok kimia yang sama seperti fluorium, klorium, dan bromium, di mana hal itu tidak termasuk dalam periodisitas yang dipakai kimia. Ternyata, pembalikan urutan menurut Mendeleev itu benar tetapi alasan yang digunakan tidak tepat. Berat atom itu sebenarnya telah mendekati ketepatan, tetapi urutan unsur lebih baik ditempatkan berdasarkan nomor atom setiap unsur. Skema urutan unsur disempurnakan oleh hasil kerja Moseley pada tahun 1912, dan ketepatan yang utama terletak pada komplikasi campuran isotop yang terjadi pada unsur-unsur kimia yang paling utama.

 

Mendeleev berkeyakinan bahwa hukum periodiknya dapat digunakan untuk memprediksi keberadaan beberapa unsur baru dan sifat senyawanya, serta untuk mengoreksi bobot atom dari beberapa unsur yang sudah diketahui. Namun demikian, sejarawan dan penulis buku kimia terlalu menekankan aspek prediksi dalam hukumnya. Kemampuan Mendeleev untuk mengakomodasi unsur-unsur yang sudah dikenal telah berkontribusi positif dalam sistem periodik. Sebagai contoh, kutipan yang menyertai dirinya dianugerahi Medali Davy oleh Royal Society London tidak menyebutkan apapun dari ramalannya[1] (Scerri, 1996).

 

Memang, alasan utama mengapa Mendeleev harus diapresiasi atas penemuan periodisitas kimia adalah karena ia berhasil meningkatkan hukum berkala kepada status hukum alam, serta menghabiskan sisa hidupnya untuk memeriksa konsekuensi dan mempertahankan validitasnya. Ini bukan tugas sederhana karena sistem periodik sering ditantang penemuan-penemuan unsur-unsur baru berikutnya. Sebagai contoh, pada tahun 1913 Ramsey dan Rayleigh menemukan unsur argon yang diikuti oleh sejumlah gas mulia lainnya. Nama unsur ini berasal dari perbedaan ekstrim mereka ketika masuk ke dalam kombinasi kimia dengan unsur-unsur lain, sebuah fakta yang membuat beberapa ahli kimia menunjukkan bahwa mereka bahkan tidak termasuk dalam tabel periodik. Unsur-unsur gas mulia tidak pernah diprediksi oleh Mendeleev atau orang lain dan hal itu membutuhkan lima tahun usaha keras kimiawan dan fisikawan sebelum unsur gas mulia akhirnya berhasil diakomodasi ke dalam tabel periodik. Hal ini dilakukan dalam bentuk kolom baru yang terletak antara halogen dan logam alkali.

 

Singkatnya, saya berpendapat bahwa hukum periodik dapat disebut sebagai salah satu hukum dalam kimia dan tidak terdapat pengecualian untuk itu. Namun, sifat hukum tersebut berlaku sedemikian rupa sehingga tidak dapat dipelajari oleh hubungan numerik sederhana,[2] dan bentuk keteraturan itu tidak dapat disajikan dengan konsep non-kimia. Hukum ini menyatakan bentuk perkiraan antara sifat-sifat unsur dan senyawanya. Tetapi jika salah satu upaya untuk mengungkapkan bentuk hukum ini secara numerik, maka hubungan yang ditemukan hanya bersifat aproksimasi. Hukum periodik berdiri sebagai hukum otonom kimia. Saya tidak setuju dengan Hettema dan Kuipers yang mengklaim bahwa tabel periodik telah direduksi menjadi “teori atom”[3] (Hettema dan Kuipers, 1988). Klaim ini keliru didasarkan pada kenyataan bahwa unsur-unsur dalam setiap kelompok cenderung untuk berbagi konfigurasi dalam kulit luar yang sama. Namun ada pengecualian untuk model ini, sebuah konfigurasi tertentu tidak perlu dan tidak cukup untuk memasukkan suatu unsur dalam kelompok tertentu dari tabel. Reduksi tabel periodik dalam pandangan saya berarti kemampuan untuk menghitung jumlah energi atau properti lain dari atom dalam tabel periodik. Reduksi merupakan bentuk terbaik aproksimasi yang tunduk pada pembatasan seperti pemecahan masalah struktur kompleks oleh persamaan Schrodinger.


[1] Pertanyaan apakah ketepatan Mendeleev membuat prediksi bukan untuk mengakomodasi sifat-sifat unsur yang dikenal pada saat itu telah menjadi sumber diskusi di kalangan filsuf ilmu yang tertarik pada perdebatan mengenai prediksi dan akomodasi data dengan teori-teori ilmiah. Contohnya dalam: Brush, S. J. (1989) ‘Prediction and Theory Evaluation’, Science Vol. 246, hal: 1124-1129; Gardner, M. R. (1982) ‘Predicting Novel Facts”, British Journal for the Philosopy of Science, Vol. 33, hal: 1-15; Lipton, P. (1990) ‘Prediction and Prejudice’, International Studies in the Philosophy of Science, Vol. 4, hal: 51-65; Maher, P. (1988) ‘Prediction, Accommodation and the Logic of Discovery’, PSA 1988, Vol. 1 (East Lansing, Mich.; Philosophy of Science Association), hal: 273-285. Evaluasi yang tepat tentang peran tabel periodik tentang prediksi dan akomodasi data adalah salah satu contoh dari relevansi filsafat kimia yang terdapat dalam filsafat ilmu (Scerri, Worrall, dalam Preparation).

[2] Lowdin menulis, “Itu mungkin luar biasa yang terdapat dalam aksioma teori kuantum, tapi aturan energi yang sederhana (urutan pengisian orbital) bukan berasal dari prinsip-prinsip pertama”. Lowdin (1969), ‘Some Comments on the Periodic System of the Elements’, International Journal of Quantum Chemistry IIIS, hal: 331-334. Tidak ada perubahan situasi sejak Lowdin menulis kata-kata tersebut. Baru kemudian Rouvray kembali menekankan bagaimana mekanika kuantum tidak memberikan reduksi yang benar mengenai tabel periodik D. H. Rouvray (1996), ‘The Surprising Periodic Table: Ten Remarkable Facts’, Chemical Intelligencer, July: hal: 39-47.

[3] Bagaimanapun, menurut saya tidak jelas apa maksud frase dari Hettema dan Kuipers ini.

Hukum (1)

Posted in Filsafat Kimia with tags , , , , , , on Juni 29, 2011 by isepmalik

Seperti eksplanasi tentang orbital elektron yang dijadikan sebagai tingkat otonom eksplanasi dalam kimia, ada juga beberapa hukum tak teruraikan dalam kimia. Sebuah contoh yang baik seperti hukum kimia yang disebut Hukum Periodik, pertama kalinya ditemukan oleh Mendeleev bersama Meyer dan berhasil diantisipasi oleh banyak orang. Dilihat dari sudut pandang fisika, status dari Sistem Periodik tampak jauh dari apa yang biasa disebut Hukum. Secara signifikan, Hukum Periodik tampaknya tidak tepat seperti pengertian hukum dalam hukum-hukum fisika, misalnya gerak Newton. Biasanya secara longgar dinyatakan bahwa Hukum Periodik yang terdapat dalam periodisitas sifat-sifat unsur diatur dengan interval tertentu dalam urutan pengaturan menurut nomor atomnya. Terdapat fitur penting yang membedakan bentuk periodisitas yang ditemukan dalam fisika dan kimia, salah satunya periodisitas kimia berdasarkan aproksimasi. Sebagai contoh, unsur natrium dan kalium merupakan pengulangan dari unsur lithium yang terletak di Golongan IA dalam tabel periodik, tetapi ketiga elemen ini tidak memiliki arti yang identik. Memang, sejumlah besar pengetahuan kimia dikumpulkan dengan mempelajari pola variasi yang terjadi dalam kolom vertikal (golongan) dalam tabel periodik.

Prediksi yang dibuat dalam “hukum periodik” tidak mengikuti deduksi dari suatu teori sebagaimana prediksi ideal dari hukum-hukum fisika yang dimulai dengan asumsi kondisi awal tertentu. Jadi, bisakah hukum periodik dianggap sah sebagai hukum kimia? Saya menyatakan bahwa hal itu bisa.

Fakta-fakta sejarah seputar prediksi klasik dari sejumlah elemen yang tidak diketahui telah dibuat oleh Mendeleev. Fakta sejarah ini menunjukkan bahwa ia menggunakan intuisi dalam kimia daripada algoritma sebagaimana dilakukan fisikawan ketika beroperasi dengan hukum fisika. Apresiasi harus diberikan kepada Mendeleev mengenai sifat “hukum” periodik dengan mempertimbangkan bagaimana ia membuat rincian spesifik dari prediksi tentang unsur-unsur galium, germanium, dan skandium. Mendeleev sendiri memberikan metode secara jelas dan indikasi yang tidak ambigu dalam bukunya The Principles of Chemistry. Metode ini terdiri dari interpolasi simultan dalam golongan atau kolom, serta dalam perioda atau baris dari tabel periodik. Prosedur ini dicapai dengan sangat sederhana, yaitu mengambil rata-rata jumlah nilai dari empat unsur untuk menentukan unsur yang dicari. Menurut Mendeleev,

“Jika dalam sebuah kelompok tertentu ada unsur, R1, R2, R3, dan jika di antara unsur R2 terdapat unsur Q2 dan T2, maka sifat-sifat R2 ditentukan oleh rata-rata sifat dari R1, R3, Q2 dan T2” (Mendeleev, 1905).

Dalam berbagai edisi buku teks dan publikasi yang khusus berkaitan dengan prediksinya, Mendeleev berulang kali memberikan contoh perhitungan berat atom dari unsur selenium, sebuah properti yang dikenal pada saat itu dan hal itu dapat digunakan untuk menguji kehandalan metodenya.

Upaya penerapan metode ini untuk memprediksi berat atom, volume atom, densitas dan sifat lainnya dari galium, germanium dan skandium sampai pada nilai-nilai yang berbeda secara signifikan. Juga harus dicatat bahwa prediksi yang dipublikasikan Mendeleev pada umumnya sangat akurat jika dibandingkan dengan sifat-sifat unsur yang kemudian ditemukan. Ini menunjukkan penggunaan intuisi kimia pada metode Mendeleev yang memungkinkan dia untuk membuat modifikasi kecil dari metode lainnya bila itu diperlukan. Mendeleev tampaknya menyimpang dari pendekatan yang lazim, tetapi ia menganggap perlu untuk menentukan bagaimana dan mengapa ia menggunakan metode interpolasi sederhana. Ini adalah salah satu dari banyak contoh yang menggambarkan sifat aproksimasi dalam hukum periodiknya.