Jabarkan Jöns Jacob Berzelius dari Sejarah kimia

Kimiawan Swedia dan murid Dalton, Jöns Jakob Berzelius memulai sebuah program sistematis untuk mencoba pengukuran kuantitatif yang akurat dan tepat serta memastikan kemurnian bahan kimia. Bersama Lavoisier, Boyle, dan Dalton, Berzelius dikenal sebagai bapak kimia modern. Pada tahun 1828 ia menyusun sebuah tabel berat atom relatif, di mana oksigen ditetapkan sama dengan 100, dan termasuk semua unsur yang diketahui pada saat itu. Karya ini memberikan bukti yang mendukung teori atom Dalton: bahwa senyawa kimia anorganik terdiri dari atom yang bergabung sesuai kaidah bilangan bulat. Dia menentukan unsur dasar yang tepat dari sejumlah besar senyawa. Hasilnya sangat menegaskan Hukum Perbandingan Tetap Proust. Dalam daftar beratnya, ia menggunakan oksigen sebagai standar, menetapkan beratnya sama persis dengan 100. Dia juga mengukur bobot 43 unsur. Ia menemukan bahwa bobot atom bukanlah kelipatan bilangan bulat dari berat hidrogen, Berzelius juga membantah hipotesis Prout bahwa unsur-unsur dibangun dari atom hidrogen.

Termotivasi oleh penentuan berat atom yang ekstensif dan keinginan untuk membantu eksperimennya, dia mempekenalkan sistem klasik simbol dan notasi kimia dengan menerbitkan Lärbok i Kemien pada tahun 1808, di mana unsur-unsur disingkat menjadi satu atau dua huruf untuk membuat singkatan yang berbeda dari nama Latin mereka. Sistem notasi kimia ini—di mana unsur-unsur diberi label tertulis sederhana, seperti O untuk oksigen, atau Fe untuk besi, dengan proporsi yang dinotasikan oleh angka—adalah sistem dasar yang sama seperti yang digunakan saat ini. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa alih-alih nomor subskrip yang digunakan saat ini (mis., H2O), Berzelius menggunakan superskrip (H2O). Berzelius diakui sebagai yang berhasil mengidentifikasi unsur kimia silikon, selenium, torium, dan serium. Siswa yang bekerja di laboratorium Berzelius juga menemukan litium dan vanadium.

Berzelius mengembangkan teori kombinasi kimia radikal, yang berpendapat bahwa reaksi terjadi karena kelompok atom stabil yang disebut radikal dipertukarkan antar molekul. Dia meyakini bahwa garam adalah senyawa dari asam dan basa, dan menemukan bahwa anion dalam asam akan tertarik pada elektrode positif (anode), sedangkan kation dalam basa akan tertarik pada elektrode negatif (katode). Berzelius tidak percaya pada Teori Vitalisme, namun sebaliknya percaya dengan kekuatan regulatif yang menghasilkan pengorganisasian jaringan dalam organisme. Berzelius juga diakui sebagai yang memperkenalkan istilah kimia "katalisis", "polimer", "isomer", dan "alotrop", walaupun definisi aslinya sangat berbeda dibandingkan penggunaan modern. Sebagai contoh, dia menciptakan istilah "polimer" pada tahun 1833 untuk menggambarkan senyawa organik yang memiliki formula empiris identik namun berbeda berat molekulnya secara keseluruhan, senyawa yang lebih besar digambarkan sebagai "polimer" dari yang paling kecil. Dengan definisi pra-struktural ini, glukosa (C6H12O6) dipandang sebagai polimer formaldehida (CH2O).

Hukum-hukum baru unsur dan gas

Kimiawan Inggris Humphry Davy adalah pelopor dalam bidang elektrolisis, menggunakan tumpukan volta karya Alessandro Volta untuk memecah senyawa umum dan dengan demikian mengisolasi serangkaian unsur baru. Dia melanjutkan elektrolisis lelehan garam dan menemukan beberapa logam baru, terutama natrium dan kalium, unsur yang sangat reaktif yang dikenal sebagai logam alkali. Kalium, logam pertama yang diisolasi dengan elektrolisis, ditemukan pada tahun 1807 oleh Davy, yang mengambilnya dari bahan baku kaustik potas (KOH). Sebelum abad ke-19, tidak ada perbedaan antara kalium dan natrium. Natrium pertama kali diisolasi oleh Davy pada tahun yang sama dengan melewatkan arus listrik melalui natrium hidroksida (NaOH) cair. Ketika Davy mendengar bahwa Berzelius dan Pontin menyiapkan amalgam kalsium melalui elektrolisis kapur dalam merkuri, dia mencobanya sendiri. Davy berhasil, dan menemukan kalsium pada tahun 1808 dengan mengelektrolisis campuran kapur dan merkuri oksida. Dia bekerja dengan elektrolisis sepanjang hidupnya dan, pada 1808, dia berhasil mengisolasi magnesium, strontium dan barium.

Davy juga bereksperimen dengan gas dengan menghirupnya. Prosedur percobaan ini hampir terbukti fatal pada beberapa kesempatan, namun mendorong penemuan efek dinitrogen monoksida yang tidak biasa, yang kemudian dikenal sebagai gas gelak. Klor ditemukan pada tahun 1774 oleh kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele, yang menyebutnya "dephlogisticated marine acid" (lihat teori flogiston) dan secara keliru dianggap mengandung oksigen. Scheele mengamati beberapa sifat gas klorin, seperti efek memutihkan lakmus, efek mematikan serangga, berwarna kuning-hijau, dan baunya yang mirip dengan air raja. Namun, Scheele tidak bisa mempublikasikan temuannya saat itu. Pada tahun 1810, klorin diberi nama saat ini oleh Humphry Davy (berasal dari kata Yunani untuk hijau), yang menegaskan bahwa klorin sebenarnya adalah unsur. Ia juga menunjukkan bahwa oksigen tidak dapat diperoleh dari zat yang dikenal sebagai asam oksimuriat (larutan HCl). Penemuan ini membalikkan definisi Lavoisier tentang asam sebagai senyawa oksigen. Davy adalah dosen yang populer dan mampu bereksperimen.

Kimiawan Prancis Joseph Louis Gay-Lussac berbagi minat dengan Lavoisier dan yang lainnya dalam studi kuantitatif tentang sifat gas. Dari program penelitian utamanya yang pertama pada tahun 1801–1802, dia menyimpulkan bahwa ekspansi volume gas berbanding lurus dengan kenaikan suhu: kesimpulan ini biasanya disebut "hukum Charles", karena Gay-Lussac memberi penghargaan pada Jacques Charles, yang telah sampai pada kesimpulan yang hampir sama pada tahun 1780-an namun tidak mempublikasikannya. Hukum tersebut ditemukan secara terpisah oleh filsuf alam Inggris John Dalton pada tahun 1801, walaupun deskripsi Dalton kurang menyeluruh dibandingkan Gay-Lussac. Pada tahun 1804 Gay-Lussac membuat beberapa pendakian tajam di atas 7.000 meter di atas permukaan laut dalam balon berisi hidrogen—sebuah prestasi yang tak tertandingi selama 50 tahun kemudian—yang memungkinkannya menyelidiki aspek lain dari gas. Dia tidak hanya mengumpulkan pengukuran magnetik di berbagai ketinggian, tapi juga mengukur tekanan, suhu, dan kelembaban serrta sampel udara, yang kemudian dianalisis secara kimia.

Pada tahun 1808 Gay-Lussac mengumumkan hal yang mungkin merupakan pencapaian terbesarnya: dari percobaannya sendiri dan orang lain, dia menyimpulkan bahwa gas pada suhu dan tekanan konstan akan bergabung dalam proporsi volume numerik sederhana, dan produk atau produk-produk yang dihasilkan—jika gas—juga menghasilkan proporsi sederhana volume produk terhadap volume reaktan. Dengan kata lain, gas di bawah kondisi suhu dan tekanan yang sama bereaksi satu sama lain dalam rasio volume bilangan bulat kecil. Kesimpulan ini kemudian dikenal sebagai "hukum Gay-Lussac" atau "Hukum Penggabungan Volume". Dengan rekan profesornya di École Polytechnique, Louis Jacques Thénard, Gay-Lussac juga berpartisipasi dalam penelitian elektrokimia awal, meneliti unsur-unsur yang ditemukan dengan metode elektrokimia. Di antara prestasi lainnya, mereka mendekomposisi asam borat dengan menggunakan leburan kalium, sehingga menemukan unsur boron. Keduanya juga mengambil bagian dalam debat kontemporer yang memodifikasi definisi Lavoisier tentang asam dan meneruskan programnya untuk menganalisis senyawa organik untuk kandungan oksigen dan hidrogennya.

Unsur iodium ditemukan oleh kimiawan Prancis Bernard Courtois pada tahun 1811. Courtois memberi sampel kepada teman-temannya, Charles Bernard Desormes (1777–1862) dan Nicolas Clément (1779–1841), untuk melanjutkan penelitian. Dia juga memberikan beberapa sampel untuk Gay-Lussac dan fisikawan André-Marie Ampère. Pada tanggal 6 Desember 1813, Gay-Lussac mengumumkan bahwa zat baru tersebut merupakan unsur atau senyawa oksigen. Gay-Lussac menyarankan nama "iode", dari kata Yunani ιώδες (iodes) untuk ungu (karena warna uap iodium). Ampere telah memberikan beberapa sampelnya kepada Humphry Davy. Davy melakukan beberapa percobaan pada zat tersebut dan mencatat kemiripannya dengan klorin. Davy mengirim surat tertanggal 10 Desember ke Royal Society of London yang menyatakan bahwa dia telah mengidentifikasi sebuah unsur baru. Percekcokan meletus antara Davy dan Gay-Lussac tentang siapa yang pertama kali mengidentifikasi iodium, namun kedua ilmuwan tersebut mengakui Courtois sebagai ilmuwan pertama yang mengisolasi unsur tersebut.

Pada tahun 1815, Humphry Davy menemukan lampu Davy, yang memungkinkan penambang di dalam tambang batu bara aman bekerja dengan adanya gas yang mudah terbakar. Terdapat banyak ledakan tambang yang disebabkan oleh lembap api () atau metana yang sering tersulut oleh api terbuka dari lampu yang digunakan oleh para penambang. Davy membayangkan penggunaan kasa besi untuk menutupi nyala api lampu, sehingga mencegah pembakaran metana di dalam lampu agar tidak menyebar ke atmosfer luar. Meskipun gagasan tentang lampu keselamatan () telah ditunjukkan oleh William Reid Clanny dan oleh insinyur tak dikenal (tapi belakangan sangat terkenal) George Stephenson, penggunaan kawat kasa Davy untuk mencegah penyebaran api digunakan oleh banyak penemu lainnya pada desain mereka selanjutnya. Ada beberapa diskusi mengenai apakah Davy telah menemukan prinsip-prinsip di balik lampunya tanpa bantuan karya Smithson Tennant, namun pada umumnya disepakati bahwa kedua pria tersebut masing-masing bekerja secara terpisah. Davy menolak untuk mematenkan lampu tersebut, dan penemuannya menyebabkan dia dianugerahi medali Rumford pada tahun 1816.

Setelah Dalton menerbitkan teori atomnya pada tahun 1808, beberapa gagasan utamanya segera diadopsi oleh sebagian kimiawan. Namun, ketidakpastian bertahan selama setengah abad tentang bagaimana teori atom dikonfigurasi dan diterapkan pada situasi nyata; kimiawan di berbagai negara mengembangkan beberapa sistem atomistik yang tidak kompatibel. Sebuah makalah yang menyarankan jalan keluar dari situasi sulit ini diterbitkan pada awal tahun 1811 oleh fisikawan Italia Amedeo Avogadro (1776-1856), yang menghipotesiskan bahwa volume gas yang sama pada suhu dan tekanan yang sama mengandung jumlah molekul yang sama, kemudian diikuti bahwa berat molekul relatif dari dua gas adalah sama dengan perbandingan densitas kedua gas tersebut di bawah kondisi suhu dan tekanan yang sama. Avogadro juga beralasan bahwa gas sederhana tidak terbentuk dari atom tunggal tapi merupakan molekul senyawa dari dua atau lebih atom. Dengan demikian Avogadro mampu mengatasi kesulitan yang dihadapi Dalton dan lainnya saat Gay-Lussac melaporkan bahwa di atas 100 °C volume uap air dua kali volume oksigen yang digunakan untuk membentuknya. Menurut Avogadro, molekul oksigen telah terbagi menjadi dua atom dalam proses pembentukan uap air.

Hipotesis Avogadro tidak diakui selama setengah abad setelah pertama kali dipublikasikan. Banyak alasan pengabaian ini telah dikutip, termasuk beberapa masalah teoretis, seperti "dualisme" versi Jöns Jakob Berzelius, yang menegaskan bahwa senyawa disatukan oleh daya tarik muatan listrik positif dan negatif, sehingga tidak terbayangkan bahwa bisa ada sebuah molekul yang terdiri dari dua atom dengan muatan listrik yang sama—seperti oksigen. Kendala tambahan untuk mengakuinya adalah kenyataan bahwa banyak kimiawan enggan mengadopsi metode fisika (seperti penentuan densitas uap) untuk memecahkan masalah mereka. Pada pertengahan abad, beberapa tokoh terkemuka mulai memandang eskalasi kekacauan persaingan sistem berat atom dan rumus molekul sebagai tak dapat ditoleransi lagi. Selain itu, bukti kimia murni mulai terkuak yang mengarah pada kemungkinan bahwa pendekatan Avogadro adalah benar. Selama tahun 1850-an, kimiawan yang lebih muda, seperti Alexander Williamson di Inggris, Charles Gerhardt dan Charles-Adolphe Wurtz di Prancis, serta August Kekulé di Jerman, mulai menganjurkan reformasi kimia teoretis agar konsisten dengan teori Avogadro