Dasar Newlands Membuat Hukum Oktaf dalam Klasifikasi Unsur

Penyusunan unsur-unsur kimia dalam sebuah sistem yang teratur merupakan salah satu pencapaian terbesar dalam sejarah ilmu pengetahuan. Sebelum kita mengenal Tabel Periodik Modern yang disusun oleh Dmitri Mendeleev atau Henry Moseley, terdapat berbagai upaya awal untuk mengelompokkan unsur berdasarkan karakteristik tertentu. Salah satu kontribusi paling signifikan namun kontroversial pada masanya adalah Hukum Oktaf Newlands yang dikemukakan oleh John Alexander Reina Newlands pada tahun 1864. Memahami bagaimana dan dengan dasar apa Newlands membuat hukum oktaf memerlukan tinjauan mendalam terhadap perkembangan ilmu kimia di abad ke-19. Pada masa itu, para ilmuwan mulai menyadari adanya pola hubungan antara berat atom suatu unsur dengan sifat fisik maupun kimianya. John Newlands, seorang kimiawan asal Inggris, menjadi tokoh pertama yang menyadari adanya periodisitas atau pengulangan sifat unsur secara berkala, yang kemudian ia analogikan dengan tangga nada dalam musik.

Latar Belakang dan Sejarah Penemuan Hukum Oktaf

Pada pertengahan tahun 1860-an, jumlah unsur kimia yang ditemukan semakin bertambah, sehingga kebutuhan akan sistem klasifikasi yang sistematis menjadi sangat mendesak. Sebelum Newlands, Johann Wolfgang Döbereiner telah mencoba mengelompokkan unsur dalam kelompok tiga yang disebut Triade. Namun, sistem Triade memiliki keterbatasan karena hanya berlaku untuk segelintir unsur saja. Newlands kemudian melangkah lebih jauh dengan mencoba menyusun seluruh unsur yang diketahui saat itu. John Newlands mempublikasikan idenya dalam beberapa rangkaian artikel. Ia mencatat bahwa jika unsur-unsur kimia disusun dalam urutan kenaikan massa atom relatifnya, maka sifat-sifat kimia dan fisika yang serupa akan berulang setiap delapan unsur. Pengamatan ini sangat revolusioner karena memperkenalkan konsep periode dalam kimia, meskipun pada awalnya ide ini ditertawakan oleh komunitas ilmiah di Inggris karena dianggap terlalu memaksakan analogi musik ke dalam sains.

Dasar Utama Penyusunan Hukum Oktaf

Secara spesifik, ada dua pilar utama yang menjadi dasar mengapa dan bagaimana Newlands menyusun hukum ini. Tanpa kedua variabel ini, konsep oktaf tidak akan pernah terbentuk. Berikut adalah penjelasan mendalam mengenai dasar-dasar tersebut:

1. Kenaikan Massa Atom Relatif

Dasar pertama yang digunakan Newlands adalah massa atom relatif. Pada masa itu, pengukuran berat atom sudah mulai akurat berkat kontribusi ilmuwan seperti Stanislao Cannizzaro. Newlands mengurutkan unsur-unsur mulai dari yang paling ringan (Hidrogen) hingga yang lebih berat. Ia percaya bahwa massa atom adalah identitas fundamental setiap unsur yang menentukan perilakunya dalam reaksi kimia.

2. Pengulangan Sifat Setiap Unsur Kedelapan

Dasar kedua adalah pengamatan empiris terhadap sifat kimia. Newlands menemukan bahwa unsur pertama memiliki kemiripan sifat dengan unsur kedelapan, unsur kedua mirip dengan unsur kesembilan, dan seterusnya. Pola ini konsisten untuk unsur-unsur ringan. Misalnya, Lithium (unsur ke-2 pada daftar Newlands) memiliki sifat yang sangat mirip dengan Natrium (unsur ke-9). Jarak antara Lithium dan Natrium adalah tujuh langkah, yang berarti Natrium adalah unsur kedelapan setelah Lithium.

Analogi Musik dalam Sains Kimia

Istilah "Oktaf" sendiri diambil dari dunia musik. Newlands menyadari bahwa pola pengulangan sifat unsur ini identik dengan tangga nada musik (do-re-mi-fa-sol-la-si). Dalam musik, nada kedelapan (do tinggi) adalah pengulangan dari nada pertama (do rendah) namun dengan oktaf yang berbeda. Begitu pula dalam kimia menurut pandangan Newlands; unsur kedelapan adalah "variasi" dari sifat unsur pertama.

“Jika unsur-unsur disusun menurut kenaikan berat atomnya, unsur kedelapan, dimulai dari unsur apa pun, merupakan semacam pengulangan dari yang pertama, seperti nada kedelapan dalam oktaf musik.” — John Newlands.

Struktur Tabel Hukum Oktaf Newlands

Untuk memahami lebih jelas bagaimana Newlands mengelompokkan unsur-unsur tersebut, mari kita perhatikan tabel klasifikasi awal yang ia buat. Tabel ini membagi unsur ke dalam kolom-kolom yang menunjukkan kemiripan sifat.

Dalam tabel di atas, kita dapat melihat bahwa Fluorin (F) berada di bawah Hidrogen (H), dan Klorin (Cl) berada di bawah Fluorin. Newlands menganggap ketiganya memiliki keterkaitan sifat, meskipun saat ini kita tahu Hidrogen memiliki posisi yang unik di tabel periodik modern.

Kelemahan Hukum Oktaf Newlands

Meskipun jenius, Hukum Oktaf Newlands memiliki beberapa kelemahan fatal yang membuatnya ditolak oleh Royal Society of Chemistry pada waktu itu. Memahami kekurangan ini sama pentingnya dengan memahami dasarnya, karena kekurangan inilah yang kemudian diperbaiki oleh Mendeleev.

• Hanya Berlaku untuk Unsur Ringan: Hukum Oktaf hanya bekerja dengan sangat baik sampai unsur Kalsium (Ca). Setelah Kalsium, kenaikan massa atom tidak lagi sinkron dengan pengulangan sifat setiap delapan unsur karena adanya logam transisi.
• Memaksakan Penempatan Unsur: Karena bersikeras pada pola angka delapan, Newlands terkadang menempatkan dua unsur dalam satu slot yang sama atau menempatkan unsur logam di bawah unsur non-logam.
• Tidak Ada Ruang untuk Unsur Baru: Newlands berasumsi bahwa semua unsur telah ditemukan. Ia tidak menyisakan ruang kosong dalam tabelnya untuk unsur-unsur yang mungkin ditemukan di masa depan.
• Gas Mulia Belum Ditemukan: Pada masa Newlands, gas mulia seperti Helium dan Neon belum diketahui. Ketika unsur-unsur ini ditemukan, pola "setiap delapan" berubah menjadi "setiap sembilan", yang merusak dasar hukum oktaf tersebut.

Kesimpulan dan Warisan Ilmiah

Secara ringkas, bagaimana dan dengan dasar apa Newlands membuat hukum oktaf dijawab melalui pendekatannya yang mengurutkan unsur berdasarkan kenaikan massa atom relatif dan pengamatan terhadap periodisitas sifat kimia yang berulang setiap delapan unsur. Meskipun analogi musiknya sering dicemooh, Newlands sebenarnya telah meletakkan batu pertama bagi konsep hukum periodik. Ia adalah orang pertama yang menunjukkan bahwa sifat-sifat unsur adalah fungsi periodik dari berat atomnya. Pengakuan terhadap karyanya baru datang bertahun-tahun kemudian, tepatnya pada tahun 1887, ketika Davy Medal dianugerahkan kepadanya oleh Royal Society, setelah keberhasilan Mendeleev membuktikan bahwa prinsip dasar Newlands (periodisitas) memang benar adanya. Tanpa keberanian Newlands untuk melihat pola di tengah kerumunan data unsur, perkembangan kimia modern mungkin akan memakan waktu jauh lebih lama.