Sejarah Teori atom dan molekul

Teori atom Dalton menjadi peristiwa penting dalam sejarah kimia, namun ia punya kelemahan besar. Prosedurnya memerlukan pengetahuan rumus senyawa sederhana yang diperoleh dari kombinasi unsur. Sebagai contoh, data analisis saat itu menunjukkan kalau air diperoleh dari kombinasi tujuh bagian oksigen dengan satu bagian hidrogen. Bila molekul air yang dihasilkan adalah HO (satu atom tiap unsur membentuk molekul air), maka perbandingan berat atom unsur ini pasti sama, tujuh banding satu. Namun, kalau rumusnya H₂O, maka berat atom oksigen harusnya 14 kali lebih berat dari atom hidrogen. Tidak ada cara untuk menentukan rumus molekul saat itu, jadi Dalton membuat asumsi berdasarkan kesederhanaan alam. Ia memilih HO sebagai rumus air dan karenanya, tujuh adalah berat atom relatif oksigen.

Stoikiometri masih sangat muda di tahun 1800

Dalam tahun-tahun kemudian, beberapa ahli kimia terdepan mengadopsi unsur dasar teori Dalton, namun banyak yang keberatan dengan unsur hipotesis yang disebutkan; sebagian meragukan kemungkinan memeriksa dunia yang sangat kecil. Tahun 1808 kimiawan Perancis, Joseph Louis Gay Lussac menemukan kalau saat gas digabungkan secara kimia, mereka melakukannya dalam kelipatan kecil berdasarkan volume. Tiga tahun kemudian, fisikawan Italia, Amedeo Avogadro berpendapat kalau fakta ini menunjukkan kalau volume gas yang sama memuat jumlah partikel penyusun yang sama (Hukum Avogadro) sejauh kondisi fisiknya sama. Gagasan ini memberikan metode fisika untuk menentukan rumus molekul. Sebagai contoh, Gay-Lussac menunjukkan kalau tepat dua volume hidrogen akan bersenyawa dengan satu oksigen membentuk air. Bila Avogadro benar, rumus air adalah H₂O. Namun penalaran ini juga membawa ketidaknyamanan bagi ilmuan karena menyimpulkan kalau gas dasar merupakan molekul poliatom (O₂, H₂, dan seterusnya), dan karenanya banyak ahli kimia menolak hipotesis Avogadro.

John Dalton

Pendukung teori atom yang kuat adalah ilmuan Swedia, Jons Jacob Berzelius, yang menerima sebagian gagasan Avogadro dan mengembangkan versi atomisme kimianya sendiri tahun 1826. Adalah Berzelius yang tahun 1813 mengajukan sistem abjad untuk menandai unsur, atom dan rumus molekul, dan menggunakan rumus sebagai bantuan mempelajari komposisi dan reaksi kimia.  Tahun 1830 hal ini sudah dipakai luas dalam mempelajari kimia.  Walau begitu, masih banyak ahli kimia yang memakai asumsi pada rumus kimia seperti air, dan karenanya, selama berpuluh tahun, beragam sistem berat dan rumus atom berkembang. Hampir tiap negara di Eropa punya sistemnya sendiri.

Ilustrasi Hukum Avogadro

Berzelius juga mengembangkan teori kombinasi kimia berdasarkan studi elektrokimia yang dimunculkan oleh penemuan baterai tahun 1800. Ia menjadi yakin kalau semua molekul diikat oleh gaya Coulomb, gaya tarik elektrostatis antara benda bermuatan berbeda. Berzelius berpendapat kalau atom dan kelompok atom penyusun molekul tidaklah netral, dan ia menyebut komponen bermuatan ini sebagai radikal. Teori dualisme elektrokimia ini bekerja baik dengan senyawa inorganik, namun zat organik tampaknya berbeda. Tahun 1830an, saat ahli kimia mempelajari bagaimana mengganti hidrogen dari senyawa organik dengan atom klor, teori Berzelius terancam. Hidrogen dan klorin memiliki ciri elektrokimia berlawanan, namun substitusi yang dilakukan membuat perbedaan kecil pada sifat senyawa. Tahun 1840an dan 50 an, debat hebat terjadi antar sistem atom kimia dan dualisme elektrokimia dan terekam dengan jelas dalam literatur jurnal ilmiah saat itu.