Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
MENINJAU BUKTI ILMIAH KEKUATAN BESI MENURUT CARA PANDANG ILMU KIMIA DAN SAINS YANG BERKAITAN BESERTA BEBERAPA KONSEKUENSINYA SEBAGAIMANA DISEBUT DALAM AL QURAN QS. AL HADIID:25 Dede Suhendar
[email protected] Dosen Kimia pada Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Bandung. Abstract
Kauniyah verses of iron in the Qur'an Surah Al Hadiid, Verse 25, in particular, has not been widely studied in the perspective of chemistry, let the problems associated with its implementation according to what is listed in the verse. In this paper, we discussed about of “great strength of iron” in the verse from the viewpoint of modern chemistry supported with findings of iron in other scientific disciplines are closely related with, as in Geology, Physics, Biology and Materials Science. In this paper, we also discussed the meaning of the next sentence of the verse "...and that Allah may know who is helping (religion) Him and His apostles but God has not seen." The discussion is limited to a review of the nuclear chemistry (nuclides), chemical structure, magnetic, and chemical bonding properties. We can be concluded that the iron does have remarkable properties leading to iron predicate as stated in the verse. The facts of iron are following: (1) Iron is an element with isotopes that have the most stable nucleus of all the existing elements; (2) Iron has metal structure (polymorph) that adaptive to the presence of other metal/s or elements in its structure, so it can be made many variations of steel/alloy; (3) Iron has the strongest magnetic effect on life on earth; and (4) The nature of the bonds formed between the iron with organic compounds of iron proved a major role in biochemical processes. Finally, the great strength of the iron phenomenon has consequences as a reflection of Muslims in order to use it in various forms that lead to the establishment of Islamic symbols. aspek numerologi, sains dan teknologi,
A. Pendahuluan Bukti-bukti tentang kebenaran Al
filsafat, kesehatan ataupun lingkungan.
Quran sebenarnya sudah banyak yang
Salah satu kajian yang menarik perhatian
tidak terbantahkan lagi. Namun demikian
para pemerhati ayat-ayat kauniyah adalah
seakan tidak lekang sepanjang masa, para
besi yang secara khusus menjadi nama
pemikir Islam, terutama para pemerhati
surat ke-57 dalam al Quran, yakni al
masalah
kauniyah,
Hadiid. Sementara, fenomena tentang
berusaha untuk mengemukakan bukti-
kekuatan besi disebut secara khusus pada
bukti ilmiah yang terkandung dalam al
surat tersebut pada ayat 25.
makna
ayat-ayat
Quran pada bagian-bagian ayat yang
Literatur yang membahas tentang
menyangkut fenomena materi. Kajian
besi dari sudut pandang Sains dan Agama
masalah ini ada yang meninjaunya dari
Islam masih sangat langka dan masih jauh 179
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
dari fokus dalam kaitan sains modern.
perhatikan sepintas pernyataan bahwa
Adapun literatur-literatur yang membahas
“pada besi terdapat kekuatan yang hebat”,
masalah ayat-ayat kauniyah tentang besi,
apalagi bila dikaitkan dengan kajian-
masih sedikit disinggung. Nursi (dalam
kajian sains dasar (terutama kimia dan
buku
Alam,
fisika) seperti apa yang pada umumnya
Manusia: Perspektif Sains dan Agama”
kita terima di sekolah atau bangku kuliah,
yang disunting oleh Ted Peters, Muzaffar
ternyata banyak bertolak belakang. Bila
Iqbal, dan Syed Nomanul Haq dengan
ditinjau dari sifat fisik, besi bukan
Penerjemah Ahmad Baiquni, Penerbit
merupakan unsur yang paling keras, masih
Mizan, 2006, hal 122), menyinggung
banyak logam lain yang lebih keras,
makna QS. Saba:34, tentang kemampuan
bahkan kekerasan semua unsur logam
Daud dalam melunakkan besi yang dibaca
masih dapat dikalahkan dengan intan
sebagai kemungkinan arti penting besi di
(salah satu alotrof karbon). Demikian juga
masa mendatang (sekarang), salah satunya
titik lelehnya (1538 C), masih jauh di
teknologi baja.[1]
bawah logam yang paling tinggi titik
yang
berjudul
“Tuhan,
Dalam QS. 57:25 dinyatakan bahwa:
lelehnya, yakni tungsten (3422 C).[4] Bila
“.... Dan Kami ciptakan besi yang padanya
ditinjau dari sifat kimiapun, besi sangat
terdapat kekuatan yang hebat dan berbagai
mudah
manfaat bagi manusia, (supaya mereka
dibandingkan
mempergunakan besi itu) dan supaya
teroksidasi karena potensial reduksinya
Allah mengetahui siapa yang menolong
cukup negatif. Lalu di mana letaknya
(agama)Nya dan rasul-rasul-Nya padahal
kekuatan yang hebat dari besi itu?
Allah tidak dilihatnya. …”.
[2]
berkarat,
masih
tembaga.
kalah
Besi
mudah
Bila kita
Besi memiliki simbol kimia Fe. Ada
tinjau masalah manfaat besi, maka hal
beberapa fenomena yang merujuk pada
tersebut tidak terbantahkan lagi mengingat
makna kekuatan yang hebat dari besi itu.
besi merupakan logam yang sudah dikenal
Namun demikian, kita tidak cukup dapat
dan dimanfaatkan sejak lama sepanjang
menjangkau untuk memahaminya bila
[3]
sejarah peradaban umat manusia,
dari
hanya mengandalkan pemahaman sains
hanya sebagai bahan untuk perkakas
murni
sederhana, konstruksi bangunan modern,
mengandalkan wawasan satu cabang ilmu
sampai peralatan dan kendaraan militer.
saja.
Namun
kekuatan
berbeda
rasanya
bila
kita 180
klasik,
apalagi
Memahami besi
hanya
fenomena-fenomena
memerlukan
wawasan
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
keilmuan lintas bidang melalui simpul-
C,
C, dan
simpul bahasan ilmu kimia, yakni: (1)
Fe dan
C, dan besi
Fe,
Fe,
Fe.[5] Angka 1, 2 dan 3 pada
Kimia Inti, (2) Struktur Kisi Kristal, (3)
simbol
Sifat Magnet Bahan, dan (4) Ikatan Kimia.
jumlah total proton dan neutronnya,
Selain dengan ilmu kimia, bahasan besi
sedangkan angka yang sama (subskrip 1)-
yang pertama sangat berkaitan dengan
nya mewakili jumlah proton. Dengan
wawasan Ilmu Bumi atau Geologi, yang
demikian jumlah neutron pada ketiga
kedua dengan Ilmu Bahan atau Ilmu
isotop
Material, yang ketiga dengan Ilmu Fisika
adalah 0, 1, dan 2. Dari pemahaman
dan Geologi, dan yang keempat dengan
sederhana ini kita dapat menentukan juga
Biologi dan Biokimia. Selain keempat
jumlah
bahasan tersebut sangat memungkinkan
isotop karbon secara berturut yakni 6, 7,
masih ada tinjauan lain. Dalam tulisan ini
dan 8, dan pada besi adalah 28, 30, 31,
penulis hanya akan membahasnya dalam
dan 32. Bila kita buat daftar harga
sub-sub judul yang mudah dipahami
perbandingan jumlah proton terhadap
dengan menyoroti hal-hal yang sangat
jumlah neutron (p/n), isotop paling stabil
menonjol yang memungkinkan pembaca
dari
umum segera mengetahui maksudnya.
uranium paling stabil yakni dapat
B. Tinjauan Ilmiah Tentang Besi 1.
korelasi
sebanding
melihat
unsur,
masing-masing
ditambah
adanya
isotop U, kita
kecenderungan
dengan
nomor
atom
(jumlah
Gambar 1. Terlihat bahwa secara kasar kecenderungan
jumlah neutron (p/n). Kelimpahan unsur kasar
ketiga
pada
berturut-turut
proton) seperti terlihat pada Tabel 1 dan
dengan
perbandingan jumlah proton terhadap
secara
secara
neutron
bertambahnya
Kelimpahan unsur dan kestabilan memiliki
hidrogen
makin menurunnya p/n seiring dengan
Kestabilan Inti Atom Besi
inti
isotop-isotop hidrogen adalah
penurunan
p/n
juga
sebanding dengan kelimpahan unsur-
p/n,
unsur yang bersangkutan di alam.
demikian juga kestabilan inti, di mana inti
Tabel 1. Harga rasio jumlah proton
paling stabil memiliki p/n 1. Makin
terhadap
kecil/besar angka perbandingannya maka
jumlah
neutron
(p/n)
dari
beberapa nuklida yang merupakan isotop-
makin tidak stabil inti itu.
isotop yang dianggap paling stabil dari
Sebagian besar unsur-unsur stabil di
masing-masing
alam memiliki isotop, seperti hidrogen
unsur
hidrogen
(H),
karbon (C), besi (Fe) dan uranium (U).
memiliki isotop H, H, dan H, karbon 181
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
Nuklida H
ISSN 1979-8911
C Fe U
p/n ~
1,00 0,87 0,64
Gambar 1. Kelimpahan unsur di alam berdasarkan berat intinya. Atom-atom dengan berat inti genap lebih melimpah dibandingkan dengan yang ganjil tetangga terdekatnya sehingga memiliki pola grafik yang cenderung “zig-zag”. Sumber: Meteorite, Comets and Planets, edited by A.M. Davis, H.D. Holland, and K.K. Turekian. (2005) Treatise on Geochemistry, Vol 1, Kidlington (UK): Elsevier Ltd, Hal 55.[7] Uranium
merupakan
unsur
dapat disaksikan mata telanjang (sekitar
bernomor atom terakhir yang terdapat
30
secara alami. Unsur bernomor setelahnya,
setelahnya (115-120) masa tinggalnya
hanyalah
yang
sangat terbatas (10-3 detik atau kurang)[3]
memiliki masa tinggal makin menurun,
sehingga sangat sulit diterima sebagai
sampai akhirnya sangat sulit diisolasi
sebuah unsur karena sifat kimianya sulit
unsur-unsur bernomor setelah 110, atau
diidentifikasi.
unsur-unsur
buatan
tidak ditemukan lagi unsur baru setelah nomor
120.
kesepakatan
Walaupun di
belum
IUPAC
detik),
sementara
Hasil-hasil
ada
menunjukkan
unsur-unsur
penelitian
bahwa
unsur
juga ke
114
(badan
(dengan jumlah neutron 184) merupakan
internasional yang mengurusi masalah
nuklida yang paling stabil di antara
kimia), ada kecenderungan di antara
beberapa unsur sebelum dan sesudahnya,
ilmuwan kimia dan fisika bahwa unsur
mengacu pada prediksi teoritis “island of
terakhir adalah unsur bernomor 114 (Uut)
stability”
karena masa tinggalnya masih cukup
Secara grafik hubungan stabilitas terhadap 182
dari
nuklida-nuklida.[8,9]
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
nomor unsur (jumlah proton, Z) dan
pada nomor 57 yang merupakan bilangan
jumlah neutron (N) dapat dilihat pada
setengahnya dari jumlah surat dalam al
Gambar 2. Lalu, apakah bukan satu
Quran? Wallahu alam.
kebetulan bila urutan surat besi (al Hadiid)
Gambar 2. Grafik “Pulau Kestabilan” nuklida pada plot antara jumlah neutron terhadap jumlah proton (nomor atom). Unsur ke-114 terlihat menempati puncak pulau yang ditunjukkan “superheavy spherical nuclei”. Sumber: wikipedia[10] Kenyataan fenomena p/n sebanding
Temuan dari para ahli geologi
dengan kelimpahannya dibenarkan dengan
isotop,
komposisi dan kelimpahan unsur di alam
masalah nukleosintesis (pembentukan inti-
semesta. Hidrogenlah pengisi utama alam
inti atom), menyebutkan bahwa kehadiran
semesta, diikuti helium, dan seterusnya
unsur-unsur yang ada saat ini merupakan
dengan suatu pola kelimpahan tertentu.
hasil dari reaksi fusi inti (penggabungan
Matahari dan milyaran bintang bercahaya
inti) sebagaimana telah dijelaskan, yakni
memiliki
hidrogen
untuk inti-inti yang lebih ringan, dan hasil
dalam jumlah yang sangat tidak terbatas,
penggabungan neutron untuk inti-inti yang
dan cahayanya ini sebagai hasil reaksi
lebih
nuklir (inti) tak henti antar inti hidrogen.
menyebabkan inti tak stabil, akhirnya
Reaksi antar inti hidrogen menghasilkan
memancarkan
unsur helium, He (unsur bernomor atom
konsekuensi proton bertambah).[11] Lalu
kedua), reaksi antara He dengan H
pertanyaannya
menghasilkan
atom
bernomor atom berapa terjadinya sintesis
ketiga, Litium, Li; reaksi Li dengan He
melalui mekanisme fusi inti dan dari
menghasilkan unsur bernomor atom 5,
nomor
yakni Boron, B, dan seterusnya.[5]
selanjutnya terbentuk melalui mekanisme
kandungan
unsur
utama
bernomor
183
terutama
berat
atom
yang
membidangi
(akumulasi
partikel
adalah
berapa
neutron
β,
sampai
dengan
unsur
unsur-unsur
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
penggabungan neutron. Ternyata daerah
dengan demikian terdapat kecenderungan
pemisah kedua pola rangkaian sintesis
bahwa
unsur-unsur (nukleosintesis) ini adalah
produk akhir nukleosintesis. Kandungan
isotop-isotop
Istilah
utama meteor, geseran warna merah
penggabungan inti maupun akumulasi
galaksi, makin padatnya materi bintang-
neutron yang diikuti peluruhan partikel β
bintang
menandakan adanya ketidakstabilan inti
tersebut.[11] Hal ini mengarah kepada
yang mengharuskan bereaksi, dan ini
penguatan
ternyata berkaitan dengan energi ikat inti
merupakan produk akhir dari semua
per nukleon.
rangkaian nukleosintesis. Akhirnya kita
besi.[11,12]
isotop-isotop
besi
menguatkan
pendapat
merupakan
pendapat
bahwa
besi
Walaupun letak nomor unsurnya
dapat menyatakan bahwa isotop-isotop
jauh dari hidrogen yang kelimpahannya di
besilah yang memiliki kestabilan inti
tata surya tertinggi namun reaktif pada
paling tinggi. Fenomena ini dapat dilihat
reaksi
pada Gambar 3 yang menunjukkan isotop-
fusi,
sebagai
unsur
logam,
kelimpahan besi sangat menonjol di antara
isotop
besi
logam-logam lain (lihat Gambar 1) dan
tertinggi.
berada
pada
kestabilan
Gambar 3. Kurva energi ikat inti per nukleon (B/A) terhadap nomor massa inti (A), di mana menunjukkan isotop-isotop besi berada pada harga B/A tertinggi. Sumber: Allegre, Isotop Geology, Cambridge University Press, 2008, hal 141.[12] Besi terdiri atas isotop-isotop alami
Di antara keempat isotop itu, 56Fe
(54Fe, 56Fe, 57Fe, dan 58Fe) yang secara
merupakan isotop paling stabil dan juga
keseluruhan menyumbangkan berat rata-
merupakan nuklida paling stabil di alam
rata/relatif atom besi (Ar) 55,845 g/mol.
raya. 184
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Para pemerhati masalah ayat-ayat kauniyah
seringkali
tersebut sering diberi singkatan dalam
terjebak
bahasa Inggris, yakni SC (simple cubic),
pemahamannya atau tidak teliti bila
FCC (face centred cubic), dan BCC (body
membahas
centred
tentang
besi.
Mereka
cubic).
susunan
efisiensi
mengaitkan nomor urutan surat al Quran
ruang
terhadap berat atom (Ar) Fe, padahal Ar
efisiennya dengan bentuk penyusunan
Fe = 55,845. Bila memang ada kaitannya,
rapat heksagonal (HCP, hexagonal close-
maka yang paling mendekati adalah
packed),
peninjauan kestabilan isotop seperti yang
efisiensi 68%, dan SC 52%.[3,4]
telah disebutkan. Wallahu ‘alam.
(74%),
Berdasarkan
sementara
FCC
BCC
sama
memiliki
Hampir semua unsur logam yang berfasa padat pada suhu dan tekanan
2.
Struktur Kimia Logam Besi Memungkinkan Variasi Jenis Baja dan Perpaduan Antar Logam
ruangan
mengadopsi
struktur
kimia
dengan pola seperti tumpukan kubus-
Dalam ilmu kimia zat padat dan
kubus, baik FCC, HCP, maupun BCC,[4]
ilmu bahan, satuan terkecil dari pola
tapi tidak ada yang SC. Struktur dapat
ikatan kimia berstruktur kristal disebut
menunjukkan efisiensi, artinya struktur
kisi (B. Inggris = lattice). Struktur kimia
menunjukkan kepadatan dan kekuatannya
yang memiliki pola kisi berulang ke
untuk
segala arah dikatakan sebagai struktur
sendiri, sehingga logam padat pada suhu
kristal. Terdapat 7 pola (sistem) kisi
ruang tidak ada yang berstruktur SC.
kristal
pola
Struktur kristal logam akhirnya sangat
memiliki variasi cara penyusunan atom di
menentukan ketahanan mekanik, termal,
dalamnya. Salah satu bentuk kisi adalah
dan
kubus. Dalam struktur kisi kristal kubus
Penyusunan atom yang kurang rapat lebih
dikenal 3 variasi susunan atom, yakni
memungkinkan
kubus sederhana (atom-atom menempati
dimodifikasi dibandingkan yang sangat
sudut-sudut ruang kubus), kubus berpusat
rapat.
yang
dikenal.
Tiap-tiap
mempertahankan
terhadap
struktur
lingkungan
strukturnya
itu
kimia.
dapat
muka (atom-atom menempati sudut-sudut
Membuat paduan logam atau baja
ruang kubus dan juga bagian tengah tiap
sesungguhnya merupakan modifikasi cara
permukaan
kubus
pengisian ruang kisi-kisi kristal. Besi yang
berpusat ruang (atom-atom menempati
berstuktur BCC lebih memungkinkan
sudut-sudut ruang kubus dan juga pusat
dibuat
sisi
kubus),
dan
ruang). Secara berturut-turut ketiga variasi 185
baja
dengan
menambahkan
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
sejumlah kecil karbon di mana atom-atom
cocok
karbon yang lebih kecil dibandingkan
paduan logam.[3] Bila diperhatikan dari
atom besi akan mengisi ruang-ruang antar
data jari-jari atom dimana Fe memiliki
atom pada struktur kristal besi, sehingga
jari-jari 126 pm, sangat logis bila terdapat
strukturnya
padat/kompak,
paduan besi dengan Cr, Co, Ni, dan Cu
bergantung sifat yang diinginkan sehingga
yang secara berturut-turut memiliki jari-
terdapat
jari atom 129, 125, 125 dan 128 pm.
makin
variasi
baja
besi
karbon.
sebagai
bahan
dasar
(utama)
Tembaga yang berstruktur FCC tidak
Paduan logam juga dipengaruhi
pernah dibuat baja karbonnya karena
struktur kisi, sementara besi memiliki
strukturnya sangat rapat. Sejumlah kecil
empat bentuk kisi (polimorf) pada suhu
atom-atom besi pada logam besi posisinya
dan tekanan yang berbeda, yakni BCC
dapat digantikan oleh atom-atom logam
pada suhu dan tekanan rendah, HCP pada
lain
dan
suhu agak tinggi dan tekanan tinggi, dan
lingkungan koordinasi yang sama atau
FCC pada suhu yang lebih tinggi. Pada
hampir sama.[4] Di antara semua logam,
suhu yang lebih tinggi lagi besi meleleh
besi merupakan logam yang terpenting,
yang kita katakan sebagai titik leleh
paling melimpah di bumi, dan paling
besi.[4,13] (semua perubahan struktur besi
murah, sehingga besilah yang paling
lebih jelas terlihat pada Gambar 4).
yang
memiliki
jari-jari
Gambar 4. Diagram fasa besi pada berbagai suhu dan tekanan (Gambar telah diadaptasi dari sumber aslinya). Sumber: Housecroft and Sharpe, Inorganic Chemistry, 2nd ed., Prentice Hall, 2005, hal 136.[4] 186
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Dengan adanya perilaku perubahan
berkata: "Berilah aku tembaga (yang
struktur kisi besi pada berbagai suhu dan
mendidih) agar aku kutuangkan ke atas
tekanan
besi panas itu".
menyebabkan
kemungkinan
dapat
banyak
dipadukan
Paduan Fe-Cu telah dikenal dalam
meskipun
beberapa aplikasi teknologi karena ia
memiliki struktur kisi berbeda pada suhu
merupakan bahan yang memiliki kekuatan
dan tekanan ruangannya. Dalam sejarah
mekanik dan termal yang tinggi. Karena
yang tercatat dalam al Quran dikatakan
memiliki
sifat
bahwa Dzulqarnain membuat paduan besi
demikian,
ia
dengan
menghasilkan
konektor yang memerlukan adanya pin-
paduan logam yang keras dan licin.
pin dengan tidak mengurangi kinerja
Pengolahannya adalah potongan-potongan
sebagai
besi dibakar sampai membara dicampur
korosi,[15] dengan perubahan-perubahan
dengan lelehan tembaga cair (lihat QS.
(transisi) struktur kristal berkaitan dengan
18:95-96). Pada kondisi seperti itu besi
rasio Fe:Cu.[16,17]
dengan
besi
lebih
logam-logam
tembaga
lain
yang
mekanik
dan
termal
diaplikasikan
konduktor
sebagai
listrik,[14]
tahan
memiliki struktur FCC yang adaptif
menghasilkan paduan besi-tembaga yang
Besi, Magnet, Kandungan Inti dan Massa Bumi, serta Pengaruhnya pada Kehidupan Di Muka Bumi
sangat kuat pada akhir pendinginan suhu
Besi memiliki keistimewaan luar
dan tekanan ruangan. Berikut petikan QS.
biasa dibandingkan dengan logam-logam
18:95-96 tersebut: Dzulkarnain berkata:
lain. Besi merupakan logam yang bersifat
"Apa yang telah dikuasakan oleh Tuhanku
magnet, yakni dapat ditarik oleh medan
kepadaku terhadapnya adalah lebih baik,
magnet dan dapat juga dibuat bahan
maka tolonglah aku dengan kekuatan
magnet (magnet permanen) karena ia
(manusia
aku
memiliki konfigurasi elektron yang tak
membuatkan dinding antara kamu dan
berpasangan pada orbital d-nya.[17,18]
mereka, berilah aku potongan-potongan
Sifat magnet bahan-bahan juga sering
besi". Hingga apabila besi itu telah sama
diasosiasikan dengan besi.
rata dengan kedua (puncak) gunung itu,
bahan magnet saat ini banyak juga terbuat
berkatalah Dzulkarnain: "Tiuplah (api
dari
itu)". Hingga apabila besi itu sudah
Lantanoida
menjadi (merah seperti) api, diapun
kemungkinan
dengan kehadiran atom-atom tembaga
dan
alat-alat),
agar
3.
187
logam/paduan
logam
(karena jumlah
Walaupun
golongan memiliki
elektron
tak
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
berpasangan yang lebih banyak pada
pada kesimpulan tentang letak kekuatan
orbital
f-nya),
dua
istilah
yang hebat dari besi. Gempa-gempa yang
mengacu
pada
hebat yang dirasakan di permukaan bumi
nama besi (B. Latin, Besi = Ferrum),
banyak dipengaruhi oleh aliran konveksi
yakni
dan
besi cair pada inti bumi luar. Yang paling
antiferromagnetik. Tidak ada nama logam
nyata dari kekuatan besi di inti bumi ini
lain dipakai untuk sifat magnet. Begitupun
adalah menimbulkan medan magnet bumi
mineral yang memiliki rumus Fe3O4
pada poros Utara-Selatan. Rotasi bumi
dinamai magnetit, suatu bahan yang
pada porosnya juga menimbulkan medan
digunakan pada pita kaset dan beberapa
magnet bumi yang kuat, dan inilah satu-
komponen
juga
satunya sumber medan magnet yang
merupakan bahan magnet istimewa yang
menguasai bumi. Medan magnet ini
banyak mencuri perhatian para ilmuwan
pulalah yang melindungi bumi dari radiasi
berbagai disiplin kajian.[17,18] Demikian
matahari
juga terdapat sifat fisik bahan lainnya
atmosfirnya seperti saat ini. [19] Satu
yang meminjam kata dasar besi, yakni
pertanyaan sederhana saja segera akan
sifat
sifat
muncul, bagaimana jadinya bila tidak ada
penyimpanan polarisasi listrik dari bahan-
besi, mungkinkah kita mengetahui arah
bahan tertentu setelah medan luar yang
mata angin
kekuatan/sifat
namun magnet
ferro/ferrimagnetik
elektronika,
ferroelektrik
menghasilkan
yang
mewakili
polarisasi
listrik
dan
menjaga
keadaan
Lebih lanjut keistimewaan yang
dihilangkan.[18]
dapat ditinjau dari istilah kekuatan dari
Ternyata keistimewaan yang luar
besi ini adalah dari kenyataan bahwa besi
biasa ini benar-benar harus disepakati
merupakan unsur yang paling banyak
karena temuan ilmiah bidang geofisika
menyumbangkan
secara
keseluruhan,
tidak
ragu
menyebut
bahwa
pada
sehingga
masa besi
bumi sangat
kandungan inti bumi adalah besi (sekitar
berperanan besar pada gaya gravitasi
90%), sedikit
bumi. Besi merupakan unsur yang paling
nikel dan unsur-unsur
lainnya. Inti bumi terdiri atas dua bagian,
banyak
bagian dalam dan luar. Bagian dalam
persentase
berisi besi padat dan bagian luar berisi
magnesium dan silikon. Gaya gravitasi
besi cair. Pengaruh dari kandungan besi
antara bumi dan matahari adalah 3,56
pada inti bumi pada akhirnya mengarah
1022 N. Gaya sebesar 188
dikandung beratnya,
bumi
berdasarkan
disusul
oksigen,
inilah yang
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
menjaga bumi mengorbit pada radius yang
fungsinya sebagai pengangkut oksigen, ia
aman bagi kelangsungan hidup makhluk
berada dalam bentuk senyawa-senyawa
hidup di bumi. Gravitasi bumi juga
makromolekul. Sebagai contoh, beberapa
menentukan bentuk muka lautan yang
enzim dan protein yang mana penting
cembung, lamanya siang dan malam
dalam proses-proses biokimia merupakan
secara konstan, gerakan atmosfir dan
senyawa besi. Contoh yang paling umum
jarak-jarak dengan bulan dan planet-planet
dikenal dari senyawa besi adalah yang
tata surya. [19]
terdapat pada manusia, yakni hemoglobin. Sistem
4.
Besi dan Makhluk Hidup
besi (Fe2+ Fe3+), sangat vital bagi
yang dominan. Oksigen dan silikonlah
mekanisme pengikatan oksigen di paru-
yang paling dominan. Besi juga bukan
paru dan pelepasan oksigen di sel-sel.[20]
merupakan logam yang paling melimpah
Sehingga dapat dikatakan bahwa sejak
di kulit bumi, hanya nomor dua setelah
manusia lahir, ia telah tergantung dari
aluminium.[6] Sebagai logam, apalagi
keberadaan besi, walaupun ia diperlukan
merupakan golongan logam transisi, besi
hanya dalam jumlah yang sangat sedikit,
ternyata memegang peranan paling vital
yakni hanya sekitar 0,006% dari berat
bagi kelangsungan hidup makhluk hidup di bumi.
Besi disebut-sebut
golongan
unsur
tubuh.[3,4]
sebagai
micronutrient
Pentingnya besi bagi kelangsungan
bagi
kehidupan bukan hanya terlihat pada
makhluk hidup. Jadi hanya sedikit saja
organisme-organisme tingkat tinggi saja,
makhluk hidup memerlukannya, namun
melainkan sampai pada mikroorganisme-
sangat diperlukan dan merupakan salah
mikroorganisme,
satu penentu kehidupan organisme.[20]
yang
yang diperlukan makhluk hidup untuk
kandungannya.[3,4]
paling
tersendiri
dalam
menghasilkan semacam senyawa-senyawa yang berfungsi sebagai ligan pengikat besi
respirasi sel pada sebagian besar makhluk Dalam
cara
harus
kurang tersedia besi secara hayati, dengan
besi
adalah pada pengangkutan oksigen untuk
hidup di bumi.
golongan
mendapatkan besi di lingkungan yang
dominan
Pentingnya
dari
hidup di tanah sampai
memiliki
kelangsungan hidupnya, besi merupakan yang
baik
tumbuhan maupun hewan. Bakteri-bakteri
Di antara logam-logam transisi lain
logam
hemoglobin
dimana melibatkan kesetimbangan redoks
Di kulit Bumi, besi bukanlah unsur
unsur
kesetimbangan
menjalankan 189
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
yang sering disebut sebagai senyawa
ke dasar laut, serta potensi efisiensinya
siderofor.[4,20]
dalam
Tanpa mengurangi peranan logam-
penyerapan
permukaan
bumi
CO2
karena
diselimuti
5/7
perairan.
logam runutan lainnya seperti seng,
Gagasan ini akhirnya kurang populer
molibdenum, kobal, dan sejumlah logam
karena sejumlah ekspedisi gagal untuk
runutan lainnya, besi ternyata merupakan
mengendalikan
logam runutan yang paling dominan
ekosistem
dalam jumlah dan peranannya.[4] Salah
tentang
satu peranan besi yang sangat penting,
pembatas keberadaan fitoplankton, serta
bahkan bagi kelangsungan kehidupan di
perubahan-perubahan komposisi gas-gas
bumi,
atmosfir
dapat
dilihat
dari
hasil-hasil
efek-efek
laut.[25] besi
Dari
yang
(terutama
pemahaman
menjadi
CO2
besi dengan kelimpahan fitoplankton.
ditelusuri peranan biogeokimia besi di
Seperti diketahui
perairan
bumi.[26]
juga
O2)
sepanjang
fitoplankton
bumi,
dan
faktor
penelitian mengenai kaitan keberadaan
bahwa
sejarah
kerusakan
Jadi,
dapat
dapat
merupakan produsen di perairan yang
disimpulkan bahwa besi memiliki peranan
sangat menentukan kelangsungan hidup
yang sangat besar pada kendali kehidupan
dan rantai makanan di hidrosfir. Dari hasil
di hidrosfir dan menentukan iklim bumi
penelitian para ilmuwan lintas bidang
yang
ilmu dalam kurang dari 20 tahun terakhir
perjalanan sejarah makhluk hidup di bumi.
pada
akhirnya
menentukan
dapat disimpulkan bahwa ketersediaan
terlarutnya di perairan sangat menentukan
C. Konsekuensi Fenomena Besi Sebagaimana Yang Tercantum Dalam Qs. 57:25
keberadaan, kelimpahan, dan spesies-
Bila meninjau kalimat lengkapnya
spesies fitoplankton.[21-26] Fenomena ini
pada QS. 57:25 yang menyebut tentang
membawa
sejumlah
besi, maka umat Islam dihadapkan pada
ilmuwan dan praktisi bidang lingkungan
suatu konsekuensi bagaimana seharusnya
untuk memanfaatkan fitoplankton dalam
menyikapi tentang keistimewaan besi
menenggelamkan gas rumah kaca (CO2)
berupa “kekuatan yang hebat dan berbagai
ke
fitoplankton
manfaat bagi manusia”, yakni “…(supaya
menyerap CO2 untuk fotosintesis,[21-23]
mereka mempergunakan besi itu) dan
memiliki
supaya Allah mengetahui siapa yang
hayati besi dan bentuk-bentuk senyawa
dasar
gagasan
laut
masa
bagi
karena
tinggal
tertentu
di
permukaan laut dan akhirnya ternggelam 190
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
menolong (agama)Nya dan rasul-rasul-
kerajaan besar dunia, khususnya Rowami,
Nya padahal Allah tidak dilihatnya…”.
Yunani, Cina, Mesir, dan Persia, dan yang
Sepanjang sejarah yang diberitakan
terakhir Inggris dan Perancis, dalam
al Quran tercatat sekurang-kurangnya ada
peperangannya
dua hamba Allah dalam masa berbeda,
menggunakan baju besi yang dianyam.
yakni
Dalam tinjauan sains
Daud
dan
Dzulqarnain,
yang
belum
pernah
dan teknologi
menguasai ilmu dan teknologi besi.
mutakhir, kata “anyaman” sangat erat
Beberapa
besi
kaitannya
alat
teknologi bahan fiber. Ilmu dan teknologi
pertahanan yang telah digunakan dua
fiber sangat menarik perhatian karena
orang hamba Allah yang shaleh tersebut
suatu bahan dari fiber telah teruji lebih
untuk melindungi negara dan umat yang
unggul dibandingkan unsur/senyawa asal
beriman
fiber itu, yakni jauh lebih ringan dengan
makna
tersebut,
jelas
penggunaan
besi
merupakan
dari
gangguan
dengan
konsep
beberapa
eksistensi ketauhidan. Jadi, dua kisah
dipertahankan,
tersebut
maksud
mekanik yang lebih liat. Tidak heran bila
Allah menciptakan besi sebagaimana pada
banyak produsen dari peralatan mekanik
QS. 57:25, yakni untuk menjaga eksistensi
biasa, konstruksi bangunan, jembatan,
syiar dan risalah tauhid.
sampai
Pada
kisah
namun
pesawat
yang
tetap
dengan
sifat
terbang,
telah
maupun
mengaplikasikan teknologi fiber pada
Dzulqarnain terdapat kesamaan dalam hal
produk-produk mutakhirnya. Dari kisah
kedua-duanya
Daud, jelas bahwa dia seorang rasul, raja
pengolahan Terdapat
Daud
fisik
dan
kaum/golongan/bangsa yang tidak suka
menguatkan tentang
sifat
ilmu
memiliki logam
sedikit
teknologi
(metalurgi) perbedaan
besi.
(penguasa) yang sekaligus saintis dan
dengan
teknokrat
(ahli
bahan)
yang
mana
Dzulqarnain, Daud memperoleh karunia
kekuasaan dan kemampuannya tersebut
dari Allah bagaimana menganyam besi
digunakan untuk menegakkan risalah
untuk baju (perang) besi. Penulis tidak
tauhid yang dibawanya.
mengetahui
bagaimana
gambaran
Dalam konteks kekinian, ayat QS.
“anyaman besi” yang dimaksud, yang
57:25
jelas
sekaligus ujian bagi sebagian umat Islam
sebuah
memerlukan
bentuk/pola kelenturan
anyaman
bahan
ini
tentu
merupakan
sindiran
yang
yang banyak bergelut dalam dunia sains
dianyam. Sepanjang sejarah kerajaan-
dan teknologi serta para pemimpinnya 191
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
yang tidak memperhatikan bagaimana
kepada
wajah agamanya yang ditampilkan oleh
membuat kerusakan di muka bumi.”
representasi
Mereka menjawab: “Sesungguhnya kami
penganutnya
dibiarkan
mereka:"Janganlah
dipandang sebelah mata, lemah (tidak
orang-orang
memiliki kekuatan berarti) sehingga tidak
perbaikan.” Jelas bahwa bila kedudukan
memiliki daya tawar dalam mengambil
umat Islam ingin teguh kedudukannya
keputusan internasional, bahkan urusan
dalam masyarakat internasional, maka
rumah tangganya sendiri. Di lain pihak,
umat Islam harus menegakkan syiar Islam.
ayat ini juga dapat menjadi penyemangat
Para
yang
kamu
ilmuwan
mengadakan
muslim
yang
umat Islam untuk lebih maju, beradab,
memiliki kapasitas mengkaji besi dalam
kuat, dan bermartabat dalam koridor
masing-masing kompetensinya perlu lebih
bimbingan Quran dan tauladan nabinya.
jauh mengkaji tentang makna kekuatan
Para
cendekiawan
muslim,
besi yang hebat ini menjadi bentuk-bentuk
khususnya yang bergelut dalam sains dan
hasil kajian, baik hasil-hasil kajian murni
teknologi, tidak usah ragu untuk memulai
sains dan teknologi, untuk kepentingan
berbuat langkah-langkah nyata memegang
syiar Islam, maupun integrasi kedua jenis
teguh agamanya, memperjuangkan apa
kajian tersebut, agar pada akhirnya dapat
yang menjadi kebutuhan umat. Allah tidak
lebih
mungkin
yang
beragama tidak mungkin dilepaskan dari
bersungguh-sungguh menolong agama-
kajian-kajian ilmiah sains dan teknologi.
Nya sebagaimana yang dijanjikan Allah
Kemuliaan ajaran Islam tidak mungkin
dalam
terealisasikan
membiarkan
QS.
47:7,
umatnya
“Hai
orang-orang
termaknai
bahwa
secara
kehidupan
utuh
dalam
mukmin, jika kamu menolong (agama)
kenyataan bila di kalangan umat Islam
Allah, niscaya Dia akan menolongmu dan
sendiri miskin budaya mengkaji secara
meneguhkan
Dengan
ilmiah, khususnya bila dikaitkan dengan
demikian kita dapat berkaca dari ayat ini
pembahasan pada tulisan ini, mengkaji
pula
hukum-hukum yang bekerja pada materi
bahwa
kedudukanmu.”
kedudukan
umat
Islam
menjadi kurang bermartabat saat ini
(kebendaan).
karena boleh jadi sedikit sekali “para
Beberapa
penerapan ajaran
Islam
dan
penolong agama Allah” ini, namun yang
teknologi
ada cenderung terwakili oleh gambaran
memerlukan pengkajian hukum-hukum
pada QS. 2:11, “Dan bila dikatakan
yang bekerja pada materi (kebendaan) 192
dalam
sains
yang
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
sebagai sunnatullah yang paling dekat
D. Kesimpulan Temuan-temuan
adalah pada perintah shalat, thaharah, telah
Shalat memerlukan panduan waktu dan
kandungan ayat QS. 57:25 tentang besi.
arah mata angin, dan ini berkaitan dengan
Dari studi kimia inti, besi merupakan
bagaimana menetapkan waktu secara tepat
unsur yang memiliki isotop-isotop yang
dan koordinat tenpat di bumi; Pada
paling stabil dibandingkan isotop-isotop
thaharah terdapat banyak interaksi dengan
dari unsur-unsur apapun. Dari tinjauan
materi, seperti air, tanah, darah, dan
ilmu kimia bahan, ragam struktur kisi
bangkai.
lebih
(polimorf) besi merupakan yang paling
terperinci masalah kehalalan makanan dan
lengkap di mana banyak ragam unsur lain
minuman
teknik
dapat bergabung dengan struktur besi
mengujinya, apalagi kalau substansi yang
melalui pengisian celah antar atom dan
ada bukan merupakan kandungan utama
substitusi posisi atom besi, sehingga dapat
tetapi sebagai aditif pada produk pangan.
menghasilkan bahan-bahan paduan logam
Dari tiga contoh sederhana tersebut
besi dan baja yang sampai saat ini
sebenarnya bila ditelusuri dan umat Islam
peranannya
konsisten mengkajinya -yang menurut
dengan bahan-bahan lain untuk tujuan
sebagian orang merupakan hal yang
yang sama. Dua tinjauan ilmiah terakhir,
sepele- ternyata kajian-kajian tersebut
yakni kandungan unsur besi dalam perut
memiliki implikasi pada temuan-temuan
bumi dan peranan besi pada biokimia
baru, bidang-bidang ilmu dan terapan
makhluk hidup, merupakan tinjauan yang
baru. Dari hanya kewajiban shalat (juga
sangat membukakan akal kita bagaimana
peribadahan yang lain yang memerlukan
dahsyatnya
penetapan waktu pengerjaannya) terbuka
kelangsungan bumi dan kelangsungan
kajian dan temuan-temuan baru dalam
hidup di atas bumi. Dari uraian di atas kita
bidang
tidak
dan
secara
bagaimana
matematika,
astronomi,
dan
dapat
makin
mutakhir
hukum makanan dan minuman, dsb.
Pengkajian
terbukti
ilmiah
belum
dapat
pengaruh
meragukan
menguatkan
tergantikan
besi
lagi
pada
tentang
geografi; sementara dalam makanan dan
kekuatan yang luar biasa dari besi,
minuman
bidang-
kekuatan yang manusia sendiri mustahil
bidang farmasi, kesehatan, kedokteran,
dapat mengendalikannya, tidak akan bisa
pertanian dan pangan.
menolak dari kemusnahan bumi seisinya
berimplikasi
pada
bila terjadi perubahan sedikit saja dari 193
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
kelimpahan, komposisi, dan sifat besi yang
di
kandung
bumi.
162. Dissertation. Fakultät für Physik der Technischen Universität München, München. Cwiok, S., P.-H. Heenen and W. Nazarewicz. (2005). Shape coexistence and triaxiality in the superheavy nuclei. Nature, 433(17): 705-709 Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/File:Isla nd-of-Stability.png Pagel, B.E.J. (2009). Nucleosynthesis and Chemical Evolution of Galaxies, 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press. Allegre, C.J. (2008). Isotop Geology. Cambridge: Cambridge University Press. Lalena, J.N. and D.A. Cleary. (2010). Principles of Inorganic Material Design. 2nd ed. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. Nomoto, N., T. Chingping, M. Ohta, and K. Yamakawa. (1999). A Process for Manufacturing Cu-Fe Alloy C194-ESH with High Electrical Conductivity and Excellent HeatResistance, Hitachi Cable Review. No. 18. Fyfe, D., C.E.A. Shanahan, and L.L. Shreir. (1970). Atmosheric Corrosion of Fe-Cu Alloys and CuContaining Steels. Corrosion Science, 10:817-830 Crespo, P., A. Hernando, R. Yavari, O. Drbohlav, A.G. Escorial, J.M. Barandaiaran, and I. Orue. (1993). Magnetic Behavior of Metastable fcc Fe-Cu after Thermal Treatments. Physical Review B., 48(10):7134-9. W. Kappel, M.M. Codescu, I. Pasuk, E. Patroi, V. Kuncser, M. Valeanu, D. Predoi, G.Filoti. (2004). FexCu1-x Alloys for Permanent Magnets. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 6(3):973–978 Spaldin, N.A. (2011). Magnetic Materials: Fundamentals and
Akhirnya
berdasarkan QS. 57:25 juga, pengetahuan umat
Islam
tentang
kekuatan
besi
memiliki konsekuensi harus makin teguh keimanannya, makin menyadari untuk dapat merealisasikan dalam bentuk yang mengarah implementasi maksud firman Allah tersebut yakni kepada kemaslahatan umat dan tegaknya syiar tauhid (Islam). Wallahu ‘alam. E. Daftar Pustaka Peters, T., M. Iqbal, dan S.N. Haq (editor) (2006). Tuhan, Alam, Manusia: Perspektif Sains dan Agama (Penerjemah: Ahmad Baiquni). Bandung: PT. Mizan Pustaka. Al Quran dan Terjemahan, Departemen Agama RI. Lide, D.R. (editor). (2007). CRC Handbook Chemistry and Physics, 87th ed. Boca Raton: Taylor and Francis Group. Housecroft, E. and A.G. Sharpe. (2005). Inorganic Chemistry, 2nd ed., Essex: Pearson Prentice Hall. Lieser, K.H. (2001). Nuclear and Radiochemistry: Fundamentals and Applications. 2nd ed. Weinheim (Fed. Rep. of Germany): WileyVCH Verlag GmbH. Cox, P.A. (2004). Inorganic Chemistry, 2nd ed. Oxon: Garland Science/BIOS Scientific Publishers. A.M. Davis, H.D. Holland, and K.K. Turekian (editors). (2005). Meteorite, Comets and Planets. Treatise on Geochemistry, Vol. 1. Kidlington (UK): Elsevier Ltd. Dvořák, J. (2007). Decay properties of nuclei close to Z = 108 and N = 194
Edisi Juni 2011 Volume V No. 1 - 2
ISSN 1979-8911
Applications. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press. Elkins-T, L.T. (2010). The Earth and the Moon. New York: Facts On File, Inc. Crichton, R., J.R. Boelaert, V. Braun, K. Hantke, J.J.M. Marx, M. Santos, R. Ward. (2001). Inorganic Biochemistry of Iron Metabolism: From Molecular Mechanisms to Clinical Consequences, 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, Ltd. Martin, J.H. and S.E. Fitzwater. (1988). Iron-deficiency limits phytoplankton growth in the Northeast Pacific Subarctic. Nature 331:341-343. Hutchins, D.A., A.E. Witter, A. Butler and G.W. Luther. (1999). Competition among marine phytoplankton for different chelated iron species. Nature, 400(26): 858-861 Lam, P.J., D. Tortell, and F.M.M. Morel. (2001). Differential effects of iron additions on organic and inorganic
carbon production by Phytoplankton. Limnological Oceanography, 46(5), 1199–1202. Hassler, C.S. and V. Schoemann. (2009). Bioavailability of organically bound Fe to model phytoplankton of the Southern Ocean. Biogeoscience Discussion, 6:1677–1712. Buesseler, K.O., S.C. Doney, D.M. Karl, P.W. Boyd, K. Caldeira, Fei Chai, K.H. Coale, Hein J.W. de Baar, P.G. Falkowski, K.S. Johnson, R.S. Lampitt, A.F. Michaels, S.W.A. Naqvi, V.Smetacek, S. Takeda, and A.J. Watson. (2008). Ocean Iron Fertilization—Moving Forward in a Sea of Uncertainty. Science, 319:162. K.A. Hunter and P.W. Boyd. (2007). Ironbinding ligands and their role in the ocean biogeochemistry of iron. Environmental Chemistry 4:221– 232.
195
