Metal pun Punya Karakter

Jika kita perhatikan sekeliling kita, maka akan kita sadari bahwa metal memiliki peranan yang sangat penting dalam hidup kita. Kita tak akan dapat berhenti menghitung fungsi dari metal yang dipakai di berbagai bidang, semisal mobil, pesawat, perahu, bahan-bahan bangunan, alat-alat listrik maupun peralatan dapur. Tentu saja, karena bidang penggunaan metal berbeda-beda, maka kita tidak menggunakan metal di setiap tempat.

            Jaringan tubuh manusia, tulang, tulang rawan, otot, dan jaringan-jaringan ikatnya memiliki tingkat ketahanan, kekerasan dan keelastisan yang dipersiapkan sesuai dengan tugas yang mereka emban yang penuh dengan hikmah tersembunyi didalamnya. Kita pun tahu bahwa mereka juga menunjukkan ciri-ciri fisik dan kimianya. Di saat yang sama, metal pun memiliki karakteristik yang berbeda-beda, ada yang lembut, ada yang sangat keras, elastis, mudah pecah, ada pula yang sedikit atau banyak mengantarkan cahaya, yang kesemuanya itu diciptakan demi melayani kebutuhan manusia. Semua elemen dkelompokkan dalam tabel periodik yang tersusun secara rapi. Begitu pula dengan metal yang dikategorisasikan sesuai dengan cirinya. Dalam tabel tersebut 118-nya berupa elemen dan 92-nya ditemukan asli tercipta di alam. Di tabel tersebut, kebanyakan elemen yang dikelompokkan menurut kemiripan ciri-cirinya masuk dalam kategori metal. Meskipun beberapa di antaranya diketahui sebagai besi, tembaga, emas, perak, dan aluminium, namun menurut ciri-ciri kimiawinya 91 di antaranya adalah metal.

Beberapa Contoh Bidang Penggunaan Metal

            Lithium digunakan pada alat pacu-jantung, sodium pada bantal angin, potassium pada pupuk, cesium pada sensor fotolistrik, tantalum pada lensa, air raksa pada lampu-lampu jalan, timbal pada aki, polonium pada baterai nuklir, ruthenium pada busi, itrium pada layar televise, berilium pada busur jam, titanium pada prosthesis, cadmium pada baterai, aluminium pada pesawat, uranium pada reactor nuklir, bismuth pada sekering, dan germanium pada sel surya. Seperti semua yang ada di semesta ini, elemen-elemen ini pun diciptakan dengan berbagai hikmahnya masing-masing. Semua makhluk baik yang hidup maupun mati di alam semesta ini tersusun dari 92 elemen tersebut. Tentu saja terdapat hikmah dalam penciptaan elemen yang kebanyakan memiliki ciri metalik dan padat ini.

            Layaknya setiap elemen, karakteristik kimiawi dan fisik metal pun berbeda-beda. Hal ini dikarenakan kepadatan, titik cair dan titik didih, kekerasan, dan kemampuan konduksinya yang berbeda-beda, serta dikarenakan atom-atom yang memunculkan metal memiliki ciri yang berbeda pula, jumlah proton, dan elektron atom yang memunculkan metal, diameter atom, kepadatan dan adanya perbedaan kecondongan reaksi terhadap elemen lain akan memudahkan kita untuk memahami sebab-sebab hikmah yang ada dalam penciptaan mereka. Dengan kata lain dapat dipahami bahwa setiap atom sangatlah berbeda dan masing-masing memiliki ciri-cirinya yang khas.

Beberapa Metal dengan Ciri Khusus

            Jika metal Gallium (₃₁Ga) yang memiliki titik cair rendah 29,7 ^oC dapat mencair dalam tangan kita, maka tungsten (₇₄W) yang berbentuk kabel dan digunakan dalam bohlam memiliki titik cair hingga 3410 ^oC. Saat metal sodium (₁₁Na) bersifat lembut dan dapat dipotong hanya menggunakan pisau, maka metal khrom (₂₄Cr) memiliki tekstur yang sangat keras sehingga hanya dapat dipotong menggunakan berlian. Metal potassium (₁₉K) dapat bereaksi amat keras secara tiba-tiba jika bertemu dengan air, namun tidak demikian dengan perak (₄₇Ag), ia justru tidak memberikan reaksi apapun. Saat kepadatan metal Lithium (₃Li) hanya 0,53 g/cm³, maka kepadatan osmium mencapai 22,6 g/cm³. Keberadaan metal dengan beraneka ciri-ciri khusus yang dianugerahkan pada masing-masing zatnya ini merupakan keuntungan besar dalam penggunaannya di berbagai bidang. Proses-proses seperti pengolahan metal, pembengkokan, pencairan, dan pembentukkan metal dalam berbagai bentuk merupakan hal yang bersumber dari kekhususan masing-masing atomnya.

            Kekurangan atau kelebihan yang terdapat dalam jumlah proton, perubahan kecepatan elektron yang mengitari sekeliling inti, ataupun perbedaan yang terdapat dalam jarak antara inti dan elektron dapat merubah karakteristik atom, yakni metal itu sendiri. Atom berbentuk sangatlah kecil sehingga keberadaannya hanya dapat dilihat dengan alat khusus yang bernama elektro mikroskop. Jika kita bertafakkur bahwa semua makhluk baik yang hidup maupun yang mati kemunculannya berasal dari atom yang kecil ini, maka akan dipahami betapa pentingnya perhitungan yang sangat teliti pada semua penciptaan ini. Jika diamati dengan pandangan hikmah, maka metal pun diciptakan dengan bentuk yang dapat digunakan manusia untuk mengembangkan peradabannya. Pada banyak barang yang ada disekeliling kita, misalnya pada paku dan baut yang tertancap pada sebatang pohon, satu atau beberapa metal digunakan dalam bentuk dan campuran yang tepat. Jika metal tidak memiliki karakteristik dan ciri yang berbeda-beda, maka kita tidak akan dapat membuat banyak hal mulai dari pisau hingga pesawat, sepeda hingga mobil, bahkan garpu hingga komputer. Karena karakteristik metal yang dapat dipotong, dibengkokkan, ditarik, dipanjangkan, atau dicairkan inilah maka dapat ditemukan dan dibuat aneka ragam barang dengan jumlah yang banyak dan dalam bidang yang beraneka ragam.

            Deformasi plastis sebuah metal, yakni dapat berubah bentuk tanpa pecah merupakan hasil dari karakteristik atom metal yang dapat beralih antara satu dengan yang lainnya. Ikatan, kekosongan, dan bentuk ikatan antara atom metal bukanlah sesuatu yang acak, namun diciptakan dengan adanya hikmah. Oleh karena itulah maka baja dapat digulung, sedangkan yang lainnya sangat bertekstur keras dan tahan terhadap kikisan, ada pula yang mudah diproses dan dikelola karena sifatnya yang lembut. Jika atom metal tidak diberikan keistimewaan untuk dapat bergerak lentur seperti itu, maka ia tidak akan berguna, tak berfaedah, ringkih, dan hanya akan menjadi bahan yang tidak dapat dibentuk dan diolah meski hanya sebagai sebuah kabel atau sebuah papan sekalipun.

            Keistimewaan lain yang diberikan pada metal adalah ia dapat bersatu dengan elemen lain yang berbeda sehingga memunculkan zat lain dengan karakteristik yang baru, hal ini biasa disebut sebagai “logam paduan”. Dikarenakan adanya celah Kristal pada atom, maka saat berada dalam keadaan murni, ketahanannya menjadi menurun, sedangkan pada terjadi perpaduan, jika celah ini dibekukan pada atom metal lainnya, maka ia akan menjadi lebih kuat. Zat-zat baru ini menunjukkan karakteristik yang berbeda dari karakteristik metal yang masuk dalam paduan logam. Paduan logam yang paling banyak dikenal adalah perunggu (tembaga-timah), kuningan (tembaga-seng), patri/solder (timah-timbal), dan juga amalgam yang merupakan paduan logam dari air raksa. Oleh karena paduan logam memungkinkan paduan dalam jumlah yang berbeda pada metal, maka lahan penggunaan metal pun menjadi semakin lebih luas. Hal tersebut menjadikan adanya penyebaran produksi alat-alat yang memiliki keistimewaan fisik yang dapat mencegah pengaruh yang terdapat pada hamper setiap mesin, alat, dan barang-barang. Baja misalnya, merupakan paduan logam dari besi. Selain itu juga terdapat puluhan besi yang bermacam-macam tergantung jumlah dan elemen lain yang masuk dalam kandungannya. Dalam paduan logam besi, secara umum karbon lebih banyak digunakan, meski begitu metal-metal seperti magnesium, khrom, vanadium, dan wolfram pun dapat digunakan. Baja lebih banyak berguna daripada besi jika dilihat dari banyaknya keistimewaannya seperti kekerasan, ketahanannya terhadap karat, dan juga titik tegangnya.

Paduan Logam yang Memiliki Ingatan Tentang Bentuk Awalnya

            Paduan logam ini merupakan metal-metal yang karena beberapa faktor seperti panas atau tekanan akan mengalami deformasi, namun karena pengaruh dari panas ia juga akan kembali ke bentuknya yang semula. Paduan logam yang memiliki memori ingatan pada bentuknya yang paling banyak digunakan adalah paduan logam yang diberi nama “nitinol” yang perbandingan nikel dan titaniumnya adalah setengahnya. Jika metal yang terbuat dari bahan yang memiliki keistimewaan memiliki memori khusus ini mengalami perubahan bentuk dikarenakan adanya tarikan, tekanan atau putaran lalu dipanaskan dalam suhu yang panas maka metal-metal tersebut akan kembali ke bentuk awalnya.

            Salah satu bidang penggunaan paduan logam dengan ingatan pada bentuknya ini adalah pada pembuluh darah. Filter yang dibuat dari paduan logam dan ditempatkan pada pembuluh darah ini dapat menemukan pembekuan yang terjadi sehingga dapat menyelamatkan nyawa seseorang. Untuk keperluan ini filter berbentuk jangkar yang dibuat dari kabel paduan logam antara nikel-titanium ini terlebih dahulu dibentuk menjadi seperti kawat lurus sebelum pada akhirnya dimasukkan ke dalam nadi. Setelah ditempatkan didalamnya, dengan panas tubuh ia akan bergerak dan berubah ke bentuk awalnya dan menjadi fungsi filter yang akan mencegah pembekuan yang terjadi dari dalam vena (pembuluh balik). Metal-metal dengan kemampuan untuk mengingat bentuk asalnya ini kian hari kian bertambah fungsi dan kegunaanya dalam kehidupan kita, bahkan mulai dipergunakan dalam bentuk-bentuk yang beragam, baik dalam industri mesin, elektronik, maupun kimia seperti elemen koneksi, elemen penyegelan, penjepit dan juga kunci listrik.

Besi, Metal yang Dijadikan Nama Surah Dalam Al Qur’an

            Seperti halnya di masa lampau, saat ini pun besi merupakan salah satu metal yang paling banyak digunakan, yakni sekitar 95% dari keseluruhan metal yang diproduksi di seluruh dunia. Untuk berbagai alasan besi sangatlah bermanfaat, metal ini banyak dijumpai di alam dalam jumlah besar, harganya yang murah, serta dapat dipergunakan dalam campuran yang berbeda-beda sehingga menjadikannya banyak dipergunakan dalam berbagai  bidang. Al Qur’an pun menarik perhatian kita pada metal yang satu ini.

            Besi (₂₆Fe) yang nomor atom, yakni jumlah protonnya 26 ini merupakan metal yang paling banyak digunakan di muka bumi ini setelah aluminium. Metal yang paling banyak digunakan di pabrik dan berbagai teknologi ini memiliki fungsi dan kegunaan yang sangat penting bagi tubuh kita. Jika dikumpulkan, besi yang ada dalam tubuh manusia besarnya dapat mencapai sekitar sebuah paku. Besi yang terdapat pada struktur pigmen hemoglobin ini diciptakan dengan ciri yang mengagumkan, ia dapat mengikat dan meninggalkan oksigen dan karbondioksida, terlebih lagi ia pun merupakan mineral penting yang tak dapat diabaikan bagi reaksi pernafasan.

            Pada ayat ke-25 surat al-Hadid yang berarti besi, diterangkan tentang elemen besi sebagai berikut:

            “... Dan Kami turunkan besi yang mempunyai kekuatan hebat dan banyak manfaatnya bagi manusia, dan agar Allah mengetahui siapa yang menolong (agama)-Nya dan rasul-rasul-Nya walau pun (Allah) tidak dilihatnya. Sesungguhnya Allah Mahakuat lagi Mahaperkasa.”

            Menurut beberapa mufassir, yang dimaksud dengan kalimat “besi yang mempunyai kekuatan hebat” adalah besi yang memiliki struktur yang paling stabil sebagai zat radioaktif. Semua atom berusaha untuk sampai pada kestabilan atom besi dengan reaksi fisi dan fusi nuklirnya. Sedangkan pada jumhur (mayoritas) mufassir atas kalimat yang berbunyi “Dan Kami turunkan besi” adalah sebagai berikut: Besi yang ada di dunia ini datang dari bintang-bintang raksasa yang terdapat di ruang angkasa. Di angkasa, metal-metal berat semacam besi diproduksi pada biji-biji bintang-bintang besar. Besi hanya dapat terbentuk pada bintang-bintang yang ukurannya jauh lebih besar daripada matahari pada suhu yang mencapai beberapa ratus juta derajat. Suhu panas pada matahari yang berkisar antara 15.000.000 ^oC tidak cukup untuk membentuk atom besi. Saat jumlah besi yang terdapat pada bintang-bintang yang disebut supernova ini mencapai rata-rata tertentu, maka saat itulah bintang-bintang ini tak dapat menampungnya sehingga terjadilah letusan. Hasil dari letusan itu menjadikan batu-batu langit yang didalamnya terdapat besi menyebar dan berkeliaran di ruang angkasa hingga pada saatnya tertangkap oleh gravitasi sebuah benda langit dan kemudian menyatu dengannya. Tentu saja bukan hanya besi, elemen lain seperti Nikel (₅₉Ni) pun datang dari luar tata surya ke dunia kita, namun besi lah energi pengikat nuklir yang paling banyak (energi pengikat atom ₅₆Fe: 492.275 MeV).

            Pendapat lain pada permasalahan ini adalah: Ribuan batu langit baik besar maupun kecil yang tersebar dan setiap harinya menabrak atmosfer kita turun ke bumi dalam bentuk debu. Atom-atom besi yang terdapat pada debu dalam jumlah banyak ini merupakan makanan bagi sayuran dan plankton (makhluk mikroskopis yang menjadi makanan hewan dibawah laut) yang terdapat di samudera dan memiliki peran yang sangat besar dalam rantai kehidupan di dunia ini. Debu yang mengandung besi ini merupakan sumber penting yang dibutuhkan oleh plankton untuk berfotosintesis. Dengan cara mengesankan, beberapa metal seperti kobalt, khrom, magnesium, seng, tembaga, mangan, molybdenum, dan selenium berada dalam struktur enzim dan kofaktor (biokimia) yang bertugas di tubuh banyak makhluk hidup sehingga dapat dikatakan ia merupakan elemen yang tak boleh diremehkan. Meski dalam jumlah sangat sedikit, namun detail tugas penting dalam tubuh yang diberikan pada atom netral ini masih belum diketahui dengan baik. Di satu sisi, di masa depan bidang-bidang seperti kedokteran, ruang angkasa dan elektronik akan mencari tahu dan menggali informasi lebih dalam tentang penggunaan dan fungsi-fungsi barunya. Di sisi lainnya kita dapat merenungkan tentang atom metal yang diembani tugas-tugas misterius di dalam sel, apakah mereka melakukan pekerjaan besar ini dengan akal, kesadaran dan ilmu yang dimilikinya atau justru mereka bekerja atas izin Dzat Yang Maha Memiliki Ilmu dan Kekuasaan tak Terbatas?

Dikutip dari Majalah Mata Air edisi januari-februari-maret 2018 Vol. 5 No. 17