Elemen-elemen baru - elemen 113, 115, 117 dan 118 - melengkapi baris ketujuh tabel periodik dan membuat buku-buku sains di seluruh dunia secara instan menjadi usang.
Baris ketujuh yang selesai pada tabel periodik. Kredit gambar: Wikimedia Commons
Oleh David Hinde, Universitas Nasional Australia
Dalam suatu peristiwa yang kemungkinan tidak akan terulang, empat elemen superheavy baru minggu lalu serentak ditambahkan ke tabel periodik. Menambahkan empat dalam satu go cukup prestasi tetapi perlombaan untuk menemukan lebih banyak sedang berlangsung.
Kembali pada tahun 2012, Serikat Internasional Kimia Murni dan Terapan (IUPAC) dan Fisika Murni dan Terapan (IUPAP) menugaskan lima ilmuwan independen untuk menilai klaim yang dibuat untuk penemuan unsur 113, 115, 117 dan 118. Pengukuran telah dilakukan di Laboratorium Akselerator Fisika Nuklir di Rusia (Dubna) dan Jepang (RIKEN) antara 2004 dan 2012.
Akhir tahun lalu, pada 30 Desember 2015, IUPAC mengumumkan klaim untuk penemuan semua empat elemen-elemen baru telah diterima.
Ini melengkapi baris ketujuh dari tabel periodik, dan berarti bahwa semua elemen antara hidrogen (hanya memiliki satu proton dalam nukleusnya) dan elemen 118 (memiliki 118 proton) sekarang secara resmi ditemukan.
Setelah kegembiraan penemuan, para ilmuwan sekarang memiliki hak penamaan. Tim Jepang akan menyarankan nama untuk elemen 113. Tim gabungan Rusia / AS akan membuat saran untuk elemen 115, 117 dan 118. Nama-nama ini akan dinilai oleh IUPAC, dan setelah disetujui, akan menjadi nama baru yang akan dipilih oleh ilmuwan dan siswa. harus diingat.
Sampai penemuan dan penamaan mereka, semua elemen superheavy (hingga 999!) Telah diberi nama sementara oleh IUPAC. Elemen 113 dikenal sebagai ununtrium (Uut), 115 adalah ununpentium (Uup), 117 adalah ununseptium (Uus) dan 118 ununoctium (Uuo). Nama-nama ini sebenarnya tidak digunakan oleh fisikawan, yang sebaliknya menyebutnya sebagai "elemen 118", misalnya.
Elemen superheavy
Elemen yang lebih berat dari Rutherfordium (elemen 104) disebut sebagai superheavy. Mereka tidak ditemukan di alam, karena mereka mengalami peluruhan radioaktif ke unsur yang lebih ringan.
Inti superheavy yang telah dibuat secara artifisial memiliki masa peluruhan antara nanodetik dan menit. Tetapi inti superheavy berumur lebih lama (lebih kaya neutron) diperkirakan terletak di pusat yang disebut "pulau stabilitas", tempat di mana inti kaya neutron dengan waktu paruh sangat panjang harus ada.
Saat ini, isotop elemen baru yang telah ditemukan berada di "pantai" pulau ini, karena kita belum dapat mencapai pusatnya.
Bagaimana elemen-elemen baru ini dibuat di Bumi?
Atom unsur superheavy dibuat oleh fusi nuklir. Bayangkan menyentuh dua tetesan air - mereka akan “bersatu” karena tegangan permukaan untuk membentuk tetesan yang lebih besar.
Masalah dalam fusi inti berat adalah banyaknya proton di kedua inti. Ini menciptakan medan listrik tolak yang intens. Akselerator ion berat harus digunakan untuk mengatasi tolakan ini, dengan menabrak dua inti dan memungkinkan permukaan nuklir untuk disentuh.
Ini tidak cukup, karena dua inti bola yang menyentuh harus mengubah bentuknya untuk membentuk tetesan tunggal kompak dari bahan nuklir - inti superheavy.
Ternyata ini hanya terjadi dalam beberapa tabrakan "beruntung", sesedikit satu dalam sejuta.
Masih ada rintangan lain; nukleus superheavy sangat mungkin membusuk segera dengan fisi. Sekali lagi, hanya satu dari sejuta yang bertahan menjadi atom super berat, yang diidentifikasi oleh peluruhan radioaktifnya yang unik.
Proses penciptaan dan identifikasi elemen superheavy membutuhkan fasilitas akselerator skala besar, pemisah magnetik canggih, dan detektor efisien waktu.
Menemukan tiga atom unsur 113 di Jepang membutuhkan waktu 10 tahun, dan ternyata begitu setelah peralatan eksperimental telah dikembangkan.
Imbalan dari penemuan unsur-unsur baru ini adalah dalam memperbaiki model-model inti atom (dengan aplikasi dalam kedokteran nuklir dan dalam pembentukan elemen di alam semesta) dan menguji pemahaman kita tentang efek relativistik atom (semakin pentingnya sifat-sifat kimia dari berat). elemen). Ini juga membantu dalam meningkatkan pemahaman kita tentang interaksi kompleks dan tidak dapat dipulihkan dari sistem kuantum secara umum.
Perlombaan untuk membuat lebih banyak elemen
Perlombaan sekarang untuk menghasilkan elemen 119 dan 120. Inti proyektil Kalsium-48 (Ca-48) - berhasil digunakan untuk membentuk elemen yang baru diterima - memiliki terlalu sedikit proton, dan tidak ada inti target dengan proton lebih banyak saat ini tersedia. Pertanyaannya adalah, mana inti proyektil yang lebih berat adalah yang terbaik untuk digunakan.
Untuk menyelidiki hal ini, pemimpin dan anggota tim dari kelompok penelitian elemen superheavy Jerman, yang berbasis di Darmstadt dan Mainz, baru-baru ini melakukan perjalanan ke Universitas Nasional Australia.
Mereka memanfaatkan kemampuan eksperimental ANU yang unik, didukung oleh program NCRIS Pemerintah Australia, untuk mengukur karakteristik fisi untuk beberapa elemen pembentuk reaksi nuklir 120. Hasilnya akan memandu eksperimen masa depan di Jerman untuk membentuk elemen superheavy baru.
Tampaknya dengan menggunakan reaksi fusi nuklir yang serupa, melanjutkan melampaui elemen 118 akan lebih sulit daripada mencapainya. Tapi itu adalah perasaan setelah penemuan elemen 112, pertama kali diamati pada tahun 1996. Namun pendekatan baru menggunakan proyektil Ca-48 memungkinkan enam elemen lain ditemukan.
Fisikawan nuklir sudah mengeksplorasi berbagai jenis reaksi nuklir untuk menghasilkan superheavies, dan beberapa hasil yang menjanjikan telah tercapai. Namun demikian, perlu terobosan besar untuk melihat empat inti baru ditambahkan ke tabel periodik sekaligus, seperti yang baru saja kita lihat.
David Hinde, Direktur, Fasilitas Akselerator Ion Berat, Universitas Nasional Australia
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation. Baca artikel aslinya.