Oganeson
Oganeson adalah unsur kimia sintetis dengan simbol Og dan nomor atom 118. Unsur ini pertama kali disintesis pada tahun 2002 oleh tim gabungan ilmuwan Rusia dan Amerika Serikat di Joint Institute for Nuclear Research (JINR) di Dubna, Rusia. Pada bulan Desember 2015, ini diakui sebagai satu dari empat elemen baru oleh Joint Working Party (Kelompok Kerja Gabungan) dari badan ilmiah internasional IUPAC dan IUPAP. Nama unsur ini ditetapkan secara resmi pada tanggal 28 November 2016, sesuai dengan tradisi menamai unsur baru berdasarkan nama seorang ilmuwan, dalam hal ini fisikawan nuklir Yuri Oganessian. Oganessian berperan penting dalam penemuan unsur-unsur terberat di tabel periodik. Oganeson adalah satu dari dua unsur yang dinamai menurut nama orang yang hidup pada saat penamaan, yang lainnya adalah seaborgium.
Oganesson memiliki nomor atom tertinggi dan massa atom tertinggi dari semua elemen yang diketahui. Atom oganesson bersifat radioaktif dan tidak stabil; sejak tahun 2005, hanya lima (mungkin enam) atom Og yang telah terdeteksi. Karena itu, sangat sedikit sifat-sifat organeson yang dapat diselidiki melalui eksperimen. Prediksi sifat-sifat unsur ini dilakukan melalui perhitungan teoretis, yang menemukan beberapa sifat mengejutkan. Misalnya, meskipun oganesson adalah anggota golongan VIIIA –elemen sintetis pertama dari golongan yang sering disebut gas mulia ini– ada kemungkinan unsur ini bersifat cukup reaktif, tak seperti unsur-unsur gas mulia lainnya. Awalnya, organeson diperkirakan berbentuk gas dalam kondisi normal namun kini diprediksi berbentuk logam diakibatkan efek relativistik. Pada tabel periodik unsur, oganeson adalah unsur blok-p dan unsur terakhir dari periode ke-7.
Fisikawan Denmark Niels Bohr adalah orang pertama yang secara serius mempertimbangkan kemungkinan sebuah unsur dengan nomor atom setinggi 118, mencatat pada tahun 1922 bahwa unsur ini akan berada di bawah radon dalam tabel periodik sebagai gas mulia ketujuh. Setelah iru, Aristid von Grosse menulis sebuah artikel pada tahun 1965 yang memprediksi sifat-sifat yang kemungkinan dimiliki unsur 118 ini. Predikisi Bohr maupun van Grosse tergolong sangat spekulatif, karena cara sintesis unsur belum diketahui pada 1922, dan belum ada teori "pulau stabilitas" untuk unsur-unsur berat pada tahun 1965. Unsur ini nantinya akan disintesis pada 2002 (80 tahun setelah prediksi Bohr), dan saat itu sifat kimianya belum diselidiki sehingga tidak diketahui apakah ia benar bersifat seperti gas mulia seperti prediksi tersebut.
Pada akhir 1998, fisikawan Polandia Robert Smolańczuk menulis perhitungan-perhitungan mengenai fusi inti-inti atom untuk sintesis atom superberat, termasuk oganeson. Menurut hasil perhitungannya, ada kemungkinan oganeson dapat dibuat dengan menggabungkan timbal dengan kripton dalam kondisi yang dikendalikan dengan ketat. Ia juga memprediksi bahwa peluang reaksi ini akan mirip dengan reaksi fusi timbal dan kromium yang sebelumnya berhasil mensitesis unsur 106, seaborgium. Perhitungan ini bertentangan dengan prediksi-prediksi sebelumnya bahwa peluang reaksi fusi yang melibatkan timbal atau bismut akan menurun secara eksponensial jika nomor atom hasil reaksi fusi tersebut dinaikkan.
Pada tahun 1999, para peneliti di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley, Amerika Serikat mencoba melakukan reaksi ini sesuai prediksi Smolańczuk, menghasilkan laporan penemuan unsur livermorium dan oganesson dalam jurnal "Physical Review Letters", dan hasil ini pun dilaporkan di jurnal "Science". Mereka melaporkan telah melakukan reaksi berikut
Namun tahun berikutnya, mereka mencabut laporan tersebut karena hasil ini tidak dapat direplikasi, baik oleh peneliti di laboratorium lain, maupun ketika eksperimen itu diulang oleh laboratorium yang sama. Pada bulan Juni 2002, direktur laboratorium tersebut mengakui bahwa data yang digunakan dalam laporan awal penemuan ini ternyata sebelumnya dipalsukan oleh penulis utama Victor Ninov.
Peluruhan pertama atom oganesson diamati pada tahun 2002 di Joint Institute for Nuclear Research (JINR) di Dubna, Rusia, oleh tim gabungan ilmuwan Rusia dan Amerika. Dipimpin oleh fisikawan nuklir Rusia Yuri Oganessian, tim tersebut melibatkan ilmuwan Amerika dari Lawrence Livermore National Laboratory, Kalifornia. Pada tanggal 9 Oktober 2006, para periset mengumumkan bahwa mereka secara tidak langsung telah mendeteksi total tiga (mungkin empat) inti oganesson-294 (satu atau dua pada tahun 2002 dan dua lagi pada tahun 2005) yang dihasilkan melalui tumbukan californium-249 atom dan kalsium-48 ion.
Pada tahun 2011, IUPAC mengevaluasi hasil kerjasama peneliti Dubna dan Livermore ini pada tahun 2006 dan menyimpulkan: "Tiga peristiwa yang dilaporkan untuk isotop Z = 118 memiliki redundansi internal yang sangat baik, tetapi tanpa patokan kepada inti yang diketahui hal ini tidak memenuhi kriteria untuk penemuan".
Karena kemungkinan reaksi fusi yang sangat kecil (bagian penampang fusi adalah atau () percobaan ini memakan waktu empat bulan dan melibatkan dosis sinar ion kalsium yang harus ditembakan pada target kalifornium sehingga menghasilkan peristiwa tercatat pertama yang diyakini sebagai sintesis oganeson. Namun demikian, para periset sangat yakin bahwa hasilnya bukanlah salah deteksi, karena kemungkinan deteksi seperti ini terjadi secara acak diperkirakan kurang dari 1:100.000.
Percobaan-percobaan ini berhasil mengamati peluruhan alfa dari tiga atom oganeson. Ada juga pendapat bahwa terjadi peluruhan satu atom lagi dengan cara pembelahan spontan. Waktu paruh 0,89 ms dihitung: 294Og meluruh menjadi 290Lv oleh peluruhan alfa. Karena hanya ada tiga nukleus, waktu paruh yang dihitung dari percobaan ini memiliki ketidakpastian yang besar:.
Identifikasi inti atom ini sebagai diverifikasi dengan cara membuat nukleus (yang disinyalir merupakan hasil peluruhan ) secara terpisah dengan cara membombardir menggunakan ion ,
dan memeriksa bahwa peluruhan yang dihasilkan dengan cara ini cocok dengan rantai peluruhan nuklei . Hasil peluruhan ini sangat tidak stabil, meluruh dengan dengan masa hidup 14 milidetik menjadi , yang dapat mengalami pembelahan spontan atau peluruhan alfa menjadi , yang akan mengalami pembelahan spontan.
Dalam model penerowongan kuantum, waktu paruh sebelum terjadi peluruhan alfa diperkirakan dengan nilai Q eksperimental yang diterbitkan pada tahun 2004 Perhitungan dengan nilai Q teoretis dari model makroskopis-mikroskopis Muntian-Hofman-Patyk-Sobiczewski memberikan hasil yang mirip tapi sedikit lebih rendah.
Satu atom dari isotop oganeson yang lain, Og, kemungkinan diamati dalam suatu percobaan di Pusat Penelitian Ion Berat di Wixhausen, Jerman, pada 2011 sebagai hasil peluruhan dari suatu reaksi untuk mensintesis unsur 120 dengan reaksi Cm+Cr. Namun data percobaan ini memiliki ketidakpastian yang tinggi sehingga rantai peluruhan yang diamati dalam percobaan ini tidak bisa dipastikan sebagai 120 dan Og.
Pada bulan Desember 2015, Kelompok Kerja Gabungna dari badan ilmiah internasional Persatuan Kimia Murni dan Terapan Internasional (IUPAC) dan Persatuan Fisika Murni dan Terapan Internasional (IUPAP) mengakui penemuan unsur oganeson dan dan menetapkan proyek kolaborasi Dubna dan Livermore sebagai penemunya. Penetapan ini berdasarkan konfirmasi mengenai sifat-sifat Fl (cucu peluruhan dari Og), di Lawrence Berkeley National Laboratory, serta pengamatan rangkaian peluruhan Og lain oleh kelompok Dubna pada tahun 2012. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan mensintesis Ts melalui reaksi Bk(Ca,3n), namun pendeknya waktu paruh Bk menyebabkan banyak inti tersebut meluruh menjadi Cf, sehingga sebagian hasil sintesis menjadi oganeson alih-alih semuanya menjadi tenesin.
Dari 1 Oktober 2015 sampai 6 April 2016, tim Dubna melakukan percobaan serupa dengan menggunakan Ca yang untuk membombardir kalifornium dengan campuran isotop Cf, Cf, dan Cf, dengan tujuan menghasilkan isotop-isotop oganeson yang lebih berat yaitu Og danOg. Digunakan dua tembakan berenergi 252 MeV dan 258 MeV. Hanya satu atom yang teramati pada 252 MeV, yang rantai peluruhannya cocok dengan yang sebelumnya diketahui dari Og (berakhir dnegan pembelahan spontan Fl), dan tidak ada yang terlihat pada 258 MeV. Percobaan kemudian dihentikan, karena perekat dari bingkai sektor menutupi sasaran dan menghalangi residu penguapan untuk lolos ke alat pendeteksi. Tim Dubna berencana untuk mengulangi percobaan ini pada tahun 2017.
Dengan menggunakan tata nama Mendeleev untuk unsur tanpa nama yang belum ditemukan, oganeson kadang dikenal sebagai "eka-radon" (sebelum 1960an dikenal sebagai "eka-emanasi", karena emanasi adalah nama lama radon). Pada tahun 1979, IUPAC menggunakan nama sistematis "ununoctium" untuk unsur ini (yang saat itu belum ditemukan), dengan simbol Uuo, dan menyarankan nama inilah yang dipakai hingga unsur ini ditemukan dan dikonfirmasi. Meskipun nama ini banyak digunakan di komunitas kimia di semua tingkat, mulai dari kelas kimia hingga buku teks lanjutan, saran nama ini banyak diabaikan di kalangan ilmuwan di lapangan, yang menyebutnya "unsur 118", dengan simbol "E118, (118)", atau bahkan cukup "118".
Sebelum pencabutan hasil percobaan pada tahun 2001, para periset dari Berkeley bermaksud memberi nama unsur ghiorsium (Gh), yang diambil dari Albert Ghiorso (salah satu pimpinan tim peneliti).
Peneliti Rusia melaporkan sintesis mereka pada tahun 2006. Menurut rekomendasi IUPAC, penemu elemen baru memiliki hak untuk mengusulkan sebuah nama. Pada tahun 2007, kepala institut Rusia tersebut menyatakan bahwa tim tersebut mempertimbangkan dua nama untuk elemen baru: "flyorium", untuk menghormati Georgy Flyorov, pendiri laboratorium penelitian di Dubna; dan "moskovium", sebagai pengakuan atas Oblast Moskow tempat Dubna berada. Dia juga menyatakan bahwa meskipun unsur tersebut ditemukan melalu kerja sama dengan tim Amerika Serikat, yang menyediakan target kalifornium, unsur tersebut seharusnya diberi nama untuk menghormati Rusia karena Laboratorium Flerov di JINR adalah satu-satunya fasilitas di dunia yang dapat melakukan sintesis ini. Hasilnya. Nama-nama ini kemudian diusulkan untuk unsur 114 (flerovium) dan unsur 116 (moscovium). Namun, akhirnya nama yang diajukan untuk elemen 116 malah livermorium, dan nama moscovium kemudian diusulkan dan diterima untuk unsur 115 sebagai gantinya.
Menurut tradisi, nama-nama semua gas mulia diakhiri dengan "-on", kecuali helium, yang tidak diketahui sebagai gas mulia saat ditemukan. Pedoman IUPAC yang berlaku pada saat diterimanya penemuan oganeson mengharuskan semua unsur baru diberi akhiran "ium , bahkan jika ternyata menjadi halogen (biasanya berakhir dengan " -in ") atau gas mulia (yang biasanya berakhir dengan "-on"). Nama sementara "ununoctium" mengikuti konvensi ini, tetapi sebuah rekomendasi IUPAC baru yang diterbitkan pada tahun 2016 menyarankan akhiran "-on" untuk unsur-unsur baru dari golongan 18 (VIIIA), terlepas dari apakah unsur-unsur tersebut ternyata memiliki sifat kimia seperti gas mulia.
Pada bulan Juni 2016, IUPAC mengumumkan bahwa para penemu unsur 118 berencana untuk menamakannya oganeson (simbol: Og), untuk menghormati ahli fisika nuklir Rusia Yuri Oganessian, pelopor penelitian unsur-unsur super berat yang telah berkiprah selama 60 tahun sejak bidang tersebut baru dimulai. Tim Oganessian serta teknik yang diusulkannya adalah faktor penting dalam sintesis unsur 106 sampai 118. Nama tersebut diresmikan pada tanggal 28 November 2016. Oganessian kemudian menanggapi penamaan tersebut:
Upacara penamaan moskovium, tenesin, dan oganeson diadakan pada 2 Maret 2017 di Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, Moskwa.
Kestabilan inti sangat berkurang dengan bertambahnya nomor atom di atas 96 (nomor atom kurium, Cm). Semua isotop bernomor atom di atas 101 mengalami peluruhan radioaktif dengan waktu paruh dibawah 30 jam. Tidak ada unsur dengan nomor atom di atas 82 (timbal) memiliki isotop stabil. Hal ini disebabkan terus meningkatnya gaya tolak Coulomb antara proton dalam inti-inti tersebut, sehingga gaya nuklir kuat tidak bisa lama menahan kecenderungan terjadinya pembelahan spontan. Jika hanya memperhitungkan faktor ini, seharusnya tidak mungkin ada unsur dengan jumlah proton (nomor atom) di atas 104. Namun penelitian yang dilakukan pada 1960an menunjukkan bahwa kulit nuklir dengan sekitar 114 proton dan 184 neutron dapat menanggulangi faktor ketidakstabilan di atas, sehingga muncullah konsep "pulau stabilitas" dalam fisika nuklir. Dalam "pulau" ini, inti-inti atom diperkirakan dapat memiliki waktu paruh mencapai ribuan bahkan jutaan tahun. Walaupun para ilmuwan belum mencapai pulau ini, keberadaan unsur-unsur superberat (termasuk oganeson) menunjukkan bahwa efek kestabilan ini nyata, dan inti-inti superberat yang sejauh ini ditemukan menunjukkan kenaikan waktu paruh yang eksponensial saat mendekati posisi "pulau" ini. Oganeson bersifat radioaktif dan memiliki waktu paruh yang sepertinya kurang dari satu milisekon. Namun, angka ini masih lebih tinggi dari beberapa prediksi, sehingga menjadi salah satu bukti pendukung gagasan "pulau stabilitas" ini.
Perhitungan menggunakan model penerowongan kuantum memprediksi keberadaan beberapa isotop kaya neutron dari oganeson yang memiliki waktu paruh alfa mendekati 1 ms.
Perhitungan teoretis terhadap jalur sintetis maupun waktu paruh isotop-isotop lain menunjukkan kemungkinan isotop-isotop yang lebih stabil daripada Og, terutama Og, Og, Og, Og, Og, Og dan Og. Dari isotop-isotop ini, peluang terbesar untuk mendapatkan isotop berumur lebih panjang agaknya ada pada Og, dan penelitian oganeson di masa depan mungkin akan difokuskan pada isotop ini. Isotop-isotop yang lebih kaya neutron lagi, terutama isotop-isotop di sekitar Og, juga dapat menghasilkan inti berumur panjang. Karena isotop-isotop berat berumur panjang ini akan sangat memudahkan penelitian kimia terhadap oganeson, tim Dubna berencana untuk melakukan percobaan selama paruh kedua tahun 2017 dengan menggunakan campuran isotop Cf, Cf, dan Cf yang ditembak dengan Ca, dengan tujuan sintesis isotop baru Og dan Og; lalu pada tahun 2020 direncanakan penelitian serupa untuk menghasilkan Og. Reaksi ini juga dapat menghasilkan Og dan putrinya Lv. Isotop Og dan Og juga dapat diproduksi melalui fusi inti Cm dengan tembakan Ti; reaksi ini direncanakan di JINR dan di RIKEN pada tahun 2017–2018.
Oganesson adalah anggota golongan 18 atau VIIIA, unsur-unsur tanpa elektron valensi. Anggota golongan 18 biasanya bersifat inert dalam reaksi-reaksi kimia paling umumnya (misalnya, pembakaran) karena kulit valensi terluarnya terisi penuh elektron. Hal ini menyebabkanenergi minimum yang stabil, dengan elektron terluar yang terikat erat. Oganeson diperkirakan memiliki sifat yang sama, dan kulit elektron terluarnya terisi penuh dengan elektron valensi berkonfigurasi 7s7p.
Akibatnya, beberapa peneliti memperkirakan oganeson memiliki sifat fisik dan kimia yang serupa dengan anggota golongan yang sama, terutama radon, gas mulia yang menjadi tetangga atasnya di tabel periodik. Mengikuti pola periodik, oganeson diperkirakan bersifat sedikit lebih reaktif daripada radon. Namun, perhitungan teoretis menunjukkan bahwa unsur ini bisa jadi jauh lebih reaktif. Selain itu, ogansson bahkan mungkin lebih reaktif daripada unsur flerovium dan kopernisium, yang merupakan tetangga bawah unsur-unsur yang lebih reaktif yaitu timbal dan raksa. Faktor yang menyebabkan kemungkinan ini adalah karena subkulit terluarnya, yaitu subkulit 7p, memiliki kestabilan energi yang lebih rendah dan jari-jari yang lebih besar. Lebih tepatnya, interaksi spin-orbit antara elektron-elektron 7s yang inert dengan elektron-elektron 7p menyebabkan penutupan kult kedua, dan penurunan yang signifikan dalam kestabilan kulit oganeson yang penuh. Selain itu, perhitungan juga menunjukkan bahwa oganeson, tak seperti gas mulia lainnya, mengikat elektron dengan pelepasan energi–dengan kata lain, oganeson memiliki afinitas elektron yang bernilai positif, disebabkan tingkat energi 8s yang terstabilkan secara relativistik dan tingkat energi 7p yang berkurang kestabilannya.
Oganesson diharapkan memiliki polarisabilitas terluas dari semua elemen sebelum berada di tabel periodik, hampir dua kali lipat dari radon. Dengan mengekstrapolasi dari gas mulia lainnya, diharapkan oganesson memiliki titik didih antara 320 dan 380 K. Ini sangat berbeda dengan nilai yang diperkirakan sebelumnya sebesar 263 K atau 247 K. Bahkan dengan ketidakpastian perhitungan yang besar, tampaknya sangat tidak mungkin oganesson akan menjadi gas di bawah kondisi standar, dan karena kisaran cairan gas lainnya sangat sempit, antara 2 dan 9 kelvin, unsur ini harus padat. pada kondisi standar. Jika oganesson membentuk gas dalam kondisi standar, bagaimanapun, itu akan menjadi salah satu zat gas terpadat pada kondisi standar, bahkan jika monoatomik seperti gas mulia lainnya.
Karena polarisasi yang luar biasa, oganesson diharapkan memiliki energi ionisasi yang anomali rendah (serupa dengan timbal yang 70% radon dan jauh lebih kecil daripada flerovium) dan fase kental negara standar . Bahkan struktur kerang di inti dan awan elektron oganesson sangat dipengaruhi oleh efek relativistik: subkulit valensi dan inti elektron dalam oganesson diharapkan "diolesi" dalam gas Fermi homogen elektron, tidak seperti yang "kurang relativistik "radon dan xenon (walaupun ada beberapa delokalisasi baru di radon), karena pemisahan orbit-orbit yang sangat kuat dari orbital 7p di oganesson. Efek yang sama terjadi pada inti nukleus neutron tertutup dan sangat kuat pada inti shell tertutup superheavy 164.
Tidak ada senyawa oganesson yang telah disintesis, namun perhitungan senyawa teoretis telah dilakukan sejak 1964. Diharapkan bahwa jika energi ionisasi elemen cukup tinggi, akan sulit untuk mengoksidasi dan oleh karena itu, keadaan oksidasi yang paling umum adalah 0 (seperti untuk gas mulia lainnya); Namun, ini tampaknya tidak kasusnya.
Perhitungan pada molekul diatomik  menunjukkan interaksi ikatan kira-kira setara dengan yang dihitung untuk , dan energi disosiasi 6 kJ/mol, kira-kira 4 kali daripada . Tapi yang paling mencolok, dihitung untuk memiliki panjang ikatan yang lebih pendek daripada sebesar 0,16 Å, yang akan mengindikasikan adanya interaksi ikatan yang signifikan. Di sisi lain, senyawa OgH menunjukkan energi disosiasi (dengan kata lain afinitas proton oganesson) yang lebih kecil daripada RnH.
Ikatan antara oganesson dan hidrogen di OgH diperkirakan sangat lemah dan dapat dianggap sebagai interaksi van der Waals murni dan bukan ikatan kimiawi yang sebenarnya. Di sisi lain, dengan unsur yang sangat elektronegatif, oganesson tampaknya membentuk senyawa yang lebih stabil daripada misalnya copernicium atau flerovium.Oksidasi stabil menyatakan +2 dan +4 telah diperkirakan ada di fluorida  dan . Status +6 akan kurang stabil karena ikatan kuat subkulit 7p. Ini adalah hasil interaksi spin-orbit yang sama yang membuat oganesson tidak biasa reaktif. Sebagai contoh, ditunjukkan bahwa reaksi oganesson dengan untuk membentuk senyawa akan melepaskan energi 106 kkal/mol dimana sekitar 46 kkal/mol berasal dari interaksi ini. Sebagai perbandingan, interaksi spin-orbit untuk molekul serupa adalah sekitar 10 kkal/mol dari energi formasi 49 kkal/mol. Interaksi yang sama menstabilkan Tdconfiguration tetrahedral untuk , berbeda dari planar kuadrat D satu dari , yang diharapkan juga dimiliki oleh . Ikatan Og-F paling mungkin bersifat ionik dan bukan kovalen, menghasilkan oganesson fluorida yang tidak mudah menguap. OgF diprediksi sebagian ionik karena elektropitivitas tinggi oganesson. Berbeda dengan gas mulia lainnya (kecuali mungkin xenon dan radon), oganesson diperkirakan cukup elektropositif untuk membentuk ikatan Og-Cl dengan klorin.