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, unsur ini ditetapkan sebagai salah satu satu dari empat unsur baru oleh Joint Working Party (Kelompok Kerja Gabungan) dari IUPAC dan IUPAP. Nama unsur ini diresmikan pada tanggal 28 November 2016. Unsur ini diberi nama berdasarkan nama fisikawan nuklir Yuri Oganessian, sesuai dengan tradisi penamaan unsur baru berdasarkan nama ilmuwan. Yuri Oganessian berjasa dalam penemuan unsur-unsur terberat di tabel periodik. Oganeson adalah satu dari dua unsur yang dinamai berdasarkan nama orang yang masih hidup pada saat penamaan unsur, unsur yang lainnya adalah seaborgium.
Oganeson memiliki nomor atom dan massa atom tertinggi dari semua unsur yang diketahui. Atom oganeson bersifat radioaktif dan tidak stabil; karenanya sejak tahun 2005, hanya lima (mungkin enam) atom 294Og yang telah terdeteksi. Akibatnya, sangat sedikit sifat-sifat organeson yang dapat diteliti melalui eksperimen. Prediksi sifat-sifat unsur ini dilakukan melalui perhitungan teoretis, yang menemukan beberapa sifat mengejutkan. Misalnya, meskipun oganeson adalah anggota golongan VIIIA –unsur sintetis pertama dari golongan yang sering disebut gas mulia ini– ada kemungkinan unsur ini bersifat cukup reaktif, tidak seperti unsur-unsur gas mulia lainnya. Awalnya, organeson diperkirakan berbentuk gas dalam kondisi normal namun kini unsur tersebut diprediksi berbentuk logam akibat adanya efek relativistik. Pada tabel periodik unsur, oganeson termasuk dalam unsur blok-p dan unsur terakhir pada periode ke-7.

Sejarah

Spekulasi awal 
Fisikawan Denmark Niels Bohr adalah orang pertama yang mempertimbangkan dengan serius kemungkinan sebuah unsur dengan nomor atom tinggi sebesar 118. Dalam catatannya pada tahun 1922, unsur ini akan berada di bawah radon dalam tabel periodik sebagai gas mulia ketujuh. Setelah itu, Aristid von Grosse menulis sebuah artikel pada tahun 1965 yang memprediksi sifat-sifat yang kemungkinan dimiliki unsur 118 ini. Prediksi 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 sampai tahun 1965. Unsur ini kelak 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.

Klaim penemuan yang tidak terkonfirmasi 
Pada akhir 1998, fisikawan Polandia Robert Smolańczuk menulis perhitungan-perhitungan mengenai fusi inti-inti atom untuk sintesis atom super berat, termasuk oganeson. Menurut hasil perhitungannya, ada kemungkinan oganeson dapat dibuat dengan menggabungkan timbal dengan kripton dalam kondisi yang dikendalikan secara ketat. Ia juga memprediksi bahwa peluang terjadinya reaksi ini akan hampir sama dengan peluang terjadinya reaksi fusi timbal dan kromium yang sebelumnya berhasil mensintesis 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 dari hasil reaksi fusi tersebut meningkat.

Pada akhir 1998, para peneliti di Lawrence Berkeley National Laboratory menggunakan prediksi Smolańczuk dan melaporkan penemuan unsur livermorium dan oganeson dalam jurnal Physical Review Letters, segera setelah hasil ini dilaporkan dalam jurnal Science. Mereka melaporkan telah melakukan reaksi berikut

Namun, tahun berikutnya, mereka mencabut laporan tersebut karena hasil ini tidak dapat diulang, 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 dipalsukan oleh penulis utama Victor Ninov.

Laporan penemuan 
Peluruhan pertama atom oganeson 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 peneliti mengumumkan bahwa mereka secara tidak langsung telah mendeteksi secara total tiga (mungkin empat) inti oganeson-294 (satu atau dua pada tahun 2002 dan dua lagi pada tahun 2005) yang dihasilkan melalui tumbukan atom kalifornium-249 dan ion kalsium-48.

Pada tahun 2011, IUPAC mengevaluasi hasil kerjasama peneliti Dubna dan Livermore 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 sebagai penemuan".

Karena peluang reaksi fusi yang sangat kecil (penampang melintang fusi adalah  atau (), percobaan ini memakan waktu empat bulan dan melibatkan dosis sinar sebesar  ion kalsium yang harus ditembakan pada target kalifornium untuk menghasilkan peristiwa tercatat pertama yang diyakini sebagai sintesis oganeson. Namun demikian, para peneliti sangat yakin bahwa hasilnya bukanlah positif palsu, karena kemungkinan deteksi seperti ini terjadi secara acak diperkirakan kurang dari 1:100.000.
Pada percobaan-percobaan ini, peluruhan alfa dari tiga atom oganeson berhasil diamati. Ada juga yang mengatakan bahwa terjadi peluruhan dari satu atom lagi secara pembelahan spontan. Waktu paruh oganeson-294 sebesar 0,89 ms dan proses peluruhannya telah diketahui: Og meluruh Lv melalui peluruhan alfa. Karena hanya ada tiga inti, waktu paruh yang dihitung dari percobaan ini memiliki ketidakpastian yang besar, yaitu sebesar .

Identifikasi inti atom ini sebagai  diverifikasi dengan cara membuat inti  (yang diketahui merupakan hasil peluruhan ) secara terpisah dengan cara membombardir  menggunakan ion ,

dan memeriksa bahwa peluruhan  yang dihasilkan dengan cara ini sesuai dengan rantai peluruhan inti atom. Hasil peluruhan ini sangat tidak stabil, meluruh dengan dengan waktu paruh 14 milidetik menjadi , yang dapat mengalami pembelahan spontan atau peluruhan alfa menjadi , yang akan kemudian 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.

Konfirmasi 
Pada bulan Desember 2015, Kelompok Kerja Gabungan dari badan ilmiah internasional Persatuan Kimia Murni dan Terapan Internasional (IUPAC) dan Persatuan Fisika Murni dan Terapan Internasional (IUPAP) mengakui penemuan unsur oganeson dan menetapkan proyek kolaborasi Dubna dan Livermore sebagai penemunya. Penetapan ini berdasarkan konfirmasi mengenai sifat-sifat 286Fl (cucu peluruhan dari 294Og), di Lawrence Berkeley National Laboratory, serta pengamatan rangkaian peluruhan 294Og lain oleh kelompok Dubna pada tahun 2012. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan mensintesis 294Ts melalui reaksi 249Bk(48Ca,3n), namun pendeknya waktu paruh 249Bk menyebabkan banyak inti tersebut meluruh menjadi 249Cf, 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 48Ca untuk membombardir kalifornium dengan campuran isotop 249Cf, 250Cf, dan 251Cf, dengan tujuan menghasilkan isotop-isotop oganeson yang lebih berat yaitu 295Og dan 296Og. 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 294Og (berakhir dengan pembelahan spontan 286Fl), 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.

Penamaan 

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 unsur 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.

Karakteristik

Kestabilan inti dan isotop 

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 294Og, terutama 293Og, 295Og, 296Og, 297Og, 298Og, 300Og dan 302Og. Dari isotop-isotop ini, peluang terbesar untuk mendapatkan isotop berumur lebih panjang agaknya ada pada 297Og, dan penelitian oganeson di masa depan mungkin akan difokuskan pada isotop ini. Isotop-isotop yang lebih kaya neutron lagi, terutama isotop-isotop di sekitar 313Og, 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 249Cf, 250Cf, dan 251Cf yang ditembak dengan 48Ca, dengan tujuan sintesis isotop baru 295Og dan 296Og; lalu pada tahun 2020 direncanakan penelitian serupa untuk menghasilkan 297Og. Reaksi ini juga dapat menghasilkan 293Og dan putrinya 289Lv. Isotop 295Og dan 296Og juga dapat diproduksi melalui fusi inti 248Cm dengan tembakan 50Ti; reaksi ini direncanakan di JINR dan di RIKEN pada tahun 2017–2018.

Perhitungan sifat atom dan fisik 
Oganeson adalah anggota golongan 18 atau VIIIA, unsur-unsur tanpa elektron valensi. Anggota golongan 18 biasanya bersifat inert dalam reaksi-reaksi kimia yang umum (misalnya, pembakaran) karena kulit valensi terluarnya terisi penuh elektron. Hal ini menyebabkan energi 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 7s27p6.

Akibatnya, beberapa peneliti memperkirakan oganeson memiliki sifat fisik dan kimia yang serupa dengan anggota golongan 18, terutama radon, gas mulia tepat berada di atas unsur ini dalam tabel periodik. Mengikuti tren periodik, oganeson diperkirakan bersifat sedikit lebih reaktif daripada radon. Namun, perhitungan teoretis menunjukkan bahwa unsur ini bisa jadi jauh lebih reaktif. Selain itu, oganeson bahkan mungkin lebih reaktif daripada unsur flerovium dan kopernisium, yang berada di sebelah kiri oganeson dan di 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 kulit 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 7p3/2 yang berkurang kestabilannya.

Oganeson diperkirakan memiliki polarisabilitas terbesar dari semua elemen sebelum berada di tabel periodik, hampir dua kali lipat dari radon. Dengan mengekstrapolasi dari gas mulia lainnya, diperkirakan oganeson 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 oganeson akan menjadi gas di bawah kondisi standar, dan karena kisaran cairan gas lainnya sangat sempit (antara 2 dan 9 kelvin), unsur ini seharusnya berbentuk padat pada kondisi standar. Jika oganeson membentuk gas pada kondisi standar, bagaimanapun, gas tersebut akan menjadi salah satu gas terpadat pada kondisi standar, bahkan jika gasnya monoatomik seperti gas mulia lainnya.

Karena polarisabilitasnya yang amat besar, oganeson diperkirakan memiliki energi ionisasi yang anehnya rendah (serupa dengan timbal yang energi ionisasinya sekitar 70% radon dan jauh lebih kecil daripada flerovium) dan fase terkondensasi pada keadaan standar. Meskipun struktur kelopak pada inti dan awan elektron oganeson sangat dipengaruhi oleh efek relativistik: subkelopak elektron utama dan valensi dalam oganeson diperkirakan akan "terselimuti" oleh gas Fermi homogen dari elektron, akibat pemisahan orbit-orbit 7p yang sangat kuat dalam oganeson. Efek yang sama untuk nukleon, terutama neutron, adalah paling ringan pada kelopak neutron tertutup untuk inti Og dan sangat kuat pada inti hipotetis nukleotida tertutup superberat 472164, dengan 164 proton dan 308 neutron.

Prediksi senyawa 

Tidak ada senyawa oganeson 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, bilangan oksidasi yang paling umum adalah 0 (sama seperti 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 kalinya . Tapi yang paling mencolok, setelah dihitung senyawa ini memiliki panjang ikatan yang lebih pendek 0,16 Å daripada , yang mengindikasikan adanya interaksi ikatan yang signifikan. Di sisi lain, senyawa OgH+ menunjukkan energi disosiasi (afinitas proton oganeson) yang lebih kecil dari RnH+.

Ikatan antara oganeson dan hidrogen (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, oganeson tampaknya membentuk senyawa yang lebih stabil daripada kopernisium atau flerovium. Keadaan oksidasi stabil +2 dan +4 diperkirakan di fluorida  dan . Keadaan +6 akan kurang stabil karena ikatan kuat subkulit 7p1/2. Ini adalah hasil interaksi spin-orbit yang sama yang membuat oganeson biasanya tidak reaktif. Sebagai contoh, ditunjukkan bahwa reaksi oganeson 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 pembentukan 49 kkal/mol. Interaksi yang sama menstabilkan konfigurasi Td tetrahedral untuk , berbeda dari planar kuadrat D4h satu dari , yang diharapkan juga dimiliki oleh . Ikatan Og-F paling mungkin bersifat ionik dan bukan kovalen, menghasilkan fluorida oganeson yang tidak mudah menguap. OgF2 diprediksi akan ionik parsial karena sifat elektropositivitasnya yang tinggi. Berbeda dengan gas mulia lainnya (kecuali mungkin xenon dan radon), oganeson diperkirakan cukup elektropositif untuk membentuk ikatan Og-Cl dengan klorin.

Lihat pula 
 Unsur transuranium

Catatan

Referensi

Bacaan lebih lanjut

Pranala luar 
 Element 118: experiments on discovery, archive of discoverers' official web page
 It's Elemental: Oganesson
 Oganesson di The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 On the Claims for Discovery of Elements 110, 111, 112, 114, 116, and 118 (IUPAC Technical Report)
 "Element 118, Heaviest Ever, Reported for 1,000th of a Second", NYTimes.com.
 WebElements: Oganesson

 
Unsur kimia