Nihonium

Nihonium adalah unsur kimia sintetik dan transuranium dan transaktinida dalam sistem periodik unsur yang memiliki lambang Nh dan nomor atom 113.

Nihonium pertama kali dilaporkan dibuat pada tahun 2003 oleh kolaborasi Rusia-Amerika di Joint Institute for Nuclear Research (JINR) di Dubna, Rusia, dan pada tahun 2004 oleh tim ilmuwan Jepang di Riken di Wakō, Prefektur Saitama, Jepang. Konfirmasi klaim mereka pada tahun-tahun berikutnya melibatkan tim ilmuwan independen yang bekerja di Amerika Serikat, Jerman, Swedia, dan Tiongkok, serta penggugat asli di Rusia dan Jepang. Pada tahun 2015, Gabungan Kerja Bersama IUPAC/IUPAP mengakui elemen tersebut dan memberikan prioritas hak penemuan dan penamaan elemen tersebut kepada Riken. Tim Riken mengusulkan nama nihonium pada tahun 2016, yang disetujui pada tahun yang sama. Nama tersebut berasal dari nama umum untuk .

Sangat sedikit yang diketahui tentang nihonium, karena hanya dibuat dalam jumlah sangat kecil dan dapat membusuk dalam hitungan detik. Anomali umur panjang beberapa nuklida superberat, termasuk beberapa isotop nihonium, dijelaskan oleh teori "pulau stabilitas". Eksperimen mendukung teori tersebut, dengan waktu paruh isotop nihonium terkonfirmasi meningkat dari milidetik menjadi detik saat neutron ditambahkan. Nihonium telah dihitung memiliki sifat yang mirip dengan homolognya boron, aluminium, galium, indium, dan talium. Semua kecuali boron adalah logam pasca-transisi, dan nihonium juga diharapkan menjadi logam pasca-transisi. Itu juga harus menunjukkan beberapa perbedaan utama dari mereka; misalnya, nihonium harus lebih stabil dalam keadaan +1 keadaan oksidasi daripada keadaan +3, seperti talium, tetapi dalam keadaan +1 nihonium harus berperilaku lebih seperti perak dan astatin daripada talium. Eksperimen pendahuluan pada tahun 2017 menunjukkan bahwa unsur nihonium tidak terlalu volatilitas; kimiawinya sebagian besar masih belum dijelajahi.

Sejarah

Indikasi awal
Unsur-unsur sintesis 107 hingga 112 dilakukan di Pusat Penelitian Ion Berat GSI Helmholtz di Darmstadt, Jerman, dari tahun 1981 hingga 1996. Unsur-unsur ini dibuat oleh reaksi fusi dingin di mana target yang terbuat dari talium, timbal, dan bismut, yang berada di sekitar konfigurasi stabil dari 82 proton, dibombardir dengan ion berat unsur periode 4. Hal ini kemudian menciptakan inti yang menyatu dengan energi eksitasi rendah karena stabilitas inti target, yang secara signifikan meningkatkan hasil elemen superberat. Cold fusion dipelopori oleh Yuri Oganessian dan timnya pada tahun 1974 di Joint Institute for Nuclear Research (JINR) di Dubna, Uni Soviet. Hasil dari reaksi fusi dingin ditemukan menurun secara signifikan dengan meningkatnya nomor atom; inti yang dihasilkan sangat kekurangan neutron dan berumur pendek. Tim GSI mencoba mensintesis elemen 113 melalui fusi dingin pada tahun 1998 dan 2003, membombardir bismut-209 dengan zinc-70; kedua upaya itu tidak berhasil.

Pada tahun 1998, kolaborasi JINR–LLNL memulai upaya mereka pada unsur 114, membombardir target Plutonium-244 dengan ion kalsium-48:
 +  → 292114* → 290114 + 2  + e− → 290113 + νe

Satu atom diamati yang dianggap sebagai isotop 289114: hasilnya dipublikasikan pada Januari 1999. Meskipun banyak upaya untuk mengulangi reaksi ini, isotop dengan sifat peluruhan ini tidak pernah ditemukan lagi, dan identitas pasti dari aktivitas ini tidak diketahui. Sebuah makalah tahun 2016 oleh Sigurd Hofmann et al. menganggap bahwa penjelasan yang paling mungkin dari hasil tahun 1998 adalah bahwa dua neutron dipancarkan oleh inti senyawa yang dihasilkan, menghasilkan 290114 dan penangkapan elektron menjadi 290113, sementara lebih banyak neutron dipancarkan di semua rantai produksi lainnya. Ini akan menjadi laporan pertama dari rantai peluruhan dari isotop elemen 113, tetapi tidak dikenali pada saat itu, dan penugasannya masih belum pasti. Aktivitas berumur panjang serupa yang diamati oleh tim JINR pada Maret 1999 dalam reaksi 242Pu + 48Ca mungkin disebabkan oleh putri penangkap elektron dari 287 114, 287113; tugas ini juga tentatif.

Kolaborasi JINR–LLNL 
Penemuan unsur 114 yang sekarang dikonfirmasi terjadi pada bulan Juni 1999 ketika tim JINR mengulangi reaksi 244Pu + 48Ca pertama dari tahun 1998; setelah itu, tim JINR menggunakan teknik fusi panas yang sama untuk mensintesis elemen 116 dan 118 masing-masing pada tahun 2000 dan 2002 melalui 248Cm + 48Ca dan 249Cf + 48reaksi Ca. Mereka kemudian mengalihkan perhatian mereka ke unsur-unsur bernomor ganjil yang hilang, karena proton ganjil dan kemungkinan neutron akan menghalangi peluruhan oleh fisi spontan dan menghasilkan rantai peluruhan yang lebih panjang.

 +  → 291115* → 288115 + 3  → 284113 + 
 +  → 291115* → 287115 + 4  → 283113 + 

Empat peluruhan alfa selanjutnya teramati, diakhiri dengan fisi spontan isotop unsur 105, dubnium.

Riken
Sementara kolaborasi JINR–LLNL telah mempelajari reaksi fusi dengan 48Ca, tim ilmuwan Jepang di Riken Nishina Center for Accelerator-Based Science di Wakō, Jepang, dipimpin oleh Kōsuke Morita telah mempelajari reaksi fusi dingin. Morita sebelumnya mempelajari sintesis elemen superberat di JINR sebelum memulai timnya sendiri di Riken. Pada tahun 2001, timnya mengonfirmasi penemuan unsur-unsur oleh GSI 108, 110, 111, dan 112. Mereka kemudian membuat percobaan baru pada unsur 113, menggunakan reaksi 209Bi + 70Zn yang sama yang dicoba oleh GSI pada tahun 1998 namun gagal. Meskipun hasil yang diharapkan jauh lebih rendah daripada teknik fusi panas JINR dengan kalsium-48, Riken tim memilih untuk menggunakan fusi dingin karena isotop yang disintesis akan meluruh alfa menjadi nuklida turunan yang diketahui dan membuat penemuan lebih pasti, dan tidak memerlukan penggunaan target radioaktif.

Pengeboman 209Bi dengan 70Zn di Riken dimulai pada September 2003. Tim mendeteksi satu atom 278113 pada bulan Juli 2004 dan menerbitkan hasilnya pada bulan September:

 +  → 279113* → 278113 + 

Tim Riken mengamati empat peluruhan alfa dari 278113, menciptakan rantai peluruhan yang melewati 274Rg, 270Mt, dan 266Bh sebelum diakhiri dengan pembelahan spontan sebesar 262Db. Data peluruhan yang mereka amati untuk peluruhan alfa 266Bh cocok dengan data tahun 2000, memberikan dukungan untuk klaim mereka. Pembelahan spontan turunannya 262Db belum pernah diketahui sebelumnya; tim Amerika hanya mengamati peluruhan alfa dari nuklida ini.

Jalan menuju konfirmasi
Ketika penemuan unsur baru diklaim, Joint Working Party (JWP) dari Persatuan Kimia Murni dan Terapan Internasional (IUPAC) dan Persatuan Fisika Murni dan Terapan Internasional (IUPAP) berkumpul untuk memeriksa klaim sesuai dengan kriteria mereka untuk penemuan unsur baru, dan memutuskan prioritas ilmiah dan hak penamaan untuk unsur-unsur tersebut. Menurut kriteria JWP, penemuan harus menunjukkan bahwa suatu unsur memiliki nomor atom yang berbeda dari semua nilai yang diamati sebelumnya. Ini juga sebaiknya diulangi oleh laboratorium lain, meskipun persyaratan ini telah dikesampingkan jika datanya berkualitas sangat tinggi. Demonstrasi semacam itu harus menetapkan sifat-sifat, baik fisik maupun kimia, dari unsur baru dan menetapkan bahwa sifat-sifat itu adalah unsur yang sebelumnya tidak diketahui. Teknik utama yang digunakan untuk mendemonstrasikan nomor atom adalah reaksi silang (menciptakan nuklida yang diklaim sebagai induk atau anak dari nuklida lain yang dihasilkan oleh reaksi yang berbeda) dan penahan rantai peluruhan ke nuklida anak yang diketahui. Untuk JWP, prioritas dalam konfirmasi lebih diutamakan daripada tanggal klaim awal. Kedua tim berangkat untuk mengkonfirmasi hasil mereka dengan metode ini.

2004–2008 
Pada bulan Juni 2004 dan lagi pada bulan Desember 2005, kolaborasi JINR–LLNL memperkuat klaim mereka atas penemuan unsur 113 dengan melakukan eksperimen kimia pada 268Db, produk peluruhan akhir dari 288115. Ini berharga karena tidak ada nuklida dalam rantai peluruhan ini yang diketahui sebelumnya, sehingga klaim mereka tidak didukung oleh data eksperimen sebelumnya, dan eksperimen kimia akan memperkuat kasus klaim mereka, karena kimia dubnium diketahui. 268Db berhasil diidentifikasi dengan mengekstraksi produk peluruhan akhir, mengukur aktivitas fisi spontan (SF) dan menggunakan teknik identifikasi kimiawi untuk memastikan bahwa mereka berperilaku seperti elemen golongan 5 (dubnium diketahui berada di grup 5).

Pada Juni 2006, kolaborasi JINR–LLNL mengklaim telah mensintesis isotop baru unsur 113 secara langsung dengan membombardir target neptunium-237 dengan inti kalsium-48 yang dipercepat:

 +  → 285113* → 282113 + 3

2009–2015 
JWP menerbitkan laporannya tentang elemen 113–116 dan 118 pada tahun 2011. JWP mengakui kolaborasi JINR–LLNL telah menemukan elemen 114 dan 116, tetapi tidak menerima klaim salah satu tim atas elemen 113 dan tidak menerima klaim JINR–LLNL untuk elemen 115 dan 118. Klaim JINR–LLNL untuk elemen 115 dan 113 telah ditemukan berdasarkan identifikasi kimia putri mereka dubnium, tetapi JWP keberatan karena teori saat ini tidak dapat membedakan antara superberat grup 4 dan grup 5 unsur dengan sifat kimianya dengan keyakinan yang cukup untuk memungkinkan penugasan ini.

Pada awal tahun 2009, tim Riken mensintesis produk peluruhan 266Bh langsung dalam reaksi 248Cm + 23Na untuk membangun hubungannya dengan 278113 sebagai pengeboman silang. Mereka juga membentuk peluruhan bercabang 262Db, yang terkadang mengalami pembelahan spontan dan terkadang mengalami peluruhan alfa yang diketahui sebelumnya menjadi 258Lr.

 +  → 297117* → 294117 + 3  → 290115 + α → 286113 + α
 +  → 297117* → 293117 + 4  → 289115 + α → 285113 + α

Isotop baru 285113 dan 286113 yang dihasilkan tidak tumpang tindih dengan klaim sebelumnya 282113, 283113, dan 284113, sehingga reaksi ini tidak dapat digunakan sebagai pengeboman silang untuk mengkonfirmasi klaim tahun 2003 atau 2006.

Setelah 450 hari lagi penyinaran bismut dengan proyektil seng, Riken menghasilkan dan mengidentifikasi atom 278113 lainnya pada Agustus 2012. Dalam kasus ini, serangkaian enam peluruhan alfa teramati, menghasilkan isotop mendelevium:

278113 →  +  →  +  →  +  →  +  →  +  →  +

Nama 
Nama "nihonium" berasal dari kata bahasa Jepang "Nihon" yang berarti Jepang/matahari. Nama kuno unsur ini adalah "ununtrium" (pengucapan: /juːˈnʌntriəm/ atau /əˈnʌntriəm/) dengan lambang "Uut" yang berarti "113".

Isotop 
Semua isotop nihonium bersifat radioaktif, tidak ada isotop stabil. Isotop dengan waktu paruh yang terlama adalah nihonium-286, waktunya 10 sekon.

Stabilitas dan waktu paruh 

Stabilitas inti menurun dengan cepat seiring dengan kenaikan nomor atom setelah kurium, unsur 96, yang waktu paruhnya lebih dari sepuluh ribu kali lebih lama daripada unsur berikutnya. Semua isotop dengan nomor atom di atas 101 mengalami peluruhan radioaktif dengan waktu paruh kurang dari 30 jam: ini karena tolakan Coulomb proton yang terus meningkat, sehingga gaya nuklir kuat tidak dapat menahan nukleus melawan fisi spontan dalam waktu lama. Perhitungan menunjukkan bahwa dengan tidak adanya faktor penstabil lainnya, unsur dengan lebih dari proton 103 seharusnya tidak ada. Para peneliti di tahun 1960-an menyarankan bahwa cangkang nuklir tertutup sekitar 114 proton dan 184 neutron harus menangkal ketidakstabilan ini, dan menciptakan "pulau stabilitas" yang berisi nuklida dengan waktu paruh mencapai ribuan atau lebih. jutaan tahun. Keberadaan pulau tersebut masih belum terbukti, tetapi keberadaan elemen superberat (termasuk nihonium) memastikan bahwa efek stabilisasinya nyata, dan secara umum nuklida superberat yang diketahui berumur lebih panjang saat mendekati lokasi yang diprediksi.

Referensi

Pranala luar 

 WebElements.com - Uut
 Uut and Uup Add Their Atomic Mass to Periodic Table
 Apsidium - Ununtrium
 Discovery of Elements 113 and 115 
 Superheavy elements

Logam miskin
Unsur kimia
Fisika nuklir
Unsur kimia sintetis