Nihonium

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^[a] 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.^[13][14]

Pada tahun 1998, kolaborasi JINR–LLNL memulai upaya mereka pada unsur 114, membombardir target Plutonium-244 dengan ion kalsium-48:

244
94Pu + 48
20Ca → ²⁹²114* → ²⁹⁰114 + 2 n + e⁻ → ²⁹⁰113 + ν_e

Satu atom diamati yang dianggap sebagai isotop ²⁸⁹114: hasilnya dipublikasikan pada Januari 1999.^[15] Meskipun banyak upaya untuk mengulangi reaksi ini, isotop dengan sifat peluruhan ini tidak pernah ditemukan lagi, dan identitas pasti dari aktivitas ini tidak diketahui.^[16] 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;^[17][18] 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.

243
95Am + 48
20Ca → ²⁹¹115* → ²⁸⁸115 + 3 n → ²⁸⁴113 + α

243
95Am + 48
20Ca → ²⁹¹115* → ²⁸⁷115 + 4 n → ²⁸³113 + α

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.^[19]

Pengeboman ²⁰⁹Bi dengan ⁷⁰Zn di Riken dimulai pada September 2003.^[20] Tim mendeteksi satu atom ²⁷⁸113 pada bulan Juli 2004 dan menerbitkan hasilnya pada bulan September:^[21]

209
83Bi + 70
30Zn → ²⁷⁹113* → ²⁷⁸113 + n

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).^[22][23]

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:

237
93Np + 48
20Ca → ²⁸⁵113* → ²⁸²113 + 3 n

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.^[24]

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.^[25][26]

249
97Bk + 48
20Ca → ²⁹⁷117* → ²⁹⁴117 + 3 n → ²⁹⁰115 + α → ²⁸⁶113 + α

249
97Bk + 48
20Ca → ²⁹⁷117* → ²⁹³117 + 4 n → 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.^[27] Dalam kasus ini, serangkaian enam peluruhan alfa teramati, menghasilkan isotop mendelevium:

²⁷⁸113 → 274
111Rg + α → 270
109Mt + α → 266
107Bh + α → 262
105Db + α → unknown element lawrensium. + α → 254
101Md + α

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".

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.^[28][29]

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Nihonium.

• WebElements.com - Uut
• Uut and Uup Add Their Atomic Mass to Periodic Table
• Apsidium - Ununtrium
• Discovery of Elements 113 and 115 Diarsipkan 2005-06-23 di Wayback Machine.
• Superheavy elements