Roentgenium adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Rg dan nomor atom 111. Ia adalah sebuah unsur sintetis yang sangat radioaktif yang dapat dibuat di laboratorium tetapi tidak ditemukan di alam. Isotop
Roentgenium paling stabil yang diketahui,
Roentgenium-282, memiliki waktu paruh hanya 100 detik, meskipun
Roentgenium-286 yang belum dikonfirmasi mungkin memiliki waktu paruh lebih lama sekitar 10,7 menit.
Roentgenium pertama kali dibuat pada tahun 1994 oleh Pusat Penelitian Ion Berat GSI Helmholtz di dekat Darmstadt, Jerman. Nama unsur ini diambil dari nama fisikawan Wilhelm Conrad Röntgen (juga dieja Roentgen), yang menemukan sinar-X. Hanya beberapa atom
Roentgenium yang pernah disintesis, dan ia tidak memiliki aplikasi praktis saat ini.
Dalam tabel periodik, ia adalah sebuah unsur transaktinida blok-d. Ia adalah anggota dari periode ke-7 dan ditempatkan ke dalam golongan 11, meskipun tidak ada percobaan kimia yang telah dilakukan untuk mengonfirmasi bahwa ia berperilaku sebagai homolog yang lebih berat dari emas di golongan 11 sebagai anggota kesembilan dari logam transisi deret 6d.
Roentgenium dihitung memiliki sifat yang mirip dengan homolognya yang lebih ringan, tembaga, perak, dan emas, meskipun mungkin menunjukkan beberapa perbedaan dari mereka.
Roentgenium diperkirakan akan berwujud padat pada suhu kamar dan memiliki penampilan metalik dalam keadaan biasa.
Pengantar
Inti atom terberat dibuat dalam reaksi nuklir yang menggabungkan dua inti lain yang ukurannya tidak sama menjadi satu; secara kasar, semakin tidak sama kedua inti dalam hal massa, semakin besar kemungkinan keduanya bereaksi. Bahan yang terbuat dari inti yang lebih berat dijadikan target, yang kemudian dibombardir oleh berkas dari inti yang lebih ringan. Dua inti dapat berfusi menjadi satu hanya jika mereka cukup dekat satu sama lain; biasanya, inti (semua bermuatan positif) menolak satu sama lain karena adanya tolakan elektrostatis. Interaksi yang kuat dapat mengatasi tolakan ini, tetapi hanya dalam jarak yang sangat dekat dari inti; inti berkas demikian sangat dipercepat untuk membuat tolakan tersebut tidak signifikan dibandingkan dengan kecepatan inti berkas. Mendekat saja tidak cukup untuk dua inti berfusi: ketika dua inti saling mendekat, mereka biasanya tetap bersama selama kira-kira 10−20 detik dan kemudian berpisah (tidak harus dalam komposisi yang sama seperti sebelum reaksi) dan bukan membentuk satu inti. Jika fusi benar-benar terjadi, penggabungan sementara—disebut inti majemuk—adalah keadaan tereksitasi. Untuk kehilangan energi eksitasi dan mencapai keadaan yang lebih stabil, inti majemuk melakukan fisi atau mengeluarkan satu atau beberapa neutron, yang membawa pergi energi. Ini terjadi sekitar 10−16 detik setelah tabrakan awal.
Berkas tersebut melewati target dan mencapai ruang berikutnya, pemisah; jika inti baru dihasilkan, ia akan dibawa dengan berkas ini. Di dalam pemisah, inti yang baru dihasilkan dipisahkan dari nuklida lain (yang berasal dari berkas asli dan produk reaksi lainnya) dan dipindahkan ke pendeteksi penghalang permukaan, yang menghentikan inti. Lokasi pasti dari tumbukan yang akan datang pada detektor ditandai; energi dan waktu kedatangannya juga ditandai. Pemindahan ini memakan waktu sekitar 10−6 detik; agar dapat dideteksi, inti harus bertahan selama ini. Inti dicatat lagi setelah peluruhannya dicatat, dan lokasi, energi, dan waktu peluruhannya diukur.
Stabilitas sebuah inti disediakan oleh interaksi yang kuat. Namun, jangkauannya sangat pendek; ketika inti menjadi lebih besar, pengaruhnya terhadap nukleon (proton dan neutron) terluar melemah. Pada saat yang sama, inti terkoyak oleh tolakan elektrostatis antar proton, karena jangkauannya tidak terbatas. Dengan demikian, inti dari unsur-unsur terberat diprediksi secara teoritis dan sejauh ini telah diamati meluruh terutama melalui mode peluruhan yang disebabkan oleh tolakan seperti: peluruhan alfa dan fisi spontan; mode tersebut dominan untuk inti unsur superberat. Peluruhan alfa dicatat oleh partikel alfa yang dipancarkan, dan produk peluruhannya mudah ditentukan sebelum peluruhan yang sebenarnya; jika peluruhan seperti itu atau serangkaian peluruhan berurutan menghasilkan inti yang diketahui, produk asli dari suatu reaksi dapat ditentukan secara aritmetika. Namun, fisi spontan menghasilkan berbagai inti sebagai produk, sehingga nuklida asli tidak dapat ditentukan dari turunannya.
Informasi yang tersedia bagi fisikawan yang ingin mensintesis salah satu unsur terberat adalah informasi yang dikumpulkan pada pendeteksi: lokasi, energi, waktu kedatangan partikel ke pendeteksi, dan peluruhannya. Fisikawan menganalisis data ini dan berusaha menyimpulkan bahwa itu memang disebabkan oleh unsur baru dan tidak mungkin disebabkan oleh nuklida yang berbeda dari yang diklaim. Seringkali, data yang diberikan tidak cukup untuk kesimpulan bahwa unsur baru pasti dibuat dan tidak ada penjelasan lain untuk efek yang teramati; terjadi kesalahan penginterpretasian data.
Sejarah
= Penemuan resmi
=
Roentgenium pertama kali disintesis oleh tim internasional yang dipimpin oleh Sigurd Hofmann di Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) di Darmstadt, Jerman, pada 8 Desember 1994. Tim itu membombardir target bismut-209 dengan inti nikel-64 yang dipercepat dan mendeteksi tiga inti isotop
Roentgenium-272:
20983Bi + 6428Ni → 272111Rg + 0n
Reaksi ini sebelumnya telah dilakukan di Institut Bersama untuk Riset Nuklir di Dubna (kemudian di Uni Soviet) pada tahun 1986, tetapi tidak ada atom 272Rg yang teramati. Pada tahun 2001, Pihak Kerja Bersama IUPAC/IUPAP (JWP) menyimpulkan bahwa bukti untuk penemuan tersebut pada saat itu tidaklah cukup. Tim GSI mengulangi percobaan mereka pada tahun 2002 dan mendeteksi tiga atom. Dalam laporan tahun 2003 mereka, JWP memutuskan bahwa tim GSI harus diakui atas penemuan unsur ini.
= Penamaan
=
Menggunakan tata nama Mendeleev untuk unsur-unsur yang belum bernama dan belum ditemukan,
Roentgenium seharusnya dikenal sebagai eka-emas. Pada tahun 1979, IUPAC menerbitkan rekomendasi yang menurutnya unsur ini disebut unununium (dengan lambang Uuu yang sesuai), sebuah nama unsur sistematis sebagai pengganti, sampai unsur itu ditemukan (dan penemuannya kemudian dikonfirmasi) dan nama permanen diputuskan. Meskipun banyak digunakan dalam komunitas kimia di semua tingkatan, dari ruang kelas kimia hingga buku pelajaran lanjutan, rekomendasi tersebut sebagian besar diabaikan oleh para ilmuwan di lapangan, yang menyebutnya unsur 111, dengan lambang E111, (111) atau bahkan hanya 111.
Nama
Roentgenium (Rg) diusulkan oleh tim GSI pada tahun 2004, untuk menghormati fisikawan Jerman Wilhelm Röntgen, penemu sinar-X. Nama ini diterima oleh IUPAC pada tanggal 1 November 2004.
Isotop
Roentgenium tidak memiliki isotop stabil atau alami. Beberapa isotop radioaktifnya telah disintesis di laboratorium, baik melalui fusi inti unsur yang lebih ringan atau sebagai produk peluruhan intermediat unsur yang lebih berat. Sembilan isotop
Roentgenium yang berbeda telah dilaporkan dengan massa atom 272, 274, 278–283, dan 286 (283 dan 286 belum dikonfirmasi), dua di antaranya,
Roentgenium-272 dan
Roentgenium-274, memiliki keadaan metastabil yang diketahui tetapi belum dikonfirmasi. Mereka semua meluruh melalui peluruhan alfa atau fisi spontan, meskipun 280Rg mungkin juga memiliki cabang penangkapan elektron.
= Stabilitas dan waktu paruh
=
Semua isotop
Roentgenium sangatlah tidak stabil dan bersifat radioaktif; secara umum, isotop yang lebih berat akan lebih stabil daripada isotop yang lebih ringan. Isotop
Roentgenium paling stabil yang diketahui, 282Rg, juga merupakan isotop
Roentgenium terberat yang diketahui; ia memiliki waktu paruh 100 detik. 286Rg yang belum dikonfirmasi bahkan lebih berat dan tampaknya memiliki waktu paruh lebih lama sekitar 10,7 menit, yang akan menjadikannya salah satu nuklida superberat berumur panjang yang diketahui; demikian pula 283Rg yang belum dikonfirmasi tampaknya memiliki waktu paruh yang panjang sekitar 5,1 menit. Isotop 280Rg dan 281Rg juga dilaporkan memiliki waktu paruh lebih dari satu detik. Isotop yang tersisa memiliki waktu paruh dalam kisaran milidetik.
Sifat yang diprediksi
Selain sifat nuklir, tidak ada sifat
Roentgenium atau senyawanya yang telah diukur; ini dikarenakan produksinya yang sangat terbatas dan mahal serta fakta bahwa
Roentgenium (dan induknya) meluruh dengan sangat cepat. Sifat logam
Roentgenium tetap tidak diketahui dan hanya prediksi yang tersedia.
= Kimia
=
Roentgenium adalah anggota kesembilan dari deret 6d logam transisi. Perhitungan potensial ionisasi serta jari-jari atomik dan ioniknya serupa dengan emas homolognya yang lebih ringan, sehingga menyiratkan bahwa sifat dasar
Roentgenium akan mirip dengan unsur golongan 11 lainnya, tembaga, perak, dan emas; namun, diperkirakan juga bahwa ia menunjukkan beberapa perbedaan dari homolognya yang lebih ringan.
Roentgenium diprediksi akan menjadi logam mulia. Potensial elektroda standar sebesar 1,9 V untuk pasangan Rg3+/Rg lebih besar dari 1,5 V untuk pasangan Au3+/Au. Prediksi energi ionisasi pertama
Roentgenium sebesar 1020 kJ/mol hampir sama dengan energi ionisasi gas mulia radon sebesar 1037 kJ/mol. Berdasarkan keadaan oksidasi paling stabil dari unsur-unsur golongan 11 yang lebih ringan,
Roentgenium diprediksi menunjukkan keadaan oksidasi +5 dan +3 yang stabil, dengan keadaan oksidasi +1 yang kurang stabil. Keadaan +3 diprediksi menjadi yang paling stabil.
Roentgenium(III) diperkirakan memiliki reaktivitas yang sebanding dengan emas(III), tetapi harus lebih stabil dan membentuk variasi senyawa yang lebih besar. Emas juga membentuk keadaan −1 yang agak stabil karena efek relativistik, dan telah diperkirakan bahwa
Roentgenium juga dapat melakukannya: meskipun demikian, afinitas elektron
Roentgenium diperkirakan sekitar 16 eV (370 kcal/mol), jauh lebih rendah daripada nilai emas sebesar 23 eV (530 kcal/mol), jadi roentgenida mungkin tidak stabil atau bahkan mungkin tidak akan ada. Orbital 6d didestabilisasi oleh efek relativistik dan interaksi spin–orbit di dekat akhir deret logam transisi keempat, sehingga membuat
Roentgenium(V) dengan keadaan oksidasi tinggi lebih stabil daripada emas(V) homolognya yang lebih ringan (hanya diketahui dalam emas pentafluorida, Au2F10) karena elektron 6d lebih banyak berpartisipasi dalam ikatan. Interaksi spin–orbit menstabilkan senyawa
Roentgenium molekuler dengan lebih banyak elektron 6d yang berikatan; misalnya, RgF−6 diperkirakan lebih stabil daripada RgF−4, yang diperkirakan lebih stabil daripada RgF−2. Stabilitas RgF−6 homolog dengan AuF−6; analog perak AgF−6 masih belum diketahui dan diperkirakan hanya sedikit stabil terhadap dekomposisi menjadi AgF−4 dan F2. Selain itu, Rg2F10 diperkirakan stabil terhadap dekomposisi, persis analog dengan Au2F10, sedangkan Ag2F10 seharusnya tidak stabil terhadap dekomposisi menjadi Ag2F6 dan F2. Emas pentafluorida, AuF7, dikenal sebagai kompleks emas(V) difluorin AuF5·F2, yang energinya lebih rendah daripada emas(VII) heptafluorida sejati; sebaliknya, RgF7 dihitung menjadi lebih stabil sebagai
Roentgenium(VII) heptafluorida sejati, meskipun ia agak tidak stabil, dekomposisinya menjadi Rg2F10 dan F2 melepaskan sejumlah kecil energi pada suhu kamar.
Roentgenium(I) diperkirakan sulit diperoleh. Emas dapat membentuk kompleks sianida Au(CN)−2, yang digunakan dalam ekstraksinya dari bijih melalui proses sianidasi emas;
Roentgenium diperkirakan mengikutinya dan membentuk Rg(CN)−2.
Kemungkinan sifat kimia
Roentgenium telah menerima lebih banyak perhatian daripada dua unsur sebelumnya, meitnerium dan darmstadtium, karena valensi subkulit-s unsur golongan 11 diperkirakan akan berkontraksi secara relativistik paling kuat di
Roentgenium. Perhitungan pada senyawa molekul RgH relativistik menggandakan kekuatan ikatan
Roentgenium–hidrogen, meskipun interaksi spin–orbit juga melemahkannya sebesar 07 eV (160 kcal/mol). Senyawa AuX dan RgX, dimana X = F, Cl, Br, O, Au, atau Rg, juga dipelajari. Rg+ diperkirakan merupakan ion logam yang paling lunak, bahkan lebih lunak daripada Au+, meskipun ada ketidaksepakatan mengenai apakah ia akan berperilaku sebagai asam atau basa. Dalam larutan berair, Rg+ akan membentuk ion akua [Rg(H2O)2]+, dengan jarak ikatan Rg–O sebesar 207,1 pm. Ia juga diperkirakan membentuk kompleks Rg(I) dengan amonia, fosfina, dan hidrogen sulfida.
= Fisik dan atom
=
Roentgenium diperkirakan berwujud padat dalam kondisi normal dan mengkristal dalam struktur kubus berpusat badan, tidak seperti kongenernya yang lebih ringan yang mengkristal dalam struktur kubus berpusat muka, karena ia diperkirakan memiliki kerapatan muatan elektron yang berbeda dari mereka. Ia harus menjadi logam yang sangat berat dengan kerapatan sekitar 22–24 g/cm3; sebagai perbandingan, unsur terpadat yang pernah diukur kerapatannya, osmium, memiliki kerapatan 22,61 g/cm3. Jari-jari atomik
Roentgenium diperkirakan sekitar 138 pm.
Kimia eksperimental
Penentuan karakteristik kimia rontgenium yang tidak ambigu belum ditetapkan karena rendahnya hasil reaksi yang menghasilkan isotop rontgenium. Untuk studi kimia yang akan dilakukan pada transaktinida, setidaknya empat atom harus diproduksi, waktu paruh isotop yang digunakan harus minimal 1 detik, dan laju produksi harus setidaknya satu atom per minggu. Meskipun waktu paruh 282Rg, isotop
Roentgenium terkonfirmasi yang paling stabil, adalah 100 detik, cukup lama untuk melakukan studi kimia, kendala lain adalah kebutuhan untuk meningkatkan laju produksi isotop
Roentgenium dan membiarkan eksperimen berlangsung selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan sehingga dapat diperoleh hasil yang signifikan secara statistik. Pemisahan dan deteksi harus dilakukan terus menerus untuk memisahkan isotop
Roentgenium dan memungkinkan sistem otomatis untuk bereksperimen pada fase gas dan kimia larutan
Roentgenium, karena hasil unsur yang lebih berat diperkirakan lebih kecil daripada unsur yang lebih ringan. Namun, percobaan kimia
Roentgenium belum mendapat perhatian sebanyak unsur yang lebih berat dari kopernisium hingga livermorium, meskipun minat awal dalam prediksi teoretis karena efek relativistik pada subkulit ns pada golongan 11 mencapai maksimum pada
Roentgenium. Isotop 280Rg dan 281Rg dinilai menjanjikan untuk eksperimen kimia dan dapat diproduksi sebagai cucu isotop moskovium, masing-masing 288Mc dan 289Mc; induk mereka adalah isotop nihonium 284Nh dan 285Nh, yang telah menerima penyelidikan kimia awal.
Lihat pula
Pulau stabilitas
Catatan penjelasan
Referensi
Bibliografi umum
Audi, G.; Kondev, F. G.; Wang, M.; et al. (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties". Chinese Physics C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
Beiser, A. (2003). Concepts of modern physics (edisi ke-6). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418.
Hoffman, D. C.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. (2000). The Transuranium People: The Inside Story. World Scientific. ISBN 978-1-78-326244-1.
Kragh, H. (2018). From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation. Springer. ISBN 978-3-319-75813-8.
Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. (2013). "Future of superheavy element research: Which nuclei could be synthesized within the next few years?". Journal of Physics: Conference Series. 420 (1): 012001. arXiv:1207.5700 . Bibcode:2013JPhCS.420a2001Z. doi:10.1088/1742-6596/420/1/012001. ISSN 1742-6588.
Pranala luar
(Inggris)
Roentgenium di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)
