Nobelium adalah sebuah unsur kimiasintetis dengan lambangNo dan nomor atom 102. Unsur ini dinamai untuk menghormati Alfred Nobel, penemu dinamit dan dermawan ilmu pengetahuan. Ia adalah sebuah logam yang radioaktif, dan merupakan unsur transuranium kesepuluh serta anggota terakhir dari deret aktinida. Seperti semua unsur dengan nomor atom lebih dari 100, nobelium hanya dapat diproduksi dalam akselerator partikel dengan membombardir unsur yang lebih ringan dengan partikel bermuatan. Sebanyak dua belas isotop nobelium telah diketahui; yang paling stabil adalah 259No dengan waktu paruh 58 menit, tetapi 255No (waktu paruh 3,1 menit) paling sering digunakan dalam kimia karena dapat diproduksi dalam skala yang lebih besar.
Eksperimen kimia telah memastikan bahwa nobelium berperilaku sebagai homolog yang lebih berat terhadap iterbium dalam tabel periodik. Sifat kimia nobelium tidak sepenuhnya diketahui: kebanyakan hanya diketahui dalam larutan berair. Sebelum penemuan nobelium, ia diperkirakan akan menunjukkan keadaan oksidasi +2 yang stabil serta karakteristik keadaan +3 dari aktinida lainnya; prediksi ini kemudian dikonfirmasi, karena keadaan +2 jauh lebih stabil daripada keadaan +3 dalam larutan berair dan sulit untuk mempertahankan nobelium dalam keadaan +3.
Pada 1950-an dan 1960-an, banyak klaim penemuan nobelium dibuat dari laboratorium di Swedia, Uni Soviet, dan Amerika Serikat. Meskipun ilmuwan Swedia segera mencabut klaim mereka, prioritas penemuan dan penamaan unsur tersebut diperdebatkan antara ilmuwan Soviet dan Amerika, dan baru pada tahun 1997 Persatuan Kimia Murni dan Terapan Internasional (IUPAC) mengkreditkan tim Soviet dengan penemuan tersebut, tetapi mempertahankan nobelium, usulan Swedia, sebagai nama unsur tersebut karena penggunaannya yang sudah lama ada dalam literatur.
Penggambaran grafis dari reaksi fusi nuklir. Dua inti berfusi menjadi satu, memancarkan sebuah neutron. Sejauh ini, reaksi yang menciptakan unsur-unsur baru dinilai serupa, dengan satu-satunya perbedaan yang mungkin terjadi adalah kadang-kadang beberapa neutron tunggal dilepaskan, atau tidak sama sekali.
Inti atom terberat[b] dibuat dalam reaksi nuklir yang menggabungkan dua inti lain yang ukurannya tidak sama[c] menjadi satu; secara kasar, semakin tidak sama kedua inti dalam hal massa, semakin besar kemungkinan keduanya bereaksi.[12] 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.[13] 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.[13][14] 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,[d] yang membawa pergi energi. Ini terjadi sekitar 10−16 detik setelah tabrakan awal.[15][e]
Berkas tersebut melewati target dan mencapai ruang berikutnya, pemisah; jika inti baru dihasilkan, ia akan dibawa dengan berkas ini.[18] Di dalam pemisah, inti yang baru dihasilkan dipisahkan dari nuklida lain (yang berasal dari berkas asli dan produk reaksi lainnya)[f] 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.[18] Pemindahan ini memakan waktu sekitar 10−6 detik; agar dapat dideteksi, inti harus bertahan selama ini.[21] Inti dicatat lagi setelah peluruhannya dicatat, dan lokasi, energi, dan waktu peluruhannya diukur.[18]
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.[22] Dengan demikian, inti dari unsur-unsur terberat diprediksi secara teoritis[23] dan sejauh ini telah diamati[24] meluruh terutama melalui mode peluruhan yang disebabkan oleh tolakan seperti: peluruhan alfa dan fisi spontan;[g] 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.[h] Namun, fisi spontan menghasilkan berbagai inti sebagai produk, sehingga nuklida asli tidak dapat ditentukan dari turunannya.[i]
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.[j]
Pengumuman pertama penemuan unsur 102 diumumkan oleh fisikawan di Institut Nobel di Swedia pada tahun 1957. Tim tersebut melaporkan bahwa mereka telah membombardir target kurium dengan ion karbon-13 selama dua puluh lima jam dalam interval setengah jam. Di antara pemborbardiran, kimia pertukaran ion dilakukan pada target. Dua belas dari lima puluh pemborbardiran mengandung sampel yang memancarkan partikel alfa (8,5 ± 0,1) MeV, yang merupakan tetesan yang terelusi lebih awal dari fermium (nomor atom Z = 100) dan kalifornium (Z = 98). Waktu paruh yang dilaporkan adalah 10 menit dan ditetapkan untuk 251102 atau 253102, meskipun kemungkinan bahwa partikel alfa yang diamati berasal dari isotop mendelevium (Z = 101) berumur pendek yang dibuat dari penangkapan elektron unsur 102 tidak dikecualikan.[36] Tim tersebut mengusulkan nama nobelium (No) untuk unsur baru itu,[37][38] yang segera disetujui oleh IUPAC,[39] sebuah keputusan yang dicirikan oleh grup Dubna pada tahun 1968 sebagai tergesa-gesa.[40]
Pada tahun 1958, para ilmuwan di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley mengulangi percobaan tersebut. Tim Berkeley, yang terdiri dari Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, John R. Walton, dan Torbjørn Sikkeland, menggunakan akselerator linearion berat (heavy-ion linear accelerator, HILAC) baru untuk membombardir target kurium (95% 244Cm dan 5% 246Cm) dengan ion 13C dan 12C. Mereka tidak dapat mengkonfirmasi aktivitas 8,5 MeV yang diklaim oleh tim Swedia tetapi sebaliknya mampu mendeteksi peluruhan dari fermium-250, diduga anak dari 254102 (diproduksi dari kurium-246), yang memiliki waktu paruh ~3 detik.[36]
Pada tahun 1959, tim Swedia berusaha menjelaskan ketidakmampuan tim Berkeley untuk mendeteksi unsur 102 pada tahun 1958, mempertahankan bahwa mereka menemukannya. Namun, pekerjaan selanjutnya menunjukkan bahwa tidak ada isotop nobelium yang lebih ringan dari 259No (tidak ada isotop yang lebih berat yang dapat dihasilkan dalam eksperimen Swedia) dengan waktu paruh lebih dari 3 menit, dan bahwa hasil tim Swedia kemungkinan besar berasal dari torium-225, yang memiliki waktu paruh 8 menit dan dengan cepat mengalami peluruhan alfa tripel menjadi polonium-213, yang memiliki energi peluruhan 8,53612 MeV. Hipotesis ini didukung oleh fakta bahwa torium-225 dapat dengan mudah diproduksi dalam reaksi yang digunakan dan tidak akan dipisahkan oleh metode kimia yang digunakan. Pekerjaan selanjutnya pada nobelium juga menunjukkan bahwa keadaan divalen lebih stabil daripada yang trivalen dan karenanya sampel yang memancarkan partikel alfa tidak mungkin mengandung nobelium, karena nobelium divalen tidak akan terelusi dengan aktinida trivalen lainnya.[36] Dengan demikian, tim Swedia kemudian mencabut klaim mereka dan mengaitkan aktivitas tersebut dengan efek latar belakang.[39]
Pekerjaan Dubna tahun 1963 menegaskan bahwa 254102 dapat diproduksi dalam reaksi ini, tetapi waktu paruhnya sebenarnya adalah 50±10 s. Pada tahun 1967, tim Berkeley berusaha untuk mempertahankan pekerjaan mereka, menyatakan bahwa isotop yang ditemukan memang 250Fm tetapi isotop yang benar-benar terkait dengan pengukuran waktu paruh adalah kalifornium-244, cucu dari 252102, dihasilkan dari kurium-244 yang lebih melimpah. Perbedaan energi kemudian dikaitkan dengan "masalah resolusi dan drift", meskipun ini belum pernah dilaporkan sebelumnya dan seharusnya juga mempengaruhi hasil lainnya. Eksperimen tahun 1977 menunjukkan bahwa 252102 memang memiliki waktu paruh 2,3 detik. Namun, penelitian tahun 1973 juga menunjukkan bahwa rekoil 250Fm juga dapat dengan mudah dihasilkan dari transisi isomeris250mFm (waktu paruh 1,8 detik) yang juga dapat terbentuk dalam reaksi pada energi yang digunakan.[36] Mengingat hal ini, kemungkinan tidak ada nobelium yang benar-benar diproduksi dalam percobaan ini.[36]
Pada tahun 1959, tim melanjutkan studi mereka dan mengklaim bahwa mereka mampu menghasilkan isotop yang meluruh terutama melalui emisi partikel alfa 8,3 MeV, dengan waktu paruh 3 detik dengan 30% cabang fisi spontan terkait. Aktivitas tersebut awalnya diberikan ke 254102 tetapi kemudian diubah menjadi 252102. Namun, mereka juga mencatat bahwa nobelium belum pasti diproduksi karena kondisi yang sulit.[36] Tim Berkeley memutuskan untuk mengadopsi nama yang diusulkan dari tim Swedia, "nobelium", untuk unsur tersebut.[39]
244 96Cm + 12 6C → 256 102No* → 252 102No + 4 10n
Sedangkan di Dubna, percobaan dilakukan pada tahun 1958 dan 1960 bertujuan untuk menyintesis unsur 102 juga. Eksperimen pertama tahun 1958 membombardir plutonium-239 dan -241 dengan ion oksigen-16. Beberapa peluruhan alfa dengan energi lebih dari 8,5 MeV diamati, dan mereka ditetapkan ke 251,252,253102, meskipun tim menulis bahwa pembentukan isotop dari pengotor timbal atau bismut (yang tidak akan menghasilkan nobelium) tidak dapat dikesampingkan. Walaupun percobaan tahun 1958 mencatat bahwa isotop baru dapat dihasilkan dari pengotor raksa, talium, timbal, atau bismut, para ilmuwan tetap berpegang pada kesimpulan mereka bahwa unsur 102 dapat dihasilkan dari reaksi ini, dengan menyebutkan waktu paruh di bawah 30 detik dan energi peluruhan (8,8 ± 0,5) MeV. Eksperimen tahun 1960 membuktikan bahwa ini adalah efek latar belakang. Eksperimen 1967 juga menurunkan energi peluruhan menjadi (8,6 ± 0,4) MeV, tetapi kedua nilai tersebut terlalu tinggi untuk menyamai 253No atau 254No.[36] Tim Dubna kemudian menyatakan pada tahun 1970 dan sekali lagi pada tahun 1987 bahwa hasil tersebut tidak meyakinkan.[36]
Pada tahun 1961, ilmuwan Berkeley mengklaim penemuan unsur 103 dalam reaksi kalifornium dengan ion boron dan karbon. Mereka mengklaim produksi isotop 257103, dan juga mengklaim telah menyintesis isotop yang meluruh melalui peluruhan alfa dari unsur 102 yang memiliki waktu paruh 15 detik dan energi peluruhan alfa 8,2 MeV. Mereka menetapkan ini pada 255102 tanpa memberikan alasan untuk penetapan tersebut. Nilainya tidak sesuai dengan yang sekarang dikenal dengan 255No, meskipun mereka setuju dengan yang sekarang dikenal dengan 257No, dan walaupun isotop ini mungkin berperan dalam percobaan ini, penemuannya tidaklah meyakinkan.[36]
Pekerjaan pada unsur 102 juga dilanjutkan di Dubna, dan pada tahun 1964, eksperimen dilakukan di sana untuk mendeteksi produk peluruhan alfa dari isotop elemen 102 dengan menyintesis unsur 102 dari reaksi target uranium-238 dengan ion neon. Produk tersebut dibawa sepanjang foil penangkap perak dan dimurnikan secara kimia, dan isotop 250Fm dan 252Fm terdeteksi. Hasil 252Fm ditafsirkan sebagai bukti bahwa induknya 256102 juga disintesis: seperti yang dicatat bahwa 252Fm juga dapat diproduksi langsung dalam reaksi ini dengan emisi simultan partikel alfa dengan surplus neutron, langkah-langkah diambil untuk memastikan bahwa 252Fm tidak bisa langsung ke penangkap foil. Waktu paruh yang terdeteksi untuk 256102 adalah 8 detik, yang jauh lebih tinggi daripada nilai tahun 1967 yang lebih modern (3,2 ± 0,2) detik.[36] Eksperimen lebih lanjut dilakukan pada tahun 1966 untuk 254102, menggunakan reaksi 243Am(15N,4n)254102 dan 238U(22Ne,6n)254102, menemukan waktu paruh (50 ± 10) detik: pada saat itu perbedaan antara nilai ini dan nilai Berkeley sebelumnya tidak dapat dipahami, meskipun pekerjaan selanjutnya membuktikan bahwa pembentukan isomer 250mFm lebih kecil kemungkinannya dalam eksperimen Dubna dibandingkan eksperimen Berkeley. Bila dipikir, hasil Dubna pada 254102 mungkin benar dan sekarang dapat dianggap sebagai deteksi konklusif unsur 102.[36]
Satu lagi percobaan yang sangat meyakinkan dari Dubna diterbitkan pada tahun 1966, sekali lagi menggunakan dua reaksi yang sama, yang menyimpulkan bahwa 254102 memang memiliki waktu paruh lebih lama dari 3 detik yang diklaim oleh Berkeley.[36] Pekerjaan selanjutnya pada tahun 1967 di Berkeley dan tahun 1971 di Laboratorium Nasional Oak Ridge sepenuhnya mengonfirmasi penemuan unsur 102 dan mengklarifikasi pengamatan sebelumnya.[39] Pada bulan Desember 1966, kelompok Berkeley mengulangi percobaan Dubna dan mengonfirmasi sepenuhnya, dan menggunakan data ini untuk akhirnya menetapkan dengan benar isotop yang telah mereka sintesis sebelumnya tetapi belum dapat diidentifikasi pada saat itu, dan dengan demikian mengklaim telah menemukan nobelium pada tahun 1958 hingga 1961.[39]
Pada tahun 1969, tim Dubna melakukan percobaan kimia pada unsur 102 dan menyimpulkan bahwa ia berperilaku sebagai homolog iterbium yang lebih berat. Para ilmuwan Rusia mengusulkan nama joliotium (Jo) untuk unsur baru itu dari Irène Joliot-Curie, yang baru saja meninggal, menciptakan kontroversi penamaan unsur yang tidak akan terselesaikan selama beberapa dekade, dengan masing-masing kelompok menggunakan nama yang diusulkan sendiri.[39][41]
Pada tahun 1992, IUPAC-IUPAP Transfermium Working Group (TWG) menilai kembali klaim penemuan dan menyimpulkan bahwa hanya pekerjaan Dubna dari tahun 1966 yang secara tepat mendeteksi dan menetapkan peluruhan ke inti atom dengan nomor atom 102 pada saat itu. Oleh karena itu, tim Dubna secara resmi diakui sebagai penemu nobelium meskipun ada kemungkinan bahwa itu terdeteksi di Berkeley pada tahun 1959.[36] Keputusan ini dikritik oleh Berkeley pada tahun berikutnya, menyebut pembukaan kembali kasus unsur 101 hingga 103 sebagai "buang-buang waktu", sedangkan Dubna setuju dengan keputusan IUPAC.[40]
Pada tahun 1994, sebagai bagian dari upaya penyelesaian kontroversi penamaan unsur, IUPAC meratifikasi nama untuk unsur 101–109. Untuk unsur 102, mereka meratifikasi nama nobelium (No) atas dasar bahwa nama itu telah mengakar dalam literatur selama 30 tahun dan bahwa Alfred Nobel harus diperingati dengan cara ini.[42] Karena protes atas nama tahun 1994, yang sebagian besar tidak menghormati pilihan para penemu, periode komentar pun terjadi, dan pada tahun 1995 IUPAC menamai unsur 102 sebagai flerovium (Fl) sebagai bagian dari proposal baru, dari Georgy Flyorov atau Laboratorium Reaksi Nuklir Flerov eponimnya.[43] Proposal ini juga tidak diterima, dan pada tahun 1997 nama nobelium dipulihkan.[42] Saat ini nama flerovium, dengan lambang yang sama, mengacu pada unsur 114.[44]
Karakteristik
Fisik
Energi yang dibutuhkan untuk mempromosikan elektron f ke subkulit d untuk lantanida dan aktinida blok-f. Di atas sekitar 210 kJ/mol, energi ini terlalu tinggi untuk disediakan oleh energi kristal yang lebih besar dari keadaan trivalen dan dengan demikian einsteinium, fermium, dan mendelevium membentuk logam divalen seperti lantanida europium dan iterbium. (Nobelium juga diperkirakan akan membentuk logam divalen, namun hal ini belum dikonfirmasi.)[45]
Dalam tabel periodik, nobelium terletak di sebelah kanan aktinida mendelevium, di sebelah kiri aktinida lawrensium, dan di bawah lantanida iterbium. Logam nobelium belum pernah disiapkan dalam jumlah banyak, dan persiapan massal saat ini tidak mungkin dilakukan.[46] Namun demikian, sejumlah prediksi dan beberapa hasil percobaan pendahuluan telah dilakukan mengenai sifat-sifatnya.[46]
Lantanida dan aktinida, dalam keadaan logam, dapat ada sebagai logam divalen (seperti europium dan iterbium) atau trivalen (kebanyakan lantanida lainnya). Yang pertama memiliki konfigurasi fns2, sedangkan yang kedua memiliki konfigurasi fn−1d1s2. Pada tahun 1975, Johansson dan Rosengren meneliti nilai energi kohesif (entalpi kristalisasi) lantanida dan aktinida metalik yang diukur dan diprediksi, baik sebagai logam divalen maupun trivalen.[47][48] Kesimpulannya adalah bahwa peningkatan energi ikatan konfigurasi [Rn]5f136d17s2 dibandingkan konfigurasi [Rn]5f147s2 untuk nobelium tidak cukup untuk mengompensasi energi yang dibutuhkan untuk mempromosikan satu elektron 5f ke 6d, sama seperti untuk aktinida akhir: dengan demikian einsteinium, fermium, mendelevium, dan nobelium diperkirakan menjadi logam divalen, meskipun untuk nobelium prediksi ini belum terkonfirmasi.[47] Meningkatnya dominasi keadaan divalen jauh sebelum deret aktinida berakhir dikaitkan dengan stabilisasi relativistik elektron 5f, yang meningkat dengan meningkatnya nomor atom: efek dari ini adalah bahwa nobelium lebih dominan divalen daripada trivalen, tidak seperti semua lantanida dan aktinida lainnya.[49] Pada tahun 1986, logam nobelium diperkirakan memiliki entalpi sublimasi antara 126 kJ/mol, nilai yang mendekati nilai einsteinium, fermium, dan mendelevium dan mendukung teori bahwa nobelium akan membentuk logam divalen.[46] Seperti aktinida akhir divalen lainnya (sekali lagi kecuali lawrensium trivalen), logam nobelium seharusnya memiliki struktur kristal kubus berpusat muka.[3] Logam nobelium divalen seharusnya memiliki jari-jari logam sekitar 197 pm.[46] Titik lebur nobelium diperkirakan mencapai 827 °C, nilai yang sama seperti yang diprediksikan untuk unsur tetangganya, mendelevium.[50] Massa jenisnya diperkirakan sekitar 9,9 ± 0,4 g/cm3.[3]
Kimia
Kimia nobelium tidak sepenuhnya dicirikan dan hanya diketahui dalam larutan berair, di mana ia dapat mengambil keadaan oksidasi +3 atau +2, yang terakhir menjadi yang lebih stabil.[37] Sebagian besar diperkirakan sebelum penemuan nobelium bahwa dalam larutan, ia akan berperilaku seperti aktinida lainnya, dengan keadaan trivalen yang dominan; namun, pada tahun 1949, Seaborg meramalkan bahwa keadaan +2 juga akan relatif stabil untuk nobelium, karena ion No2+ akan memiliki konfigurasi elektron keadaan dasar [Rn]5f14, termasuk kulit 5f14 yang terisi stabil. Butuh sembilan belas tahun sebelum prediksi ini dikonfirmasi.[51]
Pada tahun 1967, percobaan dilakukan untuk membandingkan perilaku kimia nobelium dengan terbium, kalifornium, dan fermium. Keempat unsur tersebut direaksikan dengan klorin dan klorida yang dihasilkan disimpan di sepanjang tabung, di mana mereka dibawa oleh gas. Ditemukan bahwa nobelium klorida yang dihasilkan teradsorpsi kuat pada permukaan padat, membuktikan bahwa ia tidak volatil, seperti klorida dari tiga unsur lain yang diteliti. Namun, baik NoCl2 maupun NoCl3 diperkirakan menunjukkan perilaku nonvolatil dan karenanya percobaan ini tidak dapat disimpulkan karena keadaan oksidasi nobelium yang disukai tidak diketahui.[51] Penentuan kesukaan nobelium pada keadaan +2 harus menunggu hingga tahun depan, ketika eksperimen kromatografi penukar kation dan kopresipitasi dilakukan pada sekitar 50.000 atom 255No, menemukan bahwa perilakunya berbeda dari aktinida lain dan lebih mirip logam alkali tanah divalen. Ini membuktikan bahwa dalam larutan berair, nobelium paling stabil dalam keadaan divalen ketika pengoksidasi kuat tidak ada.[51] Eksperimen selanjutnya pada tahun 1974 menunjukkan bahwa nobelium terelusi dengan logam alkali tanah, antara Ca2+ dan Sr2+.[51] Nobelium adalah satu-satunya unsur blok-f yang dikenal dengan keadaan +2 yang paling umum dan stabil dalam larutan berair. Ini terjadi karena celah energi yang besar antara orbital 5f dan 6d pada akhir deret aktinida.[52]
Diperkirakan bahwa stabilisasi relativistik subkulit 7s sangat mendestabilisasi nobelium dihidrida, NoH2, dan stabilisasi relativistik spinor 7p1/2 di atas spinor 6d3/2 mengartikan bahwa keadaan tereksitasi dalam atom nobelium memiliki kontribusi 7s dan 7p alih-alih kontribusi 6d yang diperkirakan. Jarak No–H yang panjang dalam molekul NoH2 dan transfer muatan yang signifikan menyebabkan ionisitas ekstrem dengan momen dipol sebesar 5,94 D untuk molekul ini. Dalam molekul ini, nobelium diperkirakan menunjukkan perilaku seperti golongan utama, khususnya bertindak seperti logam alkali tanah dengan konfigurasi kulit valensi ns2 dan orbital 5f mirip intinya.[53]
Kemampuan mengomplekskan nobelium dengan ion klorida paling mirip dengan barium, yang kompleksnya agak lemah.[51] Kemampuan kompleksnya dengan sitrat, oksalat, dan asetat dalam larutan berair 0,5 M amonium nitrat adalah antara kalsium dan stronsium, meskipun agak lebih dekat dengan stronsium.[51]
Potensial reduksi standar pasangan E°(No3+→No2+) diperkirakan pada tahun 1967 antara +1,4 dan +1,5 V;[51] kemudian ditemukan pada tahun 2009 hanya sekitar +0,75 V.[54] Nilai positif menunjukkan bahwa No2+ lebih stabil daripada No3+ dan No3+ adalah zat pengoksidasi yang baik. Walaupun nilai yang dikutip untuk E°(No2+→No0) dan E°(No3+→No0) bervariasi di antara sumber, perkiraan standar yang diterima adalah −2,61 dan −1,26 V.[51] Telah diperkirakan bahwa nilai untuk pasangan E°(No4+→No3+) akan menjadi +6,5 V.[51]Energi pembentukan Gibbs untuk No3+ dan No2+ masing-masing diperkirakan sebesar −342 dan −480 kJ/mol.[51]
Atom
Sebuah atom nobelium memiliki 102 elektron. Mereka diperkirakan tersusun dalam konfigurasi [Rn]5f147s2 (lambang istilah keadaan dasar 1S0), meskipun verifikasi eksperimental konfigurasi elektron ini belum dilakukan hingga tahun 2006. Enam belas elektron dalam subkulit 5f dan 7s adalah elektron valensi.[46] Dalam membentuk senyawa, tiga elektron valensi dapat hilang, meninggalkan inti [Rn]5f13: ini sesuai dengan tren yang ditetapkan oleh aktinida lain dengan konfigurasi elektron [Rn]5fn dalam keadaan tripositif. Namun demikian, kemungkinan besar hanya dua elektron valensi yang hilang, meninggalkan inti [Rn]5f14 yang stabil dengan kulit 5f14 yang terisi. Potensial ionisasi pertama nobelium diukur paling banyak (6,65 ± 0,07) eV pada tahun 1974, berdasarkan asumsi bahwa elektron 7s akan terionisasi sebelum elektron 5f;[55] nilai ini belum disempurnakan lebih lanjut karena kelangkaan nobelium dan radioaktivitasnya yang tinggi.[56] Jari-jari ionik No3+heksakoordinat dan oktakoordinat telah diperkirakan sebelumnya pada tahun 1978 masing-masing sekitar 90 dan 102 pm;[51] jari-jari ionik No2+ telah ditemukan secara eksperimental sebesar 100 pm hingga dua angka signifikan.[46]Entalpi hidrasi No2+ telah dihitung sebesar 1486 kJ/mol.[51]
Tiga belas isotop nobelium telah diketahui, dengan nomor massa mulai dari 249 hingga 260 dan 262; semuanya bersifat radioaktif.[57][58] Selain itu, isomer nuklir terdapat pada nomor massa 250, 251, 253, dan 254.[59][60] Dari jumlah tersebut, isotop yang berumur paling panjang adalah 259No dengan waktu paruh 58 menit, dan isomer yang berumur paling panjang adalah 251mNo dengan waktu paruh dari 1,7 detik.[59][60] Namun, isotop 261No yang masih belum ditemukan diperkirakan masih memiliki waktu paruh lebih lama, yaitu 170 menit.[59][60] Selain itu, 255No yang berumur lebih pendek (waktu paruh 3,1 menit) lebih sering digunakan dalam eksperimen kimia karena dapat diproduksi dalam jumlah yang lebih besar dari penyinaran kalifornium-249 dengan ion karbon-12.[57] Setelah 259No dan 255No, isotop nobelium yang paling stabil berikutnya adalah 253No (waktu paruh 1,62 menit), 254No (51 detik), 257No (25 detik), 256No (2,91 detik), dan 252No (2,57 detik).[57][59][60] Semua isotop nobelium yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari satu detik, dan isotop nobelium berumur terpendek yang diketahui (250No) memiliki waktu paruh hanya 0,25 milidetik.[57][59][60] Isotop 254No sangat menarik secara teoretis karena berada di tengah rangkaian inti prolat dari 231Pa hingga 279Rg, dan pembentukan isomer nuklirnya (dua di antaranya diketahui) dikendalikan oleh orbital proton seperti 2f5/2 yang datang tepat di atas kulit proton bulat; ia dapat disintesis dalam reaksi 208Pb dengan 48Ca.[61]
Waktu paruh isotop nobelium meningkat dengan lancar dari 250No hingga 253No. Namun, penurunan muncul pada 254No, dan setelah itu waktu paruh isotop nobelium genap−genap turun tajam karena fisi spontan menjadi mode peluruhan yang dominan. Misalnya, waktu paruh 256No hampir tiga detik, tetapi waktu paruh 258No hanya 1,2 milidetik.[57][59][60] Ini menunjukkan bahwa pada nobelium, tolakan timbal balik proton menimbulkan batas wilayah inti berumur panjang dalam deret aktinida.[62] Isotop nobelium genap−ganjil sebagian besar terus memiliki waktu paruh yang lebih lama karena jumlah massanya meningkat, dengan penurunan tren pada 257No.[57][59][60]
Persiapan dan pemurnian
Isotop nobelium sebagian besar diproduksi dengan membombardir target aktinida (uranium, plutonium, kurium, kalifornium, atau einsteinium), dengan pengecualian nobelium-262, yang diproduksi sebagai turunan dari lawrensium-262.[57] Isotop yang paling umum digunakan, 255No, dapat dihasilkan dari pembombardiran kurium-248 atau kalifornium-249 dengan karbon-12: metode terakhir lebih umum. Menyinari target kalifornium-249 350 μg cm−2 dengan tiga triliun (3 × 1012) ion karbon-12 73 MeV per detik selama sepuluh menit dapat menghasilkan sekitar 1200 atom nobelium-255.[57]
Setelah nobelium-255 diproduksi, ia dapat dipisahkan dengan cara yang sama seperti yang digunakan untuk memurnikan aktinida tetangga, mendelevium. Momentum putaran dari atom nobelium-255 yang dihasilkan digunakan untuk membawa mereka jauh secara fisik dari target dari mana mereka diproduksi, membawa mereka ke sebuah foil logam tipis (biasanya berilium, aluminium, platina, atau emas) tepat di belakang sasaran dalam ruang hampa: ini biasanya digabungkan dengan menjebak atom nobelium dalam atmosfer gas (biasanya helium), dan membawanya bersama dengan semburan gas dari lubang kecil di ruang reaksi. Menggunakan tabung kapilar panjang, dan termasuk aerosol kalium klorida dalam gas helium, atom nobelium dapat diangkut lebih dari puluhan meter.[63] Lapisan tipis nobelium yang dikumpulkan pada foil kemudian dapat dihilangkan dengan asam encer tanpa melarutkan foil sepenuhnya.[63] Nobelium kemudian dapat diisolasi dengan memanfaatkan kecenderungannya untuk membentuk keadaan divalen, tidak seperti aktinida trivalen lainnya: di bawah kondisi elusi yang biasanya digunakan (asam fosfat bis-(2-etilheksil) (HDEHP) sebagai fase organik diam dan asam klorida 0,05 M sebagai fase berair bergerak, atau menggunakan asam klorida 3 M sebagai eluen dari kolom resin penukar kation), nobelium akan melewati kolom dan terelusi sementara aktinida trivalen lainnya tetap berada di kolom.[63] Namun, jika foil emas "penangkap" langsung digunakan, prosesnya diperumit oleh kebutuhan untuk memisahkan emas menggunakan kromatografipenukar anion sebelum mengisolasi nobelium dengan elusi dari kolom ekstraksi kromatografi menggunakan HDEHP.[63]
Catatan
^Kepadatannya dihitung dari jari-jari metalik yang diprediksi (Silva 2008) dan struktur kristal padat yang diprediksi (Fournier 1976).
^Dalam fisika nuklir, suatu unsur disebut berat jika nomor atomnya tinggi; timbal (unsur 82) adalah salah satu contoh unsur yang berat. Istilah "unsur superberat" biasanya mengacu pada unsur dengan nomor atom lebih besar dari 103 (walaupun ada definisi lain, seperti nomor atom lebih besar dari 100[7] atau 112;[8] kadang-kadang, istilah ini disajikan setara dengan istilah "transaktinida", yang menempatkan batas atas sebelum dimulainya deret superaktinida hipotetis).[9] Istilah "isotop berat" (dari unsur tertentu) dan "inti berat" berarti apa yang dapat dipahami dalam bahasa umum—masing-masing isotop bermassa tinggi (untuk unsur tertentu) dan inti bermassa tinggi.
^Pada tahun 2009, sebuah tim di JINR yang dipimpin oleh Oganessian menerbitkan hasil usaha mereka untuk membuat hasium dalam reaksi simetris 136Xe + 136Xe. Mereka gagal mengamati atom tunggal dalam reaksi semacam itu, menempatkan batas atas pada penampang lintang, ukuran kemungkinan reaksi nuklir, sebesar 2,5 pb.[10] Sebagai perbandingan, reaksi yang menghasilkan penemuan hasium, 208Pb + 58Fe, memiliki penampang lintang ~20 pb (lebih spesifik, 19+19−11 pb), seperti yang diperkirakan oleh para penemunya.[11]
^Semakin besar energi eksitasi, semakin banyak neutron yang dikeluarkan. Jika energi eksitasi lebih rendah dari energi yang mengikat setiap neutron ke seluruh inti, neutron tidak dipancarkan; sebaliknya, inti majemuk mengalami de-eksitasi dengan memancarkan sinar gama.[15]
^Definisi dari Pihak Kerja Bersama IUPAC/IUPAP menyatakan bahwa suatu unsur kimia hanya dapat dikenali sebagai "ditemukan" jika intinya tidak meluruh dalam waktu 10−14 detik. Nilai ini dipilih sebagai perkiraan berapa lama waktu yang dibutuhkan inti untuk memperoleh elektron terluarnya dan dengan demikian menunjukkan sifat kimianya.[16] Angka ini juga menandai batas atas yang diterima secara umum untuk waktu hidup inti majemuk.[17]
^Pemisahan ini didasarkan pada inti yang dihasilkan bergerak melewati target lebih lambat daripada inti berkas yang tidak bereaksi. Pemisah berisi medan listrik dan magnet yang efeknya pada partikel bergerak dibatalkan untuk kecepatan partikel tertentu.[19] Pemisahan tersebut juga dapat dibantu dengan pengukuran waktu terbang dan pengukuran energi putaran; kombinasi keduanya memungkinkan untuk memperkirakan massa inti.[20]
^Karena massa inti tidak diukur secara langsung tetapi dihitung dari inti lain, pengukuran semacam itu disebut tidak langsung. Pengukuran langsung juga dimungkinkan, tetapi sebagian besar tetap tidak tersedia untuk inti terberat.[26] Pengukuran langsung pertama massa inti superberat dilaporkan pada tahun 2018 di LBNL.[27] Massa ditentukan dari lokasi inti setelah pemindahan (lokasi membantu menentukan lintasannya, yang terkait dengan rasio massa terhadap muatan inti, karena pemindahan dilakukan di hadapan magnet).[28]
^Fisi spontan ditemukan oleh fisikawan Soviet Georgy Flerov,[29] seorang ilmuwan terkemuka di JINR.[30] Sebaliknya, para ilmuwan LBL percaya bahwa informasi fisi tidaklah cukup untuk klaim sintesis suatu unsur. Mereka percaya fisi spontan belum cukup dipelajari untuk menggunakannya untuk identifikasi unsur baru, karena ada kesulitan untuk menetapkan bahwa inti majemuk hanya mengeluarkan neutron dan bukan partikel bermuatan seperti proton atau partikel alfa.[17] Karena itu mereka lebih suka menghubungkan isotop baru dengan isotop yang sudah diketahui melalui peluruhan alfa berturut-turut.[29]
^Misalnya, pada tahun 1957, unsur 102 salah diidentifikasi di Institut Fisika Nobel di Stockholm, Daerah Stockholm, Swedia.[31] Tidak ada klaim definitif sebelumnya tentang penciptaan unsur ini, dan unsur tersebut diberi nama oleh penemu Swedia, Amerika, dan Inggris, nobelium. Belakangan diketahui bahwa identifikasi itu salah.[32] Tahun berikutnya, LBNL tidak dapat mereproduksi hasil Swedia dan malah mengumumkan sintesis unsur mereka; klaim itu juga dibantah kemudian.[32] JINR bersikeras bahwa mereka adalah pihak pertama yang membuat unsur tersebut dan menyarankan nama mereka sendiri untuk unsur baru tersebut, joliotium;[33] nama Soviet juga tidak diterima (JINR kemudian menyebut penamaan unsur 102 sebagai "terburu-buru").[34] Nama "nobelium" tetap tidak berubah karena penggunaannya yang meluas.[35]
Referensi
^(Indonesia)"Nobelium". KBBI Daring. Diakses tanggal 17 Juli 2022.
^ abLide, David R., ed. (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-84th). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN0-8493-0484-9.
^Eliav, E.; Kaldor, U.; Borschevsky, A. (2018). "Electronic Structure of the Transactinide Atoms". Dalam Scott, R. A. Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. John Wiley & Sons. hlm. 1–16. doi:10.1002/9781119951438.eibc2632. ISBN978-1-119-95143-8.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Grant, A. (2018). "Weighing the heaviest elements". Physics Today. doi:10.1063/PT.6.1.20181113a.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^"Популярная библиотека химических элементов. Сиборгий (экавольфрам)" [Perpustakaan populer unsur kimia. Seaborgium (eka-wolfram)]. n-t.ru (dalam bahasa Rusia). Diakses tanggal 7 Juni 2023. Dicetak ulang dari "Экавольфрам" [Eka-tungsten]. Популярная библиотека химических элементов. Серебро — Нильсборий и далее [Perpustakaan populer unsur kimia. Perak hingga nielsbohrium dan seterusnya] (dalam bahasa Rusia). Nauka. 1977.
^ abcdefghijklmnBarber, Robert C.; Greenwood, Norman N.; Hrynkiewicz, Andrzej Z.; Jeannin, Yves P.; Lefort, Marc; Sakai, Mitsuo; Úlehla, Ivan M.; Wapstra, Aaldert Hendrik; Wilkinson, Denys H. (1993). "Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements". Pure and Applied Chemistry. 65 (8): 1757. doi:10.1351/pac199365081757.Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan) (Note: for Part I see Pure and Applied Chemistry, vol. 63, no. 6, hlm. 879–886, 1991)
^Fields, Peter R.; Friedman, Arnold M.; Milsted, John; Atterling, Hugo; Forsling, Wilhelm; Holm, Lennart W.; Åström, Björn (1 September 1957). "Production of the New Element 102". Physical Review. 107 (5): 1460–1462. Bibcode:1957PhRv..107.1460F. doi:10.1103/PhysRev.107.1460.
^ abGhiorso, Albert; Seaborg, Glenn T.; Oganessian, Yuri Ts.; Zvara, Ivo; Armbruster, Peter; Hessberger, F. P.; Hofmann, Sigurd; Leino, Matti E.; Münzenberg, Gottfried; Reisdorf, Willibrord; Schmidt, Karl-Heinz (1993). "Responses on 'Discovery of the transfermium elements' by Lawrence Berkeley Laboratory, California; Joint Institute for Nuclear Research, Dubna; and Gesellschaft fur Schwerionenforschung, Darmstadt followed by reply to responses by the Transfermium Working Group". Pure and Applied Chemistry. 65 (8): 1815–1824. doi:10.1351/pac199365081815.
^Karpenko, V. (1980). "The Discovery of Supposed New Elements: Two Centuries of Errors". Ambix. 27 (2): 77–102. doi:10.1179/amb.1980.27.2.77.
^Johansson, Börje; Rosengren, Anders (1975). "Generalized phase diagram for the rare-earth elements: Calculations and correlations of bulk properties". Physical Review B. 11 (8): 2836–2857. Bibcode:1975PhRvB..11.2836J. doi:10.1103/PhysRevB.11.2836.
^Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN0-7506-3365-4Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
^Balasubramanian, Krishnan (4 December 2001). "Potential energy surfaces of Lawrencium and Nobelium dihydrides (LrH2 and NoH2)…". Journal of Chemical Physics. 116 (9): 3568–75. Bibcode:2002JChPh.116.3568B. doi:10.1063/1.1446029.
^Lide, David R. (editor), CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edisi ke-84, CRC Press, Boca Raton (FL), 2003, section 10, Atomic, Molecular, and Optical Physics; Ionization Potentials of Atoms and Atomic Ions
