Guru kimia baru-baru ini harus memperbarui dekorasi kelas mereka, dengan pengumuman bahwa para ilmuwan telah mengkonfirmasi penemuan empat elemen baru pada tabel periodik. Elemen-elemen yang belum disebutkan namanya, 113, 115, 117, dan 118 mengisi celah yang tersisa di bagian bawah bagan terkenal — sebuah peta jalan blok-blok bangunan materi yang telah berhasil memandu ahli kimia selama hampir satu setengah abad.
Konten terkait
- Empat Elemen Terbaru Sekarang Memiliki Nama
- Empat Elemen Baru Ditambahkan ke Tabel Periodik
- Sperma Ikan Mungkin Menjadi Rahasia Daur Ulang Elemen Langka Bumi
Konfirmasi resmi, yang diberikan oleh Uni Internasional Kimia Murni dan Terapan (IUPAC), adalah tahun dalam pembuatan, karena elemen superheavy ini sangat tidak stabil dan sulit untuk dibuat. Tetapi para ilmuwan memiliki alasan kuat untuk percaya bahwa mereka ada, sebagian karena tabel periodik sangat konsisten sejauh ini. Upaya menyulap elemen 119 dan 120, yang akan memulai baris baru, sudah berlangsung.
Tetapi persis berapa banyak elemen di luar sana yang masih menjadi salah satu misteri kimia paling persisten, terutama karena pemahaman modern kita tentang fisika telah mengungkapkan anomali bahkan pada pemain mapan.
"Retak mulai terlihat di tabel periodik, " kata Walter Loveland, seorang ahli kimia di Oregon State University.
Inkarnasi modern dari tabel periodik mengatur unsur-unsur berdasarkan baris berdasarkan nomor atom — jumlah proton dalam inti atom — dan dengan kolom berdasarkan orbit elektron terluar mereka, yang pada gilirannya biasanya menentukan kepribadian mereka. Logam lunak yang cenderung bereaksi kuat dengan yang lain, seperti litium dan kalium, hidup dalam satu kolom. Unsur reaktif non-logam, seperti fluor dan iodium, mendiami unsur lain.
Ahli geologi Prancis Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois adalah orang pertama yang mengakui bahwa unsur-unsur dapat dikelompokkan dalam pola yang berulang. Dia memperlihatkan elemen-elemen yang dikenal pada tahun 1862, yang dipesan berdasarkan bobotnya, sebagai spiral yang dililitkan pada sebuah silinder ( lihat ilustrasi di bawah ). Elemen-elemen yang secara vertikal selaras satu sama lain pada silinder ini memiliki karakteristik yang serupa.
Tetapi skema organisasi yang dibuat oleh Dmitri Mendeleev, seorang Rusia yang pemarah yang mengklaim telah melihat pengelompokan unsur-unsur dalam mimpi, yang bertahan dalam ujian waktu. Tabel periodik 1871-nya tidak sempurna; itu meramalkan delapan elemen yang tidak ada, misalnya. Namun, itu juga dengan benar menubuatkan galium (sekarang digunakan dalam laser), germanium (sekarang digunakan dalam transistor) dan unsur-unsur lain yang semakin berat.
Tabel periodik Mendeleev dengan mudah menerima kolom baru untuk gas mulia, seperti helium, yang menghindari deteksi hingga akhir abad ke-19 karena kecenderungannya untuk tidak bereaksi dengan elemen lain.
Tabel periodik modern kurang lebih konsisten dengan fisika kuantum, diperkenalkan pada abad ke-20 untuk menjelaskan perilaku partikel subatomik seperti proton dan elektron. Selain itu, pengelompokan sebagian besar diadakan karena elemen yang lebih berat telah dikonfirmasi. Bohrium, nama yang diberikan kepada unsur 107 setelah penemuannya pada tahun 1981, sangat cocok dengan logam transisi lainnya yang mengelilinginya, salah satu peneliti yang menyatakannya "bohrium membosankan."
Tetapi waktu yang menarik mungkin ada di depan.
Satu pertanyaan terbuka menyangkut lanthanum dan actinium, yang memiliki kurang banyak kesamaan dengan anggota lain dari kelompok masing-masing daripada lutetium dan lawrencium. IUPAC baru-baru ini menunjuk satuan tugas untuk melihat masalah ini. Bahkan helium, elemen 2, tidak langsung — versi alternatif dari tabel periodik ada yang menempatkan helium dengan berilium dan magnesium alih-alih tetangga gas mulia, berdasarkan pada pengaturan semua elektronnya, bukan hanya yang terluar saja.
"Ada masalah di awal, tengah, dan akhir tabel periodik, " kata Eric Scerri, seorang sejarawan di departemen kimia di University of California, Los Angeles.
Teori relativitas khusus Einstein, yang diterbitkan beberapa dekade setelah tabel Mendeleev, juga memperkenalkan beberapa celah dalam sistem. Relativitas menentukan bahwa massa suatu partikel meningkat dengan kecepatannya. Itu dapat menyebabkan elektron bermuatan negatif yang mengorbit inti atom yang bermuatan positif untuk berperilaku aneh, mempengaruhi sifat-sifat suatu elemen.
Pertimbangkan emas: Inti diisi dengan 79 proton positif, sehingga agar tidak jatuh ke dalam, elektron emas harus berputar di sekitar lebih dari setengah kecepatan cahaya. Itu membuat mereka lebih besar dan menarik mereka ke orbit yang lebih rendah dan berenergi lebih rendah. Dalam konfigurasi ini, elektron menyerap cahaya biru alih-alih memantulkannya, memberikan cahaya berbeda pada cincin kawin.
Fisikawan bermain-bongo terkenal Richard Feynman dikatakan telah meminta relativitas untuk memprediksi akhir tabel periodik pada elemen 137. Bagi Feynman, 137 adalah "angka ajaib" - angka itu muncul tanpa alasan yang jelas di tempat lain dalam fisika. Perhitungannya menunjukkan bahwa elektron dalam elemen di luar 137 harus bergerak lebih cepat daripada kecepatan cahaya, dan dengan demikian melanggar aturan relativitas, untuk menghindari menabrak inti.
Kalkulasi yang lebih baru sejak itu membatalkan batas itu. Feynman memperlakukan nukleus sebagai satu titik. Biarkan itu menjadi bola partikel, dan unsur-unsurnya bisa terus berlanjut sampai sekitar tahun 173. Lalu semua neraka terlepas. Atom di luar batas ini mungkin ada tetapi hanya sebagai makhluk aneh yang mampu memanggil elektron dari ruang kosong.
Relativitas bukan satu-satunya masalah. Proton yang bermuatan positif saling tolak, sehingga semakin Anda masukkan ke dalam nukleus, semakin tidak stabil. Uranium, dengan nomor atom 92, adalah elemen terakhir yang cukup stabil untuk muncul secara alami di Bumi. Setiap elemen di luarnya memiliki nukleus yang hancur dengan cepat, dan waktu paruh mereka — waktu yang dibutuhkan separuh dari bahan untuk membusuk — bisa dalam hitungan menit, detik atau bahkan hitungan detik.
Unsur yang lebih berat dan tidak stabil mungkin ada di tempat lain di alam semesta, seperti di dalam bintang neutron padat, tetapi para ilmuwan dapat mempelajarinya di sini hanya dengan menghancurkan atom yang lebih ringan untuk membuat yang lebih berat dan kemudian menyaring rantai pembusukan.
"Kami benar-benar tidak tahu apa unsur terberat yang bisa ada, " kata fisikawan nuklir Witold Nazarewicz dari Michigan State University.
Teori memprediksi bahwa akan ada titik di mana inti buatan laboratorium kita tidak akan hidup cukup lama untuk membentuk atom yang tepat. Nukleus radioaktif yang hancur dalam waktu kurang dari sepersepuluh detik tidak akan punya waktu untuk mengumpulkan elektron di sekitarnya dan membuat elemen baru.
Namun, banyak ilmuwan berharap pulau stabilitas ada di ujung jalan, di mana elemen superheavy memiliki inti yang relatif berumur panjang. Memuat atom superheavy tertentu dengan banyak neutron ekstra dapat memberikan stabilitas dengan mencegah inti kaya proton dari deformasi. Elemen 114, misalnya, diharapkan memiliki jumlah neutron yang stabil secara ajaib pada 184. Elemen 120 dan 126 juga telah diprediksi memiliki potensi untuk lebih tahan lama.
Tetapi beberapa klaim stabilitas superheavy sudah berantakan. Pada akhir 1960-an ahli kimia Edward Anders mengusulkan bahwa xenon dalam meteorit yang jatuh ke tanah Meksiko berasal dari pemecahan unsur misteri antara 112 dan 119 yang akan cukup stabil untuk terjadi di alam. Setelah menghabiskan bertahun-tahun mempersempit pencariannya, ia akhirnya menarik kembali hipotesisnya pada 1980-an.
Memprediksi potensi stabilitas elemen-elemen berat tidaklah mudah. Perhitungan, yang membutuhkan daya komputasi yang luar biasa, belum pernah dilakukan untuk banyak pemain yang dikenal. Dan bahkan ketika mereka memilikinya, ini adalah wilayah yang sangat baru untuk fisika nuklir, di mana bahkan perubahan kecil pada input dapat berdampak besar pada hasil yang diharapkan.
Satu hal yang pasti: Membuat setiap elemen baru akan menjadi lebih sulit, tidak hanya karena atom yang berumur pendek lebih sulit untuk dideteksi, tetapi karena membuat superheavie mungkin memerlukan berkas atom yang juga radioaktif. Apakah ada atau tidak ada akhir dari tabel periodik, mungkin ada akhir dari kemampuan kita untuk membuat yang baru.
"Saya pikir kita masih jauh dari akhir tabel periodik, " kata Scerri. "Faktor pembatas saat ini tampaknya adalah kecerdikan manusia."
Catatan Editor: Afiliasi Witold Nazarewicz telah diperbaiki.
Tabel Berkala Daftar Bacaan yang Direkomendasikan
Kisah Tujuh Elemen
MembeliSebuah laporan resmi tentang sejarah awal tabel periodik dapat ditemukan dalam buku A Tale of Seven Elements karya Eric Scerri, yang menyelami kontroversi seputar penemuan tujuh elemen.
Tabel Berkala
MembeliPembaca yang tertarik pada Holocaust harus mengambil salinan memoar bergerak Primo Levi, The Periodic Table. Juga, untuk otobiografi yang meyakinkan yang menggunakan tabel periodik untuk membingkai kehidupan salah satu ahli saraf paling dicintai di dunia, lihat Oliver Sacks ' New York Times op-ed "My Periodic Table ."
Sendok yang Hilang: Dan Kisah Sejati Lain tentang Kegilaan, Cinta, dan Sejarah Dunia dari Tabel Periodik Unsur-Unsur
MembeliSam Kean membawa pembacanya dengan keributan yang hidup dan kacau melalui elemen-elemen di The Disappearing Spoon.
Unsur Hilang: Sisi Bayangan Tabel Periodik
MembeliPenggemar sains yang tertarik pada orang dalam yang enggan di belakang unsur-unsur yang tidak pernah berhasil masuk ke tabel periodik dapat melihat The Lost Elements yang telah diteliti dengan baik oleh Marco Fontani, Mariagrazia Costa dan Mary Virginia Orna.
