unsur transuranium
Bayangkan jika Anda memiliki kekuatan untuk menambahkan gula ke gelatin dan agar-agar mengubahnya menjadi kue. Itu akan sangat menakjubkan, bukan begitu? Nah, kita punya teknologi untuk melakukan hal serupa dan menakjubkan seperti ini, tapi tidak dengan makanan. Kita dapat membuat unsur baru dengan menambahkan partikel ke inti atom. Mari kita cari tahu apa itu semua!
Nomor atom
Nomor atom suatu unsur memberi tahu kita berapa banyak proton yang dikandungnya dalam nukleusnya. Unsur paling dasar yang ada adalah hidrogen. Hidrogen memiliki satu proton. Jika kita menambahkan proton lain ke inti hidrogen, itu bukan lagi hidrogen. Itu akan menjadi helium karena helium memiliki dua proton dalam nukleusnya. Ini memberi tahu kita bahwa nomor atom suatu unsur menentukan unsur apa itu. Tidak ada dua unsur yang memiliki nomor atom yang sama.
Uranium adalah unsur dengan nomor atom 92. Awalan “trans” berarti “di luar”, jadi unsur transuranium adalah unsur dengan nomor atom lebih besar dari 92. Hanya ada 26 unsur yang masuk dalam kategori ini. Dari jumlah tersebut, satu-satunya unsur yang telah diamati di alam adalah neptunium dan plutonium, yang masing-masing memiliki nomor atom 93 dan 94. Sisanya dibuat secara sintetis.
Tiga baris ini adalah baris terakhir dari tabel periodik. Semua unsur tersebut merupakan unsur transuranium, kecuali unsur baris tengah, torium (Th) dan protaktinium (Pa). |
Namun, semua elemen transuranium bersifat radioaktif. Ini berarti bahwa mereka secara spontan terurai menjadi unsur-unsur lain dalam upaya untuk menstabilkan inti mereka. Namun, sebelum mereka dapat membusuk, mereka harus ada, yang berarti mereka harus dibuat. Mari kita lihat bagaimana hal itu dilakukan.
Sintesis unsur transuranium
Reaksi kimia sintetik terjadi ketika dua atau lebih elemen bertukar atau berbagi elektron untuk membentuk senyawa kimia baru. Reaksi sintesis nuklir mirip dengan reaksi sintesis kimia dalam beberapa hal, tetapi berbeda dalam hal lain. Mirip karena kita menjumlahkan dua hal, tetapi berbeda karena kita berurusan dengan perubahan inti vs. awan elektron.
akselerator partikel
Akselerator partikel adalah perangkat yang menggunakan energi elektromagnetik untuk mempercepat partikel bermuatan seperti proton ke kecepatan yang cukup tinggi sehingga dapat menembus inti atom. Salah satu mesin ini, yang disebut siklotron, digunakan oleh para ilmuwan di University of California di Berkeley untuk menciptakan unsur transuranium, curium.
Akselerator partikel menggunakan energi elektromagnetik untuk mempercepat partikel bermuatan. |
Mereka mempercepat inti helium, yang dikenal sebagai partikel alfa (α), dan menghancurkannya menjadi atom plutonium-239. Persamaan inti dari reaksi ini adalah:
Angka di atas adalah nomor massa, yang menunjukkan jumlah proton dan neutron. Angka yang lebih rendah menunjukkan muatan listrik atom atau partikel. Jika partikel adalah unsur, nilai bawah adalah nomor atom. Massa dan muatan listrik harus dan dilestarikan dalam persamaan ini karena massa di sisi kiri persamaan sama dengan massa di sisi kanan. Muatan di ruas kiri persamaan juga sama dengan muatan di ruas kanan persamaan.
Reaktor nuklir
Reaktor nuklir adalah perangkat yang mengandung bahan radioaktif yang dipecah oleh neutron bebas yang dihasilkan dalam proses fisi. Fisi terjadi ketika atom berat terpecah menjadi atom dan neutron yang lebih ringan. Neutron bebas membombardir atom lain yang menyebabkannya terbelah dan proses berlanjut. Kadang-kadang atom tertentu hadir dalam reaktor sehingga mereka menyerap neutron menghasilkan elemen baru.
Inti reaktor nuklir dengan bahan bakar nuklir dihilangkan |
Plutonium dapat dimasukkan ke dalam reaktor nuklir, dan hanya setelah beberapa langkah, amerisium elemen transuranium dihasilkan. Dua langkah pertama melibatkan dua isotop (versi berbeda dari suatu unsur berdasarkan jumlah neutron dalam intinya) plutonium yang menyerap neutron yang diakhiri dengan Pu-241. 241 di Pu-241 adalah nomor massa isotop. Dua reaksi nuklir yang menghasilkan Pu-241 adalah:
Simbol pada akhir reaksi setelah nol ganda adalah gamma, yang menunjukkan bahwa radiasi gamma dipancarkan. |
Pu-241 bersifat radioaktif, dan nukleusnya meluruh dengan memancarkan partikel beta (Β), yang pada dasarnya adalah sebuah elektron. Neutron menjadi proton dan untuk menjaga kekekalan muatan listrik, partikel tak bermassa bermuatan negatif dikeluarkan dari nukleus. Produk lain dari peluruhan beta Pu-241 adalah amerisium-241. Persamaan untuk peluruhan ini adalah:
Unsur transuranium yang tersisa disintesis melalui akselerator partikel atau melalui peluruhan radioaktif unsur berat yang dibuat dalam reaktor nuklir.
Ringkasan Pelajaran
Ada 26 unsur setelah uranium pada tabel periodik. Unsur-unsur ini disebut unsur transuranium, dan nomor atomnya berkisar antara 93 hingga 118. Hanya neptunium dan plutonium yang telah diamati di alam. Elemen transuranium yang tersisa harus dibuat.
Akselerator partikel menggunakan energi elektromagnetik untuk mempercepat partikel bermuatan, seperti proton, hingga kecepatan yang cukup tinggi sehingga ketika bertabrakan dengan atom berat, dihasilkan elemen baru. Misalnya, mempercepat partikel alfa (inti helium) dan menghancurkannya menjadi atom plutonium menghasilkan unsur curium.
Reaktor nuklir menyebarkan reaksi fisi , di mana elemen berat menyerap neutron bebas dan terpecah menjadi elemen yang lebih ringan dan lebih banyak neutron bebas. Terkadang unsur-unsur tertentu dimasukkan ke dalam reaktor nuklir untuk menyerap neutron, membuat unsur baru. Misalnya, Pu-239 menyerap sebuah neutron yang menghasilkan Pu-240, yang menyerap neutron lain yang menghasilkan Pu-241. Isotop plutonium ini meluruh menjadi amerisium-241 yang memancarkan partikel beta, yang pada dasarnya adalah sebuah elektron.