Lawrensium

103Lr Lawrensium
Konfigurasi elektron lawrensium
Sifat umum
Pengucapan	/lawrènsium/[1]
Penampilan	keperakan (diprediksi)[2]
Lawrensium dalam tabel periodik
103Lr Hidrogen Helium Litium Berilium Boron Karbon Nitrogen Oksigen Fluorin Neon Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosforus Belerang Klorin Argon Kalium Kalsium Skandium Titanium Vanadium Kromium Mangan Besi Kobalt Nikel Tembaga Seng Galium Germanium Arsen Selenium Bromin Kripton Rubidium Stronsium Itrium Zirkonium Niobium Molibdenum Teknesium Rutenium Rodium Paladium Perak Kadmium Indium Timah Antimon Telurium Iodin Xenon Sesium Barium Lantanum Serium Praseodimium Neodimium Prometium Samarium Europium Gadolinium Terbium Disprosium Holmium Erbium Tulium Iterbium Lutesium Hafnium Tantalum Wolfram Renium Osmium Iridium Platina Emas Raksa Talium Timbal Bismut Polonium Astatin Radon Fransium Radium Aktinium Torium Protaktinium Uranium Neptunium Plutonium Amerisium Kurium Berkelium Kalifornium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrensium Ruterfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hasium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Kopernisium Nihonium Flerovium Moskovium Livermorium Tenesin Oganeson Lu ↑ Lr ↓ (Ups) nobelium ← lawrensium → ruterfordium Lihat bagan navigasi yang diperbesar
Nomor atom (Z)	103
Golongan	golongan 3
Periode	periode 7
Blok	blok-d
Kategori unsur	aktinida,kadang dianggap sebagai logam transisi
Nomor massa	[266]
Konfigurasi elektron	[Rn] 7s2 5f14 7p1
Elektron per kelopak	2, 8, 18, 32, 32, 8, 3
Sifat fisik
Fase pada STS (0 °C dan 101,325 kPa)	padat
Titik lebur	1900 K​(1627 °C,​2961 °F)(diprediksi)
Kepadatanmendekati s.k.	14,4 g/cm3(diprediksi)[3]
Sifat atom
Bilangan oksidasi	+3
Elektronegativitas	Skala Pauling: 1,3(diprediksi)[4]
Energi ionisasi	ke-1: 478,6 kJ/mol[5] ke-2: 1428,0 kJ/mol(diprediksi) ke-3: 2219,1 kJ/mol(diprediksi)
Lain-lain
Kelimpahan alami	sintetis
Struktur kristal	​susunan padat heksagon (hcp) (diprediksi)[6]
Nomor CAS	22537-19-5
Sejarah
Penamaan	dari E. Lawrence
Penemuan	Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley dan Joint Institute for Nuclear Research(1961–1971)
Isotop lawrensium yang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk 254Lr sintetis 13 dtk 78% α 250Md 22% ε 254No 255Lr sintetis 21,5 dtk α 251Md 256Lr sintetis 27 dtk α 252Md 259Lr sintetis 6,2 dtk 78% α 255Md 22% SF 260Lr sintetis 2,7 mnt α 256Md 261Lr sintetis 44 mnt SF/ε? 262Lr sintetis 3,6 jam ε 262No 264Lr sintetis 3 jam[7] SF 266Lr sintetis 10 jam SF
lihat bicara sunting |referensi|di Wikidata

Lawrensium adalah sebuah unsur kimia sintetis dengan lambang Lr (sebelumnya Lw) dan nomor atom 103. Unsur ini dinamai berdasarkan Ernest O. Lawrence, penemu siklotron, yaitu alat yang digunakan untuk menemukan banyak unsur radioaktif buatan. Lawrensium merupakan logam radioaktif, unsur transuranium ke-11, unsur transfermium ke-3, dan anggota terakhir dari deret aktinida. Seperti semua unsur dengan nomor atom di atas 100, lawrensium hanya dapat diproduksi di akselerator partikel dengan membombardir unsur-unsur yang lebih ringan menggunakan partikel bermuatan. Empat belas isotop lawrensium telah diketahui; yang paling stabil adalah ²⁶⁶Lr dengan waktu paruh 11 jam. Namun, ²⁶⁰Lr (waktu paruh 2,7 menit) lebih sering digunakan dalam kimia karena dapat diproduksi dalam jumlah yang lebih besar.

Eksperimen kimia mengonfirmasi bahwa lawrensium berperilaku sebagai homolog yang lebih berat dari lutesium dalam tabel periodik dan memiliki valensi tiga. Oleh karena itu, lawrensium juga dapat diklasifikasikan sebagai unsur pertama dalam logam transisi periode ke-7. Konfigurasi elektronnya tidak biasa untuk posisinya dalam tabel periodik, yaitu memiliki konfigurasi s²p, bukan konfigurasi s²d seperti homolognya, lutesium. Namun, hal ini tampaknya tidak memengaruhi sifat kimia lawrensium.

Pada tahun 1950-an, 1960-an, dan 1970-an, berbagai klaim mengenai sintesis unsur 103 dengan tingkat kualitas bukti yang berbeda-beda diajukan oleh laboratorium-laboratorium di Uni Soviet dan Amerika Serikat. Prioritas penemuan dan, akibatnya, penamaan unsur tersebut menjadi perdebatan antara ilmuwan Soviet dan Amerika. Persatuan Kimia Murni dan Terapan Internasional (IUPAC) pada awalnya menetapkan lawrencium sebagai nama resmi unsur tersebut dan memberikan pengakuan atas penemuannya kepada tim Amerika. Namun, keputusan ini dievaluasi kembali pada tahun 1992, yang menghasilkan pengakuan bersama kepada kedua tim atas penemuan tersebut, meskipun nama unsur lawrensium tetap dipertahankan.

Pengantar

Sintesis inti superberat

Inti atom superberat^[a] terbentuk dalam suatu reaksi nuklir yang menggabungkan dua inti atom dengan ukuran berbeda^[b] menjadi satu inti; secara umum, semakin besar perbedaan massa kedua inti tersebut, semakin besar kemungkinan keduanya bereaksi.^[14] Material yang terdiri dari inti-inti yang lebih berat dibuat menjadi target, yang kemudian ditembaki oleh berkas inti-inti yang lebih ringan. Dua inti hanya dapat berfusi menjadi satu jika keduanya berada cukup dekat satu sama lain. Biasanya, inti atom (yang semuanya bermuatan positif) saling tolak-menolak akibat tolakan elektrostatik. Interaksi kuat dapat mengatasi tolakan ini, tetapi hanya dalam jarak yang sangat pendek dari inti. Oleh karena itu, inti-inti dalam berkas dipercepat dengan sangat kuat agar tolakan tersebut menjadi tidak signifikan dibandingkan dengan kecepatan inti dalam berkas.^[15] Energi yang diberikan untuk mempercepat inti-inti dalam berkas dapat membuatnya mencapai kecepatan hingga sepersepuluh kecepatan cahaya. Namun, jika energi yang diberikan terlalu besar, inti dalam berkas dapat terurai.^[15]

Berada cukup dekat saja belum cukup bagi dua inti untuk berfusi. Ketika dua inti saling mendekat, biasanya keduanya hanya tetap bersama selama sekitar 10⁻²⁰ detik, kemudian berpisah kembali (tidak selalu dengan komposisi yang sama seperti sebelum reaksi), alih-alih membentuk satu inti.^[15][16] Hal ini terjadi karena selama upaya pembentukan satu inti, tolakan elektrostatik dapat memisahkan inti yang sedang terbentuk.^[15] Setiap pasangan target dan berkas dicirikan oleh penampang lintangnya, yaitu probabilitas terjadinya fusi apabila dua inti saling mendekat, yang dinyatakan dalam bentuk luas penampang melintang yang harus terkena oleh partikel datang agar fusi terjadi.^[c] Fusi ini dapat terjadi sebagai akibat efek kuantum yang memungkinkan inti-inti menembus tolakan elektrostatik melalui proses yang disebut penerowongan kuantum. Jika kedua inti dapat tetap berdekatan setelah melewati tahap tersebut, berbagai interaksi nuklir akan terjadi dan menyebabkan redistribusi energi hingga tercapai keseimbangan energi.^[15]

Video luar

Visualisasi fusi nuklir yang tidak berhasil, berdasarkan perhitungan dari Universitas Nasional Australia[18]

Hasil penggabungan tersebut berada dalam keadaan tereksitasi^[19]—yang disebut inti gabungan—dan karena itu sangat tidak stabil.^[15] Untuk mencapai keadaan yang lebih stabil, penggabungan sementara ini dapat mengalami fisi tanpa membentuk inti yang lebih stabil.^[20] Sebagai alternatif, inti gabungan dapat memancarkan beberapa neutron yang membawa pergi energi eksitasi. Jika energi tersebut tidak cukup untuk menyebabkan pelepasan neutron, inti gabungan akan memancarkan sinar gama. Proses ini terjadi sekitar 10⁻¹⁶ detik setelah tumbukan nuklir awal dan menghasilkan inti yang lebih stabil.^[20] Definisi yang ditetapkan oleh Pihak Kerja Bersama IUPAC/IUPAP (JWP) menyatakan bahwa suatu unsur kimia hanya dapat diakui sebagai unsur yang telah ditemukan jika inti atomnya tidak meluruh dalam waktu 10⁻¹⁴ detik. Nilai ini dipilih sebagai perkiraan waktu yang diperlukan sebuah inti untuk memperoleh elektron dan dengan demikian menunjukkan sifat-sifat kimianya.^[21][d]

Peluruhan dan deteksi

Berkas melewati target dan mencapai ruang berikutnya, yaitu pemisah; jika inti baru terbentuk, inti tersebut akan terbawa bersama berkas ini.^[23] Di dalam pemisah, inti yang baru terbentuk dipisahkan dari nuklida lainnya (baik nuklida dari berkas awal maupun produk reaksi lainnya),^[e] kemudian dipindahkan ke detektor perintang permukaan yang menghentikan inti tersebut. Lokasi pasti dari tumbukan yang akan terjadi pada detektor ditandai; demikian pula energi dan waktu kedatangannya.^[23] Proses pemindahan berlangsung sekitar 10⁻⁶ detik; agar dapat dideteksi, inti tersebut harus bertahan hidup selama waktu tersebut.^[26] Inti tersebut kemudian dicatat kembali ketika peluruhannya terdeteksi, dan lokasi, energi, serta waktu peluruhan diukur.^[23]

Kestabilan suatu inti diberikan oleh interaksi kuat. Namun, jangkauan interaksi ini sangat pendek; ketika ukuran inti semakin besar, pengaruhnya terhadap nukleon terluar (proton dan neutron) semakin melemah. Pada saat yang sama, inti ditarik untuk terpecah oleh tolakan elektrostatik antarproton, dan jangkauan gaya ini tidak terbatas.^[27] Energi ikat total yang diberikan oleh interaksi kuat meningkat secara linear terhadap jumlah nukleon, sedangkan tolakan elektrostatik meningkat sebanding dengan kuadrat nomor atom. Dengan kata lain, tolakan elektrostatik meningkat lebih cepat dan menjadi semakin penting pada inti berat dan superberat.^[28][29] Oleh karena itu, secara teoretis inti superberat diprediksi^[30] dan sejauh ini telah diamati^[31] meluruh terutama melalui mode peluruhan yang disebabkan oleh tolakan tersebut, yaitu peluruhan alfa dan fisi spontan.^[f] Hampir semua pemancar alfa memiliki lebih dari 210 nukleon,^[33] dan nuklida paling ringan yang umumnya mengalami fisi spontan memiliki 238 nukleon.^[34] Pada kedua mode peluruhan tersebut, inti dihambat untuk meluruh oleh perintang energi yang sesuai untuk masing-masing mode, tetapi inti tetap dapat melewati perintang tersebut melalui penerowongan kuantum.^[28][29]

Partikel alfa umumnya dihasilkan dalam peluruhan radioaktif karena massa partikel alfa per nukleon cukup kecil sehingga masih terdapat sejumlah energi yang dapat digunakan sebagai energi kinetik partikel alfa untuk meninggalkan inti.^[36] Fisi spontan disebabkan oleh tolakan elektrostatik yang merobek inti dan menghasilkan berbagai inti yang berbeda pada setiap peristiwa fisi dari inti-inti yang identik.^[29] Seiring meningkatnya nomor atom, fisi spontan menjadi semakin penting dengan cepat: waktu paruh parsial fisi spontan berkurang sebesar 23 orde besaran dari uranium (unsur 92) hingga nobelium (unsur 102),^[37] dan sebesar 30 orde besaran dari torium (unsur 90) hingga fermium (unsur 100).^[38] Model tetesan cair yang lebih awal kemudian menyatakan bahwa fisi spontan akan terjadi hampir seketika karena hilangnya perintang fisi pada inti yang memiliki sekitar 280 nukleon.^[29][39] Model kulit inti yang muncul kemudian menyatakan bahwa inti dengan sekitar 300 nukleon akan membentuk pulau kestabilan, tempat inti-inti akan lebih tahan terhadap fisi spontan dan umumnya mengalami peluruhan alfa dengan waktu paruh yang lebih panjang.^[29][39] Penemuan-penemuan berikutnya menunjukkan bahwa pulau kestabilan yang diprediksi mungkin berada lebih jauh daripada perkiraan awal. Penemuan tersebut juga menunjukkan bahwa inti yang berada di antara aktinida berumur panjang dan pulau kestabilan yang diprediksi memiliki bentuk terdeformasi serta memperoleh kestabilan tambahan dari efek kulit.^[40] Eksperimen terhadap inti superberat yang lebih ringan,^[41] serta inti yang lebih dekat dengan pulau kestabilan yang diperkirakan,^[37] menunjukkan kestabilan terhadap fisi spontan yang lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya. Hal ini menunjukkan pentingnya efek kulit pada inti.^[g]

Peluruhan alfa dideteksi melalui partikel alfa yang dipancarkan, dan produk peluruhan dapat dengan mudah ditentukan sebelum peluruhan yang sebenarnya terjadi. Jika peluruhan tersebut, atau serangkaian peluruhan berturut-turut, menghasilkan inti yang telah diketahui, maka produk awal dari suatu reaksi dapat dengan mudah ditentukan.^[h] Hubungan antara semua peluruhan dalam suatu rantai peluruhan dapat dipastikan berdasarkan lokasi peluruhan tersebut, yang harus terjadi di inti yang telah diketahui dapat dikenali berdasarkan karakteristik spesifik peluruhan yang dialaminya, seperti energi peluruhan atau, lebih khusus lagi, energi kinetik partikel yang dipancarkan.^[i] Namun, fisi spontan menghasilkan berbagai inti sebagai produk, sehingga nuklida awal tidak dapat ditentukan berdasarkan inti-inti hasil peluruhannya.^[j]

Dengan demikian, informasi yang tersedia bagi para fisikawan yang bertujuan mensintesis unsur superberat adalah informasi yang dikumpulkan oleh detektor: lokasi, energi, dan waktu kedatangan suatu partikel ke detektor, serta lokasi, energi, dan waktu peluruhannya. Para fisikawan menganalisis data tersebut dan berusaha menyimpulkan bahwa peristiwa tersebut memang disebabkan oleh unsur baru dan tidak mungkin disebabkan oleh nuklida lain selain yang diklaim. Sering kali, data yang tersedia tidak cukup untuk menyimpulkan dengan pasti bahwa unsur baru telah berhasil diciptakan, meskipun tidak terdapat penjelasan lain untuk efek yang diamati. Kesalahan dalam menafsirkan data juga pernah terjadi.^[k]

Sejarah

Pada tahun 1958, para ilmuwan di Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley mengklaim telah menemukan unsur 102, yang sekarang disebut nobelium. Pada saat yang sama, mereka juga mencoba mensintesis unsur 103 dengan membombardir target kurium yang sama menggunakan ion ¹⁴N. Delapan belas jejak teramati, dengan energi peluruhan sekitar 9±1 MeV dan waktu paruh sekitar 0,25 detik. Tim Berkeley mencatat bahwa hasil tersebut mungkin disebabkan oleh terbentuknya isotop unsur 103, tetapi kemungkinan lain juga belum dapat dikesampingkan. Data tersebut cukup sesuai dengan data yang kemudian ditemukan untuk ²⁵⁷Lr (energi peluruhan alfa 8,87 MeV dan waktu paruh 0,6 detik). Namun, bukti yang diperoleh dalam eksperimen ini masih jauh dari cukup untuk membuktikan secara meyakinkan bahwa unsur 103 telah berhasil disintesis. Eksperimen lanjutan tidak dilakukan karena target telah hancur.^[52][53] Kemudian, pada tahun 1960, Laboratorium Lawrence Berkeley mencoba menyintesis unsur tersebut dengan membombardir ²⁵²Cf menggunakan ¹⁰B dan ¹¹B. Hasil eksperimen ini juga tidak memberikan kesimpulan yang pasti.^[52]

Penelitian penting pertama mengenai unsur 103 dilakukan di Berkeley oleh tim fisika nuklir yang terdiri dari Albert Ghiorso, Torbjørn Sikkeland, Almon Larsh, Robert M. Latimer, dan rekan-rekan mereka pada 14 Februari 1961.^[54] Atom-atom pertama lawrensium dilaporkan berhasil dibuat dengan membombardir target seberat 3 mg yang terdiri atas tiga isotop kalifornium menggunakan inti ¹⁰B dan ¹¹B dari Heavy Ion Linear Accelerator (HILAC).^[55] Tim Berkeley melaporkan bahwa isotop ²⁵⁷Lr berhasil terdeteksi dengan cara tersebut dan meluruh dengan memancarkan partikel alfa berenergi 8,6 MeV serta memiliki waktu paruh 8±2 detik.^[53] Identifikasi ini kemudian dikoreksi menjadi ²⁵⁸Lr,^[55] karena penelitian selanjutnya membuktikan bahwa ²⁵⁷Lr tidak memiliki sifat-sifat yang terdeteksi tersebut, sedangkan ²⁵⁸Lr memilikinya.^[53] Pada saat itu, hasil ini dianggap sebagai bukti yang meyakinkan bahwa unsur 103 telah berhasil disintesis. Meskipun penentuan nomor massa masih kurang pasti dan akhirnya terbukti keliru, hal tersebut tidak mengubah argumen bahwa unsur 103 memang telah berhasil disintesis. Para ilmuwan di Institut Bersama untuk Riset Nuklir (JINR) di Dubna, yang saat itu berada di Uni Soviet, mengajukan beberapa kritik. Hampir semua kritik tersebut berhasil dijawab dengan baik, kecuali satu. Isotop ²⁵²Cf merupakan isotop yang paling banyak terdapat dalam target, dan dalam reaksi dengan ¹⁰B, ²⁵⁸Lr hanya dapat terbentuk dengan melepaskan empat neutron. Pelepasan tiga neutron diperkirakan jauh lebih kecil kemungkinannya dibandingkan pelepasan empat atau lima neutron. Hal ini seharusnya menghasilkan kurva hasil produksi yang sempit, bukan kurva lebar seperti yang dilaporkan oleh tim Berkeley. Salah satu kemungkinan penjelasannya adalah bahwa jumlah peristiwa yang dikaitkan dengan unsur 103 sebenarnya rendah.^[53] Eksperimen ini merupakan langkah penting menuju penemuan unsur 103 yang akhirnya tidak lagi diperdebatkan, meskipun bukti pada tahap tersebut belum sepenuhnya meyakinkan.^[53] Tim Berkeley mengusulkan nama "lawrencium" dengan lambang "Lw", untuk menghormati Ernest O. Lawrence, penemu siklotron. Komisi IUPAC untuk Tata Nama Kimia Anorganik menerima nama tersebut, tetapi mengubah lambangnya menjadi "Lr".^[56] Penerimaan atas penemuan tersebut kemudian dianggap terlalu tergesa-gesa oleh tim Dubna.^[53]

252
98Cf + 11
5B → 263
103Lr* → 258
103Lr + 5 1
0n

Penelitian pertama mengenai unsur 103 di Dubna dilakukan pada tahun 1965. Mereka melaporkan telah menghasilkan ²⁵⁶Lr dengan membombardir ²⁴³Am menggunakan ¹⁸O. Isotop tersebut diidentifikasi secara tidak langsung melalui produk peluruhan turunannya, ²⁵²Fm. Waktu paruh yang dilaporkan agak terlalu panjang, kemungkinan disebabkan oleh peristiwa latar belakang. Penelitian lanjutan pada tahun 1967 dengan reaksi yang sama mengidentifikasi dua rentang energi peluruhan, yaitu 8,35–8,50 MeV dan 8,50–8,60 MeV. Kedua rentang tersebut masing-masing dikaitkan dengan ²⁵⁶Lr dan ²⁵⁷Lr.^[53] Meskipun dilakukan percobaan berulang kali, mereka tidak berhasil memastikan bahwa pemancar alfa dengan waktu paruh 8 detik benar-benar merupakan ²⁵⁷Lr.^[57][58] Pada tahun 1967, ilmuwan Rusia mengusulkan nama "rutherfordium" untuk unsur baru tersebut;^[52][59] nama ini kemudian diusulkan oleh Berkeley untuk unsur 104.^[59]

243
95Am + 18
8O → 261
103Lr* → 256
103Lr + 5 1
0n

Eksperimen lebih lanjut pada tahun 1969 di Dubna dan pada tahun 1970 di Berkeley menunjukkan bahwa unsur baru tersebut memiliki sifat kimia aktinida. Dengan demikian, pada tahun 1970 diketahui bahwa unsur 103 merupakan unsur terakhir dalam deret aktinida.^[53][60] Pada tahun yang sama, kelompok Dubna melaporkan sintesis ²⁵⁵Lr dengan waktu paruh 20 detik dan energi peluruhan alfa 8,38 MeV.^[53] Namun, baru pada tahun 1971 tim fisika nuklir di Universitas California, Berkeley, berhasil melakukan serangkaian eksperimen lengkap untuk mengukur sifat peluruhan inti dari isotop-isotop lawrensium dengan nomor massa 255 hingga 260.^[61][62] Hasilnya mengonfirmasi seluruh hasil sebelumnya dari Berkeley dan Dubna, kecuali penentuan awal yang keliru oleh kelompok Berkeley yang mengidentifikasi isotop pertama mereka sebagai ²⁵⁷Lr, padahal kemungkinan besar isotop tersebut adalah ²⁵⁸Lr.^[53] Semua keraguan terakhir akhirnya hilang pada tahun 1976 dan 1977, ketika energi sinar-X yang dipancarkan oleh ²⁵⁸Lr berhasil diukur.^[53]

Pada tahun 1971, IUPAC memberikan pengakuan atas penemuan lawrensium kepada Laboratorium Lawrence Berkeley, meskipun data yang mereka miliki belum ideal untuk membuktikan keberadaan unsur tersebut. Namun, pada tahun 1992, IUPAC Transfermium Working Group (TWG) secara resmi mengakui tim fisika nuklir dari Dubna dan Berkeley sebagai penemu bersama lawrensium. TWG menyimpulkan bahwa eksperimen Berkeley pada tahun 1961 merupakan langkah penting dalam penemuan lawrensium, tetapi belum sepenuhnya meyakinkan. Sementara itu, eksperimen Dubna pada tahun 1965, 1968, dan 1970 secara keseluruhan sudah sangat mendekati tingkat kepastian yang diperlukan. Akan tetapi, hanya eksperimen Berkeley pada tahun 1971 yang berhasil menjelaskan dan mengonfirmasi pengamatan sebelumnya sehingga memberikan keyakinan penuh terhadap penemuan unsur 103.^[52][56] Karena nama "lawrencium" telah lama digunakan pada saat itu, IUPAC memutuskan untuk mempertahankannya.^[52] Pada Agustus 1997, IUPAC secara resmi meratifikasi nama "lawrencium" dan lambang "Lr" dalam sebuah pertemuan di Jenewa.^[56]

Karakteristik

Sifat fisik

Lawrensium merupakan unsur terakhir dalam deret aktinida. Para penulis yang membahas unsur ini umumnya menggolongkannya sebagai unsur golongan 3, bersama dengan skandium, itrium, dan lutesium. Hal ini karena kulit elektron-f-nya yang telah terisi diperkirakan membuat lawrensium memiliki kemiripan dengan logam transisi periode ke-7 lainnya. Dalam tabel periodik, lawrensium terletak di sebelah kanan aktinida nobelium, di sebelah kiri logam transisi 6d ruterfordium, dan tepat di bawah lantanida lutesium. Lawrensium diperkirakan memiliki banyak sifat fisik dan kimia yang sama dengan lutesium. Lawrensium diperkirakan berbentuk padat pada kondisi normal dan memiliki struktur kristal susunan padat heksagon (^c/_a = 1,58), mirip dengan lutesium sebagai kongenernya yang lebih ringan. Namun, struktur ini belum diketahui secara eksperimen.^[6] Entalpi sublimasi lawrensium diperkirakan sekitar 352 kJ/mol, yang mendekati nilai lutesium. Hal ini menunjukkan bahwa lawrensium dalam bentuk logam kemungkinan bersifat trivalen, dengan tiga elektron yang terdelokalisasi. Prediksi ini juga didukung oleh ekstrapolasi sistematis nilai kalor penguapan, modulus curah, dan volume atom dari unsur-unsur di sekitarnya.^[63] Sifat tersebut membedakan lawrensium dari aktinida-aktinida akhir yang berada tepat sebelumnya. Fermium dan mendelevium diketahui bersifat divalen, sedangkan nobelium juga diperkirakan bersifat divalen.^[64] Perkiraan entalpi penguapan menunjukkan bahwa lawrensium menyimpang dari pola aktinida akhir dan justru mengikuti pola unsur-unsur 6d berikutnya, yaitu ruterfordium dan dubnium.^[65][66] Hal ini mendukung penggolongan lawrensium sebagai unsur golongan 3.^[66] Sebagian ilmuwan bahkan lebih memilih untuk mengakhiri deret aktinida pada nobelium dan menganggap lawrensium sebagai logam transisi pertama pada periode ke-7.^[67][68]

Lawrensium diperkirakan merupakan logam berwarna keperakan dan trivalen yang mudah teroksidasi oleh udara, uap air, dan asam.^[69] Unsur ini diperkirakan memiliki volume atom yang mirip dengan lutesium serta jari-jari atom logam trivalen sekitar 171 pm.^[63] Lawrensium juga diperkirakan merupakan logam yang cukup berat dengan massa jenis sekitar 14,4 g/cm³.^[3] Titik leburnya diperkirakan sekitar 1.900 K (1.630 °C), yang tidak jauh berbeda dari lutesium, yaitu sekitar 1.925 K (1.652 °C).^[70]

Sifat kimia

Pada tahun 1949, Glenn T. Seaborg, ilmuwan yang mengembangkan konsep aktinida, memprediksi bahwa unsur 103 (lawrensium) seharusnya menjadi unsur terakhir dalam deret aktinida dan bahwa ion Lr³⁺ seharusnya memiliki kestabilan yang kurang lebih sama dengan Lu³⁺ dalam larutan berair. Baru beberapa dekade kemudian unsur 103 berhasil disintesis secara meyakinkan dan prediksi tersebut dikonfirmasi melalui eksperimen.^[71]

Penelitian terhadap unsur ini yang dilakukan pada tahun 1969 menunjukkan bahwa lawrensium bereaksi dengan klorin membentuk suatu produk yang kemungkinan besar merupakan triklorida, LrCl₃. Volatilitasnya ditemukan mirip dengan klorida kurium, fermium, dan nobelium, serta jauh lebih rendah dibandingkan klorida ruterfordium. Pada tahun 1970, penelitian kimia dilakukan menggunakan sekitar 1.500 atom ²⁵⁶Lr dan membandingkannya dengan unsur-unsur yang bersifat divalen (No, Ba, Ra), trivalen (Fm, Cf, Cm, Am, Ac), dan tetravalen (Th, Pu). Ditemukan bahwa lawrensium ikut terekstraksi bersama ion-ion trivalen. Namun, waktu paruh ²⁵⁶Lr yang pendek membuat para peneliti tidak dapat memastikan bahwa lawrensium terelusi sebelum Md³⁺ dalam urutan elusi.^[71] Dalam larutan berair, lawrensium berada sebagai ion trivalen Lr³⁺. Oleh karena itu, senyawanya seharusnya memiliki kemiripan dengan senyawa aktinida trivalen lainnya. Sebagai contoh, lawrensium(III) fluorida (LrF₃) dan hidroksida (Lr(OH)₃) diperkirakan sama-sama tidak larut dalam air.^[71] Karena adanya kontraksi aktinida, jari-jari ion Lr³⁺ seharusnya lebih kecil daripada Md³⁺. Oleh sebab itu, ketika amonium α-hidroksiisobutirat (amonium α-HIB) digunakan sebagai eluen, Lr³⁺ seharusnya terelusi sebelum Md³⁺.^[71] Eksperimen pada tahun 1987 menggunakan isotop ²⁶⁰Lr yang memiliki waktu paruh lebih panjang mengonfirmasi bahwa lawrensium bersifat trivalen dan terelusi pada posisi yang kurang lebih sama dengan erbium. Penelitian tersebut menemukan bahwa jari-jari ion lawrensium adalah 88,6±0,3 pm, lebih besar daripada yang diperkirakan berdasarkan ekstrapolasi sederhana dari tren periodik.^[71] Eksperimen lanjutan pada tahun 1988 dengan jumlah atom lawrensium yang lebih banyak memperbaiki nilai tersebut menjadi 88,1±0,1 pm dan menghasilkan nilai entalpi hidrasi sebesar −3685±13 kJ/mol.^[71] Ditemukan pula bahwa kontraksi aktinida pada bagian akhir deret aktinida lebih besar daripada kontraksi lantanida yang sebanding, kecuali pada aktinida terakhir, yaitu lawrensium. Penyebabnya diduga berkaitan dengan efek relativistik.^[71]

Diperkirakan bahwa elektron 7s mengalami stabilisasi relativistik. Akibatnya, dalam kondisi reduktif, hanya elektron 7p_1/2 yang mungkin terionisasi sehingga menghasilkan ion monovalen Lr⁺. Namun, seluruh eksperimen yang mencoba mereduksi Lr³⁺ menjadi Lr²⁺ atau Lr⁺ dalam larutan berair tidak berhasil. Hal serupa juga terjadi pada lutesium. Berdasarkan hasil tersebut, potensial elektroda standar pasangan E°(Lr³⁺ → Lr⁺) dihitung kurang dari −1,56 V, yang menunjukkan bahwa keberadaan ion Lr⁺ dalam larutan berair kemungkinan tidak stabil. Batas atas untuk pasangan E°(Lr³⁺ → Lr²⁺) diperkirakan sebesar −0,44 V. Sementara itu, nilai E°(Lr³⁺ → Lr) dan E°(Lr⁴⁺ → Lr³⁺) masing-masing diperkirakan sebesar −2,06 V dan +7,9 V.^[71] Kestabilan keadaan oksidasi golongan pada deret logam transisi 6d menurun dengan urutan Rf^IV > Db^V > Sg^VI. Lawrensium melanjutkan kecenderungan tersebut, dengan keadaan Lr^III lebih stabil daripada Rf^IV.^[72]

Dalam molekul lawrensium dihidrida (LrH₂) yang diprediksi memiliki bentuk bengkok, orbital 6d lawrensium diperkirakan tidak berperan penting dalam pembentukan ikatan, berbeda dengan yang terjadi pada lantanum dihidrida (LaH₂). LaH₂ memiliki panjang ikatan La–H sebesar 2,158 Å, sedangkan LrH₂ diperkirakan memiliki ikatan Lr–H yang lebih pendek, yaitu sekitar 2,042 Å. Hal ini disebabkan oleh kontraksi dan stabilisasi relativistik orbital 7s dan 7p yang terlibat dalam pembentukan ikatan. Sebaliknya, subkulit 5f bersifat seperti inti dan subkulit 6d sebagian besar tidak terlibat. Secara umum, molekul LrH₂ dan LrH diperkirakan lebih menyerupai spesi talium yang bersesuaian daripada spesi lantanida yang bersesuaian. Talium memiliki konfigurasi valensi gas 6s²6p¹, yang analog dengan konfigurasi 7s²7p¹ lawrensium.^[73] Konfigurasi elektron Lr⁺ dan Lr²⁺ masing-masing diperkirakan adalah 7s² dan 7s¹. Namun, pada spesi ketika ketiga elektron valensi lawrensium terionisasi sehingga secara formal menghasilkan kation Lr³⁺, lawrensium diperkirakan akan berperilaku seperti aktinida pada umumnya dan sebagai homolog yang lebih berat dari lutesium. Hal ini terutama karena tiga potensial ionisasi pertama lawrensium diperkirakan serupa dengan lutesium. Oleh karena itu, berbeda dengan talium tetapi serupa dengan lutesium, lawrensium diperkirakan lebih cenderung membentuk LrH₃ daripada LrH. Senyawa LrCO juga diperkirakan memiliki kemiripan dengan LuCO, yang juga belum diketahui. Kedua logam tersebut memiliki konfigurasi valensi σ²π¹ dalam senyawa monokarbonilnya. Ikatan pπ–dπ diperkirakan terdapat dalam LrCl₃, sebagaimana terdapat pada LuCl₃ dan secara umum pada senyawa LnCl₃. Anion kompleks [Lr(C₅H₄SiMe₃)₃]⁻ diperkirakan stabil dengan konfigurasi 6d¹ pada lawrensium. Orbital 6d tersebut diperkirakan menjadi orbital molekul terisi tertinggi pada lawrensium. Struktur elektronik ini analog dengan struktur elektronik senyawa lutesium yang bersesuaian.^[74]

Sifat atom

Lawrensium memiliki tiga elektron valensi; elektron 5f berada di dalam inti atom.^[75] Pada tahun 1970, diprediksi bahwa konfigurasi elektron keadaan dasar lawrensium adalah [Rn]5f¹⁴6d¹7s² (simbol suku keadaan dasar ²D_3/2), sesuai dengan prinsip Aufbau dan mengikuti konfigurasi [Xe]4f¹⁴5d¹6s² dari homolog lawrensium yang lebih ringan, yaitu lutesium.^[76] Namun, pada tahun berikutnya, diterbitkan perhitungan yang mempertanyakan prediksi tersebut. Perhitungan tersebut justru memperkirakan konfigurasi yang tidak biasa, yaitu [Rn]5f¹⁴7s²7p¹.^[76] Meskipun perhitungan awal memberikan hasil yang saling bertentangan,^[77] penelitian dan perhitungan yang lebih baru mengonfirmasi dugaan konfigurasi s²p.^[78][79] Perhitungan relativistik pada tahun 1974 menyimpulkan bahwa perbedaan energi antara kedua konfigurasi tersebut sangat kecil sehingga belum dapat dipastikan mana yang merupakan keadaan dasar.^[76] Perhitungan selanjutnya pada tahun 1995 menyimpulkan bahwa konfigurasi s²p seharusnya lebih stabil secara energi. Hal ini disebabkan orbital s dan p_1/2 yang berbentuk hampir bulat berada paling dekat dengan inti atom sehingga bergerak cukup cepat dan mengalami peningkatan massa relativistik yang signifikan.^[76]

Pada tahun 1988, sebuah tim ilmuwan yang dipimpin oleh Eichler menghitung bahwa entalpi adsorpsi lawrensium pada permukaan logam akan berbeda cukup besar bergantung pada konfigurasi elektronnya. Perbedaan tersebut memungkinkan dilakukannya eksperimen untuk menentukan konfigurasi elektron lawrensium berdasarkan sifat tersebut.^[76] Konfigurasi s²p diperkirakan membuat lawrensium lebih mudah menguap dibandingkan konfigurasi s²d dan lebih menyerupai unsur blok-p, yaitu timbal. Namun, tidak ditemukan bukti bahwa lawrensium bersifat mudah menguap. Batas bawah entalpi adsorpsi lawrensium pada kuarsa atau platina juga ditemukan jauh lebih tinggi daripada nilai yang diperkirakan untuk konfigurasi s²p.^[76]

Pada tahun 2015, energi ionisasi pertama lawrensium berhasil diukur menggunakan isotop ²⁵⁶Lr.^[81] Nilai yang diperoleh adalah 4,96+0,08−0,07 eV, yang sangat sesuai dengan prediksi teoretis relativistik sebesar 4,963(15) eV. Pengukuran ini juga menjadi langkah awal dalam pengukuran energi ionisasi pertama unsur-unsur transaktinida.^[81] Nilai tersebut merupakan yang terendah di antara seluruh lantanida dan aktinida. Hasil ini mendukung konfigurasi s²p karena elektron 7p_1/2 diperkirakan hanya terikat secara lemah. Karena energi ionisasi umumnya meningkat dari kiri ke kanan pada blok-f, nilai yang rendah ini menunjukkan bahwa lutesium dan lawrensium lebih tepat ditempatkan dalam blok-d, sesuai dengan tren yang mereka ikuti, bukan dalam blok-f. Hal tersebut berarti lutesium dan lawrensium merupakan homolog yang lebih berat dari skandium dan itrium, bukan dari lantanium dan aktinium.^[80] Meskipun beberapa perilaku yang menyerupai logam alkali telah diprediksi,^[82] eksperimen adsorpsi menunjukkan bahwa lawrensium bersifat trivalen, seperti skandium dan itrium, bukan monovalen seperti logam alkali.^[65] Pada tahun 2021, batas bawah energi ionisasi kedua lawrensium (>13,3 eV) juga berhasil ditentukan secara eksperimen.^[83]

Meskipun konfigurasi s²p diketahui sebagai konfigurasi keadaan dasar atom lawrensium, konfigurasi ds² diperkirakan merupakan konfigurasi keadaan tereksitasi berenergi rendah. Energi eksitasinya dihitung secara berbeda dalam berbagai penelitian, yaitu sekitar 0.156 eV, 0,165 eV, atau 0,626 eV.^[74] Oleh karena itu, lawrensium masih dapat dianggap sebagai unsur blok-d, meskipun memiliki konfigurasi elektron yang tidak biasa, seperti yang juga terjadi pada kromium atau tembaga. Hal ini disebabkan oleh perilaku kimianya yang sesuai dengan prediksi bahwa lawrensium merupakan analog yang lebih berat dari lutesium.^[66]

Isotop

Empat belas isotop lawrensium telah diketahui, dengan nomor massa 251–262, 264, dan 266; semuanya bersifat radioaktif.^[84][85][86] Tujuh isomer nuklir telah diketahui. Isotop yang berumur paling panjang, ²⁶⁶Lr, memiliki waktu paruh sekitar 10 jam dan merupakan salah satu isotop superberat berumur paling panjang yang diketahui.^[87] Namun, isotop-isotop yang berumur lebih pendek biasanya digunakan dalam eksperimen kimia karena ²⁶⁶Lr hanya dapat diproduksi sebagai produk peluruhan akhir dari unsur-unsur yang bahkan lebih berat dan lebih sulit dibuat: isotop ini ditemukan pada tahun 2014 dalam rantai peluruhan ²⁹⁴Ts.^{[84][85] 256}Lr (waktu paruh 27 detik) digunakan dalam penelitian kimia pertama terhadap lawrensium; ²⁶⁰Lr yang berumur lebih panjang (waktu paruh 2,7 menit) biasanya digunakan untuk keperluan ini.^[84] Setelah ²⁶⁶Lr, isotop-isotop yang berumur paling panjang adalah ²⁶⁴Lr (4,8+2,2
−1,3 jam), ²⁶²Lr (3,6 jam), dan ²⁶¹Lr (44 menit).^[84][88][89] Semua isotop lawrensium lainnya yang telah diketahui memiliki waktu paruh kurang dari 5 menit, dan yang berumur paling pendek (²⁵¹Lr) memiliki waktu paruh 24,4 milidetik.^{[86][88][89][90]} Waktu paruh isotop-isotop lawrensium sebagian besar meningkat secara bertahap dari ²⁵¹Lr hingga ²⁶⁶Lr, dengan penurunan dari ²⁵⁷Lr hingga ²⁵⁹Lr.^[84][88][89]

Pembuatan dan pemurnian

Sebagian besar isotop lawrensium dapat diproduksi dengan membombardir target aktinida (dari amerisium hingga einsteinium) dengan ion ringan (dari boron hingga neon). Dua isotop yang paling penting, ²⁵⁶Lr dan ²⁶⁰Lr, masing-masing dapat diproduksi dengan membombardir ²⁴⁹Cf dengan ion ¹¹B berenergi 70 MeV (menghasilkan ²⁵⁶Lr dan empat neutron) serta dengan membombardir ²⁴⁹Bk dengan ¹⁸O (menghasilkan ²⁶⁰Lr, sebuah partikel alfa, dan tiga neutron).^[91] Dua isotop terberat dan berumur paling panjang yang diketahui, ²⁶⁴Lr dan ²⁶⁶Lr, hanya dapat diproduksi dengan hasil yang jauh lebih rendah sebagai produk peluruhan dubnium, yang prekursor pembentuknya adalah isotop moskovium dan tenesin.

Baik ²⁵⁶Lr maupun ²⁶⁰Lr memiliki waktu paruh yang terlalu singkat untuk memungkinkan proses pemurnian kimia secara lengkap. Oleh karena itu, eksperimen awal dengan ²⁵⁶Lr menggunakan ekstraksi pelarut secara cepat, dengan zat pengelat tenoiltrifluoroaseton (TTA) yang dilarutkan dalam metil isobutil keton (MIBK) sebagai fase organik, sedangkan fase berair berupa larutan asetat yang diberi penyangga. Ion-ion dengan muatan berbeda (+2, +3, atau +4) kemudian akan terekstraksi ke dalam fase organik pada rentang pH yang berbeda, tetapi metode ini tidak dapat memisahkan aktinida trivalen sehingga ²⁵⁶Lr harus diidentifikasi berdasarkan partikel alfa berenergi 8,24 MeV yang dipancarkannya.^[91] Metode yang lebih baru memungkinkan elusi selektif secara cepat menggunakan α-HIB dilakukan dalam waktu yang cukup untuk memisahkan isotop ²⁶⁰Lr yang berumur lebih panjang, yang dapat dilepaskan dari foil penangkap menggunakan asam klorida 0,05 M.^[91]

Lihat pula

• Portal Kimia

Catatan

Referensi

Bibliografi

• 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 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.
• Silva, Robert J. (2011). "Chapter 13. Fermium, Mendelevium, Nobelium, and Lawrencium". Dalam Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (ed.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Netherlands: Springer. doi:10.1007/978-94-007-0211-0_13. ISBN 978-94-007-0210-3.
• 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. S2CID 55434734.

Pranala luar

• (Inggris) "Chart of Nuclides". National Nuclear Data Center (NNDC). Diarsipkan dari asli tanggal 10 Oktober 2018. Diakses tanggal 30 Agustus 2026.
• (Inggris) Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division: Periodic Table – Lawrencium
• (Inggris) Lawrencium di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)

l b s Tabel periodik (besar)
	1	2															3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	H																															He
2	Li	Be																									B	C	N	O	F	Ne
3	Na	Mg																									Al	Si	P	S	Cl	Ar
4	K	Ca															Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
5	Rb	Sr															Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
6	Cs	Ba	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
7	Fr	Ra	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og
Logam alkali Logam alkali tanah Lan­tanida Aktinida Logam transisi Logam miskin Metaloid Nonlogam poliatomik Nonlogam diatomik Gas mulia Sifat kimia belum diketahui