Rubidium, Sesium, dan Fransium

Ruang vakum jam atom Sesium, di Laboratorium Nasional Fisika (National Physical Laboratory/NPL) di Inggris. Waktu resmi dunia, yaitu Waktu Universal Terkoordinasi (Universal Time Coodinated/UTC) didasarkan pada waktu yang disimpan oleh sejumlah jam atom Sesium, termasuk yang di NPL.

Dengan menulis artikel tentang Rubidium, Sesium, dan Fransium ini, maka lengkaplah pembahasan saya tentang golongan 1 yang terdiri dari unsur Hidrogen (H), lihat artikel saya: Hidrogen, Unsur dengan Inti Atom Paling Kesepian, dan unsur-unsur alkali: Lithium (Li): Lithium, Logam Paling Ringan, Natrium (Na): Garam Biasa dan Natrium, dan Kalium (K): Kalium Penyeimbang Natrium.

Tabel periodik unsur-unsur kimia, diadaptasi dari buku: Periodic Table Book - A Visual Encyclopedia.

Rubidium
Rubidium (Rb) bernomor atom 37. Rubidium dinamai menurut kata Latin Rubidius, yang bermakna "merah paling tua," karena api berwarna merah yang dihasilkan saat unsur dibakar. Unsur yang sangat reaktif ini menyala jika kontak dengan udara.

Saat kontak dengan air, Rubidium bereaksi keras, menghasilkan gas Hidrogen dan banyak panas. Rubidium sering tidak terkonsentrasi dalam mineral tertentu, tetapi tersebar dalam jumlah kecil melalui berbagai mineral, seperti Leucite dan Pollucite. Sumber utama logam murni Rubidium adalah mineral Lepidolite.

Mineral lain, Rubicline, mengandung lebih banyak Rubidium tetapi mineral ini sangat jarang. Atom Rubidium sensitif terhadap cahaya dan bisa digunakan dalam sel fotolistrik (perangkat yang mengubah energi cahaya menjadi listrik) dan peralatan penglihatan malam.

Rubidium memiliki bentuk radioaktif, yang bisa digunakan untuk mengukur usia batuan.

Saat disuntikkan ke tubuh pasien, Rubidium menargetkan tumor, yang terlihat jelas pada pemindaian tomografi emisi positreon (positron emission tomography/PET).

Rubidium juga digunakan oleh elektronik peka cahaya yang disebut photomultiplier, dan dalam membuat isolator untuk kabel tegangan tinggi dan beberapa jenis kaca khusus.

Kimiawan Jerman Robert Bunsen dan Gustav Kirchhoff menemukan unsur Rubidium pada 1861, 1 tahun setelah mereka menemukan unsur golongan 1 lainnya, Sesium (Cs). Dengan penemuan ini, mereka sadar akan keberadaan unsur yang sebelumnya tidak diketahui, melalui garis-garis berwarna dalam spektrum yang dihasilkan oleh sampel ketika dipanaskan dalam api. Kedua kimiawan tersebut telah membuat katalog spektrum dari unsur-unsur yang diketahui, dengan menggunakan pembakar gas laboratorium yang ditemukan oleh Bunsen.

Bunsen menamakan unsur itu Rubidium karena dua garis merah tua dalam spektrumnya. Unsur murni Rubidium tidak diekstraksi sampai 1928.

Hanya sekitar 3 ton Rubidium murni yang diproduksi setiap tahun, sebagian besar sebagai produk sampingan dari ekstraksi Lithium.

Rubidium meleleh pada 39,3C, jadi bisa mencair pada hari musim panas.

Meskipun merupakan unsur yang cukup melimpah dalam kerak bumi, Rubidium memiliki sedikit penggunaan dan tidak penting dalam organisme hidup, meskipun tubuh manusia akan menyerapnya karena kemiripannya dengan Kalium.

Isotop radioaktif Rubidium-87 digunakan dalam pengobatan, diserap ke dalam sel darah dan sangat mudah dideteksi dengan pencitraan resonansi magnetik (magnetic resonance imaging/MRI), sehingga radiografer bisa menentukan daerah aliran darah rendah (iskemia).

Senyawa-senyawa Rubidium digunakan dalam beberapa sel surya, dan di masa depan unsur ini bisa digunakan dalam mesin penggerak ion untuk pesawat ruang angkasa yang menjelajahi ruang angkasa, karena Rubidium sangat mudah terionisasi.

Sesium
Sesium mmiliki nomor atom 55. Sebagai logam paling reaktif di Bumi, Sesium meledak menjadi api jika kontak dengan udara atau air. Oleh karena itu, Sesium murni disimpan dalam tabung kaca tertutup dari mana semua udara telah tersedot keluar.

Sesium adalah unsur yang langka, dan sebagian besar diekstraksi dari mineral Pollucite. Sesium adalah unsur pertama dari 2 unsur yang ditemukan pada 1860 oleh kimiawan Jerman Robert Bunsen dan Gustav Kirchhoff (unsur keduanya adalah Rubidium, lihat di atas), dari senyawa-senyawa yang diekstraksi dari air pancuran.

Sesium dinamai menurut kata Latin Caesius yang bermakna "biru langit" dan mengacu pada warna api Sesium saat terbakar. Sesium digunakan dalam jam atom, yang mengukur waktu hingga sepersejuta detik. Jam ini sangat akurat sehingga bisa mendapatkan atau kehilangan tidak lebih dari satu detik setiap 300 tahun.

Tidak seperti unsur lain dalam golongan 1, Sesium murni memiliki sedikit semburat (tinge) emas. Dengan titik leleh 28,4C, Sesium bisa mencair di ruangan yang hangat.

Salah satu aplikasi Sesium yang paling penting dan tidak biasa adalah dalam jam atom. Inti dari perangkat yang sangat akurat ini adalah rongga di mana atom Sesium tereksitasi oleh gelombang mikro. Pada frekuensi gelombang mikro tertentu, elektron dalam atom Sesium menghasilkan radiasi dengan frekuensi yang persis sama, dan rongga tersebut dikatakan beresonansi. Frekuensi gelombang mikro sesuai dengan energi foton gelombang mikro yang dihasilkan oleh atom Sesium, yang ditentukan oleh tingkat energi elektron.

Waktu resmi dunia, yaitu Waktu Universal Terkoordinasi (Universal Time Coodinated/UTC) adalah waktu rata-rata yang disimpan oleh lebih dari 70 buah jam atom di laboratorium di seluruh dunia. Jam yang paling akurat bisa menentukan waktu dengan sangat handal sehingga dua buah jam yang sama hanya akan berbeda tidak lebih dari 1 detik setelah 100 juta tahun.

Karena penggunaannya dalam jam atom, Sesium adalah inti dari definisi detik. Pada 1967, Komite Internasional untuk Berat dan Ukuran (International Committee on Weights and Measures/CIPM) memutuskan bahwa "detik adalah durasi 9.192.631.770 periode radiasi yang sesuai dengan transisi antara dua tingkat hiperhalus dari keadaan dasar atom Sesium-133."

Fransium
Fransium memiliki nomor atom 87. Kimiawan Prancis Marguerite Perey menemukan Fransium pada 1939 saat mempelajari sampel murni dari logam radioaktif lain, Aktinium (Ac)yang meluruh, lihat artikel saya: Lantanoid dan Aktinoid, Golongan 3, Periode 6 dan 7.
Perey mendapati Aktinium itu terurai untuk membentuk Thorium (Th) dan unsur yang sebelumnya tidak diketahui. Dia menamai unsur itu Fransium menurut nama negara asalnya.

Fransium adalah unsur alami paling langka di Bumi. Para ilmuwan berpikir mungkin ada hanya 30 gram Fransium dalam bebatuan Bumi. Atom Fransium terbentuk ketika unsur-unsur radioaktif terurai. Fransium dapat diekstraksi dari bijih radioaktif seperti Thorite dan Uraninite, keduanya mengandung sejumlah kecil Fransium.

34 isotop Fransium yang diketahui, tetapi bahkan yang paling stabil sekalipun, Fransium-223, memiliki waktu paruh hanya 22 menit. Namun demikian, Fransium memang terbentuk secara alami, meskipun mungkin tidak lebih dari beberapa gram pada satu waktu di seluruh dunia. Walaupun demikian, sampai saat ini sampel terbesar dari logam yang dibuat hanya mengandung 300.000 atom, yang dihasilkan dari bombardir atom emas dengan atom Oksigen dan bertahan hanya beberapa hari. Fransium tidak diketahui kegunaannya di luar penelitian.

Kepustakaan:
1. How It Works - Book of the Elements, ed. 5, Imagine Publishing Ltd., United Kingdom, 2016.
2. Periodic Table Book - A Visual Encyclopedia, Dorling Kindersley Limited (Penguin Random House), Great Britain, 2017.
3. Diary Johan Japardi.
4. Berbagai sumber daring.

Jonggol, 26 Juni 2021

Johan Japardi