Neptunium

Neptunium
Neptunium
	Sølv-metallisk
Periodiske system
Generelt
Atomtegn	Np
Atomnummer	93
Elektronkonfiguration	2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
Gruppe	Ingen (Actinider)
Periode	7
Blok	f
Atomare egenskaber
Atommasse	(237)
Atomradius	175 pm
Elektronkonfiguration	[Rn] 5f4 6d1 7s²
Elektroner i hver skal	2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin	6, 5, 4, 3
Elektronegativitet	1,36 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
Tilstandsform	Fast stof
Krystalstruktur	Tre former: ortorhombisk, ; tetragonal, kubisk
Massefylde (fast stof)	20,2 g/cm3
Smeltepunkt	637 °C
Kogepunkt	4000 °C
Smeltevarme	3,2 kJ/mol
Fordampningsvarme	336 kJ/mol
Varmefylde	29,46 J·mol–1K–1
Varmeledningsevne	6,3 W·m–1K–1
Elektrisk resistivitet	1,220 µΩ·m (20 °C)
Magnetiske egenskaber	Ukendt
	v; d; r;

Neptunium er et grundstof med symbolet Np og atomnummer 93 i det periodiske system. Det er et sølvfarvet radioaktivt grundstof som hører til actiniderne. Dets mest stabile isotop, ²³⁷Np, er et biprodukt fra kernereaktorer og plutoniumproduktion, og kan bruges som komponent i neutrondetektionsapparatur. Neptunium findes naturligt i små mængder i uranårer.^[1]

Karakteristika

Neptunium er forholdsvis kemisk reaktivt og findes i mindst tre forskellige former:

alfa-neptunium som har ortorhombisk krystalstruktur og en massefylde på 20,25 Mg/m³
beta-neptunium (over 280 °C), som er tetragonalt og har en massefylde på 19,36 Mg/m³ (ved 313 °C)
gamma-neptunium (over 577 °C), som er kubisk og har en massefylde på 18 Mg/m³ (ved 600 °C)

Dette grundstof har fire oxidationstrin i opløsning:

Np⁺³ (bleglilla)
Np⁺⁴ (gulgrøn);
NpO₂⁺ (blågrøn)
NpO₂⁺⁺ (bleg lyserød)

Neptunium danner tri- og tetrahalider som f.eks. NpF₃, NpF₄, NpCl₄, NpBr₃ og NpI₃. Derudover danner neptunium oxider som f.eks. Np₃O₈ og NpO₂.

Neptunium og andre actinider dioxidneptunyl-forbindelser (NpO₂). I miljøet dannes dioxidneptunyler ladede komplexer med karbonat og andre iltholdige enheder (OH^-, NO₂^-, NO₃^-, and SO₄^-2). Eksempler:

NpO₂(OH)₂^-1
NpO₂(CO₃)^-1
NpO₂(CO₃)₂^-3
NpO₂(CO₃)₃^-5

Anvendelse

Når ²³⁷Np bestråles med neutroner dannes der ²³⁸Pu, som er en sjælden og værdifuld isotop, der bruges i rumfart og militære sammenhænge.

Historie

Neptunium (opkaldt efter planeten neptun) blev opdaget af Edwin McMillan og Philip Abelson i 1940. ²³⁹Np (som har en halveringstid på 2,4 dage) blev fremstillet ved at bombardere uran med langsomme neutroner. Det var det første grundstof efter uran i actiniderækken som blev opdaget og tillige fremstillet syntetisk.

Forekomst

Der findes små mængder af neptunium som henfaldsprodukter i uranårer. ²³⁷Np kan fremstilles ved reduktion af ²³⁷NpF₃ med barium- eller lithiumdamp ved 1200 °C, men udvindes oftest med ekstraktion fra brugt kernebrændsel som et biprodukt af produktion af plutonium.

Isotoper

19 radioisotoper af neptunium er blevet karakteriseret. De mest stabile er ²³⁷Np med en halveringstid på 2,14 millioner år, ²³⁶Np med en halveringstid på 154.000 år, og ²³⁵Np med en halveringstid på 396,1 dage. De resterende radioaktive isotoper har halveringstider der er mindre end 4,5 dage, og de fleste under 50 minutter.

Neptuniums isotoper har atommasser mellem 225,0339 u (²²⁵Np) og 244,068 u (²⁴⁴Np).

Neptuniums isotoper henfalder på forskellige måder, bl.a. alfa-henfald til uran eller plutonium. ²³⁷Np henfalder til bismuth i modsætning til de fleste andre tunge kerner, som henfalder til bly.

Kilder

^ Royal Society of Chemistry. "Trace quantities occur naturally in uranium ores" (engelsk). Hentet 12. oktober 2016.

Eksterne henvisninger

WebElements.com – Neptunium
Lab builds world's first neptunium sphere Arkiveret 25. september 2006 hos Wayback Machine
Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division: Periodic Table – Neptunium Arkiveret 12. oktober 2006 hos Wayback Machine
Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1

[1] Royal Society of Chemistry. "Trace quantities occur naturally in uranium ores" (engelsk). Hentet 12. oktober 2016.

[1]