Neptunium

grundstof med atomnummer 93

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]

Neptunium
Sølv-metallisk
Periodiske system
Generelt
AtomtegnNp
Atomnummer93
Elektronkonfiguration2, 8, 18, 32, 22, 9, 2 Elektroner i hver skal: 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2. Klik for større billede.
GruppeIngen (Actinider)
Periode7
Blokf
Atomare egenskaber
Atommasse(237)
Atomradius175 pm
Elektronkonfiguration[Rn] 5f4 6d1 7s²
Elektroner i hver skal2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin6, 5, 4, 3
Elektronegativitet1,36 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
TilstandsformFast stof
KrystalstrukturTre former: ortorhombisk,
tetragonal, kubisk
Massefylde (fast stof)20,2 g/cm3
Smeltepunkt637 °C
Kogepunkt4000 °C
Smeltevarme3,2 kJ/mol
Fordampningsvarme336 kJ/mol
Varmefylde29,46 J·mol–1K–1
Varmeledningsevne6,3 W·m–1K–1
Elektrisk resistivitet1,220 µΩ·m (20 °C)
Magnetiske egenskaberUkendt

Karakteristika

redigér

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

redigér

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

Historie

redigér

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

redigér

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

redigér

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.

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

Eksterne henvisninger

redigér
 
Wikimedia Commons har medier relateret til: