Neptunium

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.

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] 5f^4 6d^1 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/cm^3
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

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 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

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

Eksterne henvisninger

Wikimedia Commons har medier relateret til: Neptunium

• 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