Ik wil alles weten

Neptunium

Pin
Send
Share
Send


Neptunium (chemisch symbool np, atoomnummer 93) is een zilverachtig radioactief metaalachtig element, behorend tot de actinideserie. Het is het eerste transuranische element1 en het eerste lid van deze groep dat synthetisch is geproduceerd. Zijn meest stabiele isotoop, 237Np, is een bijproduct van kernreactoren en de productie van plutonium. Het wordt ook gevonden in sporenhoeveelheden in uraniumerts. Het kan worden gebruikt als component in apparatuur voor het detecteren van neutronen en kan mogelijk worden gebruikt als brandstof voor een kernreactor of om een ​​kernwapen te maken.

Voorval

Sporenhoeveelheden neptunium worden van nature gevonden als vervalproducten van transmutatiereacties in uraniumerts. De isotoop 237Np wordt geproduceerd door de reductie van 237NPF3 met barium of lithiumdamp bij ongeveer 1200 ° C en wordt meestal geëxtraheerd uit gebruikte splijtstofstaven als bijproduct bij de productie van plutonium.

Etymologie en geschiedenis

Neptunium werd genoemd naar de planeet Neptunus, de volgende planeet buiten Uranus, waarna uranium werd genoemd. Het werd voor het eerst ontdekt door Edwin McMillan en Philip H. Abelson in 1940. Aanvankelijk voorspeld door Walter Russell's "spiraalvormige" organisatie van het periodiek systeem, werd het gevonden in het Berkeley Radiation Laboratory van de University of California, Berkeley. Het onderzoeksteam produceerde de isotoop neptunium 239Np (2,4-daagse halfwaardetijd) door uranium te bombarderen met langzaam bewegende neutronen. Het was het eerste transuraniumelement dat synthetisch werd geproduceerd en het eerste transuraniumelement uit de actinideserie dat werd ontdekt.

Nucleaire synthese

Wanneer een atoom van 235U vangt een neutron, het wordt omgezet in een opgewonden toestand van 236U. Ongeveer 81 procent van de opgewonden 236U kernen ondergaan splijting, maar de rest vervalt naar de grondtoestand van 236U door gammastraling uit te zenden. Verdere neutronenvangst creëert 237U die een halfwaardetijd van zeven dagen heeft en dus snel vervalt 237Np. 237U wordt ook geproduceerd via een n, 2n reactie met 238U. Aangezien bijna alle neptunium op deze manier wordt geproduceerd of bestaat uit isotopen die snel rotten, wordt men bijna puur 237Np door chemische scheiding van neptunium.

Opmerkelijke kenmerken

Neptunium is een binnenste overgangsmetaal van de actinideserie, gelegen in periode 7 van het periodiek systeem, tussen uranium en plutonium. Zilverachtig van uiterlijk, dit metaal is redelijk chemisch reactief en wordt gevonden in ten minste drie structurele wijzigingen:

  • alfa-neptunium, orthorhombisch, dichtheid 20,25 Mg / m3,
  • beta-neptunium (boven 280 ° C), tetragonaal, dichtheid (313 ° C) 19,36 Mg / m3en
  • gamma-neptunium (boven 577 ° C), kubisch, dichtheid (600 ° C) 18 Mg / m3

Dit element heeft vier ionische oxidatietoestanden terwijl het in oplossing is:

  • np+3 (lichtpaars), analoog aan het zeldzame aarde-ion Pm+3,
  • np+4 (geel groen);
  • NPO2+ (groenblauw): en
  • NPO2++ (bleekroze).

Isotopes

Veel neptunium radio-isotopen zijn gekenmerkt. De meest stabiele hiervan zijn 237Np, met een halfwaardetijd (t½) van 2,14 miljoen jaar; 236Np, met een halfwaardetijd van 154.000 jaar; en 235Np, met een halfwaardetijd van 396,1 dagen. Alle resterende radioactieve isotopen hebben een halfwaardetijd van minder dan 4,5 dagen, en de meerderheid hiervan heeft een halfwaardetijd van minder dan 50 minuten. Dit element heeft ook vier metatoestanden, waarvan het meest stabiele is 236mNp (t½ 22,5 uur).

De isotopen van neptunium variëren in atoomgewicht van 225.0339 atomaire massa-eenheden (amu) (225Np) tot 244.068 amu (244Np). De isotoop 237Np vervalt uiteindelijk om bismut te vormen, in tegenstelling tot de meeste andere veel voorkomende zware kernen, die vergaan om lood te produceren.

Verbindingen en complexen

Neptunium vormt tri- en tetrahalogeniden zoals NpF3, NpF4NpCl4, NpBr3en NpI3. Het vormt ook oxiden van verschillende samenstellingen, zoals die worden aangetroffen in het uranium-zuurstofsysteem, waaronder Np3O8 en NpO2.

Net als andere actiniden vormt neptunium gemakkelijk een dioxyde-neptunylkern (NpO)2). In het milieu complexeert deze neptunylkern gemakkelijk met carbonaat en andere zuurstofhoudende ionische groepen, zoals OH-, NEE2-, NEE3-, en dus42-). Door dit te doen, vormt het geladen complexen die de neiging hebben gemakkelijk mobiel te zijn met lage affiniteiten voor de bodem. Voorbeelden van deze complexen zijn:

  • NPO2(OH)2-
  • NPO2(CO3)-
  • NPO2(CO3)2-3
  • NPO2(CO3)3-5

Toepassingen

Voorloper in de productie van plutonium-238

De isotoop 237Np kan worden bestraald met neutronen om te creëren 238Pu, een zeldzame isotoop van plutonium, nuttig voor ruimtevaartuigen en militaire toepassingen.

Wapenapplicaties

Neptunium is splijtbaar en zou in theorie kunnen worden gebruikt als reactorbrandstof of om een ​​kernwapen te maken. In 1992 heeft het Amerikaanse ministerie van Energie de verklaring vrijgegeven dat Np-237 'kan worden gebruikt voor een nucleair explosief apparaat'.2 Er wordt niet geloofd dat een echt wapen ooit is gebouwd met behulp van neptunium.

In september 2002 creëerden onderzoekers van het Los Alamos National Laboratory van de Universiteit van Californië de eerste bekende nucleaire kritische massa met behulp van neptunium in combinatie met verrijkt uranium, en ontdekten dat de kritische massa van neptunium minder is dan eerder voorspeld.3 In maart 2004 waren Amerikaanse functionarissen van plan om de voorraad verrijkt neptunium van de natie te verplaatsen naar een site in Nevada.

Zie ook

Notes

  1. ↑ "Transuranische elementen" zijn de chemische elementen met atoomnummers groter dan die van uranium (atoomnummer 92).
  2. ↑ "Beperkte gegevens declassificatiebesluiten: 1946 tot heden." U.S. Department of Energy (1 januari 2001). Ontvangen op 14 maart 2007.
  3. ↑ Weiss, P. "Weinig bestudeerd metaal gaat kritisch - Neptunium kernwapens?" Wetenschappelijk nieuws (26 oktober 2002). Ontvangen op 14 maart 2007.

Referenties

  • Emsley, John. 2001. De bouwstenen van de natuur: een AZ-gids voor de elementen. New York: Oxford University Press. ISBN 0198503407 en ISBN 978-0198503408
  • Greenwood, N. N. en A. Earnshaw. 1998. Chemie van de elementen 2e ed. Oxford, VK; Burlington, MA: Butterworth-Heinemann. ISBN 0750633654.Online versie.
  • Hampel, Clifford A. 1968. De encyclopedie van de chemische elementen. New York: Reinhold Book Corp. ISBN 0442155980 en ISBN 978-0442155988
  • Morss, Lester R., Norman M. Edelstein en Jean Fuger (eds.). 2006. De chemie van de elementen Actinide en Transactinide. 3e ed. 5 vols. Joseph J. Katz, adapter. Dordrecht: Springer. ISBN 1402035551 en ISBN 978-1402035555
  • Stwertka, Albert. 1998. Gids voor de elementen. Rev. editie. New York: Oxford University Press. ISBN 0195080831

Externe links

Alle links zijn opgehaald op 15 november 2018.

  • Neptunium. De Universiteit van Sheffield en WebElements Ltd.
  • Onderzoeksnieuws. "Lab bouwt 's werelds eerste neptunium-bol." U.S. Department of Energy, Office of Science.
  • Databank gevaarlijke stoffen. Neptunium, radioactief. TOXNET, National Library of Medicine.

Pin
Send
Share
Send