Нептунијум (Np, лат. neptunium) је хемијски елемент из групе актиноида са атомским бројем 93.[3] Име је добио по планети Нептун.[4] Нептун је радиоактиван елемент сребрне боје, није застуљен у природи. Реагује са кисеоником, воденом паром и киселинама. Са базама не реагује. Нептунијум је откривен 1940. године у САД, али је то откриће објављено тек 6 година касније.

Нептунијум
Np sphere.jpg
Општа својства
Име, симболнептунијум, Np
Изгледсребрнасто металичан
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
Pm

Np

(Uqs)
уранијумнептунијумплутонијум
Атомски број (Z)93
Група, периодагрупа Н/Д, периода 7
Блокf-блок
Масени број237 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
Физичка својства
Тачка топљења912±3 K ​(639±3 °‍C, ​1182±5 °F)
Тачка кључања4447 K ​(4174 °‍C, ​7545 °F) (екстраполирано)
Густина при с.т.алфа: 20.45 g/cm3[1]
прихваћена стандардна вредност: 19.38 g/cm3
Топлота фузије5,19 kJ/mol
Топлота испаравања336 kJ/mol
Мол. топл. капацитет29,46 J/(mol·K)
Напон паре
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 2194 2437
P (Pa) 103 104 105
на T (K)
Атомска својства
Електронегативност1,36
Енергије јонизације1: 604,5 kJ/mol
Атомски радијус155 pm
Ковалентни радијус190±1 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структураорторомбична
Orthorhombic кристална структура за нептунијум
Топл. водљивост6,3 W/(m·K)
Електрична отпорност1,220 µΩ·m (at 22 °C)
Магнетни распоредпарамагнетичан[2]
CAS број7439-99-8
Историја
Именовањепо планети Нептун, која је названа по римском богу мора Нептуну
ОткрићеЕдвин Матисон Макмилан и Филип Х. Абелсон (1940)
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
235Np syn 396,1 d α 231Pa
ε 235U
236Np syn 1,54×105 y ε 236U
β 236Pu
α 232Pa
237Np трагови 2,144×106 y α 233Pa
239Np трагови 2,356 d β 239Pu
референцеВикиподаци

У периодном систему елемената налази се у групи актиноида (f-блок 7. периоде). Нептунијум је први међу такозваним трануранијским елементима, који се, осим трагова нептунијума и плутонијума, на Земљи више не налазе у природи. Нептунијум је отровни и радиоактивни тешки метал. Име је добио по планети Нептун, јер та планета у Сунчевом систему следи након Урана. Аналогно планетама, нептунијум такође слиједи уранијум у периодном систему, а након њега следи плутонијум, најтежи елемент који се може наћи у природи, са атомским бројем 94.

ИсторијаУреди

 
Мендељејев периодични систем из 1871. са празником за нептунијум у доњој ивици, након уранијума (U = 240)

У мају 1934. немачка физичарка и хемичарка Ида Нодак објавила је запажања о тадашњим празнинама у периодном систему елемената те је на крају свог рада поставила теорију о могућности постојања трансуранских елемената.[5] Неколико недења касније Енрико Ферми објавио је три своја рада на исту тему.[6][7][8] Нодак се у септембру 1934. у низу дискусија разишла са Фермијем по питању наводног открића елемента 93. У својим излагањима, она је између осталог предвидела његово откриће помоћу цепања атомских језгара индукованих неутронима. „Било би замисливо да би се бомбардовањем тешких језгара неутронима, она распала у неколико већих „комада”, који би можда били изотопи већ познатих елемената, али не и суседи (у ПСЕ) озрачених елемената”, изјавила је Нодак.[9]

Радиоактивни елемент нептунијум први пут су синтетисали 1940. научници Едвин Матисон Макмилан и Филип Х. Абелсон бомбардовањем језгара уранијума неутронима.[10][11][12]

 
Наведена времена односе се на времена полураспада.

Артур Ч. Вол и Глен Т. Сиборг открили су 1942. изотоп нептунијума 237Np. Он је настао из изотопа уранијума 237U, који емитује β-зраке са временом полураспада од седам дана, или (n, 2n) процесом из изотопа 238U. Изотоп 237Np емитује алфа-зраке а има време полураспада од око 2.144.000 година.[13]

 

Године 1950. из изотопа уранијума 233U, 235U и 238U путем бомбардовања деутеронима добијени су изотопи нептунијума 231Np, 232Np и 233Np.[14] Године 1958. из високообогаћеног уранијума 235U, такође бомбардовањем деутеронима, добијени су изотопи 234Np, 235Np и 236Np.[15] Једносатна активност нептунијума, која је раније приписивана изотопу 241Np, заправо „припада” изотопу 240Np.[16]

ОсобинеУреди

ФизичкеУреди

Метални нептунијум има сребренаст изглед, хемијски је веома реактиван и постоји у најмање три различите модификације:[17]

Модификације при атмосферском притиску
Ознака фазе стабилни температурни
распон
густина (при температури) кристални систем
α-Np 20,25 g/cm3 (20 °C) орторомпски
β-Np изнад 280 °C 19,36 g/cm3 (313 °C) тетрагонални
γ-Np изнад 577 °C 18,0 g/cm3 (600 °C) кубни

Сматра се да је нептунијум један од најгушћих хемијских елемената. Поред ренијума, осмијума, иридијума и платине, он је један од малобројних елемената са густином изнад 20 g/cm3.

ХемијскеУреди

Нептунијум гради цели низ једињења у којима се може налазити у оксидационим стањима од +3 до +7. Тако нептунијум заједно с плутонијумом поседује највише могуће оксидацоно стање међу свим актиноидима. У воденим растворима јони нептунијума имају врло карактеристичну боју. На пример јон Np3+ је љубичаст, док је Np4+ жуто-зелен, а NpVO2+ зелен. Осим њих, јон NpVIO22+ је ружичасто-црвен док је NpVIIO23+ тамно зелен.[18]

ИзотипиУреди

Укупно је познато 20 изотопа нептунијума те пет нуклеарних изомера. Најдуже „живући” изотопи су 237Np са временом полураспада од 2,144 милиона година, 236Np са 154 хиљаде година и 235Np sa 396,1 дана. Остали изотопи и нуклеарни изомери имају времена полураспада између 45 наносекунди (237m1Np) и 4,4 дана (234Np).

  • 235Np се распада са временом полураспада од 396,1 дана, тако што се 99,9974% распадне путем електронског захвата на уранијум 235U а 0,0026% путем алфа-распада на протактинијум 231Pa, који се налази један корак иза 235U у такозваној уранијум-актинијум серији.
  • 236Np се распада са временом полураспада од 154.000 година, тако што се 87,3% распадне путем електронског захвата на уранијум 236U, 12,5% се распада путем бета-распада на плутонијум 236Pu а 0,16% путем алфа-распада на протактинијум 232Pa. Уранијум 236U налази се у торијумовој серији (ланцу) распада те се са временом полураспада од 23,42 милиона година распада до свог „званичног” почетног нуклида 232Th. Изотоп 236Pu се распада уз време полураспада од 2,858 године[19] путем алфа-распада на „међупроизвод” 232U, који се уз време полураспада од 68,9 година опет распада до 228Th, изотоп на главној грани распадног ланца.
  • 237Np распада се са временом полураспада од 2,144 милиона година путем алфа-распада на протактинијум 233Pa. 237Np је тако и главно полазиште нептунијумеве серије, ланца распада који завршава стабилним изотопом талијума 205Tl.

РеференцеУреди

  1. ^ Sanchez, Rene G.; Loaiza, David J.; Kimpland, Robert H.; Hayes, David K.; Cappiello, Charlene C.; Myers, William L.; Jaegers, Peter J.; Clement, Steven D.; Butterfield, Kenneth B. „Criticality of a 237Np Sphere” (PDF). Japanese Atomic Energy Agency. Приступљено 2014-08-06. 
  2. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Ida Noddack (1934). „Das Periodische System der Elemente und seine Lücken”. Angewandte Chemie. 47 (20): 301—305. doi:10.1002/ange.19340472002. 
  6. ^ E. Fermi (1934). „Radioactivity Induced by Neutron Bombardment”. Nature. 133: 757—757. doi:10.1038/133757a0. 
  7. ^ E. Fermi (1934). „Element No. 93”. Nature. 133: 863—864. doi:10.1038/133863e0. 
  8. ^ E. Fermi (1934). „Possible Production of Elements of Atomic Number Higher than 92”. Nature. 133: 898—899. doi:10.1038/133898a0. 
  9. ^ Ida Noddack (1934). „Über das Element 93”. Angewandte Chemie. 47 (37): 653—655. doi:10.1002/ange.19340473707. 
  10. ^ E. McMillan; P. H. Abelson (1940). „Radioactive Element 93”. Physical Review. 57: 1185—1186. doi:10.1103/PhysRev.57.1185.2. 
  11. ^ A. B. Garrett (1947). „The Chemistry of Elements 93, 94, 95 and 96 (Neptunium, Plutonium, Americium and Curium)” (pdf). The Ohio Journal of Science. XLVII (3): 103—106. 
  12. ^ „Rundschau”. Angewandte Chemie. 59: 61—63. 1947. doi:10.1002/ange.19470590206. 
  13. ^ K. Wirtz (1946). „Die neuen Elemente Neptunium, Plutonium, Americium und Curium” (PDF). Zeitschrift für Naturforschung. 1: 543—544. 
  14. ^ L. B. Magnusson; S. G. Thompson; G. T. Seaborg (1950). „New Isotopes of Neptunium”. Physical Review. 78 (4): 363—372. doi:10.1103/PhysRev.78.363. 
  15. ^ J. E. Gindler; J. R. Huizenga; D. W. Engelkemeir (1958). „Neptunium Isotopes: 234, 235, 236”. Physical Review. 109 (4): 1263—1267. doi:10.1103/PhysRev.109.1263. 
  16. ^ Richard M. Lessler; Maynard C. Michel (1960). „Isotopes Np240 and Np241”. Physical Review. 118 (1): 263—264. doi:10.1103/PhysRev.118.263. 
  17. ^ Harry H. Binder (1999). Lexikon der chemischen Elemente. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. стр. 413—419. ISBN 3-7776-0736-3. 
  18. ^ Arnold F. Holleman; Nils Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. стр. 2149. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  19. ^ G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3—128. Архивирано из оригинала (pdf) на датум 20. 7. 2011. Приступљено 5. 1. 2016. 

ЛитератураУреди

Спољашње везеУреди