Tämä on lupaava artikkeli.

Neptunium

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Uraani←Neptunium→Plutonium
Pm
↑
Np
↓
-


Yleistä
Nimi Neptunium
Tunnus Np
Järjestysluku 93
Luokka aktinoidi
Lohko f-lohko
Ryhmä -
Jakso 7
Tiheys20,45[1]· 103kg/m3
Värihopeisen metallinen
Löytövuosi, löytäjä 1940,Edwin McMillanjaPhilip H. Abelson
Atomiominaisuudet
Atomipaino(Ar)(237)
Atomisäde,mitattu (laskennallinen)155[2]pm
Kovalenttisäde190[2]pm
Van der Waalsin säde221[2]pm
Orbitaalirakenne[Rn] 5f46d17s2
Elektronejaelektronikuorilla2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
Hapetusluvut+VI,+V,+IV, +III
KiderakenneOrtorombinen, kuutiollinen tai tetragonaalinen
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste913K(640[3]°C)
Kiehumispiste4 175 K (3 902[3]°C)
Moolitilavuus11,59[3]· 10−3m3/mol
Höyrystymislämpö335[1]kJ/mol
Sulamislämpö10[1]kJ/mol
Muuta
Elektronegatiivisuus1,36[1](Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti luotettavaa dataa ei saatavissa kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus8,3 • 105[1]S/m
Lämmönjohtavuus6[1]W/(m·K)
Tiedotnormaalilämpötilassa ja -paineessa

Neptunium(lat.neptunium) onalkuaine,jonkakemiallinen merkkionNp,järjestysluku93 jaCAS-numero7439-99-8. Neptunium kuuluuaktinoideihinja on ensimmäinentransuraani.Se sijaitseejaksollisessa järjestelmässäuraaninjälkeen ja ennenplutoniumia.Neptuniumin pysyvintäisotooppiaNp-237:ää muodostuuydinreaktioissa.Alkuaineenmoolimassaon 237u.Se on hopeanhohtoinenmetallija sentiheyson likipitäen 20 000 kg/m³. Neptunium on nimettyplaneettaNeptunuksenmukaan ja se löydettiin 1940 pommitettaessa uraanianeutroneilla.Neptuniumia on käytetty lähinnä mittalaitteissa.

Ominaisuudet

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]
Neptuniumkuula

Fysikaaliset ominaisuudet

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]

Neptunium on hopeisen harmaa radioaktiivinenmetalli.Sensulamispisteon 640 °C ja tiheys 20,45 g/cm3.Neptuniumilla on kolmeallotroppistamuotoa. Huoneenlämmössä neptunium on alfa-muodossa, jolloin senkiderakenneon rombinen. Yli 280 °C lämpötilassa se on beta-muodossa, jolloin sen kiderakenne on tetraedrinen. Yli 577 °C neptunium on gamma-muodossaan, ja sen kiderakenne on kuutiollinen.[4][5]

Kemialliset ominaisuudet ja yhdisteet

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]

Neptunium on suhteellisen reaktiivinen. Se reagoi nopeasti muun muassa hapen kanssa muodostaen neptuniumoksidia. Se reagoi monien epämetallien kanssa, mutta ei reagoi emästen kanssa. Neptunium muodostaa joitakin erikoisia yhdisteitä, kuten neptuniumdialuminidin (NpAl2) ja neptuniumberyllidin (NpBe3). Näiden erikoisuus on se, että näissä kaksi metallia muodostavat yhdisteen, joka ei olelejeerinki.Neptunium-jauhe onpyroforista,eli helposti syttyvää.[5][6]

Neptuniumilla on useitahapetusasteita.Hapetusasteella +III neptunium on vesiliuoksessa violettia ja hapetuasteella +IV kellertävän vihreää, +V (NpO2+) on happoliuoksissa vihreää ja emäksisissä liuoksissa keltaista, +VI (NpO22+) vaaleanpunaista ja +VII vihreää. Tärkeimmät hapetusasteet ovat +IV ja +V. Hapettavassa ympäristössä neptunium on dioksokationina NpO2+,joka on veteen liukenevaa. Neptunium muodostaaoksiditNp3O8,Np2O5ja NpO2.Korkeissa pH:issa neptunium muodostaa hydroksidin NpO2OH:n, joka ei liukene veteen.[4][3][7][8]

Neptunium reagoi vedyn kanssa tuottaenhydriditNpH2ja NpH3.Halidejatunnetaan useilla hapetusasteilla, joista tavallisimmat ovat +III, +IV. Neptunium muodostaa myös hyvin voimakkaathapettimetNpF6ja NpF5,joita voidaan valmistaa antamalla NpF4reagoidafluorinkanssa.[3][9]

Neptuniumilla onkompleksiyhdisteitämonilla eri hapetusasteilla. Hapetusluvulla +VII se muodostaa emäksisissä olosuhteissa sekä sähköllä hapettaen [NpO4(OH)2]3-.Hapetusasteilla +VI ja +V hallitsevat spesiekset ovat oksokationit NpO22+ja NpO2+,joka voidaan koordinoida esimerkiksifluoridilla,joka stabiloi samalla oksokationin. Hapetusluvulla +IV neptuniumilla on paljon erilaisia kompleksiyhdisteitä muun muassanitraatinjasulfaatinkanssa sekä joitakinkelaatteja.Hapetusluvulla +III neptunium muodostaa halidien kanssa komplekseja. Hapetusasteilla +VII, +VI ja +V tavallisia yhdisteitä ovat neptuniumfluoridikompleksit, joissa on kiinni jokin alkalimetalli, kutennatrium.Esimerkiksi hapetusluvulla +V neptunium muodostaa Na3NpF8.[10]

Neptuniumilla tunnetaan joitakinorganometalliyhdisteitä.Tavallisin ligandi onsyklopentadieeni,jonka kanssa neptunium voi reagoida hapetusluvuilla +III ja +IV.[11]

Haitallisuus

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]

Neptunium on haitallista ihmiselle sen radioaktiivisen luonteen takia. Elimistössä neptunium kertyy luustoon ja maksaan.[3][4]

Isotoopit

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]

Neptuniumin kaikki isotoopit ovatradioaktiivisia.Neptuniumilla on kaksi isotooppia, joiden puoliintumisajat ovat tuhansia vuosia:236Np yli 10 000 vuotta ja237Np yli 200 000 vuotta.

Isotooppi Puoliintumisaika Hajoamistyyppi
225Np 6 ms α
226Np 35 ms α
227Np 0,51 s α
228Np 61,4 s α,EC
229Np 4,0 min α, EC
230Np 4,6 min EC,β+
231Np 48,8 min α, EC
232Np 14,7 min EC, β+
233Np 36,2 min EC
234Np 4,4 d EC, β+
235Np 396,1 d EC
236Np 1,54 • 105a EC, β-,α
236m1Np 22,5 h EC, β-

Isotooppi Puoliintumisaika Hajoamistyyppi
237Np 2,114 • 106a α
237m1Np 45 ns
238Np 2,117 d β-
238m1Np 112 ns β-
239Np 2,3565 d β-
240Np 61,9 min β-
240m1Np 7,22 min β-,IT
241Np 13,9 min β-
242Np 5,5 min β-
242m1Np 2,2 min β-
243Np 1,8 min β-
244Np 2,29 min β-

Lähde:[12][2]

Historia

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]
SyklotroniBerkeleyn yliopistossa,jossa neptunium löydettiin ensimmäisen kerran.

Neptunium oli ensimmäinen löydettytransuraani.Sen löysivätEdwin McMillanjaPhilip AbelsonBerkeleyssävuonna 1940. He pommittivatneutroneillauraania,jolloin syntyi neptuniumia. Samaan aikaan BerliinissäKurt Starkemahdollisesti valmisti neptuniumia kollegoidensaFritz StrassmanninjaOtto Hahninlaboratoriossa, mutta he eivät julkaisseet tuloksia toisen maailmansodan takia vasta kuin vuonna 1942.[13][14]Neptunium on nimettyNeptunus-planeetan mukaan. Se myös sijaitsee uraanin japlutoniuminvälissä jaksollisessa järjestelmässä samoin kuin Neptunus sijaitseeUranuksenjaPlutonvälissä.[15][16][17][18]

Esiintyminen ja eristäminen

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]

Neptuniumia löytyy luonnosta hyvin pieni määrä uraanimalmeista. Neptuniumia valmistetaan tavallisesti pommittamalla uraania neutroneillasyklotronilla.Neptuniumia syntyyydinvoimaloissa,kun polttoaineena käytetään uraania.[19][16][4]

235U(n,γ) →236U(n,γ) →237Uβ-+237Np[19]
235U(n,2n) →237U → β-+237Np[19]

Neptuniumia eristetään yleensäioninvaihdon,uuttamisentaikromatografisinmenetelmin. Np(+IV) voidaan saostaa vesiliuoksista fluoridin avulla. Eristämisen hankaluus yleensä johtuu siitä, että neptuniuminkonsentraatioon hyvin pieni suhteessa uraaniin. Uraani eristetään yleensä neptuniumista siten, että uraani on hapetusasteella +VI, sillä tällaisessa ympäristössä neptunium on hapetusasteella +IV.

Puhdasta metallista neptuniumia voidaan valmistaa antamalla neptuniumtrifluoridin reagoida kuuman (1 200 °C)bariumintailitiuminkanssa.[5][3]

Käyttö

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]

Neptuniumia on käytetty neutroni-ilmaisimissa eli mittalaitteissa, joiden tarkoituksena on ilmaista onko ympäristössä neutroneja. Pommittamalla neptuniumia neutroneilla voidaan valmistaaplutoniumia,jota käytetään muun muassa avaruusteknologiassa.[15][4]

Lähteet

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]
  • Jukka Lehto & Xiaolin Hou:Chemistry and Analysis of Radionuclides.Weinheim: Wiley-VCH, 2011.ISBN 978-3-528-32658-7.(englanniksi)
  • N. N. Greenwood & A. Earnshaw:Chemistry of the Elements.Oxford: Elsevier Ltd, 1997.ISBN 978-0-7506-3365-9.(englanniksi)

Viitteet

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑abcdefTechnical data – Neptuniumperiodictable.com. Viitattu 4.8.2015.(englanniksi)
  2. ↑abcdNeptuniumamericanelements.com. Viitattu 4.8.2015.(englanniksi)
  3. ↑abcdefgNeptunium3rd1000.com. Viitattu 4.8.2015.(englanniksi)
  4. ↑abcdeNeptuniumchemicool.com. Viitattu 4.8.2015.(englanniksi)
  5. ↑abcNeptunium, Chemical Elementchemistryexplained.com. Viitattu 4.8.2015.(englanniksi)
  6. ↑Greenwood & Earnshaw s. 1264
  7. ↑Lehto & Hou s. 278-279
  8. ↑Greenwood & Earnshaw s. 1267
  9. ↑Greenwood & Earnshaw s. 1267–1270
  10. ↑Greenwood & Earnshaw s. 1273–1278
  11. ↑Greenwood & Earnshaw s. 1278–1279
  12. ↑Isotopes of Neptunium (Z=93)Berkeley Laboratory.Arkistoitu.Viitattu 4.8.2015.(englanniksi)
  13. ↑In Memoriam Professor em. Dr. phil. Kurt StarkePhilipps-Universität Marburg.(saksaksi)
  14. ↑Wiles, Donald R.:Radioactivity: What it is and what it Does,s. 57. Presses inter Polytechnique, 2009.ISBN 2553014309.Kirja Google kirjahaussa.(englanniksi)
  15. ↑abMarko Hamilo:Neptunium oli ensimmäinen transuraaniHelsingin Sanomat.11. lokakuuta 2005.Arkistoitu.Viitattu 4.8.2015.
  16. ↑abNeptuniuminfoplease.com. Viitattu 4.8.2015.(englanniksi)
  17. ↑Siegfried Engels & Alois Nowak (suom. Jouko Koskikallio):Kemian keksintöjä – Alkuaineiden löytöhistoria,s. 229. Helsinki: J. Koskikallio (omakustanne), 1991.ISBN 952-903976-x.
  18. ↑Yoshida, Zenko et al.:” luku 6”,Neptunium,s. 699–700. Teoksessa: Morss, Lester R. et al. (toim.)The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements,3. painos. Dordrecht: Springer, 2006.ISBN 1402035985.Teoksen verkkoversio(PDF).(englanniksi)(Arkistoitu– Internet Archive)
  19. ↑abcLehto & Hou s. 277

Aiheesta muualla

[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]
Wikimedia Commonsissaon kuvia tai muita tiedostoja aiheestaNeptunium.
Wikisanakirja
Wikisanakirja
Wikisanakirjassaon tähän liittyvä sananselitys:neptunium.
Auktoriteettitunnisteet:KansallisetMuokkaa Wikidatassa
Noudettu kohteesta”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Neptunium&oldid=22265068”