neptunium – Store norske leksikon (original) (raw)

Neptunium er et radioaktivt grunnstoff. Neptunium er et sølvhvitt, formbart metall og finnes i tre polymorfe modifikasjoner. I tørr luft og ved romtemperatur blir metallet langsomt oksidert og dekket av et tynt oksidsjikt.

Faktaboks

Uttale

neptˈunium

Engelsk navn

neptunium

Atomsymbol

Atomnummer

Relativ atommasse

237,0482

Neptunium tilhører actinoidene i periodesystemet. Fordi neptunium kommer etter uran i periodesystemet, er det også det første av transuranene.

Forekomst

Både i fast tilstand og i løsninger kan neptunium opptre med alle oksidasjonstall fra +III til +VII. Disse svarer til kationene Np3+ (blåfiolett), Np4+ (gulgrønn), NpO2+(blågrønn), NpO22+ (rosa), i tillegg til forskjellige anioner som blant annet NpO53− (mørkegrønn). De mest stabile og vanlige oksidasjonstrinnene er +III, +IV og særlig +V.

Historikk

Neptunium ble oppdaget i 1940 av Edwin M. McMillan og Philip H. Abelson ved University of California, Berkeley. De påviste at 239Np ble dannet ved bestråling av uran (238U) med langsomme (termiske) nøytroner.

Grunnstoffet fikk navnet neptunium etter planeten Neptun, som er den første planeten utenfor Uranus, som uran er oppkalt etter.

Fremstilling

Neptunium isoleres fra brenselselementene i kjernereaktorer ved forskjellige kjemiske metoder som ekstraksjonsprosesser, ionebyttingsreaksjoner, fellingsreaksjoner og fordampningsprosesser. Metallet selv blir fremstilt ved reduksjon av et fluorid, for eksempel NpF4, med et jordalkalimetall, for eksempel kalsium, ved høy temperatur.

Kjemiske egenskaper

Forbindelser

Neptunium danner flere forbindelser.

Neptunium(IV)oksid, NpO2 (neptuniumdioksid), er det mest stabile av neptuniums oksider. Det er et gulgrønt, krystallinsk pulver.

Neptunium(IV)hydroksid, Np(OH)4 · _n_H2O, er en grønngrå gel som dannes ved tilsetning av ammoniakk til en løsning av et neptunium(IV) salt med ammoniakk. Det blir brukt til fremstilling av neptuniumsalter.

Neptunater er forbindelser hvor neptunium inngår i anionet. De kan inneholde både 4-, 5-, 6- og 7-verdig neptunium, svarende til oksidasjonstallene +IV, +V, +VI og +VII, for eksempel bariumneptunat(IV), BaNpO3, litiumneptunat(V), Li3NpO4, kalsiumneptunat(VI), CaNpO4 og kaliumneptunat(VII), K3NpO5.

Neptunium(III)fluorid, NpF3 (fiolett), og neptunium(IV)fluorid, NpF4 (grønt), blir brukt til fremstilling av neptunium.

Isotoper

Det har blitt fremstilt 20 isotoper av neptunium, og de har massetall fra 225 til 244. De er alle kunstig laget, og alle er radioaktive.

237Np er den isotopen som har lengst halveringstid, 2,14 · 106 år. Sammenlignet med Jordens alder, 4,55 · 109 år, er denne halveringstiden så kort at mer enn 2000 halveringstider er forløpt siden Jorden ble til. Det finnes derfor ikke påviselige mengder av neptunium som et opprinnelig grunnstoff.

237Np og 239Np blir dannet i små mengder i naturen ved at uran reagerer med nøytroner, henholdsvis (n,2n)- og (n,γ)-reaksjoner. Produktene blir β--ustabile og desintegrerer til neptunium, men konsentrasjonen er så lav at isotopene vanskelig lar seg isolere kjemisk fra uranmalmer.

237Np desintegrerer ved alfastråling til 233Pa (protactinium) og videre gjennom flere radioaktive nuklider til 205Tl (thallium). Denne radioaktive serien kalles neptuniumserien. I denne har alle leddene et massetall som fremkommer av formelen 4_n_+1, der n er et helt tall. Se også artikkelen radioaktivitet.

Radioaktivitet

Isotopen 237Np dannes i store mengder i kjernereaktorer med brenselstaver av mer eller mindre anriket 235U. Ved nøytroninnfanging vil 235U bli omgjort til 236U. Mesteparten av 236U-nuklidene vil fisjonere, men noe 236U vil også kunne absorbere et nytt nøytron og danne 237U . Denne nukliden er β--aktiv og desintegrerer til 237Np.

Av 238U dannes 239U som desintegrerer tilsvarende til 239Np, men denne har kort levetid (halveringstid på 2,346 dager) og desintegrerer til 239Pu (plutonium). Mengden av neptunium utgjør ca. 0,1 prosent av plutoniumproduksjonen, men noe avhengig av reaktortype. 237Np er radiotoksisk og et betydelig avfallsproblem. Mengden reduseres derfor ved transmutasjon til mer kortlivete nuklider.