Нептунијум
Нептунијум (Np, лат. neptunium) је хемијски елемент из групе актиноида са атомским бројем 93.[4] Име је добио по планети Нептун.[5] 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.
Општа својства | ||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Име, симбол | нептунијум, Np | |||||||||||||||||||||||||||||||
Изглед | сребрнасто металичан | |||||||||||||||||||||||||||||||
У периодноме систему | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомски број (Z) | 93 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Група, периода | група Н/Д, периода 7 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Блок | f-блок | |||||||||||||||||||||||||||||||
Категорија | актиноид | |||||||||||||||||||||||||||||||
Рел. ат. маса (Ar) | 237,0481736(19)[1] | |||||||||||||||||||||||||||||||
Масени број | 237 (најстабилнији изотоп) | |||||||||||||||||||||||||||||||
Ел. конфигурација | ||||||||||||||||||||||||||||||||
по љускама | 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Физичка својства | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Тачка топљења | 912±3 K (639±3 °C, 1182±5 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||
Тачка кључања | 4447 K (4174 °C, 7545 °F) (екстраполирано) | |||||||||||||||||||||||||||||||
Густина при с.т. | алфа: 20,45 g/cm3[2] прихваћена стандардна вредност: 19,38 g/cm3 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Топлота фузије | 5,19 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||
Топлота испаравања | 336 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||
Мол. топл. капацитет | 29,46 J/(mol·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||
Напон паре
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
Атомска својства | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Електронегативност | 1,36 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Енергије јонизације | 1: 604,5 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||
Атомски радијус | 155 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||
Ковалентни радијус | 190±1 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||
Остало | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Кристална структура | орторомбична | |||||||||||||||||||||||||||||||
Топл. водљивост | 6,3 W/(m·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||
Електроотпорност | 1,220 µΩ·m (на 22 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||
Магнетни распоред | парамагнетичан[3] | |||||||||||||||||||||||||||||||
CAS број | 7439-99-8 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Историја | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Именовање | по планети Нептун, која је названа по римском богу мора Нептуну | |||||||||||||||||||||||||||||||
Откриће | Едвин Матисон Макмилан и Филип Х. Абелсон (1940) | |||||||||||||||||||||||||||||||
Главни изотопи | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
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.
Историја
уредиУ 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.[6] Неколико недеља касније Енрико Ферми објавио је три своја рада на исту тему.[7][8][9] 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.[10]
Радиоактивни елемент нептунијум први пут су синтетисали 1940. научници Едвин Матисон Макмилан и Филип Х. Абелсон бомбардовањем језгара уранијума неутронима.[11][12][13]
- 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.[14]
Године 1950. из изотопа уранијума 233U, 235U и 238U путем бомбардовања деутеронима добијени су изотопи нептунијума 231Np, 232Np и 233Np.[15] Године 1958. из високообогаћеног уранијума 235U, такође бомбардовањем деутеронима, добијени су изотопи 234Np, 235Np и 236Np.[16] Једносатна активност нептунијума, која је раније приписивана изотопу 241Np, заправо „припада” изотопу 240Np.[17]
Особине
уредиФизичке
уредиМетални нептунијум има сребрнаст изглед, хемијски је веома реактиван и постоји у најмање три различите модификације:[18]
Модификације при атмосферском притиску Ознака фазе стабилни температурни
распонгустина (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.
Хемијске
уредиНептунијум 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+ тамнозелен.[19]
Изотипи
уредиУкупно 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[20] 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 нептунијумове серије, ланца распада који завршава стабилним изотопом талијума 205Tl.
Референце
уреди- ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ 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. Архивирано из оригинала (PDF) 06. 01. 2013. г. Приступљено 2014-08-06.
- ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Архивирано на сајту Wayback Machine (28. март 2014), in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Noddack, Ida (1934). „Das Periodische System der Elemente und seine Lücken”. Angewandte Chemie. 47 (20): 301—305. doi:10.1002/ange.19340472002.
- ^ E. Fermi (1934). „Radioactivity Induced by Neutron Bombardment”. Nature. 133: 757—757. doi:10.1038/133757a0.
- ^ E. Fermi (1934). „Element No. 93”. Nature. 133: 863—864. doi:10.1038/133863e0.
- ^ E. Fermi (1934). „Possible Production of Elements of Atomic Number Higher than 92”. Nature. 133: 898—899. doi:10.1038/133898a0.
- ^ Noddack, Ida (1934). „Über das Element 93”. Angewandte Chemie. 47 (37): 653—655. doi:10.1002/ange.19340473707.
- ^ E. McMillan; P. H. Abelson (1940). „Radioactive Element 93”. Physical Review. 57: 1185—1186. doi:10.1103/PhysRev.57.1185.2.
- ^ 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.
- ^ „Rundschau”. Angewandte Chemie. 59: 61—63. 1947. doi:10.1002/ange.19470590206.
- ^ K. Wirtz (1946). „Die neuen Elemente Neptunium, Plutonium, Americium und Curium” (PDF). Zeitschrift für Naturforschung. 1: 543—544.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ Richard M. Lessler; Maynard C. Michel (1960). „Isotopes Np240 and Np241”. Physical Review. 118 (1): 263—264. doi:10.1103/PhysRev.118.263.
- ^ Harry H. Binder (1999). Lexikon der chemischen Elemente. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. стр. 413—419. ISBN 3-7776-0736-3.
- ^ Arnold F. Holleman; Nils Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. стр. 2149. ISBN 978-3-11-017770-1.
- ^ 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) 20. 7. 2011. г. Приступљено 5. 1. 2016.
Литература
уреди- Atwood, David A. (2013). Radionuclides in the Environment. John Wiley and Sons. ISBN 9781118632697.
- Emsley, John (2011). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. New York: Oxford University Press, USA. ISBN 978-0-199-60563-7.
- Hoffman, Klaus (2001). Otto Hahn: Achievement and Responsibility
. Springer. Bibcode:2002ohar.book.....H. ISBN 978-0-387-95057-0.
- Lemire, Robert J. (2001). Chemical Thermodynamics of Neptunium and Plutonium. Amsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-444-50379-4.
- Rhodes, Richard (2012). The Making of the Atomic Bomb (25th Anniversary изд.). New York: Simon & Schuster. ISBN 978-1-451-67761-4.
- Yoshida, Zenko; Johnson, Stephen G.; Kimura, Takaumi; Krsul, John R. (2006). „Neptunium”. Ур.: Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (PDF). 3 (3rd изд.). Dordrecht, the Netherlands: Springer. стр. 699—812. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_6. Архивирано из оригинала (PDF) 17. 1. 2018. г.
- Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1
- Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer-Verlag, Dordrecht . 2006. ISBN 1-4020-3555-1..
- Noddack, Ida (1934). „Über das Element 93”. Zeitschrift für Angewandte Chemie. 47 (37): 653—655. doi:10.1002/ange.19340473707.
- Eric Scerri, A Very Short Introduction to the Periodic Table, Oxford University Press, Oxford. 2011. ISBN 978-0-19-958249-5..
Спољашње везе
уреди- Neptunium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Lab builds world's first neptunium sphere Архивирано на сајту Wayback Machine (25. септембар 2006), U.S. Department of Energy Research News
- NLM Hazardous Substances Databank – Neptunium, Radioactive
- Neptunium: Human Health Fact Sheet Архивирано на сајту Wayback Machine (19. децембар 2008)
- C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Neptunium