Neptunium, (planeten Neptun), metallisk grunnstoff som tilhører actinoidene i grunnstoffenes periodesystem. Neptunium er et sølvhvitt, duktilt metall og eksisterer i tre polymorfe modifikasjoner. I tørr luft og ved romtemperatur blir metallet langsomt oksidert og dekket av et tynt oksidsjikt.
Isotoper
Det er fremstilt 20 neptuniumisotoper. De har nukleontall fra 225 til 244. De er alle kunstig laget, og samtlige er radioaktive. 237Np har lengst halveringstid med 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 er 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 imidlertid så lav at isotopene vanskelig lar seg isolere kjemisk fra uranforekomster.
237Np desintegrerer ved α-stråling til 233Pa og videre gjennom flere radioaktive nuklider til 205Tl. Denne radioaktive serien kalles neptuniumserien. I denne har alle ledd et nukleontall som fremkommer av formelen 4n+1, der n er et helt tall (se radioaktivitet).
Kjemiske egenskaper, fremstilling
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) og forskjellige anioner som bl.a. NpO53− (mørkegrønn) o.a. De mest stabile og vanlige oksidasjonstrinnene er +III, +IV og særlig +V.
237Np dannes i store mengder i kjernereaktorer med brenselstaver av mer eller mindre anriket 235U. Ved siden av å fisjonere ved nøytroninnfangning i 235U vil 236U også kunne absorbere et nytt nøytron og danne 237U . Denne nukliden er β--aktiv og desintegrerer til 237Np. Av 238U dannes dessuten 239U som desintegrerer tilsvarende til 239Np, men denne har kort levetid (halveringstid 2,346 dager) og desintegrerer til 239Pu. Mengden av neptunium utgjør ca. 0,1 % av plutoniumproduksjonen, men noe avhengig av reaktortype. 237Np er radiotoksisk og et betydelig avfallsproblem. Mengden søkes redusert ved transmutasjon til mere kortlivde nuklider.
Neptunium isoleres fra brenselselementene i kjernereaktorer ved forskjellige kjemiske metoder, ekstraksjonsprosesser, ionebyttingsreaksjoner, fellingsreaksjoner og fordampningsprosesser. Metallet selv blir fremstilt ved reduksjon av et fluorid, f.eks. NpF4, med jordalkalimetall, f.eks. kalsium, ved høy temperatur.
Historie
Fordi neptunium kommer etter uran i grunnstoffenes periodesystem, er det også det første av transuranene. Det ble oppdaget i 1940 av E. M. McMillan og P. 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.
Neptunium
| Kjemisk symbol | Np |
|---|---|
| Atomnummer | 93 |
| Relativ atommasse | 237,0482 |
| Smeltepunkt | 639,85 °C |
| Kokepunkt | 3900 °C |
| Densitet | 20,45 g/cm3 |
| Oksidasjonstall | III, IV, V, VI, VII |
| Elektronkonfigurasjon | [Rn]5f46d7s2 |