Нептунијум

Нептунијум (-{Np}-, Шаблон:Јез-лат) је хемијски елемент из групе актиноида са атомским бројем 93. Име је добио по планети Нептун. 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.

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

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. Неколико недеља касније Енрико Ферми објавио је три своја рада на исту тему. 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.

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

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\mathrm{+}{}_{\mathrm{0}}^{\mathrm{1}}\mathrm{n}\mathrm{⟶}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{9}}\mathrm{U}\underset{23min}{\overset{{\beta }^{-}}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{9}}\mathrm{N}\mathrm{p}\underset{2,355d}{\overset{{\beta }^{-}}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{9}}\mathrm{P}\mathrm{u}$

Наведена времена односе се на времена полураспада.

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

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{8}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}\mathrm{U}\underset{}{\overset{(n,2n)}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{2}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{7}}\mathrm{U}\underset{7d}{\overset{{\beta }^{-}}{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{3}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{7}}\mathrm{N}\mathrm{p}\underset{2,144x10^{6}a}{\overset{\alpha }{\to }}{}_{\mathrm{9}\mathrm{1}}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{3}}\mathrm{P}\mathrm{a}$

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

Особине

Физичке

Метални нептунијум има сребрнаст изглед, хемијски је веома реактиван и постоји у најмање три различите модификације:

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/cm}-³.

Хемијске

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 -{Np}-³⁺ је љубичаст, док је -{Np}-⁴⁺ жуто-зелен, а -{Np^VO₂⁺}- зелен. Осим њих, јон -{Np^VIO₂²⁺}- је ружичасто-црвен док је -{Np^VIIO₂³⁺}- тамнозелен.

Изотипи

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

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

Литература

• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite book. Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998)
• Шаблон:Cite book. Springer-Verlag, Dordrecht . .
• Шаблон:Cite journal
• Eric Scerri, A Very Short Introduction to the Periodic Table, Oxford University Press, Oxford. Шаблон:Page.

Спољашње везе

• -{Neptunium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)}-
• -{Lab builds world's first neptunium sphere Шаблон:Wayback, U.S. Department of Energy Research News}-
• -{NLM Hazardous Substances Databank – Neptunium, Radioactive}-
• -{Neptunium: Human Health Fact Sheet Шаблон:Wayback}-
• -{C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Neptunium}-