Neptunium

Neptunium er et radioaktivt grunnstoff med atomnummer 93 og kjemisk symbol Np og tilhører aktinoidene.

Neptunium
Basisdata
Navn		Neptunium
Symbol		Np
Atomnummer		93
Utseende		sølvlignende
Plass i periodesystemet
Periode		7
Blokk		f
Kjemisk serie		aktinoider
Atomegenskaper
Atomvekt		237,0482 u
Empirisk atomradius		175 pm
Elektronkonfigurasjon		[Rn] 5f4 6d1 7s2
Elektroner per energinivå		2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
Oksidasjonstilstander		+3, +4, +5, +6
Krystallstruktur		ortorombisk, tetragonal og kubisk
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		640 °C
Kokepunkt		3 902 °C
Tetthet		20 250 kg/m³
Fordampningsvarme		336  kJ · mol−1
Smeltevarme		3,20  kJ · mol−1
Damptrykk		? Pa ved 0 000 K
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,36
Spesifikk varmekapasitet		29,46 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne		8,3 × 105 S/m
Termisk konduktivitet		6,3 W/(m · K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Historie

Neptunium ble oppdaget av Edwin Mattison McMillan og Philip H. Abelson i 1940 ved Berkeley-universitetet i California, USA. De bombarderte uran-isotopen ²³⁸U med langsomme nøytroner med isotopen ²³⁹Np som resultat:

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2,355\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }$

Denne isotopen har en halveringstid på 2,3565 døgn, og var det første kunstig framstilte transurane grunnstoff. McMillan fikk i 1951 nobelprisen i kjemi for sitt arbeid med transurane grunnstoff.

Grunnstoffet er oppkalt etter planeten Neptun.

Neptuniumatomets elektronskall

Egenskaper

Neptunium er et tungt, bøybart, radioaktivt metall som i sin metalliske form har et sølvlignende utseende. Det er reaktivt, og har mange likhetstrekk med uran når det gjelder fysiske og kjemiske egenskaper.

Neptunium opptrer i minst 3 forskjellige allotropiske former:

• Alfa-neptunium, under 280 °C, ortorombisk krystallstruktur og tetthet 20 250 kg/m³
• Beta-neptunium, over 280 °C, tetragonal krystallstruktur og tetthet 19 360 kg/m³
• Gamma-neptunium, over 577 °C, kubisk krystallstruktur og tetthet 18 000 kg/m³

Isotoper

Neptunium har ingen stabile isotoper. Isotopene ²³⁷Np og ²³⁹Np kan finnes i ekstremt små mengder i uranmalm, men er resultat av radioaktiv nedbrytning av tyngre stoffer, og er dermed ikke definert som naturlig forekomst. 20 isotoper er kjent, og de mest stabile av disse er ²³⁷Np med halveringstid 2,1455 × 10⁶ år, ²³⁶Np med halveringstid 1,541 × 10⁵ år, ²³⁵Np med halveringstid 396,1 døgn, ²³⁴Np med halveringstid 4,4 døgn, ²³⁹Np med halveringstid 2,3565 døgn, og ²³⁸Np med halveringstid 2,117 døgn. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.^[1]

CAS-nummer: 7439-99-8

Forekomst

Neptunium forekommer ikke naturlig, men er resultatet av radioaktiv nedbrytning av tyngre atomkjerner. Det finnes også i restavfall fra plutonium-produksjon, og dette er hovedkilden i utvinning av neptunium. Det fremstilles årlig 0,5 til 1 tonn av isotopen ²³⁷Np.^[2]

Anvendelse

Neptunium brukes hovedsakelig i forskningssammenheng, men er også rå-materiale i produksjon av ²³⁸Pu (plutonium).

Kjernefysiske våpen

Isotopen ²³⁷Np er spaltbar (fissil), og kan teoretisk brukes i atomvåpen. I september 2002 fant forskere ved Los Alamos National Laboratory ut at denne isotopens kritiske masse var omkring 60 kg, noe som er lavere enn tidligere antatt.^[3] I 1999 vedtok styret i Det internasjonale atomenergibyrået (IAEA) at neptunium skulle omfattes av ikke-spredningsavtalen.^[4]

Referanser

1. Lawrence Berkeley National Laboratory – Isotoptabell for neptunium Arkivert 22. juni 2008 hos Wayback Machine.
2. Chemical-elements – Neptunium Production Arkivert 5. september 2008 hos Wayback Machine.
3. Magasinet «Science News» – Neptunium Nukes? Little-studied metal goes critical (23. oktober 2002)
4. IAEA – Safeguards Statement for 2006 ((Avsnitt 5, artikkel 50)