Нептуний

Нептуний
← Уран | Плутоний →
93 Pm ↑ Np ↓ (Uqs) 93Np
Внешний вид простого вещества
Шарик из нептуния-237
Свойства атома
Название, символ, номер	Нептуний / Neptunium (Np), 93
период , блок	3 (устар. 3), 7, f-элемент
Атомная масса (молярная масса)	237,048 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Rn] 5f46d17s2
Радиус атома	130 пм
Химические свойства
Радиус иона	(+4e) 95 (+3e) 110 пм
Электроотрицательность	1,36 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Np←Np4+ −1,30 В Np←Np3+ −1,79 В Np←Np2+ −0,3 В
Степени окисления	+2, +3, +4, +5, +6, +7
Энергия ионизации (первый электрон)	0,0 (0,00) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	20,25 г/см³
Температура плавления	913 K
Температура кипения	4175 K
Мол. теплота плавления	(9,6) кДж/моль
Мол. теплота испарения	336 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	29,62[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	21,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	Орторомбическая
Параметры решётки	a=6,663 b=4,723 c=4,887[2]
Отношение c/a	-
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) (6,3) Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-99-8

Непту́ний (

До принятия теории

Нептуний обнаруживается в следовых количествах в урановых рудах.

Основная масса нептуния, присутствующего в окружающей среде, возникла в результате атмосферных ядерных взрывов, произведённых начиная с первого в мире испытания ядерного оружия в 1945 году до их запрета согласно Московскому договору 1963 года. Количество нептуния, выброшенного в окружающую среду в результате этих взрывов, оценивается в 2500 кг. Ввиду небольшого периода полураспада большинства изотопов, количество выброшенного нептуния уменьшилось к настоящему времени на несколько порядков.

Природные источники нептуния никакого практического значения не имеют. В настоящее время нептуний извлекается из продуктов длительного облучения урана в ядерных реакторах как побочный продукт при извлечении плутония.

Полная электронная конфигурация атома нептуния: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶5f⁴6d¹7s².

Элементарный нептуний — ковкий, сравнительно мягкий металл с серебристым блеском. Это один из самых тяжёлых металлов: по плотности уступает лишь осмию, иридию, платине и рению.

Металлический нептуний имеет три полиморфные модификации: α-форма с орторомбической кристаллической решёткой (устойчива ниже 280 °C), β-форма с тетрагональной решёткой (стабильна при 280—576 °C) и модификация с кубической гранецентрированной решёткой (при выше 576 °C)^[4].

Нептуний не имеет стабильных изотопов, на Земле он встречается лишь в следовых количествах.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов нептуния:

С сухим воздухом взаимодействует медленно, покрываясь тонкой оксидной плёнкой. При высокой температуре на воздухе он быстро окисляется до NpO₂. Пирофорен в мелкодисперсном состоянии^[4].

Является химически активным металлом: растворяется в

Интересной особенностью катионов нептуноила NpO₂²⁺ является их способность притягиваться друг к другу за счет катион-катионных взаимодействий^[6].

Нептуний образуется как побочный продукт в любом реакторе, работающем на уране-235. Основной реакцией в них является деление ядер урана-235 нейтронами, однако часть ядер урана-235 захватывает нейтрон без деления, превращаясь в изотоп уран-236. Он в дальнейшем тоже может захватить нейтрон, образуя короткоживущий бета-радиоактивный уран-237, который с периодом 6,7 суток распадается в нептуний-237.

Другой изотоп, нептуний-239, образуется при захвате нейтрона ураном-238. Сначала при этом образуется изотоп уран-239, который с периодом 23 минуты распадается в нептуний-239. Нептуний-239 имеет период полураспада 2,3 суток, он распадается в плутоний-239.

Нептуний получают восстановлением фторида нептуния(IV) парами бария при 1600 К:

${\displaystyle {\mathsf {NpF_{4}+2Ba\ {\xrightarrow {\ }}\ Np+2BaF_{2}}}}$

В год в мире производится несколько сот кг нептуния^[4].

Изотоп нептуний-237 используется при получении плутония-238^[4]. Нептуний-239 образуется в ядерных реакторах в результате распада урана-239 и в свою очередь распадается с образованием плутония-239. В дальнейшем продукты реакции используются в ядерных реакциях.

При радиоактивном распаде нептуний испускает высокоэнергетические α-частицы и β-частицы со средней энергией. Физиологическое действие нептуния зависит от его валентного состояния и путей попадания в организм. 60—80 % нептуния откладывается в костях, а радиобиологический период полувыведения нептуния из организма составляет 200 лет. Это приводит к серьёзному радиационному поражению костной ткани. Радиотоксичность нептуния ниже, чем у плутония, ввиду меньшей удельной активности.

Предельно допустимые количества изотопов нептуния в организме:

• Нептуний на Webelements Архивная копия от 23 октября 2004 на Wayback Machine
• Нептуний в Популярной библиотеке химических элементов Архивировано 22 августа 2011 года.

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3 (Мед-Пол). — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8.