Neptuni

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Neptuni
93Np
uranineptuniplutoni
Pm

Np

(Uqp)
Aspecte
Metàl·lic platejat



Línies espectrals del neptuni
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Neptuni, Np, 93
Categoria d'elements Actínids
Grup, període, bloc n/d7, f
Pes atòmic estàndard (237)
Configuració electrònica [Rn] 5f4 6d1 7s2
2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
Configuració electrònica de Neptuni
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
20,45[1] g·cm−3
Punt de fusió 910 K, 637 °C
Punt d'ebullició 4.273 K, 4.000 °C
Entalpia de fusió 3,20 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 336 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 29,46 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 2.194 2.437        
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 7, 6, 5, 4, 3
(òxid amfòter)
Electronegativitat 1,36 (escala de Pauling)
Energia d'ionització 1a: 604,5 kJ·mol−1
Radi atòmic 155 pm
Radi covalent 190±1 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Ortoròmbica
Neptuni té una estructura cristal·lina ortoròmbica
Ordenació magnètica Paramagnètic[2]
Resistivitat elèctrica (22 °C) 1,220 µΩ·m
Conductivitat tèrmica 6,3 W·m−1·K−1
Nombre CAS 7439-99-8
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del neptuni
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
235Np sin 396,1 d α 5,192 231Pa
ε 0,124 235U
236Np sin 1,54×105 a ε 0,940 236U
β 0,940 236Pu
α 5,020 232Pa
237Np traça 2,144×106 a FE & α 4,959 233Pa
239Np traça 2,356 d β 0,218 239Pu

El neptuni és un element sintètic del 7è període de la taula periòdica, el símbol del qual és Np i el seu nombre atòmic és 93. És el quart element de la sèrie dels actinoides. S'obté artificialment. És un metall blanc argentat, semblant químicament a l'urani. Fou obtingut per primera vegada el 1940 per Edwin McMillan i Philip Abelson, a la Universitat de Califòrnia a Berkeley, bombardejant urani amb deuterons de gran velocitat. S'obté com a subproducte en la fabricació de plutoni 239.

Història[modifica]

Ciclotró de la Universitat de Califòrnia a Berkeley

Enrico Fermi i un equip de científics de la Universitat de Roma La Sapienza el 1934 comunicaren el descobriment de l'element de nombre atòmic 93. L'anomenaren ausoni (símbol Ao) per l'antiga regió italiana d'Ausònia.[3] El mateix equip atribuí el nom hesperi a l'element 94, provinent d'Hespèria, una manera poètica de referir-se a Itàlia.[4] Tanmateix aquell mateix any, Ida Noddack presentà unes explicacions alternatives.[5] Després del descobriment de la fissió nuclear el 1938, hom comprovà que el descobriment de Fermi era en realitat una mescla de bari, criptó i altres elements.[4]

El juny de 1940, dos científics estatunidencs el físic Edwin M. McMillan i el químic Philip H. Abelson que treballaven al Berkeley Radiation Laboratory de la Universitat de Califòrnia a Berkeley, descrigueren una reacció de l’urani 238 que havien descobert en bombardejar-lo amb neutrons mitjançant un accelerador de partícules, el ciclotró.[6] L’isòtop urani 235 que es necessitava per construir una bomba era increïblement difícil de separar-se del urani 238 molt més abundant. Però si l'urani 238 podia absorbir un neutró lent en un reactor, es convertia en un isòtop inestable urani 239, que es desintegrava emeten partícules beta i es transformava en un element desconegut fins aleshores. A l’any següent, aquest element s’anomenà neptuni perquè el planeta neptú és el que segueix a urà, d'on ve el nom d'urani.[7] La reacció és:[8]

Estat natural i obtenció[modifica]

Mina d'urani a Namíbia

Malgrat se'l consideri completament artificial, de neptuni se'n produeix de forma natural en quantitats extremadament petites en minerals d'urani mitjançant la interacció d’àtoms d’urani amb neutrons produïts per la desintegració d’altres àtoms d’urani al mateix mineral.[9]

El neptuni es produeix en quantitats pesables en els reactors nuclears. En els reactors és un subproducte de la producció de plutoni a partir d'urani 238 (aproximadament una part de neptuni es produeix per cada 1 000 parts de plutoni).[10] La separació es realitza mitjançant tècniques d'extracció.[9]

Propietats[modifica]

Propietats físiques[modifica]

El neptuni és un metall argentat, de densitat 20,25 g/cm³, punt de fusió 644 °C[11] i punt d'ebullició 3902 °C. És l'element que es presenta en estat líquid dins del major interval de temperatures (3258 °C).[9] Existeix en tres formes cristal·lines; la forma a temperatura ambient, anomenada α, és ortoròmbica;[10] la forma β és tetragonal, hom la troba a uns 280 °C i té una densitat de 19,36 g/cm³ a 313 °C; la forma γ apareix prop dels 577 °C, és cúbica, i té una densitat de 18,0 g/cm³ a 600 °C.[11] Té una configuració electrònica .[9]

Propietats químiques[modifica]

Colors de les dissolucions de cations de neptuni en diferents estats d'oxidació

El neptuni és químicament reactiu i s’assembla més al plutoni que a l’urani, amb estats d’oxidació de +3 a +7. Els ions del neptuni en dissolució aquosa tenen colors característics: , morat pàl·lid; , de color groc pàl·lid clar; , verd-blau; , des d'incolor fins al rosat o groc-verd, segons l’anió present; i , de color verd fosc. S'han preparat compostos de neptuni en tots els estats d'oxidació, des de +3 fins a +7; generalment s’assemblen als compostos d’urani i plutoni amb el mateix estat d’oxidació.[10] Halurs s'han sintetitzat el fluorur de neptuni(III) , el fluorur de neptuni(IV) , el fluorur de neptuni(V) , el fluorur de neptuni(VI) ; el clorur de neptuni(III) , el clorur de neptuni(IV) , el bromur de neptuni(IV) i el iodur de neptuni(III) . D'òxids se'n coneixen l'òxid de neptuni(IV) i l'òxid de neptuni(V) . D'altres composts són el nitrur de neptuni(III) i el sulfur de neptuni(III) .[12]

Isòtops[modifica]

Article principal: Isòtops del neptuni

S'han identificat 24 isòtops i isòmers del neptuni, tots ells inestables i cap d'ells a la naturalesa. Hom els troba des del nombre màssic 225 al 245. El més estable és el que té un període de semidesintegració de 2,144×106 anys, seguit del que el té de 153×103 anys.[13]

Sèrie de desintegració del

Aplicacions[modifica]

La principal aplicació dels isòtops de neptuni és en la recerca científica, i és poc utilitzat fora de la investigació. Pràcticament l'única aplicació és la de l’isòtop neptuni 237 que s’ha utilitzat en detectors de neutrons.[7]

Referències[modifica]

  1. Criticality of a 237Np Sphere (anglès)
  2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press (anglès)
  3. Fermi, Enrico «Possible Production of Elements of Atomic Number Higher than 92». Nature, 133, 3372, 16-06-1934, pàg. 898–899. DOI: 10.1038/133898a0.
  4. 4,0 4,1 Sime, Ruth Lewin Physics in Perspective, 2, 1, 01-01-2000, pàg. 48. DOI: 10.1007/s000160050036.
  5. Noddack, Ida «Über das Element 93». Angewandte Chemie, 47, 37, 15-09-1934, pàg. 653–655. DOI: 10.1002/ange.19340473707.
  6. McMillan, Edwin; Abelson, Philip Hauge «Radioactive Element 93». Physical Review, 57, 12, 15-06-1940, pàg. 1185–1186. DOI: 10.1103/PhysRev.57.1185.2.
  7. 7,0 7,1 «Neptunium - Element information, properties and uses | Periodic Table» (en anglès). Royal Society of Chemistry. [Consulta: 6 abril 2020].
  8. Brandt, Siegmund.. The harvest of a century : discoveries of modern physics in 100 episodes. Oxford University Press, 2009. ISBN 978-0-19-156262-4. 
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 «Neptunium | Np (Element) - PubChem». [Consulta: 8 abril 2020].
  10. 10,0 10,1 10,2 «Neptunium | chemical element» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 26-09-2017. [Consulta: 7 abril 2020].
  11. 11,0 11,1 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics (en anglès). 93rd edition. Boca Raton, FL: CRC Press. ISBN 978-1-4398-8050-0. 
  12. «WebElements Periodic Table » Neptunium » compounds information». [Consulta: 7 abril 2020].
  13. «Nudat 2». National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. [Consulta: 7 abril 2020].

Enllaços externs[modifica]