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botones de metal de neptunio (Foto Cortesía del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley) |
neptunio
historia
nombrado por el planeta Neptuno (nombrado por el dios romano del mar), el siguiente planeta fuera del sol después de Urano. Hubo muchos informes falsos tempranos del descubrimiento del neptunio., El más significativo fue el de Enrico Fermi, quien creía que bombardear uranio con neutrones seguido de desintegración beta conduciría a la formación del elemento 93. En 1934, bombardeó átomos de uranio con neutrones e informó que había producido los elementos 93 y 94. Resultó que Fermi había fisionado o dividido átomos de uranio en muchos fragmentos de radioisótopos. La explicación y el anuncio del descubrimiento de la fisión fue publicado más tarde por Hahn y Strassman, aunque fue su compañera de trabajo Lisa Meitner quien había interpretado correctamente los resultados de los experimentos., En 1940, con la emoción de que la fisión llegara a la Universidad de California en Berkeley, el profesor Edwin McMillan y el estudiante graduado Philip Abelson bombardearon uranio con neutrones moderados (lentos) producidos por ciclotrones, lo que resultó no en «fisión» sino en «fusión» de los reactivos formando el nuevo elemento 93, al que llamaron «neptunio»:
23892u + 10N → 23992u → 23993np + β-
neptunio-239 fue el primer elemento transuranio producido sintéticamente y el primer elemento transuranio de la serie actínidos descubierto. Este isótopo tiene una vida media de desintegración beta de 2.,3565 días, que forma el producto hija plutonio-239 con una vida media de 24.000 años.
isótopos
hay 25 isótopos radiactivos conocidos de neptunio que varían en pesos atómicos de 225 a 244 con 5 de ellos como isótopos metaestables. Los más estables son Np-237, con una vida media de 2,14 millones de años; Np-236, con una vida media de 154,000 años; y Np-235, con una vida media de 396 días. Todos los isótopos restantes tienen vidas medias inferiores a 4,5 días, con la mayoría de menos de 50 minutos., El modo de decaimiento primario para isótopos más ligeros que 237Np es por captura de electrones con una gran cantidad de emisión Alfa. Los productos son en su mayoría isótopos de uranio. El modo de desintegración primaria para Np-237 es por desintegración alfa formando protactinio. El modo de desintegración primaria para los isótopos más pesados que el Np-237 es por desintegración beta, formando plutonio. El neptunio-237, después de decaer a protactinio y luego a uranio, finalmente decae para formar bismuto-209 y talio-205. A diferencia de la mayoría de los otros núcleos pesados comunes que se desintegran para hacer isótopos de plomo, esta cadena de desintegración se conoce como la serie de neptunio.,
propiedades
El metal de neptunio se produce por reacción de NpF3 con bario líquido o gaseoso o litio a alrededor de 1200°C y a menudo se extrae de barras de combustible nuclear gastado en cantidades de kilogramos. El neptunio metálico es de apariencia plateada, químicamente reactivo y se encuentra en al menos tres alótropos:
El neptunio tiene el rango líquido más grande de cualquier elemento, 3363 K, entre el punto de fusión del metal y el punto de ebullición. Es el más denso de todos los actínidos y el quinto más denso de todos los elementos naturales., Recientemente se descubrió una aleación superconductora basada en neptunio con la fórmula NpPd5Al2. La presencia de superconductividad en los compuestos de neptunio es sorprendente porque a menudo exhiben un fuerte magnetismo, que generalmente destruye la superconductividad. El neptunio forma una variedad de compuestos, incluyendo los tri-y Tetra-haluros como NpF3, NpF4, NpCl4, NpBr3, y NpI3. Los óxidos de neptunio como Np3O8 y NpO2 as también se encuentran en el sistema uranio-oxígeno. El hexafluoruro de neptunio, npf6, es volátil como el hexafluoruro de uranio.,
en solución, el neptunio exhibe cinco estados de oxidación, III, IV, V, VI y VII, siendo el estado V el más estable. Los iones solución de III y IV son los iones simples, Np3+ y Np4+. Similar a su contraparte de uranio, a medida que aumenta la carga en los iones de neptunio, se distribuye sobre un oxi-catión más grande. Por lo tanto, el Np(V) existe en solución como NpO2+, el NP(VI) sale como NpO22, y el NP(VII) es un oxicatión con una estructura que probablemente incluye iones hidróxido, ya que solo es estable en soluciones fuertemente básicas., Estas últimas especies oxigenadas están en contraste con las tierras raras que exhiben solo iones simples de los estados de oxidación (II), (III) y (IV) en solución acuosa. En Solución, El Np (III) se oxida fácilmente en el aire para formar Np(IV). Np (VII), estable en soluciones básicas se reduce rápidamente a Np(VI) si el pH se hace más ácido. En soluciones ácidas, Np + 3 es azul oscuro-Púrpura; Np + 4 es verde hierba; NpO2+ es verde esmeralda; NpO2++ es Borgoña Claro y NP(VII) es verde oscuro en soluciones fuertemente básicas .
