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boutons en métal neptunium (Photo reproduite avec l’aimable autorisation du Lawrence Berkeley National Laboratory) |
neptunium
histoire
nommé d’après la planète Neptune (nommée d’après le dieu romain de la mer), la prochaine planète hors du soleil après Uranus. Il y avait beaucoup de faux rapports précoces de la découverte du neptunium., Le plus significatif a été celui d’Enrico Fermi qui croyait que le bombardement de l’uranium avec des neutrons suivi d’une désintégration bêta conduirait à la formation de l’élément 93. En 1934, il Bombarda des atomes d’uranium avec des neutrons et rapporta qu’il avait produit les éléments 93 et 94. Il s’est avéré que Fermi avait en fait fissionné ou divisé des atomes d’uranium en de nombreux radioisotopes fragmentés. L’explication et l’annonce de la découverte de la fission ont été publiées plus tard par Hahn et Strassman, bien que ce soit leur collègue Lisa Meitner qui ait correctement interprété les résultats des expériences., En 1940, le professeur Edwin McMillan et L’étudiant Philip Abelson bombardèrent l’uranium avec des neutrons modérés (lents) produits par le cyclotron, entraînant non pas la « fission” mais la « fusion » des réactifs formant le nouvel élément 93, qu’ils nommèrent « neptunium »:
23892U + 10n → 23992u → 23993np + β-
Neptunium-239 a été le premier élément transuranium produit synthétiquement et le premier élément Transuranium de la série D’actinides découvert. Cet isotope a une demi-vie de désintégration bêta de 2.,3565 jours, qui forme le plutonium-239 produit fille avec une demi-vie de 24 000 ans.
Isotopes
Il existe 25 isotopes radioactifs connus du neptunium dont le poids atomique varie de 225 à 244, dont 5 sont des isotopes métastables. Les plus stables sont Np-237, avec une demi-vie de 2,14 millions d’années; Np-236 avec une demi-vie de 154 000 ans; et Np-235 avec une demi-vie de 396 jours. Tous les isotopes restants ont des demi-vies inférieures à 4,5 jours, la plupart étant inférieures à 50 minutes., Le mode de désintégration primaire pour les isotopes plus légers que 237Np est par capture d’électrons avec beaucoup d’émission alpha. Les produits sont principalement des isotopes de l’uranium. Le mode de désintégration primaire pour Np-237 est par désintégration alpha formant protactinium. Le mode de désintégration primaire pour les isotopes plus lourds que Np-237 est par désintégration bêta, formant du plutonium. Le Neptunium-237, après décomposition en protactinium puis en uranium, finit par se désintégrer pour former le bismuth-209 et le thallium-205. Contrairement à la plupart des autres noyaux lourds communs qui se désintègrent pour fabriquer des isotopes du plomb, cette chaîne de désintégration est connue sous le nom de série neptunium.,
propriétés
le Neptunium métal est produit par réaction de NpF3 avec du baryum ou du lithium liquide ou gazeux à environ 1200°C et est souvent extrait des barres de combustible nucléaire usé en kilogramme. Le métal de Neptunium est d’aspect argenté, chimiquement réactif et se trouve dans au moins trois allotropes:
le Neptunium a la plus grande plage de liquide de tous les éléments, 3363 K, entre le point de fusion du métal et le point d’ébullition. Il est le plus dense de tous les actinides et le cinquième le plus dense de tous les éléments naturels., Récemment, un alliage supraconducteur à base de neptunium a été découvert avec la formule NpPd5Al2. L’apparition de la supraconductivité dans les composés de neptunium est surprenante car ils présentent souvent un fort magnétisme, qui détruit généralement la supraconductivité. Le Neptunium forme une variété de composés, y compris les tri – et tétra-halogénures tels que NpF3, NpF4, NpCl4, NpBr3 et NpI3. Les oxydes de Neptunium tels que Np3O8 et NpO2 se trouvent également dans le système uranium-oxygène. L’hexafluorure de Neptunium, NpF6, est volatil comme l’hexafluorure d’uranium.,
en solution, le neptunium présente cinq États d’oxydation, III, IV, V, VI et VII, l’état V étant le plus stable. Les ions solution de III et IV sont les ions simples, Np3 + et Np4+. Semblable à son homologue de l’uranium, à mesure que la charge sur les ions neptunium augmente, il est réparti sur un oxy-cation plus grand. Ainsi, Np (V) existe en solution sous la forme NpO2+, Np(VI) sort sous la forme NpO22, et Np(VII) est un oxy-cation avec une structure comprenant probablement des ions hydroxyde puisqu’il n’est stable que dans des solutions fortement basiques., Ces dernières espèces oxygénées sont en contraste avec les terres rares qui ne présentent que des ions simples des États d’oxydation (II), (III) et (IV) en solution aqueuse. En solution, Le Np (III) est facilement oxydé dans l’air pour former le Np(IV). Np (VII), stable dans les solutions basiques se réduit rapidement à Np(VI) si le pH est rendu plus acide. Dans les solutions acides, Np + 3 est bleu-violet foncé; Np+4 est vert herbe; NpO2+ est vert émeraude; NpO2++ est bordeaux clair et Np(VII) est vert foncé dans les solutions fortement basiques .
