Neptunium

1 skal 2
2 skal 8
3 skal 18
4 skal 32
5 skal 22
6 skal 9
7 skal 2
Navn på Engelsk
Neptunium
Navn på Tysk
Neptunium
Navn på Fransk
Neptunium
Navn
Neptunium
Symbol
Np
Atomnummer
93
Atommasse
237
Smeltepunkt
640°C
Kogepunkt
3902°C
Massefylde
20,4 g/cm3
Elektronnegativitet
1,3
Oxidationstrin
+3, +4, +5, +6
Isotopmasseområde
225 - 245
Klassifikation
Metal
 

Opdagelse
Neptunium er det første grundstof blandt de såkaldte 'transuraner', d.v.s. det første af de radioaktive, kunstigt fremstillede grundstoffer efter uran i Det Periodiske System. Fremstillingen fandt sted i 1940 og udførtes af de amerikanske fysikere E. M. McMillan og P. H. Abelson på universitetet i Berkeley i Californien. McMillan og Abelson bombarderede uranisotopen 23892U med energirige neutroner, 10n fra en cyklotron. Herved dannes som mellemprodukt en anden radioaktiv uranisotop, 23992U med en halveringstid på ca. 23 minutter. Når denne henfalder, omdannes den til neptuniumisotopen 23993Np under samtidig udsendelse af betastråler, 0÷1e. Processerne kan skrives:

23892U + 10n —> 23992U —> 23993Np + 0÷1e

I begyndelsen af 1930'erne var antallet af kendte grundstoffer vokset til 88. Uran var for længst opdaget (i 1789), og da det har atomnummeret 92, manglede der altså 4 grundstoffer. Disse var nr. 43 technetium, nr. 61 promethium, nr. 85 astat og nr. 87 francium. Til trods for at grundstoftabellen altså ikke var komplet, fik den italienske fysiker E. Fermi i 1934 den ide at fremstille transuranske grundstoffer ved at få en uranisotop til at indfange en neutron. Dette lykkedes dog ikke for Fermi. I december 1938 gennemførte de to tyske kemikere O. Hahn og F. Strassmann i Berlin en spaltning (fission) af en uranisotop ved at lade den indfange neutroner. Herved fik de ikke fremstillet en transuran, men til deres store forbavselse kunne de i spaltnings produkterne bl.a. eftervise eksistensen af det lettere atom barium (atomnummer 56). Forsøget vakte enorm opsigt. Den danske fysiker N. Bohr havde i 1936 fremhævet, at en atomkerne kunne sammenlignes med en væskedråbe, og ligesom en sådan kan deles i to mindre dråber, kunne det samme formentlig ske med en atomkerne af uran. I en væskedråbe modvirkes delingen af overfladespændingen. I en atomkerne er der også kræfter, som modvirker en deling, men i modsætning til en væskedråbe er atomkernen elektrisk ladet. Det var de to østrigske fysikere L. Meitner og O. R. Frisch, som efter et stort regnearbejde kom til det resultat, at urankernens elektriske ladning er stor nok til næsten fuldstændig at ophæve virkningen af 'overfladespændingen'. På grundlag af Bohrs væskedråbemodel forestiller man sig, at urankernen efter indfangningen af en neutron får et stort energioverskud, som fordeler sig rundt i kernen, hvorved denne forandrer form. På et vist tidspunkt kan energien blive koncentreret således, at kernen bliver langagtig, for derefter at gå midt over. Meitner og Frisch kunne derfor kort før årsskiftet 1938/1939 meddele en lettet Hahn og en lettet Strassmann, hvad der egentlig var sket under fissionen af uran, og som altså forløb på en anden måde end McMillans og Abelsons senere forsøg med 'spaltning' af en uranisotop.

Navn
På forslag af McMillan fik det nye grundstof navnet neptunium. Ligesom planeterne Uranus og Neptun er naboer i vort solsystem, er også grundstofferne uran (atomnummer 92) og neptunium (atomnummer 93) naboer i Det Periodiske System. I romersk mytologi var Neptun havets og søfartens gud.

Egenskaber
Neptunium er et sølvhvidt metal, som i tør luft langsomt overtrækkes med et tyndt oxidlag. Foruden at være en transuran tilhører neptunium også actinoiderne.

Forekomst
I naturen har man fundet meget små mængder af neptunium i uranforekomster (ca. 1 mikrogram pr. ton). Her dannes det undet det naturlige henfald af det radioaktive uran.

Udvinding
Neptunium isoleres fra brændselselementerne i atomreaktorer under anvendelse af en række forskellige kemiske og fysiske fraktioneringsmetoder. Ved reduktion af neptuniumfluorid, NpF3 med barium- eller lithiumdamp ved ca. 1200°C. fås metallisk neptunium:

2NpF
3 + 3Ba —> 2Np + 3BaF2

Anvendelse
Neptuniumisotopen 23793Np bruges i neutrondetektionsudstyr. Bortset herfra har neptunium ikke fundet megen praktisk anvendelse.

Miljø og Helse
I lighed med andre radioaktive grundstoffer repræsenterer neptunium en strålingsfare.