Interested Article - Нептуний
- 2020-06-28
- 1
93 |
Нептуний
|
|
|
5f 4 6d 1 7s 2 |
Непту́ний ( химический символ — Np , от лат. Neptunium ) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) седьмого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 93. Относится к семейству актиноидов . Входит в радиоактивный ряд нептуния .
Простое вещество нептуний — это первый радиоактивный трансурановый металл серебристо-белого цвета .
История
До принятия теории расщепления атомного ядра , которая обосновала существование синтезированного позднее реального такого элемента, трижды были сделаны оказавшиеся ошибочными объявления о независимых открытиях элемента 93: «аусоний » (Ausonium) в Италии ( Энрико Ферми ), « богемий » (Bohemium) в Чехословакии в 1934 и « секваний » (Sequanium) в Румынии , Х. Хулубей в 1939 году.
Нептуний впервые был получен искусственно Э. М. Макмилланом и Ф. Х. Абельсоном в 1940 году при бомбардировке ядра урана нейтронами в циклотроне в Беркли . Первый полученный искусственно трансурановый элемент . Получил название в честь планеты Нептун — последней от Солнца. Реакция синтеза: 238 U(n,γ) 239 U(β − ) 239 Np.
Происхождение названия
Название нептуния образовано от названия восьмой в Солнечной системе планеты Нептун .
Нахождение в природе
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 .
Физические свойства
Полная электронная конфигурация атома нептуния: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 5f 4 6d 1 7s 2 .
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) .
Изотопы
Нептуний не имеет стабильных изотопов, на Земле он встречается лишь в следовых количествах.
Радиоактивные свойства некоторых изотопов нептуния:
Массовое число | Период полураспада | Тип распада |
---|---|---|
231 | 50 минут | α |
232 | 13 минут | электронный захват |
233 | 35 минут | α (1 %), электронный захват (99 %) |
234 | 4,4 дня | α (1 %), электронный захват (99 %) |
235 | 410 дней | β + (1 %), электронный захват (99 %) |
236 | 5000 лет | α |
237 | 2,20⋅10 6 лет | α |
238 | 2,1 дня | β − |
239 | 2,33 дня | β − |
240 | 7,3 минут | β − |
241 | 16 минут | β − |
Химические свойства
С сухим воздухом взаимодействует медленно, покрываясь тонкой оксидной плёнкой. При высокой температуре на воздухе он быстро окисляется до NpO 2 . Пирофорен в мелкодисперсном состоянии .
Является химически активным металлом: растворяется в соляной кислоте , образует оксиды , гидриды , галогениды , при нагревании реагирует с азотом , кремнием , фосфором , другими неметаллами. Образует сплавы с ураном , плутонием и другими металлами. В соединениях имеет степени окисления от +3 до +7 . В растворах нептуний образует ионы Np 3+ , Np 4+ , NpO 2 + , NpO 2 2+ и NpO 5 3− .
Ионы нептуния склонны к гидролизу , диспропорционированию и комплексообразованию . Окрашивают водные растворы в фиолетово-голубой (Np 3+ ), жёлто-зелёный (Np 4+ ), голубовато-зелёный (NpO 2 + ), розовый (NpO 2 2+ ) и зелёный или коричневый цвета (NpO 2 3+ , соответственно в щелочной или кислой среде) .
Интересной особенностью катионов нептуноила NpO 2 2+ является их способность притягиваться друг к другу за счет катион-катионных взаимодействий .
Получение
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. ОЯТ типичного водо-водяного реактора содержит примерно 0,5 кг нептуния-237 на тонну .
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, и распадается в плутоний-239 .
Нептуний получают восстановлением фторида нептуния (IV) парами бария при 1600 К:
В год в мире производится несколько сот кг нептуния .
Применение
Изотоп нептуний-237 используется при получении плутония-238 . 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.
Физиологическое действие
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: 237 Np — 0,06 мккюри (100 мкг), 238 Np, 239 Np — 25 мккюри (1 нг). Для 237 Np ПДК в воздухе рабочих помещений 2,6⋅10 −3 Бк/м³.
Примечания
- Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 216. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8 .
- . Дата обращения: 10 августа 2010. 6 июля 2010 года.
- Morss L. (англ.) . Encyclopædia Britannica . Дата обращения: 31 декабря 2021.
- ↑ / Мясоедов Б. Ф. // Нанонаука — Николай Кавасила. — М. : Большая российская энциклопедия, 2013. — С. 383—384. — ( Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 22). — ISBN 978-5-85270-358-3 .
- Nikolai N Krot, Mikhail S Grigoriev. // Russian Chemical Reviews. — 2004-01-31. — Т. 73 , вып. 1 . — С. 89–100 . — ISSN . — doi : .
Ссылки
- от 23 октября 2004 на Wayback Machine
- 22 августа 2011 года.
Литература
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3 (Мед-Пол). — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8 .
- 2020-06-28
- 1