Neptunium, prvek 93 na periodické tabulky prvků, byl první transuranium element být produkován synteticky a první série aktinidů transuranium element, aby se objevil. Jeho objev přišel po několika falešných nálezech prvku, včetně pokusu Enrica Fermiho bombardovat Uran neutrony. Tento experiment vyústil v objev štěpení nebo rozdělení atomů.
Neptunium je vloženo do periodické tabulky mezi Uranem a plutoniem, které jsou také radioaktivní., Všechny tři z těchto prvků, pojmenovaný po planetách, mezi 92 a 94 protonů v jejich jádra, dostatečně velký, aby se podrobil jaderné štěpné reakce, nebo „atom rozdělení.“Díky této schopnosti jsou Uran a plutonium široce používány v jaderných elektrárnách a zbraních.
Neptunium však bylo objeveno výrazně později v historii než kterýkoli ze svých sousedů periodické tabulky a není široce používáno., Neptunium zůstává důležitou součástí studie, protože je produkován jaderné reakce uranu a plutonia a může trvat jako škodlivé radioaktivní odpad na milióny let, podle zprávy z roku 2003 na Severozápadě Jaderné Laboratoři. Porozumění chemii Neptunia je nezbytné pro zajištění bezpečného dlouhodobého skladování jaderného odpadu.
fakta
- Atomové číslo (počet protonů v jádře): 93
- Atomové symbol (na periodické tabulky prvků): Np
- Atomové hmotnosti (průměrné hmotnosti atomu): 237
- Hustota: 11.,48 uncí na krychlový palec (19.86 gramů na krychlový cm)
- Fáze při pokojové teplotě: pevné
- bod Tání: 1191, vztahovaly se celkem stupňů Fahrenheita (644 stupňů Celsia)
- bod Varu: 7,052 F (3,900 C)
- Počet přírodních izotopů (atomy téhož prvku s různým počtem neutronů): 4 — Neptunium-237 přes neptunium-240. Existují 21 další známé izotopy vytvořené v laboratoři.,
- nejběžnější izotop: Np-237
Objev: do třetice všeho dobrého
Podle John Emsley ve své knize „přírodní Stavební Bloky: A-Z Průvodce na Prvky“ (Oxford University Press, 1999), italský vědec Enrico Fermi byl první, kdo tvrdil, že objevil prvek 93, v roce 1934. Předpokládal, že prvky těžší než uran (prvek 92) by mohly být vytvořeny bombardováním uranu neutrony., Teoreticky, to by přidat jeden neutrální hmotnostní jednotky na atomy uranu, které by pak podstoupit beta rozpad, nebo ztráta záporný náboj, který změní neutron na proton, což v prvku s celkem 93 protonů. Fermi je experiment neměl skončit produkovat prvek; místo toho, neutrony fixační s atomy uranu, které štěpí atomy uranu do mnoha fragment radioizotopů. Fermi byl kritizován za své falešné tvrzení, a nevěděl, že v té době skutečně provedl první rozdělení atomu, nebo štěpení, experiment.,
Jen o čtyři roky později v roce 1938, rumunský fyzik Horia Hulubei a francouzský chemik Yvette Cauchois podobné falešné zprávy, objevovat prvek 93. Tvrdili, že prvek našli v přirozeně se vyskytujícím minerálním vzorku. V době, vědci odmítl, věřit, že žádné prvky s více protonů než uran (transurany) byly přítomny v přírodě.
Element 93 byl přijat jako existující prvek v roce 1940 na Kalifornské univerzitě v Berkeley., Profesor Edwin McMillan a postgraduální student Philip Abelson použili techniku podobnou Fermi, ale s jedním důležitým rozdílem: používali pomalu se pohybující neutrony. McMillan použil stroj zvaný cyklotron k zpomalení neutronů a pak je nasměroval na cíl uran-238. Tentokrát neutrony skutečně pracovaly na vytvoření prvku 93 spojením s atomy uranu místo toho, aby je rozdělily. Abelson analyzoval výsledný vzorek a zaznamenal neobvyklé beta záření, které ukázalo, že byl přítomen nový izotop (později pojmenovaný Np-289)., McMillan a Abelson se rozhodli nazývat prvek neptunium, protože Neptun je další planeta za Uranem ve sluneční soustavě. Objev byl prvním transuraniovým prvkem, který byl syntetizován v laboratoři, a v roce 1951 získal McMillan Nobelovu cenu.
Zdroje neptunium
i když vědci si mysleli, neptunium mohl být vytvořen pouze synteticky, stopy čtyři neptunium je 25 izotopy od té doby byla nalezena v přírodě, podle Los Alamos National Laboratory., Uran, nalezený ve skále, půdě a vodě, prochází přirozenou jadernou reakcí, která vede k malému množství izotopů Np-237 až Np-240.
většina Neptunia je však antropogenní; to znamená, že je vytvořen jako vedlejší produkt reakcí v jaderných elektrárnách. Vědci mohou ve velkém množství extrahovat neptunium z vyhořelého jaderného paliva. Vzhledem k dlouhému poločasu 2,14 milionu let je NP-237 nejhojnějším izotopem Neptunia vytvořeného. Většina ostatních izotopů Neptunia má krátké poločasy a rozpadne se během několika dní.,
vlastnosti Neptunia
Neptunium je členem řady aktinidů, řádek 5f periodické tabulky. Tento řádek (spolu s řádkem lanthanidu výše) je často zobrazen níže a odděleně od zbytku periodické tabulky, protože je příliš dlouhý, aby se vešel na stránku s normálními rozměry. Všech 15 aktinidových prvků má velmi velké atomové poloměry a jsou radioaktivní.
Neptunium je stříbrný kov a je velmi reaktivní, se čtyřmi různými oxidačními stavy. Když se kombinuje s jinými prvky, vyskytuje se jako různé barevné roztoky (fialová, žlutá, zelená a růžová)., Dokonce i samo o sobě se neptunium vyskytuje jako tři různé alotropy nebo fyzické formy v závislosti na teplotě. Je to nejhustší z aktinidů a může zůstat kapalinou pro největší teplotní rozsah jakéhokoli známého prvku.
můžeme ji použít?
současné aplikace Neptunia jsou omezené. Neptunium bylo považováno pouze za štěpné jaderné palivo, které se ve skutečnosti nepoužívá. Neptunium-237 se však používá k vytvoření plutonia-238, které se pak používá ve speciálních generátorech energie, které mohou po dlouhou dobu napájet satelity, kosmické lodě a majáky., Neptunium – 237 se také používá ve výzkumu jaderné fyziky jako součást zařízení, které detekuje vysokoenergetické neutrony.
může nám to ublížit?
ve vašem domě může být radioaktivní neptunium! Neptunium se hromadí ve společné domácnosti: ionizující detektory kouře. Pro detekci kouře vydává další aktinidový prvek americium-241 záření a mění se na neptunium-237. Není však třeba se obávat: množství radioaktivního materiálu v detektorech kouře je podle Emsleyho zanedbatelné a nepoškozuje lidské zdraví. Detektory kouře obsahují méně než 0.00000001 unce (0 .,0000003 g), americium, který se rozpadá tak pomalu, že jen o 0,2 procenta již malé množství převádí na neptunium každý rok.
vědci se však zabývají dlouhodobým skladováním Neptunia přítomného ve vyhořelém jaderném palivu podle článku z roku 2005 zveřejněného Berkeley Lab. Přestože neptunium tvoří jen malé procento celkového radioaktivního odpadu, představuje zvláštní hrozbu, protože je dlouhotrvající a těžko se extrahuje., Amy skvělé místo v rekreační, asistent profesor na Notre Dame College of Engineering, studoval méně známé aktinidů prvky a jak nejlépe je obsahují.
“ neptunium přítomné v použité tyči jaderného paliva může trvat miliony let a já nepřeháním,“ řekla Hixon, když vysvětlila skutečnost, že obsahuje neptunium. Její laboratorní studie, jak neptunium a další aktinidy pohybovat materiály simulující geologických úložišť, jako je program navržený pro Yucca Mountain v Nevadě., Přestože jsou tyto hluboké úložiště obecně přijímány jako nejbezpečnější dlouhodobé úložiště, ve Spojených státech v současné době žádný nefunguje. Úložiště jaderného odpadu Yucca Mountain bylo za Obamovy administrativy v roce 2011 zneškodněno. Trumpova administrativa snížila veškeré financování výzkumu hlubinných vrtů, ale Kongres může přehodnotit financování v příštím rozpočtovém cyklu na rok 2018.