El neptunio, elemento 93 en la Tabla periódica de elementos, fue el primer elemento transuranio producido sintéticamente y el primer elemento transuranio de la serie actínidos descubierto. Su descubrimiento se produjo después de varios hallazgos falsos del elemento, incluido el intento de Enrico Fermi de bombardear uranio con neutrones. Ese experimento resultó en el descubrimiento de la fisión, o la división de átomos.
El neptunio está intercalado en la Tabla periódica entre el uranio y el plutonio, que también son radiactivos., Estos tres elementos, llamados así por los planetas, tienen entre 92 y 94 protones en sus núcleos, lo suficientemente grandes como para sufrir una reacción de fisión nuclear, o «separación de átomos».»Debido a esta capacidad, el uranio y el plutonio son ampliamente utilizados en plantas de energía nuclear y armas.
El neptunio, sin embargo, fue descubierto significativamente más tarde en la historia que cualquiera de sus vecinos de la Tabla periódica, y no es ampliamente utilizado., El neptunio sigue siendo un elemento importante para estudiar porque es producido por reacciones nucleares de uranio y plutonio y puede durar como desechos radiactivos dañinos durante millones de años, según un informe de 2003 del laboratorio Nuclear del Noroeste del Pacífico. Comprender la química del neptunio es esencial para garantizar un almacenamiento seguro de residuos nucleares a largo plazo.
Sólo los hechos
- número Atómico (número de protones en el núcleo): 93
- símbolo Atómico (en la tabla periódica de los elementos): Np
- peso Atómico (masa promedio del átomo): 237
- Densidad: 11.,48 onzas por pulgada cúbica (19.86 gramos por cm cúbico)
- Fase a temperatura ambiente: sólido
- Punto de fusión: 1,191 grados Fahrenheit (644 grados Celsius)
- Punto de ebullición: 7,052 F (3,900 C)
- Número de isótopos naturales (átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones): 4 — neptunio-237 a neptunio-240. Hay 21 isótopos conocidos adicionales creados en un laboratorio.,
- isótopo más común: Np-237
Descubrimiento: La tercera vez es un encanto
según John Emsley en su libro, «nature’s building blocks: an A-Z guide to the Elements» (Oxford University Press, 1999), el científico italiano Enrico Fermi fue el PRIMERO en afirmar que descubrió el elemento 93, en 1934. Él hipotetizó que los elementos más pesados que el uranio (elemento 92) podrían ser creados bombardeando uranio con neutrones., Teóricamente, esto agregaría una unidad de masa neutra a los átomos de uranio, que luego sufriría decaimiento beta, o pérdida de una carga negativa que convierte a un neutrón en un protón, resultando en un elemento con 93 protones totales. El experimento de Fermi no terminó produciendo un elemento; en lugar de que los neutrones se fusionaran con los átomos de uranio, dividieron los átomos de uranio en muchos fragmentos de radioisótopos. Fermi fue criticado por su afirmación falsa, y no sabía en ese momento que en realidad había realizado el primer experimento de división de átomos, o fisión.,
apenas cuatro años más tarde, en 1938, el físico rumano Horia Hulubei y la química Francesa Yvette Cauchois hicieron un informe falso similar sobre el descubrimiento del elemento 93. Afirmaron que encontraron el elemento en una muestra mineral natural. En ese momento, los científicos rechazaron esto, creyendo que no había elementos con más protones que el uranio (elementos transuránicos) presentes en la naturaleza.
El elemento 93 fue aceptado como un elemento existente en 1940 en la Universidad de California, Berkeley., El profesor Edwin McMillan y el estudiante de posgrado Philip Abelson usaron una técnica similar a Fermi, pero con una diferencia importante: usaron neutrones de movimiento lento. McMillan usó una máquina llamada ciclotrón para ralentizar los neutrones y luego los dirigió a un objetivo de uranio-238. Esta vez, los neutrones realmente trabajaron para crear el elemento 93 fusionándose con los átomos de uranio en lugar de separarlos. Abelson analizó la muestra resultante, y notó radiación beta inusual que mostró un nuevo isótopo (más tarde llamado Np-289) estaba presente., McMillan y Abelson decidieron llamar al elemento neptunio porque Neptuno es el siguiente planeta más allá de Urano en el sistema solar. El descubrimiento fue el primer transuránicos elemento a ser sintetizados en un laboratorio y se ganó McMillan un Premio Nobel en 1951.
fuentes de neptunio
aunque los científicos solían pensar que el neptunio solo se podía crear sintéticamente, desde entonces se han encontrado trazas de cuatro de los 25 isótopos de neptunio en la naturaleza, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos., El uranio, que se encuentra en la roca, el suelo y el agua, sufre una reacción nuclear natural que resulta en pequeñas cantidades de isótopos Np-237 a Np-240.
la mayoría del neptunio, sin embargo, es antropogénico; es decir, se crea como un subproducto de reacciones en plantas de energía nuclear. Los científicos pueden extraer neptunio del combustible nuclear gastado en grandes cantidades. Debido a su larga vida media de 2,14 millones de años, el NP-237 es el isótopo más abundante de neptunio creado. La mayoría de los otros isótopos del neptunio tienen períodos de semidesintegración cortos y decaen en cuestión de días.,
Propiedades del neptunio
El neptunio es un miembro de la serie actínida, fila 5f de la Tabla periódica. Esta fila (junto con la fila de lantánidos de arriba) a menudo se representa a continuación y por separado del resto de la Tabla periódica porque es demasiado larga para caber en una página con dimensiones normales. Los 15 elementos actínidos tienen radios atómicos muy grandes y son radiactivos.
El neptunio es un metal plateado y es muy reactivo, con cuatro estados de oxidación diferentes. Cuando se combina con otros elementos se presenta como soluciones de diferentes colores (púrpura, amarillo, verde y rosa)., Incluso por sí solo, el neptunio se presenta como tres alótropos diferentes, o formas físicas, dependiendo de la temperatura. Es el más denso de los actínidos y puede seguir siendo un líquido para el rango de temperatura más grande de cualquier elemento conocido.
se utiliza?
Las aplicaciones actuales del neptunio son limitadas. El neptunio sólo se ha considerado, y no se ha utilizado realmente, como combustible nuclear fisible. Sin embargo, el neptunio-237 se utiliza para crear plutonio-238, que luego se utiliza en generadores de energía especiales que pueden alimentar satélites, naves espaciales y faros durante un largo período de tiempo., El neptunio – 237 también se utiliza en la investigación física nuclear como parte de un dispositivo que detecta neutrones de alta energía.
¿puede dañarnos?
¡Puede haber neptunio radioactivo en tu casa! El neptunio se acumula en un elemento doméstico común: detectores de humo ionizantes. Para detectar el humo, otro elemento actínido, el americio-241, emite radiación y se convierte en neptunio-237. Pero no hay que preocuparse: la cantidad de material radiactivo en los detectores de humo es insignificante y no causa daño a la salud humana, según Emsley. Los detectores de humo contienen menos de 0.00000001 onzas (0.,0000003 gramos) de americio, que decae tan lentamente que solo alrededor del 0.2 por ciento de esta cantidad ya pequeña se convierte en neptunio cada año.
Los científicos están, sin embargo, preocupados por el almacenamiento a largo plazo de neptunio presente en el combustible nuclear gastado, según un artículo publicado en 2005 por Berkeley Lab. Aunque el neptunio representa solo un pequeño porcentaje del total de desechos radiactivos, representa una amenaza particular porque es duradero y difícil de extraer., Amy Hixon, profesora asistente en el Colegio de ingeniería de Notre Dame, ha estudiado los elementos actínidos menos familiares y cómo contenerlos mejor.
«El neptunio presente en una varilla de combustible nuclear usada puede durar millones de años, y No estoy exagerando», dijo Hixon mientras explicaba la realidad de contener neptunio. Su laboratorio estudia cómo el neptunio y otros actínidos se mueven a través de materiales simulando depósitos geológicos, como el propuesto para Yucca Mountain en Nevada., Aunque estos sitios de almacenamiento profundo son generalmente aceptados como el almacenamiento a largo plazo más seguro, Actualmente no hay ninguno operando en los Estados Unidos. El depósito de residuos nucleares de Yucca Mountain fue desfinanciado bajo la administración de Obama en 2011. La administración Trump ha recortado todos los fondos para la investigación de residuos de pozos profundos, pero el Congreso puede reconsiderar la financiación en el próximo ciclo presupuestario para 2018.