Neptunium, elem 93 a periódusos elemek, volt az első transzuránium elem szintetikusan előállított, és az első aktinid sorozat transuranium elem kell felfedezni. Felfedezése az elem több hamis megállapítása után következett be, beleértve Enrico Fermi kísérletét az urán neutronokkal történő bombázására. Ez a kísérlet a hasadás felfedezését eredményezte, vagy atomok felosztása.
a neptunium az urán és a plutónium közötti periódusos rendszerben helyezkedik el, amely szintén radioaktív., Mindhárom, bolygókról elnevezett elemnek 92-94 protonja van a magjában, elég nagy ahhoz, hogy atommaghasadási reakcióba lépjen, vagy “atomhasadásba” kerüljön.”Ennek a képességnek köszönhetően az uránt és a plutóniumot egyaránt széles körben használják atomerőművekben és fegyverekben.
A neptuniumot azonban jóval később fedezték fel a történelemben, mint bármelyik periódusos szomszédját, és nem széles körben használják., A Neptúnium továbbra is fontos elem a tanulmányozásban, mivel az urán és plutónium nukleáris reakciói révén keletkezik, és több millió évig káros radioaktív hulladékként tarthat-derül ki a Pacific Northwest nukleáris laboratórium 2003-as jelentéséből. A neptunium kémiájának megértése elengedhetetlen a biztonságos hosszú távú nukleáris Hulladéktárolás biztosításához.
Csak a tényeket
- atomok száma (protonok száma a nucleus): 93
- Atomi szimbólum (a periódusos rendszerben): Np
- Atom súlya (átlag tömege atom): 237
- Sűrűség: 11.,48 gramm per köbméter inch (19.86 g / cubic cm)
- Fázis szobahőmérsékleten: szilárd
- Olvadáspont: 1,191 fok (644 Celsius fok)
- Forráspont: 7,052 F (3,900 C)
- Száma természetes izotópok (atomok ugyanazon elem különböző számú neutront): 4 — Neptúnium-237 keresztül neptúnium-240. Vannak 21 további ismert izotópok, amelyeket egy laborban hoztak létre.,
- a leggyakoribb izotóp: Np-237
Felfedezés: három a magyar igazság
János Szerint Emsley könyvében, “a Természet Building Blocks: Egy A-Z Útmutató a Elemek” (Oxford University Press, 1999), olasz tudós Enrico Fermi volt az első, hogy azt állítják, hogy felfedezték, elem, 93, 1934-ben. Feltételezte, hogy az uránnál nehezebb elemeket (92 elem) az urán neutronokkal történő bombázásával lehet létrehozni., Elméletileg ez lenne hozzá egy semleges tömeg egység, hogy az urán atom, amely majd alávetni béta-bomlás, vagy elvesztése, a negatív töltés, hogy bekapcsolja a neutron egy proton, ami egy elem 93 összesen protonok. Fermi kísérlete végül nem hozott létre elemet; az urán atomokkal összeolvadó neutronok helyett az urán atomokat sok fragmentum radioizotópra osztották. Fermit kritizálták a hamis állításáért, és akkor még nem tudta, hogy valóban elvégezte az első atom-felosztást, vagy hasadást, kísérletet.,
alig négy évvel később, 1938-ban Horia Hulubei román fizikus és Yvette Cauhois francia kémikus hasonló hamis jelentést készített a 93-as elem felfedezéséről. Azt állították, hogy az elemet egy természetben előforduló ásványi mintában találták meg. Abban az időben a tudósok elutasították ezt, mert úgy vélték, hogy a természetben nem voltak olyan elemek, amelyek több protonnal rendelkeztek, mint az urán (transzuránium elemek).
Element 93 elfogadták, mint egy meglévő elem 1940-ben a University of California, Berkeley., Edwin McMillan professzor és Philip Abelson végzős hallgató a Fermihez hasonló technikát alkalmazott, de egy fontos különbséggel: lassan mozgó neutronokat használtak. McMillan egy ciklotron nevű gépet használt a neutronok lassítására, majd egy urán-238 célpontra irányította őket. Ezúttal, a neutronok ténylegesen dolgozott, hogy hozzon létre elem 93 összeolvasztásával az urán atomok helyett törés őket egymástól. Abelson elemezte a kapott mintát, és szokatlan béta-sugárzást észlelt, amely új izotópot (később NP-289-et) mutatott., McMillan és Abelson úgy döntöttek, hogy neptuniumnak nevezik az elemet, mivel a Neptunusz a következő bolygó az Uránuszon túl a Naprendszerben. A felfedezés volt az első transzuránium elem, amelyet laboratóriumban szintetizáltak, és 1951-ben McMillan Nobel-díjat kapott.
Források a neptúnium
Bár a tudósok használják azt hinni, neptúnium csak mesterségesen előállítani, nyomokban négy neptúnium 25 izotópok azóta a természetben található, a szerint, hogy a Los Alamos Nemzeti Laboratórium., A kőzetben, talajban és vízben található urán természetes nukleáris reakción megy keresztül, amely kis mennyiségű NP-237-NP-240 izotópot eredményez.
a neptunium többsége azonban antropogén; vagyis az atomerőművekben fellépő reakciók melléktermékeként jön létre. A tudósok nagy mennyiségben kivonhatják a neptuniumot a kiégett nukleáris üzemanyagból. A 2,14 millió éves hosszú felezési ideje miatt az Np-237 a neptunium leggyakoribb izotópja. A neptúnium legtöbb más izotópja rövid felezési idővel rendelkezik, és napokon belül bomlik.,
A neptunium tulajdonságai
a neptunium az aktinid sorozat tagja, a periódusos rendszer 5F sorában. Ezt a sort (a fenti lantanid sorral együtt) gyakran ábrázolják az alábbiakban, külön-külön a periódusos rendszer többi részétől, mert túl hosszú ahhoz, hogy normál méretű oldalra illeszkedjen. Mind a 15 aktinid elem nagyon nagy atomi sugárral rendelkezik, és radioaktív.
A Neptúnium ezüstfém, nagyon reakcióképes, négy különböző oxidációs állapotú. Ha más elemekkel kombinálódik, akkor különböző színű oldatokként (lila, sárga, zöld és rózsaszín) fordul elő., Még önmagában is, a neptunium a hőmérséklettől függően három különböző allotróp vagy fizikai formában fordul elő. Az aktinidok közül ez a legsűrűbb, és folyadék maradhat bármely ismert elem legnagyobb hőmérsékleti tartományában.
tudjuk használni?
a Neptunium jelenlegi alkalmazásai korlátozottak. A neptuniumot csak hasadó nukleáris üzemanyagként tekintették, valójában nem használták. A neptunium-237-et azonban plutónium-238 létrehozására használják, amelyet ezután speciális energiagenerátorokban használnak, amelyek hosszú ideig képesek műholdakat, űrhajókat és világítótornyokat táplálni., A neptunium-237-et a nukleáris fizikai kutatásokban is használják egy olyan eszköz részeként, amely nagy energiájú neutronokat észlel.
árthat nekünk?
lehet, hogy radioaktív neptunium van a házában! A Neptunium felhalmozódik egy közös háztartási tárgyban: ionizáló füstérzékelők. A füst észleléséhez egy másik aktinid elem, az americium-241 sugárzást bocsát ki, majd neptunium-237-re változik. De nem kell aggódnia: a füstérzékelőkben lévő radioaktív anyag mennyisége elhanyagolható, és nem okoz kárt az emberi egészségben, Emsley szerint. Füstérzékelők tartalmaznak kevesebb, mint 0.0000001 uncia (0.,0000003 gramm) americium, amely olyan lassan bomlik, hogy ennek a már kis mennyiségnek csak körülbelül 0, 2% – A átalakul neptuniummá évente.
A tudósok azonban a kiégett nukleáris üzemanyagban lévő neptunium hosszú távú tárolásával foglalkoznak, a Berkeley Lab által közzétett 2005. évi cikk szerint. Bár a neptunium a teljes radioaktív hulladéknak csak egy kis százalékát teszi ki, különös veszélyt jelent, mivel hosszú élettartamú és nehezen kinyerhető., Amy Hixon, a Notre Dame Műszaki Főiskola adjunktusa tanulmányozta a kevésbé ismert aktinid elemeket és azt, hogyan lehet azokat a legjobban visszatartani.
“a használt nukleáris üzemanyagrúdban lévő neptunium több millió évig tarthat, és nem túlzok” – mondta Hixon, amikor elmagyarázta a neptunium tartalmának valóságát. Laboratóriuma azt vizsgálja, hogy a neptunium és más aktinidok hogyan mozognak a geológiai tárolókat szimuláló anyagokon, mint például a nevadai Yucca-hegyre javasolt., Bár ezek a mély tárolóhelyek általánosan elfogadott, mint a legbiztonságosabb hosszú távú tárolás, jelenleg egyik sem működik az Egyesült Államokban. A Yucca hegyi nukleáris hulladéktárolót az Obama-adminisztráció alatt 2011-ben megszüntették. A Trump adminisztráció csökkentette a mély fúrási hulladékkutatás összes finanszírozását, de a Kongresszus újragondolhatja a finanszírozást a következő 2018-as költségvetési ciklusban.