Нептуний

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Содержание 1 История 2 Происхождение названия 3 Нахождение в природе 4 Получение 5 Свойства 6 Применение 7 Физиологическое действие 8 Ссылки

[править] История

Впервые получен в 1940 американскими исследователями Э. М. Макмилланом и Ф. Х. Эйблсоном облучением нейтронами ²³⁸U. Сначала протекает ядерная реакция ²³⁸U( n,)239U. Образующийся ²³⁹U быстро (период полураспада Т_1/2 23 мин) превращается в ²³⁹Np (β-радиоактивен, Т_1/2 2,3 суток). Известно более 15 изотопов нептуния с массовыми числами 227-241. Наиболее устойчив ²³⁷Np (α-распад, Т_1/2 = 2,14·10⁶ лет).

[править] Происхождение названия

Назван в честь планеты Нептун.

[править] Нахождение в природе

В ничтожных количествах присутствует в урановых рудах. К образованию в них нептуния приводит реакция ядер ²³⁸U с нейтронами космического излучения и нейтронами, возникающими при спонтанном делении ядер урана и других тяжелых элементов.

[править] Получение

Природные источники нептуния никакого практического значения не имеют. В настоящее время нептуний извлекают из продуктов длительного облучения урана в ядерных реакторах как побочный продукт при извлечении плутония. При отделении нептуния от урана и плутония используют различия в устойчивости степеней окисления +4, +5 и +6 для плутония (наиболее устойчив в растворе в степени окисления +4), нептуния (наиболее устойчив в растворе в степени окисления +5) и урана (наиболее устойчив в растворе в степени окисления +6). Мировое производство нептуния достигает сотен килограммов в год. Для получения металлического нептуния тетрафторид нептуния NpF₄ обрабатывают при температуре выше 700°C парами бария или кальция.

[править] Свойства

Нептуний — хрупкий серебристо-белый металл. Существует в трех полиморфных модификациях. Ниже 280°C устойчива α-модификация с орторомбической решеткой, параметры а = 0,472нм, в = 0,488 нм и с = 0,666 нм, плотность 20,45 кг/дм3. От 280°C до 576°C устойчива β-модификация с тетрагональной решеткой (параметры а = 0,489 нм, с = 0,338 нм). Выше 576°C и до температуры плавления, 639°C устойчива модификация с кубической гранецентрированной решеткой ( а = 0,343 нм). Температура кипения нептуния 4082°C.

Нептуний реакционноспособен. Растворяется в соляной кислоте с образованием солей Np³⁺ (в инертной среде) и солей Np⁴⁺ (на воздухе). При прокаливании соединений нептуния, способных к термолизу, образуется оксид NpО₂. Этот оксид образуется при прокаливании нептуния при 800-1000°C. Известны оксиды нептуния NpО, Np₃О₈ и Np₂О₅.

Оксиды нептуния при сплавлении с оксидами активных металлов образуют нептунаты, где нептуний входит в состав аниона. Взаимодействием NpО₂ c HF, CCl₄, AlBr₃ или АlI₃ в присутствии восстановителей получены тригалогениды нептуния NpHal₃: 3NpO₂ + 3AlBr₃ + Al = 3NpBr₃ + 2Al₂O₃

Взаимодействием NpО₂ c HF, CCl₄ или AlBr₃ при 300-500°C получены NpF₄, NpCl₄ и NpBr₄. Взаимодействуя со фтором, NpF₄ при 250°C образует NpF₆.

Синтезированы оксигалогениды нептуния NpOX₂ (X = F, Cl или Br) и оксигалогениды, содержащие нептуний в степенях окисления выше +4. Получены гидриды нептуния переменного состава и гидрид NpH₃, сульфиды нептуния Np₂S₃ и NpS₃, нитрид нептуния NpN, карбид нептуния NpC₂.

В растворе ионы Np³⁺ имеют фиолетово-голубую окраску, ионы Np⁴⁺ — желто-зеленую, ионы NpO₂⁺(нептуноил-ионы) — зелено-голубую, ионы NpO₂²⁺( нептунил-ионы)— розовую и ионы NpO₂³⁺ — зеленую в щелочной среде и коричневую в растворе хлорной кислоты НСlО₄. В растворах наиболее устойчивы соединения нептуния в степени окисления +5. Склонен к диспропорционированию, гидролизу и комплексообразованию. Например, самая устойчивая в растворах форма нептуния, NpO₂⁺ стабильна в растворах разбавленных кислот. При высокой кислотности наблюдается ее диспропорционирование: 2NpO₂⁺ + 4H⁺ <=> Np⁴⁺ + NpO₂²⁺ +2H₂O

Гидролиз ионов Np³⁺ и Np⁴⁺ происходит ступенчато и связан с образованием полимерных форм типа [Np(OH)₂]_x^{x( n-2)+} и [Np(OH)₃]_x^{x( n-3)+}.

Для получения в растворе соединений Np (VII), на соединения Np(VI) в щелочных растворах действуют сильными окислителями (озон, гипохлориты, гипобромиты). В кислой среде соединения Np (VII) неустойчивы и переходят в соединения Np (VI).

[править] Применение

[править] Физиологическое действие

Нептуний и его соединения высокотоксичны. Для ²³⁷Np ПДК в воздухе рабочих помещений 2,6·10^-3 Бк/м³.

[править] Ссылки

• Нептуний на Webelements
• Нептуний в Популярной библиотеке химических элементов

Периодическая система элементов

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

*

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

**

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr