Pin
Send
Share
Send


Neptunium (symbole chimique Np, numéro atomique 93) est un élément métallique radioactif argenté, appartenant à la série des actinides. C'est le premier élément transuranien1 et le premier membre de ce groupe à être produit synthétiquement. Son isotope le plus stable, 237Np, est un sous-produit des réacteurs nucléaires et de la production de plutonium. On le trouve également à l'état de traces dans les minerais d'uranium. Il peut être utilisé en tant que composant d'un équipement de détection de neutrons et pourrait potentiellement être utilisé comme combustible pour un réacteur nucléaire ou pour créer une arme nucléaire.

Occurrence

Des traces de neptunium se trouvent naturellement comme produits de désintégration des réactions de transmutation dans les minerais d'uranium. L'isotope 237Le Np est produit par la réduction de 237NpF3 avec du baryum ou de la vapeur de lithium à environ 1200 ° C et est le plus souvent extrait des barres de combustible nucléaire usé comme sous-produit de la production de plutonium.

Étymologie et histoire

Le Neptunium a été nommé pour la planète Neptune, la prochaine planète d'Uranus, après laquelle l'uranium a été nommé. Il a été découvert pour la première fois par Edwin McMillan et Philip H. Abelson en 1940. Initialement prédit par l'organisation «spirale» du tableau périodique de Walter Russell, il a été trouvé au Berkeley Radiation Laboratory de l'Université de Californie à Berkeley. L'équipe de recherche a produit l'isotope neptunium 239Np (demi-vie de 2,4 jours) en bombardant de l'uranium avec des neutrons lents. Il s'agissait du premier élément transuranium produit par synthèse et du premier élément transuranium de la série des actinides découvert.

Synthèse nucléaire

Quand un atome de 235U capture un neutron, il est converti en un état excité de 236U. Environ 81 pour cent des excités 236Les noyaux U subissent une fission, mais le reste se désintègre à l'état fondamental de 236U en émettant un rayonnement gamma. Une nouvelle capture de neutrons crée 237U qui a une demi-vie de sept jours et se désintègre donc rapidement 237Np. 237U est également produit via une réaction n, 2n avec 238U. Étant donné que presque tout le neptunium est produit de cette manière ou se compose d'isotopes qui se désintègrent rapidement, on devient presque pur 237Np par séparation chimique du neptunium.

Caractéristiques notables

Le neptunium est un métal de transition interne de la série des actinides, situé à la période 7 du tableau périodique, entre l'uranium et le plutonium. D'apparence argentée, ce métal est assez réactif chimiquement et se retrouve dans au moins trois modifications structurelles:

  • alpha-neptunium, orthorhombique, densité 20,25 Mg / m3,
  • bêta-neptunium (au-dessus de 280 ° C), tétragonal, densité (313 ° C) 19,36 Mg / m3, et
  • gamma-neptunium (au-dessus de 577 ° C), cubique, densité (600 ° C) 18 Mg / m3

Cet élément a quatre états d'oxydation ionique en solution:

  • Np+3 (violet pâle), analogue à l'ion des terres rares Pm+3,
  • Np+4 (vert jaunâtre);
  • NpO2+ (vert bleu): et
  • NpO2++ (rose pâle).

Isotopes

De nombreux radio-isotopes du neptunium ont été caractérisés. Les plus stables d'entre eux sont 237Np, avec une demi-vie (t½) de 2,14 millions d'années; 236Np, avec une demi-vie de 154 000 ans; et 235Np, avec une demi-vie de 396,1 jours. Tous les isotopes radioactifs restants ont des demi-vies inférieures à 4,5 jours, et la majorité d'entre eux ont des demi-vies inférieures à 50 minutes. Cet élément possède également quatre méta-états, le plus stable étant 236mNp (t½ 22,5 heures).

Les isotopes du neptunium varient en poids atomique à partir de 225,0339 unités de masse atomique (amu) (225Np) à 244,068 amu (244Np). L'isotope 237Le Np se désintègre finalement pour former du bismuth, contrairement à la plupart des autres noyaux lourds communs, qui se désintègrent pour produire du plomb.

Composés et complexes

Le neptunium forme des tri- et tétrahalogénures tels que le NpF3, NpF4, NpCl4, NpBr3et NpI3. Il forme également des oxydes de diverses compositions, comme ceux que l'on trouve dans le système uranium-oxygène, y compris le Np3O8 et NpO2.

Comme les autres actinides, le neptunium forme facilement un noyau de dioxyde de neptunyle (NpO2). Dans l'environnement, ce noyau neptunyle se complexe facilement avec le carbonate ainsi qu'avec d'autres groupes ioniques contenant de l'oxygène, tels que OH-, NON2-, NON3-, et donc42-). Ce faisant, il forme des complexes chargés qui ont tendance à être facilement mobiles avec de faibles affinités pour le sol. Des exemples de ces complexes sont:

  • NpO2(OH)2-
  • NpO2(CO3)-
  • NpO2(CO3)2-3
  • NpO2(CO3)3-5

Les usages

Précurseur dans la production de plutonium-238

L'isotope 237Le Np peut être irradié avec des neutrons pour créer 238Pu, un isotope rare du plutonium utile pour les engins spatiaux et les applications militaires.

Applications d'armes

Le neptunium est fissile et pourrait théoriquement être utilisé comme combustible de réacteur ou pour créer une arme nucléaire. En 1992, le département américain de l'Énergie a déclassifié la déclaration selon laquelle le Np-237 "peut être utilisé pour un engin explosif nucléaire".2 On ne croit pas qu'une arme réelle ait jamais été construite en utilisant du neptunium.

En septembre 2002, des chercheurs du Laboratoire national Los Alamos de l'Université de Californie ont créé la première masse critique nucléaire connue utilisant du neptunium en combinaison avec de l'uranium enrichi, découvrant que la masse critique de neptunium est inférieure à ce qui avait été prévu.3 En mars 2004, les autorités américaines prévoyaient de déplacer l'approvisionnement du pays en neptunium enrichi vers un site du Nevada.

Voir également

Remarques

  1. ↑ Les "éléments transuraniens" sont les éléments chimiques dont le numéro atomique est supérieur à celui de l'uranium (numéro atomique 92).
  2. ^ "Décisions restreintes de déclassement de données: 1946 à nos jours." Département américain de l'énergie (1er janvier 2001). Récupéré le 14 mars 2007.
  3. ↑ Weiss, P. "Le métal peu étudié devient critique - Neptunium Nukes?" Actualités scientifiques (26 octobre 2002). Récupéré le 14 mars 2007.

Les références

  • Emsley, John. 2001. Blocs de construction de la nature: un guide de A à Z sur les éléments. New York: Oxford University Press. ISBN 0198503407 et ISBN 978-0198503408
  • Greenwood, N. N. et A. Earnshaw. 1998. Chimie des éléments 2e éd. Oxford, Royaume-Uni; Burlington, MA: Butterworth-Heinemann. ISBN 0750633654.Version en ligne.
  • Hampel, Clifford A. 1968. L'Encyclopédie des éléments chimiques. New York: Reinhold Book Corp. ISBN 0442155980 et ISBN 978-0442155988
  • Morss, Lester R., Norman M. Edelstein et Jean Fuger (éd.). 2006. La chimie des éléments actinides et transactinides. 3e éd. 5 vols. Joseph J. Katz, adaptateur. Dordrecht: Springer. ISBN 1402035551 et ISBN 978-1402035555
  • Stwertka, Albert. 1998. Guide des éléments. Édition rév. New York: Oxford University Press. ISBN 0195080831

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 15 novembre 2018.

  • Neptunium. Université de Sheffield et WebElements Ltd.
  • Nouvelles sur la recherche. «Le laboratoire construit la première sphère de neptunium au monde.» Département américain de l'énergie, Office of Science.
  • Banque de données sur les substances dangereuses. Neptunium, radioactif. TOXNET, Bibliothèque nationale de médecine.

Pin
Send
Share
Send