Neptūnis (Np) — cheminis elementas: apibrėžimas, savybės, atradimas
Neptūnas yra cheminis elementas, kurio simbolis periodinėje lentelėje yra Np. Jo atominis skaičius 93, o tai reiškia, kad jo atomuose yra 93 protonai ir elektronai. Jis pavadintas Neptūno planetos vardu, kaip ir uranas Urano planetos vardu.
Neptūną 1940 m. Kalifornijos universiteto Berklio radiacijos centre atrado du vyrai - Edvinas Makmilanas ir Filipas H. Abelsonas. Neptūnas yra sidabrinis metalinis elementas ir yra radioaktyvus. Jo lydymosi temperatūra yra 637 laipsniai pagal Celsijų, o virimo temperatūra - 4000 laipsnių pagal Celsijų. Jo atominė masė yra 237 u.
Fizinės ir cheminės savybės
Cheminė klasė: neptūnas priklauso aktinidų eiles elementams.
- Išvaizda: šviesiai sidabrinės spalvos metalas.
- Tankis: apie 20,5 g/cm³ (esant kambario temperatūrai).
- Elektronų konfigūracija: sudėtinga, bet dažniausiai pateikiama kaip [Rn] 5f4 6d1 7s2.
- Oksidacijos laipsniai: gali egzistuoti keliais laipsniais, dažniausiai +3, +4, +5 ir +6; retai pasitaiko ir +7 būsenų.
- Tipinės jungtys: oksidai (pvz., NpO2), nitratai, halogenidai ir kompleksai su chelatoriais.
Izotopai ir radioaktyvumas
Neptūnas turi daug radioaktyvių izotopų. Svarbiausias stabilumo požiūriu yra Np-237, kurio atominė masė apytikriai 237 u ir kuris turi ilgą pusinės skilimo trukmę (maždaug 2,14 × 10^6 metų). Kiti izotopai, pavyzdžiui, Np-239, yra trapesni ir skilinėja greičiau; Np-239 dažnai susidaro branduolinėse reaktoriuose kaip tarpinis produktas, vėliau beta skilimu virstantis plutoniu-239.
Gamyba ir paplitimas
Gamtinėje aplinkoje neptūnas randamas labai mažais kiekiais kaip šalutinis produktas urano radioaktyvaus skilimo. Daugiausia neptūno gaminama dirbtinai branduolinėse reaktoriuose neutronų sulaikymo ir vėlyvesnio β-skilimo būdu iš urano izotopų. Procesai, vedantys nuo urano iki neptūno ar plutonio, yra svarbūs tiek branduolinės energetikos, tiek branduolinio kuro perdirbimo kontekstuose.
Panaudojimas
- Laboratorinis ir mokslinis tyrimas: neptūno junginių ir jo elektroninės struktūros tyrimai, suprasti aktinidų cheminių savybių skirtumus.
- Branduolinėse technologijose: Np-237 gali būti naudojamas kaip žaliava gaminant plutonį (pvz., per Np-239 → Pu-239), o taip pat turi reikšmę branduolinio kuro perdirbimo ir atliekų tvarkymo kontekstuose.
- Pramoniniu arba komerciniu mastu jo panaudojimas yra labai ribotas dėl radioaktyvumo ir saugos apribojimų.
Saugumas ir poveikis aplinkai
Neptūnas yra radioaktyvus ir gali kelti pavojų sveikatai. Jis daugiausia spinduliuoja alfa daleles (kai kurie izotopai taip pat turi beta ir gama spinduliavimą), todėl didelis vidinis poveikis (patekus į organizmą įkvėpus ar nurijus) yra pavojingas. Cheminės savybės aktinidams leidžia kai kuriems junginiams kauptis kauluose arba kituose audiniuose, todėl atliekant darbą su neptūnu būtinos griežtos apsaugos priemonės: uždaros sistemos, apsauginė apranga, radiacinės apsaugos procedūros ir tinkamas atliekų šalinimas.
Trumpai apie atradimą ir pavadinimą
1940 m. Edvinas Makmilanas ir Filipas H. Abelsonas atliko eksperimentus Berklio radiacijos centre, bombarduodami urano izotopus neutronais ir stebėdami susidariusius radioaktyvius produktus. Jie pranešė apie elementą su atominio skaičiaus 93 savybėmis. Pavadinimas „neptūnas“ pasirinktas pagal analogiją su uranu (pavadintu pagal planetą Uraną): kitą planetą iš Saulės sistemos — Neptūną.
Pastaba: dėl stipraus radioaktyvumo neptūno kiekiai laboratorijose yra griežtai kontroliuojami ir jo naudojimas pramonėje yra ribotas. Informacija apie savybes (lydimosi/virimo temperatūros, tankis, izotopiniai duomenys) gali būti pateikiama su nedideliais skaičiniais skirtumais priklausomai nuo šaltinio ir matavimo sąlygų.
