| Symbool | Np |
|---|---|
| Atoomnummer | 93 |
| Atoommassa | [237] (massagetal langstlevende isotoop) |
| Categorie | Actinide |
| Groep | — (f-blok) |
| Periode | 7 |
| Blok | f-blok |
| Fase bij 20 °C | vast |
| Smeltpunt | 639 °C |
| Kookpunt | 4174 °C |
| Dichtheid | 20,45 g/cm³ |
| Elektronenconfiguratie | [Rn] 5f4 6d1 7s2 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2 |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 1,36 |
| Oxidatiegetallen | +5 (ook +3, +4, +6, +7) |
| Ontdekt | 1940 door Edwin McMillan en Philip Abelson |
| Engelse naam | Neptunium |
Eigenschappen van neptunium
Neptunium is een zilverkleurig metaal dat in lucht langzaam oxideert. Met een dichtheid van ruim 20 g/cm³ hoort het bij de dichtste elementen die bestaan. Het smelt al bij ongeveer 639 °C, maar kookt pas boven de 4000 °C: een uitzonderlijk groot vloeibaar temperatuurgebied. Chemisch is neptunium veelzijdig. Het kan oxidatietoestanden van +3 tot +7 aannemen, en in oplossing heeft elke toestand een eigen kleur, van paars (+3) tot groen (+5). De stabielste vorm in water is +5, als het ion NpO2+. Daardoor lost neptunium relatief goed op en kan het zich in grondwater verplaatsen. Alle isotopen zijn radioactief. Neptunium-237 is het langstlevende, met een halfwaardetijd van 2,14 miljoen jaar. Het kortlevende neptunium-239 (2,4 dagen) vervalt tot plutonium-239 en is zo een belangrijke tussenstap in kernreactoren. Een bol neptunium-237 van ongeveer 60 kilogram zou in theorie een kritische massa vormen.
Naam. Neptunium is genoemd naar de planeet Neptunus, die in het zonnestelsel na Uranus komt, net zoals element 93 in het periodiek systeem na uranium.
Atoombouw en plaats in het periodiek systeem
Neptunium staat in periode 7 van het periodiek systeem, in het f-blok.
Een neutraal atoom heeft 93 protonen in de kern en 93 elektronen, verdeeld over 7 schillen: 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2. Het periodenummer (7) is gelijk aan het aantal schillen.
Buren in het systeem: links/ervoor: Uranium (U, 92); rechts/erna: Plutonium (Pu, 94).
De andere actiniden: Actinium, Thorium, Protactinium, Uranium, Plutonium, Americium, Curium, Berkelium, Californium, Einsteinium, Fermium, Mendelevium, Nobelium, Lawrencium.
Voorkomen
Neptunium komt in de natuur alleen in sporen voor. In uraniumerts ontstaat het soms wanneer uranium-238 een neutron opvangt, maar de hoeveelheid is minuscuul. Vrijwel alle neptunium wordt gemaakt in kernreactoren: elk jaar ontstaan zo duizenden kilo's neptunium-237 als bijproduct in de splijtstofstaven. Bij opwerking van gebruikte splijtstof kan het worden afgescheiden. Neptunium-237 is een van de lastigste componenten van langlevend kernafval, omdat het lang radioactief blijft en relatief mobiel is in water.
Toepassingen
- Neptunium-237 wordt in reactoren bestraald om plutonium-238 te maken, de warmtebron in radio-isotopengeneratoren van ruimtesondes.
- Het element dient in neutronendetectoren, omdat neptunium-237 splijt door snelle neutronen.
- Onderzoekers bestuderen neptunium om het gedrag van langlevend kernafval in de bodem en bij eindberging te voorspellen.
Veelgestelde vragen
Komt neptunium in de natuur voor?
Alleen in uiterst kleine sporen. In uraniumerts vangt uranium-238 af en toe een neutron op, waarna via bètaverval neptunium ontstaat. Die hoeveelheden zijn zo klein dat ze praktisch niet te winnen zijn. Bijna al het neptunium op aarde is gemaakt in kernreactoren.
Waarom heet neptunium neptunium?
Element 93 kwam direct na uranium, dat naar de planeet Uranus is genoemd. De ontdekkers volgden het zonnestelsel en kozen daarom Neptunus, de volgende planeet. Het daaropvolgende element, plutonium, werd op dezelfde manier naar Pluto genoemd.