Нептуний

От / / Оставьте комментарий

Оглавление1 Нептуний1.1 Общие сведения о нептунии1.2 Физические свойства1.3 Химические свойства1.4 Атомный состав1.5 Изотопы1.6 Применение1.7 История открытия нептуния1.8 Распространение и концентрация […]

'Актиниды', 'Нептун', 'Пирофорные материалы', 'Синтетические элементы', 'Химические элементы', 'Ядерные материалы', Actinides, Chemical elements, Neptunium, Nuclear materials, Pyrophoric materials, Synthetic elements

Оглавление

Нептуний

  • Общие сведения о нептунии

    • Нептуний — химический элемент с символом Np и атомным номером 93.  
    • Назван в честь планеты Нептун.  
    • Металлический нептуний серебристого цвета, тускнеет на воздухе.  
    • Встречается в трех аллотропных формах.  

  • Физические свойства

    • Твердый, серебристый, пластичный металл.  
    • Плавится при 639 °C, температура кипения неизвестна.  
    • Содержит три аллотропа: α-нептуний, β-нептуний и γ-нептуний.  
    • α-нептуний имеет ромбическую структуру, β-нептуний — тетрагональную, γ-нептуний — объемно-центрированную кубическую.  

  • Химические свойства

    • Обладает пятью степенями окисления от +3 до +7.  
    • Наиболее стабильное состояние в растворе — +5, в твердых соединениях — +4.  
    • Металлический нептуний высокореактивен, ионы подвержены гидролизу и образованию координационных соединений.  

  • Атомный состав

    • Атом нептуния имеет 93 электрона, один электрон в 6d-подоболочке.  
    • Потенциал ионизации нептуния — 6,2657 эВ.  

  • Изотопы

    • Охарактеризованы двадцать четыре радиоизотопа, наиболее стабильные — 237Np, 236Np и 235Np.  
    • Большинство изотопов распадаются за счет захвата электронов или альфа-излучения.  
    • 237Np распадается на висмут-209 и таллий-205, образуя нептуниевый ряд.  

  • Применение

    • Используется как прекурсор для образования плутония-238.  
    • Применяется в радиоизотопных тепловых генераторах и детекторах нейтронов высоких энергий.  
    • Нептуниевая атомная бомба не была создана из-за трудностей с очисткой и выделением изотопов.  

  • История открытия нептуния

    • Нептуний был открыт в 1934 году Энрико Ферми и его командой.  
    • Ферми бомбардировал уран нейтронами и обнаружил неизвестный изотоп с атомным номером 93.  
    • Ферми предложил название “аусений” для нового элемента.  

  • Распространение и концентрация нептуния в природе

    • Нептуний присутствует в природе в незначительных количествах.  
    • 237Np и 239Np образуются в результате реакций трансмутации в урановых рудах.  
    • 240Np также присутствует в виде промежуточного продукта распада 244Pu.  

  • Экологические аспекты нептуния

    • Большая часть нептуния попадает в окружающую среду из ядерных взрывов.  
    • Нептуний быстро окисляется и обладает высокой подвижностью.  
    • Нептуний легко связывается с различными минералами и бетоном.  

  • История и исследования

    • В начале 1870-х годов Дмитрий Менделеев не включил нептуний в свою периодическую таблицу.  
    • В 1932 году открытие нейтрона вдохновило на исследования элементов тяжелее урана.  
    • Ферми и его команда не смогли доказать существование элемента 93 химическим путем.  
    • После открытия плутония и других трансурановых элементов была установлена серия актинидов.  

  • Открытие нептуния

    • В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию за открытие новых радиоактивных элементов.  
    • В 1940 году Нишина и Кимура пытались получить нептуний, но безуспешно.  
    • В 1940 году Макмиллан и Абельсон открыли нептуний, используя циклотрон.  

  • Химические свойства и классификация

    • Нептуний химически отличается от всех известных элементов.  
    • Макмиллан и Абельсон назвали его нептунием в честь планеты Нептун.  
    • В 1942 году Хан и Штрассман подтвердили существование нептуния.  

  • Последующие исследования

    • В 1942 году Сиборг и Уол открыли долгоживущий изотоп 237Np.  
    • В 1944 году был выделен первый объемный образец нептуния.  
    • Исследования нептуния сосредоточены на его сохранении как ядерных отходов.  

  • Применение и производство

    • Нептуний используется как радиоактивный индикатор и прекурсор для ядерных реакций.  
    • Большая часть нептуния считается отходами на атомных электростанциях.  
    • Подавляющее большинство нептуния получено искусственным путем.  

  • Синтез и свойства нептуния-237

    • Нептуний-237 является наиболее часто синтезируемым изотопом.  
    • Он образуется при захвате нейтронов и имеет длительный период полураспада.  
    • Используется в химических исследованиях и ядерной энергетике.  

  • Образование и распад нептуния-237

    • При захвате нейтрона 235U образуется 236U, который затем распадается до 237U.  
    • 237U быстро распадается до 237Np через бета-распад.  
    • 237Np также образуется при альфа-распаде 241Am.  

  • Методы очистки нептуния

    • Извлечение нептуния из отработавшего ядерного топлива является важным процессом.  
    • Используются различные методы разделения, включая экстракцию, хроматографию и электроосаждение.  

  • Химия и соединения нептуния

    • В водных растворах нептуний может существовать в пяти степенях окисления.  
    • Стабильность степеней окисления зависит от различных факторов.  
    • Гидроксиды и оксиды нептуния менее стабильны, чем у предшествующих актиноидов.  

  • Оксиды нептуния

    • Сообщалось о трех безводных оксидах: NpO2, Np2O5 и Np3O8.  
    • NpO2 стабилен при низких температурах и давлениях.  
    • Np2O5 относительно нестабилен и разлагается при высоких температурах.  

  • Тройные оксиды нептуния

    • Образуются при взаимодействии NpO2 с оксидами других элементов или осаждении из щелочного раствора  
    • Примеры: Li5NpO6, K3NpO5, Cs3NpO5, Rb3NpO5  
    • Оксидные соединения KNpO4, CsNpO4, RbNpO4 образуются при взаимодействии Np(VII) с нитратом щелочного металла и озоном  
    • Дополнительные соединения: Ba3(NpO5)2, Ba2NaNpO6, Ba2LiNpO6  
    • Шестивалентные оксиды нептуния образуются при взаимодействии NpO2 с щелочными или щелочноземельными оксидами  

  • Галогениды нептуния

    • Фториды: NpF3, NpF4, NpF5, NpF6, NpOF3, NpOF4  
    • Хлориды: NpCl3, NpCl4, NpOCl2, Cs2NpCl6, Cs3NpO2Cl4, Cs2NaNpCl6  
    • Бромиды: NpBr3, NpBr4  
    • Йодиды: NpI3  

  • Халькогениды, пниктиды и карбиды нептуния

    • Сульфиды: NpS, NpS3, Np2S5, Np3S5, Np2S3, Np3S4, NpOS, Np4O4S, Np2O2S  
    • Селениды: NpSe, NpSe3, Np2Se3, Np2Se5, Np3Se4, Np3Se5, NpOSe, Np2O2Se  
    • Теллуриды: NpTe, NpTe3, Np3Te4, Np2Te3, Np2O2Te  
    • Нитрид: NpN, изоморфен мононитриду урана и плутония  
    • Фосфиды: NpP, Np3P4  
    • Арсениды: NpAs, NpAs2, Np3As4  
    • Антимониды: NpSb, Np3Sb4  
    • Карбиды: NpC, Np2C3, NpC2  

  • Другие неорганические вещества

    • Соединения нептуния с висмутом, мышьяком, сурьмой, углеродом  

  • Химические свойства нептуния

    • Нептуний реагирует с водородом, образуя гидриды NpH2+x и NpH3.  
    • Гидриды требуют осторожного обращения из-за разложения при 300°C.  
    • Фосфаты нептуния исследованы для иммобилизации ядерных отходов.  

  • Металлоорганические соединения

    • Известны циклопентадиенильные и циклооктатетраенильные соединения нептуния.  
    • Нептуноцен и другие циклооктатетраенильные производные нептуния также получены.  
    • Гидрокарбилы и сольватированные трийодидные комплексы нептуния также известны.  

  • Координационные комплексы

    • Координационная химия нептуния изучена для всех пяти степеней окисления.  
    • Известны координационные соединения нептуния(III), (IV), (V), (VI) и (VII).  
    • В водном растворе большинство комплексов содержат нептуний в степенях окисления +4, +5 и +6.  

  • Приложения

    • 237Np используется как прекурсор для производства плутония-238.  
    • Нептуний способен к делению и может быть использован в ядерном оружии.  
    • 237Np используется в приборах для регистрации нейтронов и в обращении с ядерными отходами.  

  • Нептуний в проекте Юкка Маунтин

    • Нептуний-237 является наиболее подвижным актиноидом в глубоководных геологических хранилищах.  
    • Нептуний и его предшественники, такие как америций-241, могут быть уничтожены путем ядерной трансмутации.  
    • Нептуний станет основным источником радиотоксичности через 10 000 лет.  

  • Извлечение и трансмутация нептуния

    • Извлечение и трансмутация нептуния могут помочь минимизировать загрязнение окружающей среды.  
    • Неясно, что происходит с непереработанным топливом в течение длительного времени.  

  • Биологическая роль и меры предосторожности

    • Нептуний не играет биологической роли из-за короткого периода полураспада.  
    • Тесты на животных показали, что он плохо всасывается через пищеварительный тракт.  
    • Мелкодисперсный металлический нептуний опасен из-за пирофорности.  

  • Рекомендации и библиография

    • Библиография включает руководства по элементам и книги по химии актинидных элементов.  
    • Внешние ссылки включают видео и новости исследований.  

Полный текст статьи:

Нептуний

Нет связанных сообщений

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх