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Neptunium



Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Neptunium, Np, 93
Serie Actinoide
Gruppe, Periode, Block Ac, 7, f
Aussehen silbrig
Massenanteil an der Erdhülle (berechnet aus natürlichen
Zerfallsreihen)
4 · 10-17 %
Atomar
Atommasse 237,0482 u
Atomradius (berechnet) (α-Np) 130 () pm
Kovalenter Radius pm
Van-der-Waals-Radius pm
Elektronenkonfiguration [Rn]5f46d17s2
Elektronen pro Energieniveau
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen 3
Kristallstruktur orthorhombisch,
tetragonal und kubisch
Dichte 20,25 g/cm3
Magnetismus
Schmelzpunkt 913 K (640 °C)
Siedepunkt 4175 K (3902 °C)
Molares Volumen m3/mol
Verdampfungswärme kJ/mol
Schmelzwärme kJ/mol
Dampfdruck

?

Schallgeschwindigkeit m/s
Chemisch
Oxidationszustände +3, +4, +5, +6
Oxide (Basizität)
Normalpotential -1,856 V (Np3+ + 3e- → Np)
Elektronegativität 1,36 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
235Np

{syn.}

396,1 d α 5,192 231Pa
ε 0,124 235U
236Np

{syn.}

1540 a ε 0,940 236U
β 0,490 236Pu
α 5,020 232Pa
237Np

{syn.}

2,14 · 106 a α 4,959 233Pa
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung

R- und S-Sätze R:
S:
weitere Sicherheitshinweise
Radioaktvität
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Radioaktives Element
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.


Neptunium ist ein chemisches Element. Es wurde benannt nach dem Planeten Neptun, der auf den Planeten Uranus folgt. Neptunium folgt im Periodensystem auf Uran, dann folgt Plutonium. Neptunium ist das erste der sogenannten Transurane, die in der Natur des Planeten Erde, bis auf Spuren von Plutonium, nicht mehr vorkommen.

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Neptuniummetall hat ein silbernes Aussehen, ist chemisch reaktiv und existiert in mindestens drei verschiedenen Modifikationen:

  • Alpha-Neptunium, orthorhombisch, Dichte 20,25 g/cm³,
  • Beta-Neptunium (über 280 °C), tetragonal, Dichte bei 313 °C, 19,36 g/cm³ und
  • Gamma-Neptunium (über 577 °C), kubisch, Dichte bei 600 °C, 18,0 g/cm³.

Wie im 235U und 239Pu kann auch mit 237Np eine sich selbst aufrecht erhaltende Kettenreaktion erzeugt werden. Somit ist 237Np prinzipiell auch zum Bau von Kernwaffen geeignet. Im September 2002 fanden Forscher im Los Alamos National Laboratory heraus, dass die kritische Masse von 237Np geringer ist als bisher gedacht.[1].

237Np ist Ausgangspunkt der Neptunium-Reihe, einer Zerfallskette, die beim Isotop Thallium 205Tl endet.

Verwendung

Das aus 235U erbrütete 237Np wird zusammen mit unwesentlichen Mengen anderer Neptuniumisotope vom Atommüll abgetrennt und in Brennstäbe gefüllt, die nur Neptunium enthalten. Diese werden wieder in den Kernreaktor eingesetzt, wo sie erneut mit Neutronen bestrahlt werden und aus dem 237Np 238Pu erbrütet wird. Das 238Pu wird in Radioisotopengeneratoren verwendet.

\mathrm{{}^{235}U\ + n \longrightarrow {}^{236}U_m\stackrel{120 ns}  \longrightarrow\ {}^{236}U + \gamma}

\mathrm{{}^{236}U\ + n \longrightarrow {}^{237}U \stackrel{\beta^- 6,75d}  \longrightarrow\ {}^{237}Np}

\mathrm{{}^{237}Np\ + n \longrightarrow {}^{238}Np \stackrel{\beta^- 2,117 d}  \longrightarrow\ {}^{238}Pu}

Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.

Eine Tonne abgebranntes Spaltmaterial aus einem Kernreaktor soll 500 Gramm Neptunium enthalten.[2]

Isotope

Neptunium hat Insgesamt 20 Isotope und 5 Kernisomere. Von diesen sind die Isotope 237Np mit 2,14 Mio. Jahren-, 236Np mit 1540 Jahren- und 235Np mit 396,1 Tagen Halbwertszeit die langlebigsten. Die restlichen Isotope und Kernisomere haben Halbwertszeiten zwischen 45 Nanosekunden und 4,4 Tagen.

Literatur

Walter Seifritz: Nukleare Sprengkörper - Bedrohung oder Energieversorgung für die Menschheit? Thiemig-Verlag, München 1984

David Albright and Kimberly Kramer: Neptunium 237 and Americium: World Inventories and Proliferation Concerns, June 10, 2005, Revised August 22, 2005, http://www.isis-online.org/global_stocks/end2003/np_237_and_americium.pdf

Quellen

  1. Weiss, P. (October 26, 2002). Little-studied metal goes critical - Neptunium Nukes?. Science News. Gefunden am 29. September 2006.
  2. Klaus Hoffmann: Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente Urania-Verlag; Leipzig, Jena, Berlin 1979; keine ISBN; Seite 233
 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Neptunium aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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