stringtranslate.com

نپتونیم

نپتونیم یک عنصر شیمیایی است . دارای نماد Np و عدد اتمی 93 است. نپتونیم یک فلز اکتینید رادیواکتیو اولین عنصر فرااورانی است . این سیاره از نپتون ، سیاره فراتر از اورانوس در منظومه شمسی، که اورانیوم از آن نام گرفته است، نامگذاری شده است. یک اتم نپتونیوم دارای 93 پروتون و 93 الکترون است که از این تعداد 7 الکترون ظرفیتی هستند . فلز نپتونیوم نقره ای است و وقتی در معرض هوا قرار می گیرد کدر می شود . این عنصر در سه شکل آلوتروپیک وجود دارد و به طور معمول پنج حالت اکسیداسیون را از خود نشان می دهد که از 3+ تا 7+ متغیر است. مانند تمام اکتینیدها، رادیواکتیو ، سمی ، پیروفوریک است و قابلیت تجمع در استخوان ها را دارد که کار با نپتونیوم را خطرناک می کند.

اگرچه ادعاهای نادرست زیادی در مورد کشف آن در طول سال ها مطرح شد، این عنصر برای اولین بار توسط ادوین مک میلان و فیلیپ اچ آبلسون در آزمایشگاه تشعشع برکلی در سال 1940 سنتز شد. [6] از آن زمان، بیشتر نپتونیم توسط نوترون تولید شده و هنوز هم تولید می شود. تابش اورانیوم در راکتورهای هسته ای [7] اکثریت قریب به اتفاق به عنوان یک محصول جانبی در راکتورهای انرژی هسته ای معمولی تولید می شود . در حالی که خود نپتونیوم در حال حاضر هیچ کاربرد تجاری ندارد، از آن به عنوان پیش ماده ای برای تشکیل پلوتونیوم-238 استفاده می شود که به نوبه خود در ژنراتورهای حرارتی رادیوایزوتوپ برای تامین برق فضاپیماها استفاده می شود . نپتونیوم همچنین در آشکارسازهای نوترون های پرانرژی استفاده شده است .

طولانی ترین ایزوتوپ نپتونیوم، نپتونیوم-237، محصول جانبی راکتورهای هسته ای و تولید پلوتونیوم است . این ایزوتوپ و ایزوتوپ نپتونیوم-239 نیز به دلیل واکنش های جذب نوترون و واپاشی بتا به مقدار کمی در سنگ معدن اورانیوم یافت می شود . [8]

خصوصیات

فیزیکی

نپتونیم یک فلز اکتینیدی سخت ، نقره ای، انعطاف پذیر و رادیواکتیو است . در جدول تناوبی , در سمت راست اورانیوم اکتینید , در سمت چپ پلوتونیوم اکتینید و در زیر لانتانید پرومتیم قرار دارد . [9] نپتونیم یک فلز سخت است که مدول توده ای 118  گیگا پاسکال دارد که با منگنز قابل مقایسه است . [10] فلز نپتونیم از نظر کارایی فیزیکی شبیه اورانیوم است. هنگامی که در دمای معمولی در معرض هوا قرار می گیرد، یک لایه نازک اکسید تشکیل می دهد. این واکنش با افزایش دما با سرعت بیشتری انجام می شود. [9] نپتونیوم در دمای 3 ± 639 درجه سانتیگراد ذوب می شود : این نقطه ذوب پایین ، خاصیتی که فلز با عنصر همسایه پلوتونیوم (که نقطه ذوب 639.4 درجه سانتیگراد دارد) مشترک است، به دلیل هیبریداسیون اوربیتال های 5f و 6d و تشکیل پیوندهای جهتی در فلز [11] نقطه جوش نپتونیوم به طور تجربی مشخص نیست و معمولاً مقدار 4174 درجه سانتیگراد از فشار بخار عنصر برون یابی می شود. اگر دقیق باشد، این به نپتونیم بزرگترین محدوده مایع در بین هر عنصر را می دهد (3535 K بین نقطه ذوب و جوش آن عبور می کند ). [9] [12]

نپتونیوم در حداقل سه آلوتروپ یافت می شود . [8] برخی ادعاها در مورد آلوتروپ چهارم مطرح شده است، اما آنها تا کنون ثابت نشده اند. [9] این تعدد آلوتروپ در میان اکتینیدها رایج است . ساختارهای کریستالی نپتونیم، پروتاکتینیم ، اورانیوم و پلوتونیوم آنالوگهای واضحی در بین لانتانیدها ندارند و بیشتر شبیه  فلزات واسطه سه بعدی هستند . [11]

نمودار فاز نپتونیوم

α-نپتونیوم ساختاری متعامد به خود می گیرد که شبیه یک ساختار مکعبی بسیار منحرف شده است. [14] [15] هر اتم نپتونیم با چهار اتم دیگر هماهنگ است و طول پیوند Np-Np 260 pm است. [16] این متراکم‌ترین در بین تمام اکتینیدها و پنجمین چگالی از همه عناصر طبیعی است که تنها پس از رنیوم ، پلاتین ، ایریدیم و اوسمیوم قرار دارد . [12] α-نپتونیم دارای خواص نیمه فلزی است ، مانند پیوند کووالانسی قوی و مقاومت الکتریکی بالا ، و خواص فیزیکی فلزی آن به فلزات واقعی نزدیک‌تر است . برخی از آلوتروپ های اکتینیدهای دیگر نیز رفتار مشابهی را نشان می دهند، البته به میزان کمتر. [17] [18] چگالی ایزوتوپ های مختلف نپتونیوم در فاز آلفا انتظار می رود که به طور مشهودی متفاوت باشد: α- 235 Np باید چگالی 20.303 g/cm3 داشته باشد . α- 236 Np، چگالی 20.389 g/ cm3 ; α- 237 Np، چگالی 20.476 g/ cm3 . [19]

β-نپتونیوم ساختار بسته بندی شده چهارضلعی تحریف شده ای به خود می گیرد. چهار اتم نپتونیم یک سلول واحد را تشکیل می دهند و طول پیوند Np-Np 276 pm است. [16] γ-نپتونیوم دارای ساختار مکعبی در مرکز بدن است و دارای طول پیوند Np-Np 297 pm است. شکل γ با افزایش فشار کمتر پایدار می شود، اگرچه نقطه ذوب نپتونیوم نیز با فشار افزایش می یابد. [16] نقطه سه گانه β-Np/γ-Np/مایع در دمای 725 درجه سانتی گراد و 3200  مگاپاسکال رخ می دهد . [16] [20]

آلیاژها

نپتونیم و آلیاژهای آن مانند بسیاری از اکتینیدهای دیگر، به دلیل وجود الکترون‌های ظرفیت 5f، رفتار مغناطیسی بسیار جالبی از خود نشان می‌دهند. اینها می توانند از ویژگی نوار مانند مشخصه فلزات واسطه تا رفتار لحظه ای موضعی معمول اسکاندیم ، ایتریم و لانتانیدها متغیر باشند . این از هیبریداسیون اوربیتال 5f با اوربیتال های لیگاندهای فلزی ناشی می شود ، و این واقعیت که مدار 5f از نظر نسبیتی بی ثبات شده و به سمت خارج گسترش می یابد. [21] برای مثال، نپتونیوم خالص پارامغناطیس است ، Np Al 3 فرومغناطیسی است ، Np Ge 3 نظم مغناطیسی ندارد و Np Sn 3 ممکن است یک ماده فرمیونی سنگین باشد . [21] تحقیقات در مورد آلیاژهای نپتونیوم با اورانیوم، آمریکیوم ، پلوتونیوم ، زیرکونیوم و آهن در حال انجام است تا ایزوتوپ‌های ضایعاتی با عمر طولانی مانند نپتونیوم-237 به ایزوتوپ‌های با عمر کوتاه‌تر تبدیل شوند که به عنوان سوخت هسته‌ای مفید هستند. [21]

یک آلیاژ ابررسانا مبتنی بر نپتونیم با فرمول Np Pd 5 Al 2 کشف شده است . این اتفاق در ترکیبات نپتونیوم تا حدودی تعجب آور است زیرا آنها اغلب مغناطیس قوی از خود نشان می دهند که معمولاً ابررسانایی را از بین می برد. این آلیاژ دارای ساختار چهار ضلعی با دمای انتقال ابررسانایی 268.3- درجه سانتی گراد (4.9 K) است. [22] [23]

شیمیایی

نپتونیوم دارای پنج حالت اکسیداسیون یونی است که از 3+ تا 7+ در هنگام تشکیل ترکیبات شیمیایی متغیر است که می‌توان به طور همزمان در محلول‌ها مشاهده کرد. این سنگین ترین اکتینید است که می تواند تمام الکترون های ظرفیت خود را در یک ترکیب پایدار از دست بدهد. پایدارترین حالت در محلول 5+ است، اما ظرفیت 4+ در ترکیبات نپتونیوم جامد ترجیح داده می شود. فلز نپتونیم بسیار واکنش پذیر است. یون‌های نپتونیوم مستعد هیدرولیز و تشکیل ترکیبات هماهنگ هستند . [24]

اتمی

یک اتم نپتونیم دارای 93 الکترون است که در پیکربندی [ Rn ] 5f 4  6d 1  7s 2 قرار گرفته اند . این با پیکربندی مورد انتظار اصل Aufbau متفاوت است زیرا یک الکترون به جای آن که در زیر پوسته 5f مورد انتظار است، در زیر پوسته 6d قرار دارد. این به دلیل شباهت انرژی های الکترون زیر پوسته های 5f، 6d و 7s است. در تشکیل ترکیبات و یون‌ها، تمام الکترون‌های ظرفیت ممکن است از بین بروند و هسته‌ای بی‌اثر از الکترون‌های داخلی با پیکربندی الکترونی گاز نجیب رادون را پشت سر بگذارند. [25] معمولاً، فقط برخی از الکترون های ظرفیت از بین می روند. پیکربندی الکترون برای یون سه مثبت Np 3 + [Rn] 5f 4 است ، با بیرونی‌ترین الکترون‌های 7s و 6d ابتدا از دست می‌رود: این دقیقاً مشابه پرومتیوم همولوگ لانتانید نپتونیم است و با روند تعیین‌شده توسط اکتینیدهای دیگر مطابقت دارد. Rn] 5f n پیکربندی الکترون در حالت سه مثبت. اولین پتانسیل یونیزاسیون نپتونیوم حداکثر اندازه گیری شد6.19 ± 0.12  eV در سال 1974، بر اساس این فرض که الکترون های 7s قبل از 5f و 6d یونیزه می شوند. [26] اندازه‌گیری‌های جدیدتر این را به 6.2657 eV اصلاح کرده‌اند. [27]

ایزوتوپ ها

زنجیره فروپاشی 4 n + 1 نپتونیوم 237 که معمولاً "سری نپتونیوم" نامیده می شود.

بیست و چهار ایزوتوپ رادیویی نپتونیوم مشخص شده‌اند که پایدارترین آن‌ها 237 نیوتن‌پیلن با نیمه‌عمر 2.14 میلیون سال، 236 نیوتن‌پیلن با نیمه‌عمر 154000 سال، و 235 نیوتن‌پیلن با نیمه‌عمر 396.1 روز است. تمام ایزوتوپ های رادیواکتیو باقی مانده نیمه عمری کمتر از 4.5 روز دارند و اکثریت آنها نیمه عمری کمتر از 50 دقیقه دارند. این عنصر همچنین دارای حداقل چهار حالت متا است که پایدارترین آنها 236m Np با نیمه عمر 22.5 ساعت است. [28]

ایزوتوپ‌های نپتونیوم در وزن اتمی از 219.032 u ( 219 Np) تا 244.068 u ( 244 Np) هستند، هرچند هنوز 221 Np گزارش نشده است. [5] بیشتر ایزوتوپ‌هایی که از پایدارترین آن‌ها، 237 نیوتن‌پیک، سبک‌تر هستند، عمدتاً با جذب الکترون تجزیه می‌شوند ، اگرچه تعداد قابل‌توجهی، به‌ویژه Np 229 و Np 230 ، سطوح مختلفی از واپاشی را از طریق گسیل آلفا برای تبدیل شدن به پروتاکتینیم نشان می‌دهند . 237 نیوتن پی، که ایزوبار جرمی 237 در بتا پایدار است، تقریباً به طور انحصاری با انتشار آلفا به 233 Pa تجزیه می شود ، با شکافت بسیار نادر (که تنها یک بار در تریلیون ها فروپاشی رخ می دهد) شکافت و فروپاشی خوشه ای خود به خودی (انتشار 30 میلی گرم برای تشکیل). 207 لیر). همه ایزوتوپ های شناخته شده به جز یکی که سنگین تر از این واپاشی است، منحصراً از طریق انتشار بتا . [28] [29] تنها استثنا، 240 متر نیوتن pp، یک فروپاشی نادر (> 0.12٪) با انتقال ایزومری علاوه بر انتشار بتا را نشان می‌دهد. [28] 237 Np در نهایت تجزیه می شود و بیسموت -209 و تالیم -205 را تشکیل می دهد، برخلاف بیشتر هسته های سنگین دیگر که به ایزوتوپ های سرب تجزیه می شوند . این زنجیره فروپاشی به سری نپتونیوم معروف است . [22] [30] این زنجیره واپاشی به دلیل نیمه عمر کوتاه همه ایزوتوپ‌های آن در بالای بیسموت-209 مدت‌هاست که در زمین منقرض شده بود، اما اکنون به لطف تولید مصنوعی نپتونیوم در مقیاس تنی دوباره احیا شده است. [31]

این کره نپتونیوم پوشیده از نیکل برای تعیین تجربی جرم بحرانی Np در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس استفاده شد.

پیش بینی می شود که ایزوتوپ های نپتونیوم-235، -236 و -237 شکافت پذیر باشند . [19] تنها قابلیت شکافت نپتونیوم-237 به طور تجربی نشان داده شده است، با جرم بحرانی حدود 60 کیلوگرم، تنها حدود 10 کیلوگرم بیشتر از اورانیوم-235 که معمولاً استفاده می شود . [32] مقادیر محاسبه شده جرم بحرانی نپتونیوم 235، 236- و 237- به ترتیب 66.2 کیلوگرم، 6.79 کیلوگرم و 63.6 کیلوگرم است: مقدار نپتونیوم-236 حتی کمتر از پلوتونیوم-239 است . به طور خاص، 236 نیوتن پی نیز دارای سطح مقطع نوترونی کم است . [19] با وجود این، بمب اتمی نپتونیوم هرگز ساخته نشده است: [32] اورانیوم و پلوتونیوم جرم بحرانی کمتری نسبت به 235 Np و 237 Np دارند ، و 236 Np به سختی قابل تصفیه است زیرا در سوخت هسته ای مصرف شده یافت نمی شود. [29] و تقریباً غیرممکن است که در مقادیر قابل توجهی از 237 نیوتن pp جدا شود. [33]

وقوع

طولانی ترین ایزوتوپ نپتونیوم، 237 نیوتن پی، نیمه عمری معادل 2.14 میلیون سال دارد که بیش از 2000 برابر کمتر از سن زمین است . بنابراین، هر نپتونیوم اولیه در گذشته های دور تجزیه شده است. تنها پس از حدود 80 میلیون سال، غلظت حتی طولانی‌ترین ایزوتوپ، 237 نیوتن‌پیک، به کمتر از یک تریلیونم ( 10-12 ) مقدار اولیه آن کاهش می‌یابد . [34] بنابراین نپتونیوم در طبیعت فقط در مقادیر ناچیز تولید شده به عنوان محصولات واپاشی واسط سایر ایزوتوپ ها وجود دارد. [24]

مقادیر کمی از ایزوتوپ‌های نپتونیوم نپتونیوم-237 و -239 به‌طور طبیعی به‌عنوان فرآورده‌های فروپاشی ناشی از واکنش‌های تبدیل در سنگ معدن اورانیوم یافت می‌شوند . [8] [35] 239 Np و 237 Np رایج ترین این ایزوتوپ ها هستند. آنها مستقیماً از جذب نوترون توسط اتم های اورانیوم 238 تشکیل می شوند. این نوترون ها از شکافت خود به خودی اورانیوم 238، شکافت طبیعی اورانیوم 235 ناشی از نوترون، پرتوهای کیهانی هسته ها و عناصر سبکی که ذرات آلفا را جذب می کنند و یک نوترون ساطع می کنند به دست می آیند. [34] نیمه عمر 239 Np بسیار کوتاه است، اگرچه کشف دختر بسیار طولانی تر آن 239 Pu در طبیعت در سال 1951 به طور قطعی وقوع طبیعی آن را مشخص کرد. [34] در سال 1952، 237 Np از کنسانتره سنگ معدن اورانیوم کنگو بلژیک شناسایی و جدا شد : در این مواد معدنی، نسبت نپتونیوم-237 به اورانیوم کمتر یا مساوی حدود 10-12 به 1 است. [ 34 ] [36] [37] علاوه بر این، 240 نیوتن پی نیز باید به عنوان یک محصول واپاشی متوسط ​​244 Pu ، که در گرد و غبار شهاب سنگ در رسوبات دریایی روی زمین شناسایی شده است، رخ دهد. [38]

بیشتر نپتونیوم (و پلوتونیوم) که اکنون در محیط با آن مواجه می شود به دلیل انفجارهای هسته ای جوی است که بین انفجار اولین بمب اتمی در سال 1945 و تصویب معاهده منع آزمایش هسته ای جزئی در سال 1963 رخ داد. مقدار کل نپتونیوم آزاد شده توسط این انفجارها و چند آزمایش جوی که از سال 1963 انجام شده است حدود 2500 کیلوگرم تخمین زده می شود. اکثریت قریب به اتفاق این ایزوتوپ های با عمر طولانی 236 Np و 237 Np تشکیل شده است، زیرا حتی 235 Np با عمر متوسط ​​​​(نیمه عمر 396 روز) به کمتر از یک میلیاردم (10-9) اصلی خود تجزیه می شود . تمرکز در دهه های میانی. مقدار بسیار کمی از نپتونیم که توسط تابش نوترونی اورانیوم طبیعی در آب خنک‌کننده راکتور هسته‌ای تولید می‌شود، زمانی که آب به رودخانه‌ها یا دریاچه‌ها تخلیه می‌شود، آزاد می‌شود. [34] [36] [39] غلظت 237 Np در آب دریا تقریباً 6.5 × 10-5 میلی‌بکرل در لیتر است :  این غلظت بین 0.1٪ و 1٪ غلظت پلوتونیوم است. [34]

هنگامی که در محیط سطح آزاد می شود، در تماس با اکسیژن اتمسفر ، نپتونیم معمولاً به سرعت اکسید می شود و معمولاً به حالت +4 یا +5 می رسد. صرف نظر از حالت اکسیداسیون ، این عنصر تحرک بسیار بیشتری نسبت به سایر اکتینیدها از خود نشان می دهد، که عمدتاً به دلیل توانایی آن در تشکیل آسان محلول های آبی با عناصر مختلف دیگر است. در یک مطالعه که نرخ انتشار نپتونیوم (V)، پلوتونیوم (IV) و آمریکیوم (III) را در ماسه سنگ و سنگ آهک مقایسه کرد، نپتونیوم بیش از ده برابر عناصر دیگر نفوذ کرد. اگر کربنات وجود نداشته باشد، Np(V) همچنین در سطوح pH بیشتر از 5.5 به طور موثر واکنش نشان می دهد و در این شرایط نیز مشاهده شده است که به راحتی با کوارتز پیوند می یابد . همچنین مشاهده شده است که به خوبی با گوتیت ، کلوئیدهای اکسید آهن و چندین خاک رس از جمله کائولینیت و اسمکتیت پیوند می خورد . Np(V) در شرایط اسیدی خفیف مانند اکتینیدهای آمریکیوم و کوریم به آسانی به ذرات خاک با یک مرتبه بزرگی پیوند نمی‌خورد. این رفتار آن را قادر می‌سازد در حالی که در محلول است بدون ثابت شدن در محل به سرعت در خاک مهاجرت کند و به تحرک بیشتر آن کمک کند. [36] [40] Np(V) نیز به آسانی توسط بتن جذب می‌شود ، که به دلیل رادیواکتیویته عنصر مورد توجهی است که باید در ساخت تأسیسات ذخیره‌سازی زباله هسته‌ای مورد توجه قرار گیرد . هنگامی که در بتن جذب می شود، در مدت زمان نسبتاً کوتاهی به Np(IV) کاهش می یابد. در صورت وجود اسیدهای هیومیک در سطح گوتیت، هماتیت و مگنتیت ، Np(V) نیز توسط اسیدهای هیومیک کاهش می یابد . Np(IV) تحرک کمتری دارد و به طور موثر توسط توف ، گرانودیوریت و بنتونیت جذب می شود . اگرچه جذب توسط دومی در شرایط اسیدی خفیف بارزتر است. همچنین تمایل زیادی به اتصال به ذرات کلوئیدی نشان می‌دهد ، اثری که در خاک‌های سطحی با محتوای رس بالا افزایش می‌یابد . این رفتار کمک بیشتری را در تحرک بالای مشاهده شده عنصر فراهم می کند. [36] [40] [41] [42]

تاریخچه

پیشینه و ادعاهای اولیه

یک جدول با یک سلول معمولی حاوی یک نماد دو حرفی و یک عدد
جدول 1871 دیمیتری مندلیف ، با فضای خالی در موقعیت پس از اورانیوم

هنگامی که اولین جدول تناوبی عناصر توسط دیمیتری مندلیف در اوایل دهه 1870 منتشر شد، یک "-" در جای خود پس از اورانیوم مشابه چندین مکان دیگر برای عناصر کشف نشده نشان داد. سایر جداول بعدی عناصر شناخته شده، از جمله انتشار ایزوتوپ های رادیواکتیو شناخته شده در سال 1913 توسط کاسیمیر فاجانس ، نیز جای خالی بعد از اورانیوم، عنصر 92 را نشان می دهد. [43]

تا و پس از کشف جزء نهایی هسته اتم، نوترون در سال 1932، اکثر دانشمندان احتمال وجود عناصر سنگین تر از اورانیوم را به طور جدی در نظر نگرفتند. در حالی که نظریه هسته ای در آن زمان به صراحت وجود آنها را ممنوع نمی کرد، شواهد کمی وجود داشت که نشان دهد آنها این کار را می کردند. با این حال، کشف رادیواکتیویته القایی توسط ایرن و فردریک ژولیوت کوری در اواخر سال 1933، روش کاملاً جدیدی را برای تحقیق در مورد عناصر باز کرد و گروه کوچکی از دانشمندان ایتالیایی به رهبری انریکو فرمی را برای شروع یک سری آزمایش‌های مربوط به بمباران نوترونی الهام بخشید. اگرچه آزمایش Joliot-Curies شامل بمباران نمونه ای از 27 Al با ذرات آلفا برای تولید رادیواکتیو 30 P بود، فرمی متوجه شد که استفاده از نوترون ها که بار الکتریکی ندارند، به احتمال زیاد نتایج بهتری نسبت به ذرات آلفا با بار مثبت ایجاد می کند. بر این اساس، در مارس 1934 او به طور سیستماتیک همه عناصر شناخته شده در آن زمان را در معرض بمباران نوترونی قرار داد تا مشخص کند که آیا سایر عناصر نیز می توانند به رادیواکتیویته وادار شوند یا خیر. [44] [45]

پس از چندین ماه کار، گروه فرمی به طور آزمایشی تعیین کرده بود که عناصر سبک‌تر انرژی نوترون گرفته شده را با گسیل یک پروتون یا ذره آلفا پراکنده می‌کنند و عناصر سنگین‌تر معمولاً همین کار را با انتشار پرتو گاما انجام می‌دهند . این رفتار اخیر بعداً منجر به واپاشی بتا یک نوترون به پروتون می‌شود، بنابراین ایزوتوپ حاصل را یک مکان به سمت بالا در جدول تناوبی حرکت می‌دهد. هنگامی که تیم فرمی اورانیوم را بمباران کرد، آنها این رفتار را نیز مشاهده کردند، که قویاً نشان می دهد که ایزوتوپ حاصل دارای عدد اتمی 93 است. فرمی در ابتدا تمایلی به انتشار چنین ادعایی نداشت، اما پس از اینکه تیمش چندین نیمه عمر ناشناخته را در اورانیوم مشاهده کرد. محصولات بمباران که با هیچ ایزوتوپ شناخته شده مطابقت نداشتند، او مقاله ای با عنوان تولید احتمالی عناصر عدد اتمی بالاتر از 92 در ژوئن 1934 منتشر کرد. برای عنصر 93، نام ausenium (نماد اتمی Ao) را پس از نام یونانی Ausonia پیشنهاد کرد. برای ایتالیا [46] [47]

چندین اعتراض نظری به ادعاهای مقاله فرمی به سرعت مطرح شد. به طور خاص، فرآیند دقیقی که هنگام گرفتن یک نوترون توسط یک اتم اتفاق افتاد ، در آن زمان به خوبی درک نشده بود. این و کشف تصادفی فرمی سه ماه بعد مبنی بر اینکه واکنش‌های هسته‌ای می‌تواند توسط نوترون‌های آهسته ایجاد شود، شک بیشتری را در ذهن بسیاری از دانشمندان، به ویژه آریستید فون گروسه و آیدا نوداک ، ایجاد کرد که آزمایش عنصر 93 را ایجاد می‌کند. در حالی که ادعای فون گروس مبنی بر اینکه فرمی در واقع تولید پروتاکتینیم (عنصر 91) به سرعت مورد آزمایش قرار گرفت و رد شد، پیشنهاد ناداک مبنی بر اینکه اورانیوم به دو یا چند قطعه بسیار کوچکتر شکسته شده است، به سادگی توسط اکثریت نادیده گرفته شد، زیرا نظریه هسته ای موجود راهی برای امکان پذیر بودن آن در بر نداشت. فرمی و تیمش معتقد بودند که در واقع در حال ترکیب یک عنصر جدید بودند، اما این موضوع برای چندین سال حل نشده باقی ماند. [48] ​​[49] [50]

اگرچه نیمه عمرهای مختلف و ناشناخته رادیواکتیو در نتایج آزمایش نشان داد که چندین واکنش هسته ای در حال رخ دادن است، گروه فرمی نمی توانند ثابت کنند که عنصر 93 در حال تولید است مگر اینکه بتوانند آن را به روش شیمیایی جدا کنند. آنها و بسیاری از دانشمندان دیگر از جمله اتو هان و لیز مایتنر که در آن زمان از بهترین شیمی‌دانان رادیو شیمی جهان و طرفداران ادعای فرمی بودند، تلاش کردند تا این کار را انجام دهند، اما همه آنها شکست خوردند. خیلی بعد مشخص شد که دلیل اصلی این شکست این بود که پیش بینی خواص شیمیایی عنصر 93 بر اساس جدول تناوبی بود که فاقد سری اکتینید بود . این ترتیب، پروتاکتینیم را زیر تانتالیوم، اورانیوم را در زیر تنگستن قرار داد، و همچنین پیشنهاد کرد که عنصر 93، که در آن نقطه به عنوان eka-rhenium شناخته می‌شود، باید مشابه عناصر گروه 7 ، از جمله منگنز و رنیوم باشد. توریم، پروتاکتینیم و اورانیوم با حالت‌های اکسیداسیون غالب خود به ترتیب 4+، 5+ و 6+، دانشمندان را فریب دادند که فکر کنند به جای زیر سری لانتانید که در آن زمان بود، زیر هافنیوم، تانتالیوم و تنگستن قرار دارند. به عنوان یک تصادف در نظر گرفته می شود، و اعضای آن همه دارای +3 حالت غالب هستند. از سوی دیگر، نپتونیوم دارای حالت 7+ بسیار نادرتر و ناپایدارتر است که 4+ و 5+ پایدارترین آنها هستند. با کشف این که پلوتونیوم و سایر عناصر فرااورانیکی نیز حالت های غالب 3+ و 4+ دارند، همراه با کشف بلوک f ، سری اکتینیدها به طور محکم ایجاد شد. [51] [52]

در حالی که این سوال که آیا آزمایش فرمی عنصر 93 را تولید کرده بود به بن بست رسید، دو ادعای اضافی درباره کشف عنصر ظاهر شد، اگرچه برخلاف فرمی، هر دو ادعا کردند که آن را در طبیعت مشاهده کرده اند. اولین مورد از این ادعاها توسط مهندس چک Odolen Koblic در سال 1934 بود که او مقدار کمی ماده را از آب شستشوی پیچبلند گرم شده استخراج کرد . او نام بوهمیم را برای عنصر پیشنهاد کرد، اما پس از تجزیه و تحلیل مشخص شد که نمونه مخلوطی از تنگستن و وانادیوم است . [53] [54] [55] ادعای دیگر، در سال 1938 توسط فیزیکدان رومانیایی Horia Hulubei و شیمیدان فرانسوی Yvette Cauchois ، ادعا کردند که عنصر جدید را از طریق طیف سنجی در مواد معدنی کشف کرده اند. آنها نام عنصر خود را sequanium گذاشتند ، اما این ادعا رد شد زیرا نظریه غالب در آن زمان این بود که اگر اصلا وجود داشت، عنصر 93 به طور طبیعی وجود نداشت. با این حال، همانطور که نپتونیوم در حقیقت در طبیعت در مقادیر کمی وجود دارد، همانطور که در سال 1952 در سنگ معدن اورانیوم یافت شد، این امکان وجود دارد که Hulubei و Cauchois در واقع نپتونیوم را مشاهده کرده باشند. [35] [56] [57] [58]

اگرچه تا سال 1938 برخی از دانشمندان، از جمله نیلز بور ، هنوز تمایلی به پذیرش اینکه فرمی در واقع عنصر جدیدی تولید کرده است، نداشتند، با این وجود جایزه نوبل فیزیک را در نوامبر 1938 "به دلیل اثبات وجود عناصر رادیواکتیو جدید تولید شده توسط نوترون به او اعطا شد." تابش، و برای کشف مرتبط با واکنش‌های هسته‌ای که توسط نوترون‌های آهسته ایجاد می‌شود». یک ماه بعد، کشف تقریباً غیرمنتظره شکافت هسته ای توسط هان، مایتنر و اتو فریش به این احتمال که فرمی عنصر 93 را کشف کرده بود پایان داد زیرا اکثر نیمه عمرهای ناشناخته ای که توسط تیم فرمی مشاهده شده بود به سرعت شناسایی شدند. مانند محصولات شکافت . [59] [60] [61] [62] [63]

شاید نزدیک‌ترین تلاش‌ها برای تولید عنصر گمشده 93، تلاش یوشیو نیشینا فیزیکدان ژاپنی بود که با شیمیدان کنجیرو کیمورا در سال 1940، درست قبل از شروع جنگ اقیانوس آرام در سال 1941، انجام شد: آنها 238 U را با نوترون‌های سریع بمباران کردند. با این حال، در حالی که نوترون‌های آهسته تمایل دارند جذب نوترون را از طریق یک واکنش (n, γ) القاء کنند، نوترون‌های سریع تمایل به ایجاد یک واکنش "ناک اوت" (n، 2n) دارند که در آن یک نوترون اضافه می‌شود و دو نوترون دیگر حذف می‌شوند. از دست دادن خالص یک نوترون نیشینا و کیمورا، با آزمایش این تکنیک در 232 Th و با موفقیت 231 Th شناخته شده و دختر واپاشی بتای طولانی مدت آن 231 Pa (هر دو در زنجیره فروپاشی طبیعی 235 U ) تولید کردند، بنابراین نیمه جدید 6.75 روزه را به درستی اختصاص دادند. آنها فعالیت حیاتی ایزوتوپ جدید 237 U را مشاهده کردند. آنها تأیید کردند که این ایزوتوپ همچنین یک ساطع کننده بتا است و بنابراین باید به نوکلید ناشناخته 237 93 تجزیه شود. آنها سعی کردند این هسته را با حمل آن با رنیم همزاد سبک ترش جدا کنند، اما هیچ فروپاشی بتا یا آلفا از کسر حاوی رنیم مشاهده نشد: بنابراین نیشینا و کیمورا به درستی حدس زدند که نیمه عمر 237 93، مانند 231 Pa، بسیار طولانی است و از این رو فعالیت آن به قدری ضعیف است که غیرقابل اندازه گیری است. توسط تجهیزات آنها، بنابراین آخرین و نزدیکترین جستجوی ناموفق برای عناصر فرااورانی به پایان رسید. [64]

کشف

تصویر سیاه و سفید ماشین آلات سنگین با دو اپراتور کناری نشسته اند.
سیکلوترون 60 اینچی در آزمایشگاه تابش لارنس، دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، در اوت 1939

با پیشرفت تحقیقات در مورد شکافت هسته ای در اوایل سال 1939، ادوین مک میلان در آزمایشگاه تشعشع برکلی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی تصمیم گرفت آزمایشی را برای بمباران اورانیوم با استفاده از سیکلوترون قدرتمند 60 اینچی (1.52 متری) که اخیراً در دانشگاه ساخته شده بود، انجام دهد. . هدف جداسازی محصولات شکافت مختلف تولید شده توسط بمباران با بهره برداری از نیروی عظیمی بود که قطعات از دافعه الکتریکی متقابل خود پس از شکافت به دست می آورند. اگرچه او چیز قابل توجهی از این کشف نکرد، اما مک میلان دو نیمه عمر واپاشی بتا جدید را در خود هدف تری اکسید اورانیوم مشاهده کرد، که به این معنی بود که هر چیزی که رادیواکتیویته را تولید می کرد، مانند محصولات شکافت معمولی یکدیگر را به شدت دفع نمی کرد. او به سرعت متوجه شد که یکی از نیمه‌عمرها با دوره 23 دقیقه‌ای فروپاشی شناخته شده اورانیوم 239 مطابقت دارد، اما نیمه‌عمر دیگر 2.3 روزه ناشناخته بود. مک میلان نتایج آزمایش خود را نزد شیمیدان و پروفسور همکار برکلی، امیلیو سگره برد تا بتواند منبع رادیواکتیویته را جدا کند. هر دو دانشمند کار خود را با استفاده از تئوری رایج مبنی بر اینکه عنصر 93 دارای شیمی مشابه با رنیم است، آغاز کردند، اما سگره به سرعت تشخیص داد که نمونه مک میلان اصلاً شبیه رنیم نیست. در عوض، هنگامی که او آن را با هیدروژن فلوراید (HF) با یک عامل اکسید کننده قوی واکنش داد ، بسیار شبیه به اعضای خاکی کمیاب رفتار کرد . از آنجایی که این عناصر درصد زیادی از محصولات شکافت را تشکیل می دهند، Segrè و McMillan تصمیم گرفتند که نیمه عمر صرفاً یک محصول شکافت دیگر باشد و عنوان مقاله "جستجوی ناموفق برای عناصر ماوراء اورانیوم" را گذاشتند. [65] [66] [67]

با این حال، با در دسترس قرار گرفتن اطلاعات بیشتر در مورد شکافت، احتمال اینکه قطعات شکافت هسته ای همچنان در هدف وجود داشته باشد، دورتر شد. مک میلان و چندین دانشمند، از جمله فیلیپ اچ آبلسون ، دوباره تلاش کردند تا مشخص کنند چه چیزی نیمه عمر ناشناخته را ایجاد می کند. در اوایل سال 1940، مک میلان متوجه شد که آزمایش سال 1939 او با سگره نتوانست واکنش های شیمیایی منبع رادیواکتیو را با دقت کافی آزمایش کند. در یک آزمایش جدید، مک میلان سعی کرد ماده ناشناخته را در حضور یک عامل کاهنده در معرض HF قرار دهد ، کاری که قبلا انجام نداده بود. این واکنش منجر به رسوب نمونه با HF شد، عملی که به طور قطع احتمال اینکه این ماده ناشناخته یک فلز خاکی کمیاب باشد را رد کرد. اندکی پس از آن، آبلسون که مدرک تحصیلات تکمیلی خود را از دانشگاه دریافت کرده بود، برای تعطیلات کوتاهی از برکلی بازدید کرد و مک میلان از شیمیدان تواناتر خواست تا در جداسازی نتایج آزمایش کمک کند. آبلسون خیلی سریع متوجه شد که هر چیزی که نیمه عمر 2.3 روزه را تولید می کند مانند سایر عناصر شناخته شده دارای شیمی نیست و در واقع بیشتر شبیه اورانیوم است تا یک فلز خاکی کمیاب. این کشف در نهایت باعث شد منبع جدا شود و بعداً در سال 1945 منجر به طبقه بندی سری اکتینیدها شد . به عنوان آخرین گام، مک میلان و آبلسون نمونه بسیار بزرگتری از اورانیوم بمباران شده را تهیه کردند که نیمه عمر برجسته 23 دقیقه ای از 239 U داشت و به طور قطعی نشان دادند که نیمه عمر 2.3 روزه ناشناخته در هماهنگی با کاهش در قدرت افزایش یافته است. فعالیت 23 دقیقه ای از طریق واکنش زیر: [68]

(زمان ها نیمه عمر هستند .)

این ثابت کرد که منبع رادیواکتیو ناشناخته از فروپاشی اورانیوم سرچشمه گرفته است و همراه با مشاهدات قبلی مبنی بر اینکه منبع از نظر شیمیایی با همه عناصر شناخته شده متفاوت است، بدون شک ثابت کرد که عنصر جدیدی کشف شده است. مک میلان و آبلسون نتایج خود را در مقاله ای با عنوان عنصر رادیواکتیو 93 در Physical Review در 27 می 1940 منتشر کردند. [68] آنها نامی برای عنصر در مقاله پیشنهاد نکردند، اما به زودی در مورد نام نپتونیم تصمیم گرفتند زیرا نپتون است. سیاره بعدی فراتر از اورانوس در منظومه شمسی ما که اورانیوم از آن نام گرفته شده است. [22] [69] [70] [71] موفقیت مک میلان و آبلسون در مقایسه با نیشینا و کیمورا را می توان به نیمه عمر مطلوب 239 نیوتن pp برای تجزیه و تحلیل رادیوشیمیایی و واپاشی سریع 239 U نسبت داد، در مقایسه با آهسته تر. فروپاشی 237 U و نیمه عمر بسیار طولانی 237 نیوتن p. [64]

تحولات بعدی

همچنین مشخص شد که واپاشی بتا 239 نیوتن پی باید ایزوتوپی از عنصر 94 (که اکنون پلوتونیوم نامیده می شود ) تولید کند، اما مقادیر درگیر در آزمایش اصلی مک میلان و آبلسون برای جداسازی و شناسایی پلوتونیوم همراه با نپتونیوم بسیار ناچیز بود. [72] کشف پلوتونیوم باید تا پایان سال 1940 صبر کرد، زمانی که گلن تی سیبورگ و تیمش ایزوتوپ پلوتونیوم-238 را شناسایی کردند . [73]

در سال 1942 هان و فریتز استراسمن و به طور مستقل کورت استارکه تایید عنصر 93 را در برلین گزارش کردند. [74] گروه هان عنصر 94 را دنبال نکردند، احتمالاً به این دلیل که از عدم موفقیت مک میلان و آبلسون در جدا کردن آن دلسرد شده بودند. از آنجایی که در این نقطه به سیکلوترون قوی‌تر در پاریس دسترسی داشتند، گروه هان احتمالاً در صورت تلاش می‌توانستند عنصر 94 را شناسایی کنند، البته در مقادیر بسیار اندک (چند بکرل ). [74]

ویژگی‌های رادیواکتیو منحصر به فرد نپتونیوم به آن اجازه می‌دهد که هنگام حرکت در ترکیبات مختلف در واکنش‌های شیمیایی، آن را ردیابی کنیم، در ابتدا این تنها روش موجود برای اثبات تفاوت شیمی آن با سایر عناصر بود. از آنجایی که اولین ایزوتوپ نپتونیوم کشف شده دارای نیمه عمر کوتاهی است، مک میلان و آبلسون نتوانستند نمونه ای را تهیه کنند که به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند تجزیه و تحلیل شیمیایی عنصر جدید را با استفاده از فناوری موجود در آن زمان انجام دهد. با این حال، پس از کشف ایزوتوپ 237 Np با عمر طولانی در سال 1942 توسط گلن سیبورگ و آرتور وال ، تشکیل مقادیر قابل سنجش نپتونیوم به یک تلاش واقعی تبدیل شد. [22] [75] نیمه عمر آن در ابتدا حدود 3 میلیون سال تعیین شد (بعدها به 2.144 میلیون سال تجدید نظر شد)، که پیش بینی های نیشینا و کیمورا در مورد نیمه عمر بسیار طولانی را تأیید می کند. [64]

تحقیقات اولیه در مورد این عنصر تا حدودی محدود بود زیرا اکثر فیزیکدانان و شیمیدانان هسته ای در ایالات متحده در آن زمان بر تلاش گسترده برای تحقیق در مورد خواص پلوتونیوم به عنوان بخشی از پروژه منهتن متمرکز بودند . تحقیقات در مورد این عنصر به عنوان بخش کوچکی از پروژه ادامه یافت و اولین نمونه عمده نپتونیوم در سال 1944 جدا شد. [22] [75] [76]

بسیاری از تحقیقات در مورد خواص نپتونیم از آن زمان بر روی درک چگونگی محدود کردن آن به عنوان بخشی از زباله های هسته ای متمرکز شده است. از آنجایی که ایزوتوپ هایی با نیمه عمر بسیار طولانی دارد، در زمینه طراحی تسهیلات محصور که می تواند هزاران سال دوام بیاورد، نگرانی خاصی دارد. کاربردهای محدودی به عنوان ردیاب رادیواکتیو و پیش ساز واکنش های هسته ای مختلف برای تولید ایزوتوپ های مفید پلوتونیوم پیدا کرده است. با این حال، بیشتر نپتونیم که به عنوان یک محصول جانبی واکنش در نیروگاه های هسته ای تولید می شود، به عنوان یک محصول زائد در نظر گرفته می شود. [22] [75]

تولید

فلوچارت ، فرآیند Purex و حالت اکسیداسیون احتمالی نپتونیوم در محلول فرآیند را نشان می دهد [77]

سنتز

اکثریت قریب به اتفاق نپتونیومی که در حال حاضر روی زمین وجود دارد به طور مصنوعی در واکنش های هسته ای تولید شده است. نپتونیوم-237 متداول‌ترین ایزوتوپ سنتز شده است، زیرا تنها ایزوتوپ است که هر دو را می‌توان از طریق جذب نوترون تولید کرد و همچنین نیمه‌عمر آن به اندازه‌ای طولانی است که اجازه می‌دهد مقادیر قابل اندازه‌گیری به راحتی جدا شوند. این تا حد زیادی رایج ترین ایزوتوپی است که در مطالعات شیمیایی عنصر مورد استفاده قرار می گیرد. [29]

ایزوتوپ‌های سنگین‌تر نپتونیوم به سرعت تجزیه می‌شوند و ایزوتوپ‌های سبک‌تر نپتونیوم را نمی‌توان با جذب نوترون تولید کرد، بنابراین جداسازی شیمیایی نپتونیم از سوخت هسته‌ای خنک‌شده تقریباً 237 نیوتن‌پیلن خالص می‌دهد. [29] ایزوتوپ های سنگین تر کوتاه مدت 238 Np و 239 Np که به عنوان ردیاب های رادیواکتیو مفید هستند ، به ترتیب از طریق تابش نوترونی 237 Np و 238 U تولید می شوند، در حالی که ایزوتوپ های سبک تر با عمر طولانی تر 235 Np و 236 Np از طریق irradi تولید می شوند. 235 U با پروتون ها و دوترون ها در یک سیکلوترون . [29]

فلز 237 Np مصنوعی معمولاً از طریق واکنش 237 NpF 3 با باریم مایع یا لیتیوم در حدود 1200 درجه سانتیگراد جدا می شود و اغلب از میله های سوخت هسته ای مصرف شده در مقادیر کیلوگرم به عنوان محصول جانبی در تولید پلوتونیوم استخراج می شود . [35]

2 NpF 3 + 3 Ba → 2 Np + 3 BaF 2

از نظر وزنی، تخلیه نپتونیوم-237 حدود 5 درصد به اندازه تخلیه پلوتونیوم و حدود 0.05 درصد از تخلیه سوخت هسته ای مصرف شده است. [80] با این حال، حتی این کسر هنوز در سطح جهان به بیش از پنجاه تن در سال می رسد. [81]

روش های تصفیه

بازیابی اورانیوم و پلوتونیوم از سوخت هسته ای مصرف شده برای استفاده مجدد یکی از فرآیندهای اصلی چرخه سوخت هسته ای است . از آنجایی که نیمه عمر آن کمی بیش از 2 میلیون سال است، انتشار دهنده آلفا 237 Np یکی از ایزوتوپ های اصلی اکتینیدهای کوچک جدا شده از سوخت هسته ای مصرف شده است. [82] بسیاری از روش‌های جداسازی برای جداسازی نپتونیوم استفاده شده‌اند که در مقیاس‌های کوچک و بزرگ عمل می‌کنند. عملیات خالص سازی در مقیاس کوچک با هدف تهیه نپتونیوم خالص به عنوان پیش ساز نپتونیوم فلزی و ترکیبات آن و همچنین جداسازی و پیش تغلیظ نپتونیوم در نمونه ها برای تجزیه و تحلیل انجام می شود. [82]

اکثر روش‌هایی که یون‌های نپتونیوم را جدا می‌کنند، از رفتار شیمیایی متفاوت حالت‌های مختلف اکسیداسیون نپتونیم (از 3+ تا 6+ یا گاهی حتی 7+) در محلول استفاده می‌کنند. [82] از جمله روش هایی که استفاده شده یا بوده اند عبارتند از: استخراج با حلال (با استفاده از استخراج کننده های مختلف ، معمولاً مشتقات بتا-دیکتون چند دندانه ، ترکیبات آلی فسفر و ترکیبات آمین )، کروماتوگرافی با استفاده از رزین های مختلف تبادل یونی یا کیلیت ، رسوب همزمان ( ماتریس های احتمالی ). شامل LaF 3 ، BiPO 4 ، BaSO 4 ، Fe(OH) 3 و MnO 2 )، رسوب الکترونی و روش های بیوتکنولوژیکی می باشد . [83] در حال حاضر، کارخانه‌های بازفرآوری تجاری از فرآیند Purex استفاده می‌کنند که شامل استخراج حلال اورانیوم و پلوتونیوم با تروبوتیل فسفات است . [77]

شیمی و ترکیبات

شیمی محلول

یون نپتونیم در محلول

زمانی که نپتونیوم در محلول آبی قرار دارد، می‌تواند در هر یک از پنج حالت اکسیداسیون احتمالی خود (3+ تا 7+) وجود داشته باشد و هر یک از این حالت‌ها رنگ مشخصی را نشان می‌دهند. [3] پایداری هر حالت اکسیداسیون به شدت به عوامل مختلفی مانند وجود عوامل اکسید کننده یا کاهنده ، pH محلول، وجود لیگاندهای تشکیل دهنده کمپلکس هماهنگ و حتی غلظت نپتونیوم در محلول بستگی دارد. [84]

در محلول‌های اسیدی ، یون‌های نپتونیوم (III) تا نپتونیوم (VII) به‌صورت Np3 + ، Np4 + ، NpO وجود دارند.+
2، NpO2 +
2، و NpO+
3. در محلول های بازی ، آنها به صورت اکسیدها و هیدروکسیدهای Np(OH) 3 ، NpO 2 ، NpO 2 OH، NpO 2 (OH) 2 و NpO وجود دارند.3-
5. کار زیادی برای مشخص کردن نپتونیوم در محلول های اساسی انجام نشده است. [84] Np 3 + و Np 4 + به راحتی می توانند احیا شوند و به یکدیگر اکسید شوند، همانطور که NpO می تواند+
2و NpO2 +
2. [85]

نپتونیوم (III)

Np(III) یا Np3 + به صورت کمپلکس های هیدراته در محلول های اسیدی، Np(H) وجود دارد.
2O)3+
n. [22] این رنگ آبی مایل به بنفش تیره است و شبیه همزاد روشن ترش، یون صورتی خاکی کمیاب Pm 3+ است . [22] [86] در حضور اکسیژن ، به سرعت به Np(IV) اکسید می شود مگر اینکه عوامل احیا کننده قوی نیز وجود داشته باشد. با این وجود، این دومین یون نپتونیوم است که به راحتی در آب هیدرولیز می شود و یون NpOH 2+ را تشکیل می دهد . [87] Np 3+ یون نپتونیوم غالب در محلول هایی با pH 4-5 است. [87]

نپتونیوم (IV)

Np(IV) یا Np4 + در محلول های اسیدی به رنگ زرد مایل به سبز کم رنگ است، [22] که به صورت کمپلکس های هیدراته وجود دارد ( Np(H
2O)4+
n). برای هیدرولیز در محلول های آبی اسیدی در pH 1 و بالاتر کاملاً ناپایدار است و NpOH 3+ را تشکیل می دهد . [87] در محلول‌های پایه، Np 4+ تمایل به هیدرولیز دارد تا هیدروکسید نپتونیوم (IV) خنثی (Np(OH) 4 ) و اکسید نپتونیوم (IV) (NpO2 ) را تشکیل دهد . [87]

نپتونیوم (V)

Np(V) یا NpO+
2در محلول آبی سبز-آبی است، [22] که در آن مانند اسید لوئیس قوی عمل می کند . [84] این یک یون پایدار است [84] و رایج ترین شکل نپتونیوم در محلول های آبی است. بر خلاف همولوگ های همسایه اش UO+
2و PuO+
2، NpO+
2به طور خود به خود نامتناسب نیست مگر در pH بسیار پایین و غلظت بالا: [85]

2 NpO+
2+ 4 H + ⇌ Np 4 + + NpO2 +
2+ 2 H 2 O

در محلول های بازی هیدرولیز می شود و NpO 2 OH و NpO را تشکیل می دهد
2(OH)-
2. [87]

نپتونیوم (VI)

Np(VI) یا NpO2 +
2یون نپتونیل، رنگ صورتی روشن یا قرمز را در محلول اسیدی نشان می دهد و در غیر این صورت زرد مایل به سبز است. [22] این یک اسید لوئیس قوی است [84] و یون اصلی نپتونیوم است که در محلول های pH 3-4 با آن مواجه می شود. [87] اگرچه در محلول‌های اسیدی پایدار است، اما به راحتی به یون Np(V) کاهش می‌یابد، [84] و به اندازه یون‌های شش ظرفیتی همولوگ همسایگان اورانیوم و پلوتونیوم (یون‌های اورانیل و پلوتونیل ) پایدار نیست . در محلول های بازی هیدرولیز می شود و یون های اکسو و هیدروکسو NpO 2 OH + , (NpO) را تشکیل می دهد.
2)
2(OH)2 +
2، و (NpO
2)
3(OH)+
5. [87]

نپتونیوم (VII)

Np(VII) در محلول شدیداً بازی سبز تیره است . اگرچه فرمول شیمیایی آن در محلول پایه اغلب به عنوان NpO ذکر می شود3-
5، این یک ساده‌سازی است و ساختار واقعی احتمالاً به گونه‌ای هیدروکسو مانند [NpO] نزدیک‌تر است
4(OH)
2]3-
. [22] [86] Np(VII) اولین بار در سال 1967 در محلول بازی تهیه شد. [84] در محلول شدیدا اسیدی ، Np(VII) به صورت NpO یافت می شود .+
3; آب به سرعت این مقدار را به Np(VI) کاهش می دهد. [84] محصولات هیدرولیز آن مشخص نیست. [87]

هیدروکسیدها

اکسیدها و هیدروکسیدهای نپتونیم ارتباط نزدیکی با یون های آن دارند. به طور کلی، هیدروکسیدهای Np در سطوح مختلف اکسیداسیون نسبت به اکتینیدهای قبل از خود در جدول تناوبی مانند توریم و اورانیوم پایدارتر و نسبت به پس از آن مانند پلوتونیوم و آمریکیوم پایدارتر هستند. این پدیده به این دلیل است که با افزایش نسبت عدد اتمی به شعاع یون، پایداری یون افزایش می‌یابد. بنابراین اکتینیدهای بالاتر در جدول تناوبی به راحتی تحت هیدرولیز قرار می گیرند . [84] [87]

هیدروکسید نپتونیوم (III) در محلول‌های اسیدی و در محیط‌هایی که اکسیژن ندارند کاملاً پایدار است، اما در مجاورت هوا به سرعت به حالت IV اکسید می‌شود. در آب حل نمی شود. [75] هیدروکسیدهای Np(IV) عمدتاً به عنوان Np(OH) 4 از نظر الکتریکی خنثی وجود دارند و حلالیت خفیف آن در آب به هیچ وجه تحت تأثیر pH محلول قرار نمی گیرد. این نشان می دهد که هیدروکسید Np(IV) دیگر، Np(OH)-
5، حضور چشمگیری ندارد. [87] [88]

زیرا یون Np(V) NpO+
2بسیار پایدار است، فقط می تواند یک هیدروکسید در سطوح اسیدی بالا تشکیل دهد. هنگامی که در محلول پرکلرات سدیم 0.1  مولار قرار می گیرد ، برای مدت چند ماه واکنش قابل توجهی نشان نمی دهد، اگرچه غلظت مولی بالاتر 3.0 M باعث می شود که تقریباً بلافاصله به هیدروکسید جامد NpO 2 OH واکنش نشان دهد. هیدروکسید Np(VI) واکنش پذیرتر است اما هنوز در محلول های اسیدی نسبتاً پایدار است. این ترکیب NpO 3 · H 2 O را در حضور ازن تحت فشارهای مختلف دی اکسید کربن تشکیل می دهد . Np(VII) به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته است و هیچ هیدروکسید خنثی گزارش نشده است. احتمالاً بیشتر به صورت [NpO
4(OH)
2]3-
. [87] [89] [90] [91]

اکسیدها

سه اکسید نپتونیوم بی آب گزارش شده است، NpO 2 ، Np 2 O 5 و Np 3 O 8 ، اگرچه برخی مطالعات [92] بیان کرده اند که تنها دو مورد اول وجود دارد، که نشان می دهد که ادعاهای Np 3 O 8 در واقع نتیجه تجزیه و تحلیل اشتباه Np 2 O 5 . با این حال، از آنجایی که گستره کامل واکنش‌هایی که بین نپتونیم و اکسیژن رخ می‌دهد هنوز مورد تحقیق قرار نگرفته است، مشخص نیست که کدام یک از این ادعاها درست است. اگرچه اکسیدهای نپتونیوم با نپتونیوم در حالت های اکسیداسیون تا حد ممکن با اورانیوم اکتینید مجاور تولید نشده اند، اکسیدهای نپتونیوم در حالت های اکسیداسیون پایین تر پایدارتر هستند. این رفتار با این واقعیت نشان داده می شود که NpO 2 می تواند با سوزاندن نمک های نپتونیوم اسیدهای اکسی در هوا تولید شود. [22] [93] [94] [95]

NpO 2 قهوه ای مایل به سبز در طیف وسیعی از فشارها و دماها بسیار پایدار است و در دماهای پایین دچار انتقال فاز نمی شود . این یک انتقال فاز از مکعب محور به حالت اورتومبیک را در حدود 33 تا 37 گیگا پاسکال نشان می دهد، اگرچه با آزاد شدن فشار به فاز اولیه خود باز می گردد. تحت فشار اکسیژن تا 2.84 مگاپاسکال و دمای تا 400 درجه سانتیگراد پایدار می ماند. Np 2 O 5 به رنگ قهوه ای مشکی و مونوکلینیک با اندازه شبکه 418×658×409 پیکومتر است. نسبتاً ناپایدار است و در دمای 420-695 درجه سانتیگراد به NpO 2 و O 2 تجزیه می شود . اگرچه Np 2 O 5 در ابتدا تحت چندین مطالعه قرار گرفت که ادعا می‌کرد آن را با روش‌های متناقض تولید می‌کند، اما در نهایت با حرارت دادن پراکسید نپتونیوم در دمای 300 تا 350 درجه سانتی‌گراد به مدت 2 تا 3 ساعت یا با حرارت دادن آن در زیر لایه‌ای از آب، با موفقیت آماده شد. در یک آمپول در دمای 180 درجه سانتیگراد. [93] [95] [96] [97]

نپتونیم همچنین تعداد زیادی از ترکیبات اکسیدی را با طیف گسترده ای از عناصر تشکیل می دهد، اگرچه اکسیدهای نپتونات تشکیل شده با فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی تا کنون بیشترین مطالعه را داشته اند. اکسیدهای نپتونیوم سه تایی معمولاً از واکنش NpO 2 با اکسید عنصر دیگری یا با رسوب از محلول قلیایی تشکیل می شوند . Li 5 NpO 6 با واکنش Li 2 O و NpO 2 در 400 درجه سانتیگراد به مدت 16 ساعت یا با واکنش Li 2 O 2 با NpO 3 · H 2 O در دمای 400 درجه سانتیگراد به مدت 16 ساعت در یک لوله کوارتز و جریان اکسیژن تهیه شده است. . ترکیبات نپتونات قلیایی K 3 NpO 5 ، Cs 3 NpO 5 و Rb 3 NpO 5 همگی توسط یک واکنش مشابه تولید می شوند:

NpO 2 + 3 MO 2 → M 3 NpO 5  (M = K، Cs، Rb)

ترکیبات اکسیدی KNpO 4 ، CsNpO 4 و RbNpO 4 از واکنش Np(VII) ( [NpO) تشکیل می شوند.
4(OH)
2]3-
) با ترکیبی از فلز قلیایی نیترات و ازن . ترکیبات اضافی با واکنش NpO 3 و آب با پراکسیدهای قلیایی جامد و قلیایی در دمای 400-600 درجه سانتیگراد به مدت 15-30 ساعت تولید شده است . برخی از این موارد عبارتند از Ba 3 (NpO 5 ) 2 , Ba 2 Na NpO 6 , Ba 2 LiNpO 6 . همچنین، تعداد قابل توجهی از اکسیدهای نپتونیوم شش ظرفیتی با واکنش NpO 2 حالت جامد با اکسیدهای مختلف قلیایی یا قلیایی خاکی در محیطی با جریان اکسیژن تشکیل می شود. بسیاری از ترکیبات به دست آمده نیز دارای ترکیبی معادل هستند که اورانیوم را جایگزین نپتونیوم می کند. برخی از ترکیباتی که مشخص شده اند عبارتند از Na 2 Np 2 O 7 , Na 4 NpO 5 , Na 6 NpO 6 و Na 2 NpO 4 . اینها را می توان با حرارت دادن ترکیبات مختلف NpO 2 و Na 2 O در آستانه های دمایی مختلف به دست آورد و همچنین حرارت بیشتر باعث می شود که این ترکیبات آلوتروپ های مختلف نپتونیوم را نشان دهند. اکسیدهای لیتیوم نپتونات Li 6 NpO 6 و Li 4 NpO 5 را می توان با واکنش های مشابه NpO 2 و Li 2 O به دست آورد . ]

تعداد زیادی از ترکیبات قلیایی و قلیایی اکسید نپتونیوم اضافی مانند Cs 4 Np 5 O 17 و Cs 2 Np 3 O 10 با روش های مختلف تولید مشخص شده اند. همچنین مشاهده شده است که نپتونیوم اکسیدهای سه تایی را با بسیاری از عناصر اضافی در گروه های 3 تا 7 تشکیل می دهد، اگرچه این ترکیبات بسیار کمتر مورد مطالعه قرار گرفته اند. [98] [106] [107]

هالیدها

اگرچه ترکیبات هالید نپتونیوم تقریباً به خوبی اکسیدهای آن مورد مطالعه قرار نگرفته است، تعداد نسبتاً زیادی با موفقیت مشخص شده است. از این میان، فلوریدهای نپتونیم بیشتر مورد تحقیق قرار گرفته اند، که عمدتاً به دلیل استفاده بالقوه آنها در جداسازی عنصر از مواد زائد هسته ای است. چهار ترکیب فلوراید نپتونیوم دوتایی، NpF3 ، NpF4 ، NpF5 و NpF6 گزارش شده است. دو مورد اول نسبتاً پایدار هستند و برای اولین بار در سال 1947 از طریق واکنش های زیر تهیه شدند:

NpO 2 + 1 ⁄ 2 H 2 + 3 HF → NpF 3 + 2 H 2 O (400 درجه سانتیگراد)
NpF 3 + 1 ⁄ 2 O 2 + HF → NpF 4 + 1 ⁄ 2 H 2 O (400 درجه سانتی گراد)

بعداً، NpF4 مستقیماً با حرارت دادن NpO2 به دماهای مختلف در مخلوط‌هایی از فلورید هیدروژن یا گاز فلوئور خالص به دست آمد . تشکیل NpF 5 بسیار دشوارتر است و اکثر روش های آماده سازی شناخته شده شامل واکنش ترکیبات NpF 4 یا NpF 6 با سایر ترکیبات فلوراید است. NpF 5 هنگامی که تا حدود 320 درجه سانتیگراد گرم شود به NpF 4 و NpF 6 تجزیه می شود. [108] [109] [110] [111]

NpF 6 یا هگزا فلوراید نپتونیوم بسیار فرار است، همانطور که ترکیبات اکتینید مجاور آن هگزا فلوراید اورانیوم (UF 6 ) و هگزا فلوراید پلوتونیوم (PuF 6 ) هستند. این نوسانات در تلاش برای ابداع روشی ساده برای استخراج نپتونیم از میله های سوخت نیروگاه هسته ای، توجه زیادی را به این ترکیب جلب کرده است. NpF 6 برای اولین بار در سال 1943 با واکنش NpF 3 و فلوئور گازی در دماهای بسیار بالا تهیه شد و اولین مقادیر عمده در سال 1958 با حرارت دادن NpF 4 و چکاندن فلوئور خالص روی آن در دستگاه مخصوص تهیه شد. روش‌های دیگری که هگزا فلوراید نپتونیوم را با موفقیت تولید کرده‌اند عبارتند از واکنش BrF 3 و BrF 5 با NpF 4 و با واکنش چندین اکسید نپتونیوم و ترکیبات فلوراید مختلف با هیدروژن فلوریدهای بی آب. [109] [112] [113] [114]

چهار ترکیب اکسی فلوراید نپتونیوم، NpO 2 F، NpOF 3 ، NpO 2 F 2 و NpOF 4 گزارش شده است، اگرچه هیچ یک از آنها به طور گسترده مورد مطالعه قرار نگرفته است. NpO 2 F 2 یک جامد مایل به صورتی است و می توان آن را با واکنش NpO 3 · H 2 O و Np 2 F 5 با فلوئور خالص در حدود 330 درجه سانتی گراد تهیه کرد. NpOF 3 و NpOF 4 را می توان با واکنش اکسیدهای نپتونیوم با هیدروژن فلوراید بی آب در دماهای مختلف تولید کرد. نپتونیم همچنین طیف گسترده ای از ترکیبات فلوراید را با عناصر مختلف تشکیل می دهد. برخی از این موارد که مشخص شده اند عبارتند از CsNpF 6 , Rb 2 NpF 7 , Na 3 NpF 8 و K 3 NpO 2 F 5 . [109] [111] [115] [116] [117] [118] [119]

دو کلرید نپتونیم ، Np Cl 3 و NpCl 4 ، مشخص شده اند. اگرچه چندین تلاش برای به دست آوردن NpCl 5 انجام شده است، اما موفقیت آمیز نبوده است. NpCl 3 با کاهش دی اکسید نپتونیم با هیدروژن و تتراکلرید کربن ( C Cl 4 ) و NpCl 4 با واکنش یک اکسید نپتونیوم با CCl 4 در حدود 500 درجه سانتیگراد تولید می شود . سایر ترکیبات کلرید نپتونیوم نیز گزارش شده است، از جمله NpOCl 2 , Cs 2 NpCl 6 , Cs 3 NpO 2 Cl 4 و Cs 2 NaNpCl 6 . برومیدهای نپتونیم Np Br 3 و NpBr 4 نیز تولید شده اند. دومی با واکنش برومید آلومینیوم با NpO 2 در دمای 350 درجه سانتیگراد و اولی در روشی تقریباً یکسان اما با روی وجود دارد. یدید نپتونیم Np I 3 نیز با همان روش NpBr 3 تهیه شده است . [120] [121] [122]

کالکوژنیدها، پنیکتیدها و کاربیدها

نپتونیوم کالکوژن و ترکیبات پنیکتوژن عمدتاً به عنوان بخشی از تحقیقات در مورد خواص الکترونیکی و مغناطیسی آنها و برهمکنش آنها در محیط طبیعی به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. ترکیبات پنکتید و کاربید نیز به دلیل حضور آنها در سوخت چندین طرح راکتور هسته ای پیشرفته مورد توجه قرار گرفته اند، اگرچه گروه دوم تقریباً به اندازه اولی تحقیقات زیادی نداشته است. [123]

کالکوژنیدها

طیف گسترده ای از ترکیبات سولفید نپتونیم، از جمله ترکیبات سولفید خالص Np S ، NpS 3 ، Np 2 S 5 ، Np 3 S 5 ، Np 2 S 3 ، و Np 3 S 4 مشخص شده اند . از این میان، Np 2 S 3 ، تهیه شده از واکنش NpO 2 با سولفید هیدروژن و دی سولفید کربن در حدود 1000 درجه سانتیگراد، به خوبی مطالعه شده است و سه شکل آلوتروپیک شناخته شده است. فرم α تا حدود 1230 درجه سانتیگراد، β تا 1530 درجه سانتیگراد، و فرم γ، که می تواند به صورت Np 3 S 4 نیز در دماهای بالاتر وجود داشته باشد، وجود دارد. NpS را می توان با واکنش Np 2 S 3 و فلز نپتونیوم در 1600 درجه سانتی گراد و Np 3 S 5 را می توان با تجزیه Np 2 S 3 در 500 درجه سانتی گراد یا با واکنش گوگرد و هیدرید نپتونیوم در 650 درجه سانتی گراد تهیه کرد. Np 2 S 5 با حرارت دادن مخلوطی از Np 3 S 5 و گوگرد خالص تا 500 درجه سانتیگراد ساخته می شود. همه سولفیدهای نپتونیوم به جز اشکال β و γ Np 2 S 3 با سولفید اورانیوم معادل همساختار هستند و چندین مورد از جمله NpS، α- Np2S3 و β-Np2S3 نیز هم‌ساختار با معادل هستند . سولفید پلوتونیوم اکسی سولفیدهای NpOS، Np 4 O 4 S و Np 2 O 2 S نیز تولید شده اند، اگرچه سه مورد اخیر به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته اند. NpOS برای اولین بار در سال 1985 با آب بندی خلاء NpO 2 ، Np 3 S 5 و گوگرد خالص در یک لوله کوارتز و حرارت دادن آن تا 900 درجه سانتیگراد به مدت یک هفته تهیه شد . [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129]

ترکیبات سلنید نپتونیم که گزارش شده اند عبارتند از Np Se , NpSe 3 , Np 2 Se 3 , Np 2 Se 5 , Np 3 Se 4 و Np 3 Se 5 . همه اینها تنها با حرارت دادن هیدرید نپتونیم و فلز سلنیوم در دماهای مختلف در خلاء برای مدت زمان طولانی به دست آمده اند و Np 2 Se 3 تنها در دماهای نسبتا بالا در آلوتروپ γ وجود دارد. دو ترکیب اکسی سلنید نپتونیوم شناخته شده اند، NpOSe و Np 2 O 2 Se که با روش های مشابه با جایگزینی هیدرید نپتونیوم با دی اکسید نپتونیوم تشکیل می شوند. ترکیبات تلورید نپتونیوم شناخته شده Np Te , NpTe 3 , Np 3 Te 4 , Np 2 Te 3 و Np 2 O 2 Te با رویه های مشابه سلنیدها تشکیل می شوند و Np 2 O 2 Te نسبت به ترکیبات اورانیوم و پلوتونیوم معادل همساختار است. . هیچ ترکیب نپتونیوم- پولونیوم گزارش نشده است. [123] [129] [130] [131] [132]

پنکتیدها و کاربیدها

نیترید نپتونیم (NpN ) برای اولین بار در سال 1953 با واکنش هیدرید نپتونیم و گاز آمونیاک در حدود 750 درجه سانتیگراد در یک لوله مویین کوارتز تهیه شد . بعداً با واکنش مخلوط‌های مختلف نیتروژن و هیدروژن با فلز نپتونیم در دماهای مختلف تولید شد. همچنین با احیای دی اکسید نپتونیوم با گاز نیتروژن دو اتمی در دمای 1550 درجه سانتیگراد تولید شده است. NpN با مونونیترید اورانیوم (UN) و پلوتونیوم مونونیترید (PuN) ایزومورف است و دارای نقطه ذوب 2830 درجه سانتیگراد تحت فشار نیتروژن در حدود 1 مگاپاسکال است. دو ترکیب فسفید نپتونیم، Np P و Np 3 P 4 گزارش شده است . اولی دارای ساختار مکعبی محور است و با تبدیل فلز نپتونیوم به پودر و سپس واکنش آن با گاز فسفین در دمای 350 درجه سانتیگراد تهیه می شود. Np 3 P 4 را می توان با واکنش فلز نپتونیوم با فسفر قرمز در دمای 740 درجه سانتی گراد در خلاء و سپس اجازه تصعید هر فسفر اضافی تولید کرد . این ترکیب با آب غیر واکنشی است اما با اسید نیتریک واکنش داده و محلول Np(IV) تولید می کند. [133] [134] [135]

سه ترکیب آرسنید نپتونیم، Np As ، NpAs 2 و Np 3 As 4 تهیه شده است . دو مورد اول ابتدا با حرارت دادن آرسنیک و هیدرید نپتونیوم در یک لوله مهر و موم شده با خلاء به مدت حدود یک هفته تولید شدند. بعداً، NpAs نیز با محصور کردن فلز نپتونیوم و آرسنیک در یک لوله خلاء، جدا کردن آنها با غشای کوارتز و حرارت دادن آنها تا زیر نقطه ذوب نپتونیوم 639 درجه سانتیگراد ساخته شد که کمی بالاتر از نقطه تصعید آرسنیک 615 درجه است. سی. Np 3 As 4 با روشی مشابه با استفاده از ید به عنوان عامل انتقال تهیه می شود . کریستال های NpAs 2 طلایی مایل به قهوه ای و Np 3 As 4 سیاه است. ترکیب آنتیمونید نپتونیوم Np Sb در سال 1971 با قرار دادن مقادیر مساوی از هر دو عنصر در یک لوله خلاء، حرارت دادن آنها تا نقطه ذوب آنتیموان و سپس حرارت دادن آن تا 1000 درجه سانتیگراد به مدت شانزده روز تولید شد. این روش همچنین مقادیر کمی از ترکیب آنتی‌مونید اضافی Np 3 Sb 4 را تولید کرد . یک ترکیب نپتونیوم - بیسموت به نام NpBi نیز گزارش شده است. [133] [134] [136] [137] [138] [139]

کاربیدهای نپتونیم NpC ، Np2C3 ، و NpC2 ( آزمایشی ) گزارش شده‌اند، اما با وجود اهمیت و کاربرد بالای کاربیدهای اکتینید به عنوان سوخت راکتور هسته‌ای پیشرفته، با جزئیات مشخص نشده‌اند . NpC یک ترکیب غیر استوکیومتری است و بهتر می‌توان آن را NpC x نشان‌گذاری کرد (0.82 ≤ x ≤ 0.96). ممکن است از واکنش هیدرید نپتونیوم با گرافیت در دمای 1400 درجه سانتیگراد یا با حرارت دادن عناصر تشکیل دهنده با هم در یک کوره قوس الکتریکی با استفاده از الکترود تنگستن به دست آید . با کربن اضافی واکنش می دهد تا Np 2 C 3 خالص تشکیل شود . NpC 2 از حرارت دادن NpO 2 در یک بوته گرافیتی در دمای 2660-2800 درجه سانتیگراد تشکیل می شود. [133] [134] [140] [141]

غیر آلی دیگر

هیدریدها

نپتونیوم به روشی مشابه با پلوتونیوم همسایه خود با هیدروژن واکنش می دهد و هیدریدهای NpH 2 + x ( مکعب رو به مرکز ) و NpH 3 ( شش ضلعی ) را تشکیل می دهد. اینها با هیدریدهای پلوتونیوم مربوطه همساختار هستند، اگرچه برخلاف PuH 2 + x ، پارامترهای شبکه NpH 2 + x با افزایش محتوای هیدروژن ( x ) بیشتر می‌شوند. هیدریدها در جابجایی نیاز به مراقبت شدید دارند زیرا در خلاء در دمای 300 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند تا فلز نپتونیم ریز تقسیم شده را تشکیل دهند که پیروفوریک است . [142]

فسفات ها، سولفات ها و کربنات ها

فسفات های نپتونیوم به دلیل پایداری شیمیایی، برای استفاده بالقوه در بی حرکت کردن زباله های هسته ای مورد بررسی قرار گرفته اند. نپتونیوم پیروفسفات (α-NpP 2 O 7 )، یک جامد سبز رنگ، در واکنش بین دی اکسید نپتونیوم و فسفات بور در دمای 1100 درجه سانتیگراد تولید شده است ، اگرچه فسفات نپتونیوم (IV) تاکنون گریزان مانده است. مجموعه ای از ترکیبات NpM 2 (PO 4 ) 3 ، که در آن M یک فلز قلیایی ( Li ، Na ، K ، Rb ، یا Cs ) است، همه شناخته شده اند. برخی از سولفات‌های نپتونیم ، هم آبی و هم جامد و در حالت‌های مختلف اکسیداسیون نپتونیم مشخص شده‌اند (IV تا VI مشاهده شده است). علاوه بر این، کربنات‌های نپتونیم برای دستیابی به درک بهتری از رفتار نپتونیم در مخازن زمین‌شناسی و محیط مورد بررسی قرار گرفته‌اند، جایی که ممکن است با محلول‌های آبی کربنات و بی‌کربنات تماس پیدا کند و کمپلکس‌های محلول تشکیل دهد. [143] [144]

آلی فلزی

ساختار نپتونوسن

تعداد کمی از ترکیبات ارگانونپتونیوم شناخته شده و از نظر شیمیایی مشخص شده اند، اگرچه به دلیل کمبود و رادیواکتیویته نپتونیوم به اندازه اورانیوم نیستند. شناخته شده ترین ترکیبات ارگانونپتونیوم ترکیبات سیکلوپنتادینیل و سیکلواکتاتترانیل و مشتقات آنها هستند. [145] ترکیب سیکلوپنتادینیل سه ظرفیتی Np(C 5 H 5 ) 3 · THF در سال 1972 از واکنش Np (C 5 H 5 ) 3 Cl با سدیم به دست آمد ، اگرچه Np (C 5 H 5 ) ساده تر به دست نمی آمد. [145] سیکلوپنتادینیل نپتونیوم چهار ظرفیتی، یک کمپلکس قهوه ای مایل به قرمز، در سال 1968 با واکنش کلرید نپتونیوم (IV) با سیکلوپنتادینید پتاسیم سنتز شد: [145]

NpCl 4 + 4 KC 5 H 5 → Np (C 5 H 5 ) 4 + 4 KCl

این ماده در بنزن و THF محلول است و نسبت به Pu (C 5 H 5 ) 3 و Am ( C 5 H 5 ) 3 به اکسیژن و آب حساسیت کمتری دارد . [145] سایر ترکیبات سیکلوپنتادینیل Np(IV) برای بسیاری از لیگاندها شناخته شده اند : آنها دارای فرمول کلی (C 5 H 5 ) 3 NpL هستند که L نشان دهنده یک لیگاند است. [145] نپتونوسن ، Np( C8H8 ) 2 ، در سال 1970 با واکنش کلرید نپتونیم ( IV) با K2 ( C8H8 ) سنتز شد . نسبت به اورانوسن و پلوتونوسن هم شکل است و از نظر شیمیایی یکسان رفتار می کنند: هر سه ترکیب نسبت به آب یا بازهای رقیق حساس نیستند اما به هوا حساس هستند و به سرعت واکنش نشان می دهند و اکسید می کنند و فقط کمی در بنزن و تولوئن محلول هستند . [145] دیگر مشتقات سیکلواکتاتترانیل نپتونیوم شناخته شده شامل Np(RC 8 H 7 ) 2 (R = اتانول ، بوتانول ) و KNp(C 8 H 8 ) · 2THF است که همساختار ترکیب پلوتونیوم مربوطه است. [145] علاوه بر این، هیدروکربیل‌های نپتونیوم تهیه شده‌اند و کمپلکس‌های تری یدید حل‌شده نپتونیم پیش‌ساز بسیاری از ترکیبات ارگانوپتونیم و نپتونیوم معدنی هستند. [145]

مجتمع های هماهنگی

علاقه زیادی به شیمی هماهنگی نپتونیم وجود دارد ، زیرا پنج حالت اکسیداسیون آن همگی رفتار شیمیایی متمایز خود را نشان می دهند و شیمی هماهنگی اکتینیدها به شدت تحت تأثیر انقباض اکتینید است (کاهش بیش از حد انتظار در شعاع یونی در سراسر). سری اکتینید، مشابه انقباض لانتانید ). [146]

حالت جامد

تعداد کمی از ترکیبات هماهنگ کننده نپتونیوم (III) شناخته شده است، زیرا Np (III) به راحتی توسط اکسیژن اتمسفر در حالی که در محلول آبی است اکسید می شود. با این حال، سدیم فرمالدئید سولفوکسیلات می‌تواند Np(IV) را به Np(III) کاهش دهد، حالت اکسیداسیون پایین‌تر را تثبیت کرده و کمپلکس‌های کمی محلول Np(III) مانند Np را تشکیل می‌دهد.
2(سی
2O
4)
3·11H 2 O، Np
2(سی
6اچ
5AsO
3)
3·H 2 O و Np
2[سی
6اچ
4(OH)COO]
3. [146]

بسیاری از ترکیبات هماهنگ کننده نپتونیوم (IV) گزارش شده است که اولین آنها (Et
4N)Np(NCS)
8که با ترکیب هماهنگ کننده اورانیوم (IV) همساختار است. [146] سایر ترکیبات هماهنگ کننده Np(IV) شناخته شده هستند، برخی شامل فلزات دیگری مانند کبالت ( CoNp) هستند.
2اف
10· 8H 2 O، تشکیل شده در 400 K) و مس ( CuNp
2اف
10·6H 2 O، تشکیل شده در 600 K). [146] ترکیبات پیچیده نیترات نیز شناخته شده‌اند: آزمایش‌کنندگانی که آنها را در سال‌های 1986 و 1987 تولید کردند، با تبخیر آهسته محلول Np(IV) در دمای محیط در اسید نیتریک غلیظ و 2,2'- پیریمیدین اضافی، تک بلورها را به دست آوردند . [146]

شیمی هماهنگی نپتونیم (V) به دلیل وجود برهمکنش‌های کاتیون-کاتیون در حالت جامد، که قبلاً برای یون‌های اکتینیل شناخته شده بود، به طور گسترده مورد تحقیق قرار گرفته است. [146] برخی از این ترکیبات شناخته شده شامل دیمر نپتونیل Na است
4(NpO
4)
2سی
12O
12· 8H 2 O و نپتونیوم گلیکولات ، که هر دو بلورهای سبز را تشکیل می دهند. [146]

ترکیبات نپتونیوم (VI) از اگزالات ساده NpO متغیر است
2سی
2O
4(که ناپایدار است، معمولاً به Np(IV) تبدیل می شود) به ترکیبات پیچیده ای مانند سبز (NH)
4)
4NpO
2(CO
3)
3. [146] مطالعه گسترده ای بر روی ترکیباتی به شکل M انجام شده است
4AnO
2(CO
3)
3، که در آن M یک کاتیون تک ظرفیتی را نشان می دهد و An یا اورانیوم، نپتونیم یا پلوتونیوم است. [146]

از سال 1967، زمانی که نپتونیوم (VII) کشف شد، برخی از ترکیبات هماهنگ با نپتونیوم در حالت اکسیداسیون +7 تهیه و مورد مطالعه قرار گرفتند. اولین چنین ترکیبی گزارش شده در ابتدا به عنوان Co(NH) مشخص شد
3)
6NpO
5· n H 2 O در سال 1968، اما در سال 1973 پیشنهاد شد که فرمول [Co(NH
3)
6][NpO
4(OH)
2] · 2H2O بر اساس این واقعیت که Np(VII) به صورت [NpO
4(OH)
2]3-
در محلول آبی [146] این ترکیب بلورهای منشوری سبز تیره با حداکثر طول لبه 0.15-0.4  میلی متر را تشکیل می دهد . [146]

در محلول آبی

اکثر کمپلکس‌های هماهنگی نپتونیوم که در محلول شناخته شده‌اند، عنصر را در حالت‌های اکسیداسیون +4، +5 و 6 + درگیر می‌کنند: تنها چند مطالعه روی مجتمع‌های هماهنگی نپتونیوم (III) و (VII) انجام شده است. [147] برای اولی، NpX 2+ و NpX+
2(X = Cl , Br ) در سال 1966 به ترتیب در محلول های LiCl و LiBr غلیظ به دست آمد : برای دومی، آزمایشات 1970 کشف کردند که NpO3+
2یون می تواند کمپلکس های سولفات را در محلول های اسیدی مانند NpO تشکیل دهد
2بنابراین+
4و NpO
2(پس
4)-
2; مشخص شد که اینها دارای ثابت پایداری بالاتری نسبت به یون نپتونیل ( NpO2 +
2). [147] بسیاری از کمپلکس‌ها برای سایر حالت‌های اکسیداسیون نپتونیوم شناخته شده‌اند: لیگاندهای معدنی درگیر عبارتند از هالیدها ، یدات ، آزید ، نیترید ، نیترات ، تیوسیانات ، سولفات ، کربنات ، کرومات و فسفات . بسیاری از لیگاندهای آلی می توانند در کمپلکس های هماهنگی نپتونیوم استفاده شوند: آنها شامل استات ، پروپیونات ، گلیکولات ، لاکتات ، اگزالات ، مالونات ، فتالات ، ملیت و سیترات هستند . [147]

همانند همسایگان خود، اورانیوم و پلوتونیوم، ترتیب یون‌های نپتونیم از نظر توانایی تشکیل پیچیده Np 4 + > NpO است.2 +
2≥ Np 3+ > NpO+
2. (ترتیب نسبی دو یون نپتونیوم میانی به لیگاندها و حلال های مورد استفاده بستگی دارد.) [147] توالی پایداری کمپلکس های Np(IV)، Np(V) و Np(VI) با لیگاندهای معدنی تک ظرفیتی F- > است . اچ
2PO-
4> SCN - > NO-
3> Cl − > ClO-
4; ترتیب لیگاندهای معدنی دو ظرفیتی CO است2-
3> HPO2-
4> SO2-
4. اینها از قدرت اسیدهای مربوطه پیروی می کنند . لیگاندهای دو ظرفیتی قویتر از لیگاندهای تک ظرفیتی کمپلکس می شوند. [147] NpO+
2همچنین می تواند یون های پیچیده [ NpO+
2م3+
] (M = Al , Ga , Sc , In , Fe , Cr , Rh ) در محلول اسید پرکلریک : قدرت برهمکنش بین دو کاتیون به ترتیب Fe > In > Sc > Ga > Al است. [147] یون‌های نپتونیل و اورانیل نیز می‌توانند با هم یک کمپلکس تشکیل دهند. [147]

برنامه های کاربردی

پیش ساز در تولید پلوتونیوم-238

یکی از کاربردهای مهم 237 نیوتن پی به عنوان پیش ساز در تولید پلوتونیوم-238 است ، جایی که با نوترون تابش می شود تا 238 Pu ، یک تابشگر آلفا برای ژنراتورهای حرارتی رادیوایزوتوپ برای فضاپیماها و کاربردهای نظامی تشکیل شود. 237 نیوتن پی یک نوترون را جذب می کند تا 238 نیوتن pp تشکیل دهد و واپاشی بتا با نیمه عمر کمی بیش از دو روز تا 238 Pu. [148]

238 Pu نیز در مقادیر قابل توجهی در سوخت هسته ای مصرف شده وجود دارد اما باید از ایزوتوپ های دیگر پلوتونیوم جدا شود . [149] تابش نپتونیوم-237 با پرتوهای الکترونی، تحریک کننده bremsstrahlung ، همچنین نمونه های کاملاً خالصی از ایزوتوپ پلوتونیوم-236 تولید می کند که به عنوان ردیاب برای تعیین غلظت پلوتونیوم در محیط مفید است. [149]

سلاح ها

نپتونیوم قابل شکافت است و از نظر تئوری می تواند به عنوان سوخت در یک راکتور نوترونی سریع یا یک سلاح هسته ای با جرم بحرانی حدود 60 کیلوگرم استفاده شود. [81] در سال 1992، وزارت انرژی ایالات متحده این بیانیه را که نپتونیوم-237 "می تواند برای یک وسیله انفجاری هسته ای استفاده شود" را از حالت طبقه بندی خارج کرد. [150] این باور وجود ندارد که یک سلاح واقعی با استفاده از نپتونیوم ساخته شده باشد. از سال 2009، تولید جهانی نپتونیوم-237 توسط راکتورهای قدرت تجاری بیش از 1000 جرم بحرانی در سال بود، اما استخراج ایزوتوپ از عناصر سوخت تابیده شده یک کار صنعتی بزرگ خواهد بود. [151]

در سپتامبر 2002، محققان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس به طور خلاصه اولین جرم بحرانی شناخته شده هسته ای را با استفاده از نپتونیوم در ترکیب با پوسته های اورانیوم غنی شده ( اورانیوم-235 ) تولید کردند و کشف کردند که جرم بحرانی یک کره لخت از نپتونیوم-237 در محدوده ای متفاوت است. وزن‌های کیلوگرم در دهه‌های بالای پنجاه تا دهه شصت، [152] که نشان می‌دهد «به اندازه [اورانیوم-235] یک ماده بمب خوب است». [32] دولت فدرال ایالات متحده در مارس 2004 برنامه‌ریزی کرد تا عرضه نپتونیوم جدا شده آمریکا را به یک سایت دفع زباله‌های هسته‌ای در نوادا منتقل کند . [151]

فیزیک

237 Np در دستگاه هایی برای تشخیص نوترون های پرانرژی (MeV) استفاده می شود. [153]

نقش در زباله های هسته ای

نپتونیوم در آشکارسازهای دود محفظه یونیزاسیون خانگی از فروپاشی (معمولاً) 0.2 میکروگرم آمریکیوم-241 که در ابتدا به عنوان منبع تشعشعات یونیزان وجود داشت، تجمع می یابد . آمریکیوم-241 با نیمه عمر 432 سال در آشکارساز دود یونیزه شامل حدود 3 درصد نپتونیوم پس از 20 سال و حدود 15 درصد پس از 100 سال است.

تحت شرایط اکسید کننده ، نپتونیوم-237 متحرک ترین اکتینید در محیط مخزن زمین شناسی عمیق پروژه کوه یوکا در نوادا است . [154] این امر باعث می شود که آن و پیشینیانش مانند americium-241 نامزدهای مورد علاقه برای تخریب توسط دگرگونی هسته ای باشند . [155] نپتونیوم به دلیل نیمه عمر طولانی خود، در 10000 سال آینده به عامل اصلی سمیت رادیویی در کوه یوکا تبدیل خواهد شد. از آنجایی که مشخص نیست در این بازه زمانی طولانی چه اتفاقی برای مهار سوخت مصرف‌شده بازفرآوری نشده می‌افتد ، استخراج و تغییر شکل نپتونیوم پس از پردازش مجدد سوخت مصرف‌شده می‌تواند به حداقل رساندن آلودگی محیط‌زیست کمک کند اگر پسماندهای هسته‌ای پس از چندین هزار سال بسیج شوند. . [151] [156]

نقش بیولوژیکی و اقدامات احتیاطی

نپتونیوم نقش بیولوژیکی ندارد، زیرا نیمه عمر کوتاهی دارد و به طور طبیعی فقط در آثار کوچکی وجود دارد. آزمایشات حیوانی نشان می‌دهد که آن را ضعیف (1٪) از طریق دستگاه گوارش جذب می‌کند . [157] هنگامی که تزریق می شود در استخوان ها متمرکز می شود، که به آرامی از آن خارج می شود. [35]

فلز نپتونیوم ریز تقسیم شده خطر آتش سوزی دارد زیرا نپتونیم پیروفوریک است . دانه های کوچک به طور خود به خود در هوا در دمای اتاق مشتعل می شوند. [93]

مراجع

  1. ↑ abcdef Arblaster، John W. (2018). مقادیر منتخب ویژگی های کریستالوگرافی عناصر . متریال پارک، اوهایو: ASM International. شابک 978-1-62708-155-9.
  2. ^ اب سی گرین وود، نورمن ن . ارنشاو، آلن (1997). شیمی عناصر (ویرایش دوم). باترورث-هاینمن . ص 28. شابک 978-0-08-037941-8.
  3. ^ ab Np(II)، (III) و (IV) مشاهده شده است، Dutkiewicz, Michał S.; آپوستولیدیس، کریستوس؛ والتر، اولاف؛ آرنولد، پولی ال (2017). "شیمی کاهش مجتمع های سیکلوپنتادینید نپتونیم: از ساختار تا درک". شیمی. علمی . 8 (4): 2553-2561. doi : 10.1039/C7SC00034K. PMC 5431675 . PMID  28553487. 
  4. ^ حساسیت مغناطیسی عناصر و ترکیبات معدنی، در کتابچه راهنمای شیمی و فیزیک ویرایش 81، مطبوعات CRC.
  5. ^ ab Kondev، FG; وانگ، ام. هوانگ، WJ; نعیمی، س. آئودی، جی (2021). "ارزیابی NUBASE2020 خواص هسته ای" (PDF) . فیزیک چینی سی . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  6. ^ مک میلان، ادوین؛ آبلسون، فیلیپ هاگ (1940-06-15). "عنصر رادیواکتیو 93". بررسی فیزیکی 57 (12): 1185-1186. Bibcode :1940PhRv...57.1185M. doi : 10.1103/PhysRev.57.1185.2 .
  7. ^ "نپتونیوم (Np) | AMERICAN ELEMENTS ®". عناصر آمریکایی: شرکت علوم مواد . بازیابی شده در 2024-09-13 .
  8. ^ abc CR Hammond (2004). عناصر، در کتابچه راهنمای شیمی و فیزیک (ویرایش 81). پرس CRC. شابک 978-0-8493-0485-9.
  9. ^ abcde Yoshida et al., p. 718.
  10. ^ دابوس، اس. دوفور، سی. بندیکت، یو. Pages, M. (1987). رابطه مدول حجمی و P-V تا 52 گیگا پاسکال فلز نپتونیوم در دمای اتاق. مجله مغناطیس و مواد مغناطیسی . 63–64: 661–3. Bibcode :1987JMMM...63..661D. doi :10.1016/0304-8853(87)90697-4.
  11. ^ آب یو. D. Tretyakov, ed. (2007). شیمی غیر آلی در سه جلد . شیمی عناصر انتقالی جلد 3. مسکو: آکادمی. شابک 978-5-7695-2533-9.
  12. ^ آب تئودور گری. عناصر ​صفحه 215.
  13. ^ لی، جی. ماردون، پی. پیرس، جی. هال، آر (1959). "برخی از خواص فیزیکی فلز نپتونیوم II: مطالعه تحولات آلوتروپیک در نپتونیم". مجله فیزیک و شیمی جامدات . 11 (3-4): 177-181. Bibcode :1959JPCS...11..177L. doi :10.1016/0022-3697(59)90211-2.
  14. ^ لمیر، RJ و همکاران، ترمودینامیک شیمیایی نپتونیوم و پلوتونیوم ، الزویر، آمستردام، 2001.
  15. ↑ "ساختارهای شبکه کریستالی: ساختار αNp (Ac)". مرکز آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی ایالات متحده برای علوم محاسباتی مواد. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2012-10-02 . بازیابی 2013-10-16 .
  16. ^ abcd یوشیدا و همکاران، ص. 719.
  17. ↑ Hindman JC 1968، "Neptunium"، در CA Hampel (ویرایش)، دایره المعارف عناصر شیمیایی ، Reinhold، نیویورک، ص 434.
  18. ^ دانلپ، بی دی؛ برادسکی، MB; Shenoy، GK; کالویوس، جنرال موتورز (1970). "برهم کنش های بسیار ریز و ارتعاشات شبکه ناهمسانگرد 237 Np در فلز α-Np". بررسی فیزیکی B. 1 (1): 44-46. Bibcode :1970PhRvB...1...44D. doi :10.1103/PhysRevB.1.44.
  19. ^ abc "ارزیابی داده های ایمنی بحرانی هسته ای و محدودیت برای اکتینیدها در حمل و نقل" (PDF) . انستیتو حفاظت رادیویی و هسته ای Sûreté. ص 15 . بازیابی 2010-12-20 .
  20. ^ Stephens, DR (1966). "نمودار فاز و تراکم پذیری نپتونیم". مجله فیزیک . 27 (8): 1201-4. Bibcode :1966JPCS...27.1201S. doi :10.1016/0022-3697(66)90002-3.
  21. ^ abc Yoshida et al., pp. 719-20.
  22. ^ abcdefghijklm "جدول تناوبی عناصر: LANL - نپتونیوم". آزمایشگاه ملی لس آلاموس بازیابی 2013-10-13 .
  23. ^ تی دی ماتسودا؛ ی. هاگال; D. Aoki; H. Sakai; Y. Homma; N. Tateiwa; E. Yamamoto; Y. Onuki (2009). "ویژگی های انتقال ابررسانای نپتونیوم NpPd5Al2". مجله فیزیک: مجموعه کنفرانس . 150 (4): 042119. Bibcode :2009JPhCS.150d2119M. doi : 10.1088/1742-6596/150/4/042119 .
  24. ^ ab VA Mikhailov, ed. (1971). شیمی تحلیلی نپتونیم . مسکو: ناوکا .
  25. ^ گلوب، AM (1971). Общая и неорганическая химия (شیمی عمومی و معدنی) . جلد 2. صص 222-7.
  26. ^ مارتین، WC; هاگان، لوسی؛ خواننده، یوسف; سوگان، جک (1974). "سطح زمین و پتانسیل های یونیزاسیون برای اتم ها و یون های لانتانید و اکتینید" (PDF) . J. Phys. شیمی. رفر. داده ها 3 (3): 771-9. Bibcode :1974JPCRD...3..771M. doi :10.1063/1.3253147. بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 2014-02-11 . بازیابی 2013-10-19 .
  27. ↑ David R. Lide (ed)، CRC Handbook of Chemistry and Physics، نسخه 84 . مطبوعات CRC. بوکا راتون، فلوریدا، 2003; بخش 10، فیزیک اتمی، مولکولی، و نوری. پتانسیل های یونیزاسیون اتم ها و یون های اتمی
  28. ^ abc Nucleonica (2007-2013). "نمودار جهانی هسته ای". نوکلئونیکا: علوم هسته ای مبتنی بر وب . بازیابی 2013-10-15 . ( ثبت نام الزامی است ) .
  29. ^ abcdefgh Yoshida et al., p. 700-2.
  30. ^ سی ام لدرر؛ جی ام هلندر; آی پرلمن (1968). جدول ایزوتوپ ها (ویرایش ششم). نیویورک: جان وایلی و پسران .
  31. ↑ کوخ، لوتار (2000). "عناصر ترانس سورانیوم". عناصر فرااورانیوم، در دایره المعارف اولمان شیمی صنعتی . وایلی. doi :10.1002/14356007.a27_167. شابک 978-3527306732.
  32. ↑ abc Weiss, Peter (2 ژوئیه 2009). «هسته‌های نپتونیوم؟: فلزی که کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است، حیاتی است». اخبار علم . 162 (17): 259. doi :10.2307/4014034. JSTOR  4014034.
  33. ^ جوکا لهتو؛ شیائولین هو (2011). "15.15: نپتونیوم". شیمی و تجزیه و تحلیل رادیونوکلئیدها (ویرایش اول). جان وایلی و پسران 231. شابک 978-3527633029.
  34. ^ abcdef Yoshida et al., pp. 703-4.
  35. ^ abcd Emsley، صفحات 345-347.
  36. ^ abcd تامپسون، روی سی. (1982). "نپتونیوم: اکتینید نادیده گرفته شده: مروری بر ادبیات بیولوژیکی و محیطی". تحقیقات پرتو . 90 (1): 1-32. Bibcode :1982RadR...90....1T. doi :10.2307/3575792. JSTOR  3575792. PMID  7038752.
  37. ^ آئودی، ژرژ؛ برسیلون، اولیویه؛ بلاشو، ژان؛ Wapstra، Aaldert Hendrik (2003)، "ارزیابی NUBASE خواص هسته ای و واپاشی"، Nuclear Physics A ، 729 : 3-128، Bibcode :2003NuPhA.729....3A، doi :10.1016/j.03.12.12. 001
  38. ^ والنر، ای. فسترمن، تی. فایگی، جی. فلدشتاین، سی. Knie، K. کورشینک، جی. کوچرا، دبلیو. اوفان، ا. پل، م. کوئینتو، اف. روگل، جی. Steier, P. (2015). فراوانی 244Pu زنده در مخازن اعماق دریا بر روی زمین به نادر بودن سنتز اکتینیدها اشاره دارد. ارتباطات طبیعت . 6 : 5956. arXiv : 1509.08054 . Bibcode :2015NatCo...6.5956W. doi : 10.1038/ncomms6956. ISSN  2041-1723. PMC 4309418 . PMID  25601158. 
  39. ^ فاستر، RF (1963). رفتار زیست محیطی کروم و نپتونیم در رادیواکولوژی . نیویورک: راینهولد. صص 569-576.
  40. ^ ab Atwood، بخش 4.
  41. ^ اتوود، بخش 1.
  42. ↑ «برگه اطلاعات سلامت انسان - نپتونیوم» (PDF) . انجمن فیزیک سلامت. 2001 . بازیابی 2013-10-15 .
  43. ↑ فاجانس، کاسیمیر (1913). "Die radioaktiven Umwandlungen und das periodische System der Elemente (تبدیل های رادیواکتیو و جدول تناوبی عناصر)". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 46 : 422-439. doi :10.1002/cber.19130460162.
  44. ↑ رودز، ص 201–202.
  45. ↑ رودز، ص 209-210.
  46. ↑ فرمی، ای. (1934). "تولید احتمالی عناصر عدد اتمی بالاتر از 92". طبیعت . 133 (3372): 898-899. Bibcode :1934Natur.133..898F. doi : 10.1038/133898a0 .
  47. ↑ انریکو فرمی، رادیواکتیویته مصنوعی تولید شده توسط بمباران نوترونی، سخنرانی نوبل، 12 دسامبر 1938.
  48. ↑ هافمن، ص 120-123.
  49. ↑ آیدا ناداک (۱۹۳۴). "Über das Element 93". Zeitschrift für Angewandte Chemie . 47 (37): 653-655. Bibcode :1934AngCh..47..653N. doi :10.1002/ange.19340473707.
  50. ^ رودز، ص 210-220.
  51. ↑ رودز، ص 221-222.
  52. ^ رودز، ص. 349.
  53. ↑ کوبلیچ، اودولن (1934). "یک عنصر رادیواکتیو جدید فراتر از اورانیوم". طبیعت . 134 (3376): 55. Bibcode :1934Natur.134R..55.. doi : 10.1038/134055b0 .
  54. ^ هافمن، ص. 118.
  55. ^ اسپتر، ام (1934). "بوهم - یک درگذشت". علم . 80 (2086): 588-9. Bibcode :1934Sci....80..588S. doi :10.1126/science.80.2086.588-a. PMID  17798409.
  56. ↑ فونتانی، مارکو (2005). "گرگ و میش عناصر طبیعی: مولداویوم (Ml)، Sequanium (Sq) و Dor (Do)". کنفرانس بین المللی تاریخ شیمی . لیسبون صص 1-8. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2006-02-24 . بازیابی 2013-10-13 .
  57. ^ هولوبی، ح. Cauchois, Y. (1939). "Nouvelles recherches sur l'élément 93 naturel". Comptes Rendus . 209 : 476-479.
  58. ^ پپارد، دی اف. میسون، GW; خاکستری، روابط عمومی؛ Mech, JF (1952). "وقوع سری (4n + 1) در طبیعت". مجله انجمن شیمی آمریکا . 74 (23): 6081-6084. doi : 10.1021/ja01143a074.
  59. ^ رودز، ص 264-267.
  60. ^ رودز، ص. 346.
  61. ↑ «جایزه نوبل فیزیک 1938». بنیاد نوبل بازیابی 2013-10-13 .
  62. ^ مایتنر، لیز؛ فریش، OR (1939). "تجزیه اورانیوم توسط نوترون: نوع جدیدی از واکنش هسته ای". طبیعت . 143 (3615): 239-240. Bibcode :1939Natur.143..239M. doi : 10.1038/143239a0. S2CID  4113262.
  63. ↑ اتو هان (1958). "کشف شکافت". علمی آمریکایی . بایگانی شده از نسخه اصلی در 2010-12-24.
  64. ↑ abc Ikeda، Nagao (25 ژوئیه 2011). "اکتشافات اورانیوم 237 و شکافت متقارن - از مقالات آرشیوی نیشینا و کیمورا". مجموعه مقالات آکادمی ژاپن، سری B: علوم فیزیکی و زیستی . 87 (7): 371-6. Bibcode :2011PJAB...87..371I. doi :10.2183/pjab.87.371. PMC 3171289 . PMID  21785255. 
  65. ↑ سگره، امیلیو (1939). "جستجوی ناموفق برای عناصر ترانس اورانیوم". بررسی فیزیکی 55 (11): 1104-5. Bibcode :1939PhRv...55.1104S. doi :10.1103/PhysRev.55.1104.
  66. ^ رودز، ص 346-350.
  67. ^ یوشیدا و همکاران، صفحات 699-700.
  68. ^ اب مک میلان، ادوین؛ آبلسون، فیلیپ (1940). "عنصر رادیواکتیو 93". بررسی فیزیکی 57 (12): 1185-1186. Bibcode :1940PhRv...57.1185M. doi : 10.1103/PhysRev.57.1185.2 .
  69. ↑ Seaborg، GT (1994). "فصل 118. منشأ مفهوم اکتینید". در KA Gschneidner, Jr. ال، آیرینگ; جی آر شوپن; GH Landet (ویرایش‌ها). کتاب راهنمای فیزیک و شیمی زمین های کمیاب . جلد 18 - لانتانیدها / اکتینیدها: شیمی. الزویر. صص 4-6، 10-14.
  70. ↑ رودز، ص 348-350.
  71. ^ یوشیدا و همکاران، ص. 700.
  72. ^ کلارک، دیوید ال. هکر، زیگفرید اس. جاروینن، گوردون دی. Neu، Mary P. (2006). "نپتونیوم". در مورس، لستر آر. ادلشتاین، نورمن ام. فوگر، ژان (ویرایش‌ها). شیمی عناصر اکتینید و ترانساکتینید (PDF) . جلد 3 (ویرایش سوم). دوردرخت، هلند: Springer. ص 814. doi :10.1007/1-4020-3598-5_7. شابک 978-1-4020-3555-5. بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 2010-07-17 . بازیابی شده در 29-06-2014 .
  73. ↑ گلن تی سیبورگ (سپتامبر 1981). "داستان پلوتونیوم". آزمایشگاه لارنس برکلی، دانشگاه کالیفرنیا. LBL-13492, DE82 004551. {{cite journal}}: مجله استناد نیاز دارد |journal=( کمک )
  74. ^ ab Winterberg، Friedwardt; هرمان، گونتر؛ فودور، ایگور؛ ولفنشتاین، لینکلن؛ سینگر، مارک ای. (1996). بیشتر در مورد چگونگی شکست آلمان نازی در ساخت بمب اتمی. فیزیک امروز 49 (1): 11–15، 83. Bibcode :1996PhT....49a..11W. doi :10.1063/1.2807455.
  75. ^ abcd Burney, G. A; هاربر، R. M; کمیته فرعی رادیوشیمی، شورای ملی تحقیقات (ایالات متحده)؛ مرکز اطلاعات فنی، کمیسیون انرژی اتمی ایالات متحده (1974). رادیوشیمی نپتونیم
  76. ↑ نیلسون، کارن (1989). شیمی مهاجرت نپتونیوم آزمایشگاه ملی ریسو شابک 978-87-550-1535-7.
  77. ^ آب یوشیدا و همکاران، ص. 710.
  78. ↑ «نسبت جذب به شکافت». هسته ای پاور دات کام . بازبینی شده در 26 ژوئن 2024 .
  79. ^ کیبل، ام جی؛ اسلی، ال جی (1962). "نسبت جذب نوترون به شکافت برای اورانیوم 235". مجله شیمی معدنی و هسته ای . 24 (12): 1493-1500. doi :10.1016/0022-1902(62)80002-5.
  80. ↑ «نپتونیوم 237 و آمریکیوم جدا شده» (PDF) . بازیابی شده در 2009-06-06 .
  81. ↑ اب «اخبار، تحقیقات و نظرات شیمی».
  82. ^ abc Yodshida et al., pp. 704-5.
  83. ↑ یوشیدا و همکاران، ص 705-17.
  84. ^ abcdefghi Yoshida et al., pp. 752-4.
  85. ^ آب یوشیدا و همکاران، ص. 759.
  86. ^ ab Greenwood، Norman N. ارنشاو، آلن (1997). شیمی عناصر (ویرایش دوم). باترورث-هاینمن . ص 1265. شابک 978-0-08-037941-8.
  87. ^ abcdefghijk Yoshida et al., p. 766-70.
  88. ^ Trygve E Eriksen; پیر ندالامبا؛ داکینگ کوی؛ جوردی برونو; و همکاران (1993). حلالیت رادیونوکلئیدهای حساس به اکسیداسیون و کاهش 99Tc و 237Np تحت شرایط احیا در محلول‌های خنثی تا قلیایی (PDF) . گزارش فنی SKB 93–18: 1–32.
  89. ^ گردن، وی. کیم، جی. Kanellakopulos، B. (1992). "حلالیت و رفتار هیدرولیز نپتونیوم (V)". رادیوشیم. آکتا​ 56 : 25-30. doi :10.1524/ract.1992.56.1.25. S2CID  99239460.
  90. ^ کاتو، ی. کیمورا، تی. یوشیدا، ز. نیتانی، ن. (1375). "فاز جامد-مایع-تعادل Np(VI) و U(VI) تحت فشارهای جزئی CO2 کنترل شده" . رادیوشیم. آکتا​ 74 : 21-25. doi :10.1524/ract.1996.74.special-issue.21. S2CID  100097624.
  91. ^ نیکونوف، ام وی؛ بسونوف، AA; کروت، NN; پرمینوف، معاون (1994). "سنتز و خصوصیات Np(VI, VII) ترکیب ظرفیتی مخلوط". رادیوشیمی . 36 : 237-8.
  92. ^ فاهی، ج.ا. Turcotte, RP; چیکالا، تی دی (1976). "تجزیه، استوکیومتری و ساختار اکسیدهای نپتونیم". مجله شیمی معدنی و هسته ای . 38 (3): 495-500. doi :10.1016/0022-1902(76)80291-6.
  93. ^ abc Yoshida و همکاران، 724-726.
  94. ^ شارما، BK شیمی هسته ای و تشعشعی - عناصر فرااورانیوم. رسانه کریشنا پراکاشان. صص 128-9. شابک 9788185842639.
  95. ^ ab Richter K.; ساری سی (1366). "روابط فاز در سیستم نپتونیوم-اکسیژن". مجله مواد هسته ای . 148 (3): 266-71. Bibcode :1987JNuM..148..266R. doi :10.1016/0022-3115(87)90019-5.
  96. ^ بندیکت، یو. دابوس، اس. دوفور، سی. Spirelet، JC (1986). "ترکیبات نپتونیوم تحت فشار بالا". مجله فلزات کمتر رایج . 121 : 461-68. doi :10.1016/0022-5088(86)90563-1.
  97. ↑ Fahey, JA (1986). "نپتونیوم". در Katz، JJ; Seaborg، GT; مورس، LR (ویرایش‌ها). شیمی عناصر اکتینید . جلد 1. نیویورک: چپمن و هال. ص 456.
  98. ^ آب یوشیدا و همکاران، ص 728-730.
  99. ^ کلر، سی. کوک، ال. والتر، KH (1965). "Die reaktion der oxide der transurane mit alkalioxiden—I: Ternäre oxide der sechswertigen transurane mit lithium und natrium". مجله شیمی معدنی و هسته ای . 27 (6): 1205-23. doi :10.1016/0022-1902(65)80083-5.
  100. ^ کارنال، WT؛ Neufeldt، SJ; واکر، A. (1965). "واکنش‌ها در محلول‌های نمک مذاب. تشکیل اورانات و نپتونات در نیترات لیتیوم مذاب - نیترات سدیم". شیمی معدنی . 4 (12): 1808-13. doi : 10.1021/ic50034a034.
  101. ^ مورس، ال آر. Appelman، EH; گرز، RR; Martin-Rovet، D. (1994). "مطالعات ساختاری Li5ReO6، Li4NpO5 و Li5NpO6 توسط پراش پودر نوترون و اشعه ایکس". مجله آلیاژها و ترکیبات . 203 : 289-95. doi :10.1016/0925-8388(94)90748-x.
  102. ^ کلر، سی. سیفرت، اچ (1969). "Li 5 NpO 6 , die erste kristalline verbindung mit siebenwertigem neptunium؛ zur frage der existenz von siebenwertigem plutonium und americium". نامه های شیمی معدنی و هسته ای . 5 : 51-7. doi :10.1016/0020-1650(69)80236-9.
  103. ^ آواستی، SK; مارتینوت، ال. فوگر، جی. Duyckaerts، G. (1971). "تهیه و خصوصیات برخی از ترکیبات Np(VII)". نامه های شیمی معدنی و هسته ای . 7 (2): 145-51. doi :10.1016/0020-1650(71)80143-5.
  104. ^ پیجس، م. نکتوکس، اف. Freundlich, W. (1971). نامه های رادیوشیمیایی و رادیوتحلیلی . 7 : 155-62. {{cite journal}}: وجود ندارد یا خالی |title=( راهنما )
  105. ^ مفودوا، نماینده مجلس؛ کروت، NN; اسمیرنوا، تلویزیون؛ گلمن، AD (1969). "ترکیبات اگزالات نپتونیوم شش ظرفیتی". رادیوخیمیا (به روسی). 11 : 193-200.
  106. ^ هوکسترا، منابع انسانی؛ Gebert, E. (1977). "برخی از اکسیدهای سه تایی نپتونیوم و پلوتونیوم با فلزات قلیایی". مجله شیمی معدنی و هسته ای . 39 (12): 2219-21. doi :10.1016/0022-1902(77)80399-0.
  107. ^ Tabuteau، A.; Pages, M. (1985). "نپتونیوم". در فریمن، ای جی; کلر، سی. کتابچه راهنمای فیزیک و شیمی اکتینیدها . جلد 3. آمستردام: شمال هلند. ص 184-241.
  108. ↑ S. Fried، NR Davidson: The Basic Dry Chemistry of Neptunium ، (1947) گزارش MDDC-1332، کمیسیون انرژی اتمی ایالات متحده - آزمایشگاه ملی آرگون، طبقه بندی شده: 18 ژوئیه 1947.
  109. ^ abc Yoshida و همکاران، صفحات 730-736.
  110. ^ Kleinschmidt، PD; Lau، KH; هیلدنبراند، دی ال (1992). "مطالعات تصعید NpF 4 ". مجله فیزیک شیمی . 97 (3): 1950-3. Bibcode :1992JChPh..97.1950K. doi :10.1063/1.463131.
  111. ^ اب دروبیشفسکی، YV; سریک، VF; سوکولوف، وی بی. تولسکی، MN (1978). "سنتز و برخی خواص تترا فلوراید اکسید نپتونیوم و پنتا فلوراید نپتونیم". رادیوخیمیا (به روسی). 20 : 238-243.
  112. ↑ Seaborg, GT and Brown, HS (1961) ثبت اختراع ایالات متحده شماره 2,982,604.
  113. ↑ Florin، AE (1943) گزارش MUC-GTS-2165، طبقه بندی شده: 23 ژانویه 1946.
  114. ^ مالم، جی جی؛ واینستاک، بی. ویور، ای. (1958). "آماده سازی و خواص NpF 6 ؛ مقایسه ای با PuF 6 ". مجله شیمی فیزیک . 62 (12): 1506-8. doi : 10.1021/j150570a009.
  115. ^ فرید، اس (1954). "نپتونیوم". در Seaborg، GT; کاتز، جی جی (ویرایشگران). عناصر اکتینید نیویورک: مک گراو هیل. ص 471.
  116. ^ الر، پی جی؛ آسپری، LB; Kinkead، SA; سوانسون، بی. و همکاران (1998). "واکنش دی اکسیژن دی فلوراید با اکسیدهای نپتونیوم و فلوراید". مجله آلیاژها و ترکیبات . 269 ​​(1-2): 63-6. doi :10.1016/s0925-8388(98)00005-x.
  117. ^ Kleinschmidt، PD; Lau، KH; هیلدنبراند، دی ال (1992). "مطالعات تصعید NpO 2 F 2 ". مجله فیزیک شیمی . 97 (4): 2417-21. Bibcode :1992JChPh..97.2417K. doi :10.1063/1.463080.
  118. ^ طاووس، RD; Edelstein, N. (1976). "برخی از واکنش‌های هگزا فلوراید نپتونیم". مجله شیمی معدنی و هسته ای . 38 (4): 771-3. doi :10.1016/0022-1902(76)80353-3.
  119. ↑ براون، دی (1972). "ترانسورانیوم". Gmelin Handbuck der Anorganischen Chemie, Suppl. کار کن جلد 4. واینهایم، آلمان: Verlag Chemie.
  120. ^ یوشیدا و همکاران، ص 736-738.
  121. ↑ Fried, S. and Davidson, NR (1951) ثبت اختراع ایالات متحده شماره 2,578,416.
  122. ↑ لمیر، ص 143-155.
  123. ^ abc Yoshida و همکاران، صفحات 739-742.
  124. ^ مارکون، جی پی (1967) CR Acad. علمی Paris 265 Series C 235.
  125. ^ فرید، اس. دیویدسون، NR (1948). "تهیه ترکیبات جامد نپتونیم". مجله انجمن شیمی آمریکا . 70 (11): 3539-47. doi : 10.1021/ja01191a003. PMID  18102891.
  126. ↑ Zachariasen، WH (1949). "مطالعات شیمیایی کریستال عناصر سری tf. X. سولفیدها و ox\-sulfides". Acta Crystallographica . 2 (5): 291-6. Bibcode :1949AcCry...2..291Z. doi : 10.1107/s0365110x49000758 .
  127. ^ Charvillat، JP; بندیکت، یو. دیمین، دی. نویون، دی. و همکاران (1976). "نپتونیوم". در مولر، دبلیو. لیندر، آر (ویرایش‌ها). عناصر ترانپلوتونیوم آمستردام: هلند شمالی ص 79.
  128. ^ طاووس، RD; Edelstein, N. (1997). "آزمایشات پراش پرتو ایکس با فشار بالا بر روی NpS و PuS تا 60 گیگا پاسکال". تحقیقات فشار بالا 15 (6): 387-92. Bibcode :1997HPR....15..387B. doi :10.1080/08957959708240482.
  129. ^ آب تیونین، تی. جوو، جی. Pages, M. (1985). "تحقیقات شیمی کریستال و 237 Np mossbauer بر روی کالکوژنیدهای اکسید نپتونیم NpOS و NpOSe". بولتن تحقیقات مواد . 20 (6): 723-30. doi :10.1016/0025-5408(85)90151-5.
  130. ^ دیمین، دی. برگر، آر (1976). اسپیتسین، VI; کاتز، جی جی (ویرایشگران). مکمل مجله شیمی معدنی و هسته ای - سمپوزیوم مسکو - در مورد شیمی عناصر ترانس اورانیوم . آکسفورد: چاپ پرگامون. صص 109-16.
  131. ^ تیونین، تی. Pages, M. (1982). "مطالعات کریستالوگرافی و مغناطیسی سلنید نپتونیوم جدید: Np 2 Se 5 ". مجله فلزات کمتر رایج . 84 : 133-7. doi :10.1016/0022-5088(82)90138-2.
  132. ^ دیمین، دی. Wojakowski، A. (1975). "آماده سازی و پارامترهای maille des monoseleniures et monotellurures de neptunium et d'americium". نامه های رادیوشیمیایی و رادیوتحلیلی (به زبان فرانسه). 23 : 145-54.
  133. ^ abc Yoshida و همکاران، صفحات 742-744.
  134. ^ abc Sheft, I.; فرید، اس (1953). "ترکیبات نپتونیوم". مجله انجمن شیمی آمریکا . 75 (5): 1236-7. doi : 10.1021/ja01101a067.
  135. ^ اولسون، دبلیو ام؛ Mulford RNR (1966). "نقطه ذوب و فشار تجزیه نپتونیوم مونونیترید". مجله شیمی فیزیک . 70 (9): 2932-2934. doi : 10.1021/j100881a035.
  136. ^ بلیز، ا. دیمین، دی. Suski، W. (1981). "مقاومت الکتریکی نپتونیم مونو و دیارسنید". ارتباطات حالت جامد . 37 (8): 659-62. Bibcode :1981SSCom..37..659B. doi :10.1016/0038-1098(81)90543-3.
  137. ^ دابوس، اس. دوفور، سی. بندیکت، یو. اسپیرلت، جی سی. و همکاران (1986). "پراش پرتو ایکس با فشار بالا بر روی ترکیبات نپتونیوم: نتایج اخیر برای NpAs". فیزیک ب . 144 (1): 79-83. Bibcode :1986PhyBC.144...79D. doi :10.1016/0378-4363(86)90296-2.
  138. ^ آلدرد، ای تی. دانلپ، بی دی؛ هاروی، آر. لام، دی جی; و همکاران (1974). "خواص مغناطیسی مونوپنکتیدهای نپتونیوم". بررسی فیزیکی B. 9 (9): 3766-78. Bibcode :1974PhRvB...9.3766A. doi :10.1103/PhysRevB.9.3766.
  139. ^ برلت، پ. بورداروت، اف. Rossat-Mignod، J.; سانچز، جی پی؛ و همکاران (1992). "مطالعه پراش نوترون نظم مغناطیسی در NpBi". فیزیک ب . 180 : 131-2. Bibcode :1992PhyB..180..131B. doi :10.1016/0921-4526(92)90683-J.
  140. ^ De Novion، CH; لورنزلی، آر (1968). "Proprietes electroniques du monocarbure et du mononitrure de neptunium". مجله فیزیک و شیمی جامدات . 29 (10): 1901-5. Bibcode :1968JPCS...29.1901D. doi :10.1016/0022-3697(68)90174-1.
  141. ^ هالی، سی جونیور؛ رند، MH; طوفان، EK (1984). ترمودینامیک شیمیایی عناصر و ترکیبات اکتینید، بخش 6. کاربیدهای اکتینید . وین: آژانس بین المللی انرژی اتمی. صص 49-51.
  142. ^ یوشیدا و همکاران، صفحات 722-4.
  143. ↑ Lemire et al., pp. 177-180.
  144. ^ یوشیدا و همکاران، صص 744-5.
  145. ^ abcdefgh Yoshida et al., pp. 750-2.
  146. ^ abcdefghijk Yoshida et al., pp. 745-750.
  147. ^ abcdefg یوشیدا و همکاران، صفحات 771-82.
  148. ^ لانگ، آر. کارول، دبلیو (2008). "بررسی پیشرفت های اخیر سیستم های قدرت رادیوایزوتوپ". تبدیل و مدیریت انرژی 49 (3): 393-401. Bibcode :2008ECM....49..393L. doi :10.1016/j.enconman.2007.10.028.
  149. ^ ab Yoshida et al., pp. 702-3.
  150. ↑ «تصمیمات محدودشده طبقه‌بندی داده‌ها از سال 1946 تا کنون»، دسترسی به 23 سپتامبر 2006.
  151. ^ abc Yarris، لین (2005-11-29). "خروج نپتونیوم از زباله های هسته ای". آزمایشگاه برکلی، وزارت انرژی ایالات متحده . بازیابی شده در 26-07-2014 .
  152. ↑ سانچز، رنه جی. لوایزا، دیوید جی. کیمپلند، رابرت اچ. هیز، دیوید کی. کاپیلو، شارلین سی. مایرز، ویلیام ال. جیگرز، پیتر جی. کلمنت، استیون دی. باترفیلد، کنت بی. "نقد کره ای 237 نیوتن پی" (PDF) . آژانس انرژی اتمی ژاپن بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 2014-05-12 . بازیابی شده در 06-08-2014 .
  153. ^ دورین ن. پونارو ; والتر گرینر (1997). تکنیک های تجربی در فیزیک هسته ای . والتر دو گروتر. ص 236. شابک 978-3-11-014467-3.
  154. ↑ «کوه یوکا» (PDF) . بازیابی شده در 2009-06-06 .
  155. ^ رودریگز، سی. باکستر، ا. مک ایچرن، دی. فیکانی، م. و همکاران (2003). Deep-Burn: عملی کردن تبدیل زباله های هسته ای مهندسی و طراحی هسته ای . 222 (2-3): 299-317. Bibcode :2003NuEnD.222..299R. doi :10.1016/S0029-5493(03)00034-7.
  156. ^ JI Friese; EC Buck; بی کی مک نامارا; بی دی هانسون; و همکاران (2003-01-06). "شواهد موجود برای سرنوشت نپتونیوم در مخزن کوه یوکا" (PDF) . آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام، وزارت انرژی ایالات متحده . بازیابی شده در 26-07-2014 .
  157. ↑ "متابولیسم و ​​جذب گوارشی نپتونیوم و پروتاکتینیم در بابون های بالغ". OSTI  5641940 . بازبینی شده در 24 جولای 2024 .

کتابشناسی

ادبیات

لینک های خارجی

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی مربوط به نپتونیوم موجود است .
Neptunium را در ویکی‌واژه، فرهنگ لغت رایگان، جستجو کنید .