Neptunium

Fysikaaliset ominaisuudet

Neptunium on hopeisen harmaa radioaktiivinen metalli. Sen sulamispiste on 640 °C ja tiheys 20,45 g/cm³. Neptuniumilla on kolme allotroppista muotoa. Huoneenlämmössä neptunium on alfa-muodossa, jolloin sen kiderakenne on rombinen. Yli 280 °C lämpötilassa se on beta-muodossa, jolloin sen kiderakenne on tetraedrinen. Yli 577 °C neptunium on gamma-muodossaan, ja sen kiderakenne on kuutiollinen.

Kemialliset ominaisuudet ja yhdisteet

Neptunium on suhteellisen reaktiivinen. Se reagoi nopeasti muun muassa hapen kanssa muodostaen neptuniumoksidia. Se reagoi monien epämetallien kanssa, mutta ei reagoi emästen kanssa. Neptunium muodostaa joitakin erikoisia yhdisteitä, kuten neptuniumdialuminidin (NpAl₂) ja neptuniumberyllidin (NpBe₃). Näiden erikoisuus on se, että näissä kaksi metallia muodostavat yhdisteen, joka ei ole lejeerinki. Neptunium-jauhe on pyroforista, eli helposti syttyvää.
Neptuniumilla on useita hapetusasteita. Hapetusasteella +III neptunium on vesiliuoksessa violettia ja hapetuasteella +IV kellertävän vihreää, +V (NpO₂⁺) on happoliuoksissa vihreää ja emäksisissä liuoksissa keltaista, +VI (NpO₂²⁺) vaaleanpunaista ja +VII vihreää. Tärkeimmät hapetusasteet ovat +IV ja +V. Hapettavassa ympäristössä neptunium on dioksokationina NpO₂⁺, joka on veteen liukenevaa. Neptunium muodostaa oksidit Np₃O₈, Np₂O₅ ja NpO₂. Korkeissa pH:issa neptunium muodostaa hydroksidin NpO₂OH:n, joka ei liukene veteen.
Neptunium reagoi vedyn kanssa tuottaen hydridit NpH₂ ja NpH₃. Halideja tunnetaan useilla hapetusasteilla, joista tavallisimmat ovat +III, +IV. Neptunium muodostaa myös hyvin voimakkaat hapettimet NpF₆ ja NpF₅, joita voidaan valmistaa antamalla NpF₄ reagoida fluorin kanssa.
Neptuniumilla on kompleksiyhdisteitä monilla eri hapetusasteilla. Hapetusluvulla +VII se muodostaa emäksisissä olosuhteissa sekä sähköllä hapettaen [NpO₄(OH)₂]³⁻. Hapetusasteilla +VI ja +V hallitsevat spesiekset ovat oksokationit NpO₂²⁺ ja NpO₂⁺, joka voidaan koordinoida esimerkiksi fluoridilla, joka stabiloi samalla oksokationin. Hapetusluvulla +IV neptuniumilla on paljon erilaisia kompleksiyhdisteitä muun muassa nitraatin ja sulfaatin kanssa sekä joitakin kelaatteja. Hapetusluvulla +III neptunium muodostaa halidien kanssa komplekseja. Hapetusasteilla +VII, +VI ja +V tavallisia yhdisteitä ovat neptuniumfluoridikompleksit, joissa on kiinni jokin alkalimetalli, kuten natrium. Esimerkiksi hapetusluvulla +V neptunium muodostaa Na₃NpF₈.
Neptuniumilla tunnetaan joitakin organometalliyhdisteitä. Tavallisin ligandi on syklopentadieeni, jonka kanssa neptunium voi reagoida hapetusluvuilla +III ja +IV.

Haitallisuus

Neptunium on haitallista ihmiselle sen radioaktiivisen luonteen takia. Elimistössä neptunium kertyy luustoon ja maksaan.

Historia

Neptunium oli ensimmäinen löydetty transuraani. Sen löysivät Edwin McMillan ja Philip Abelson Berkeleyssä vuonna 1940. He pommittivat neutroneilla uraania, jolloin syntyi neptuniumia. Samaan aikaan Berliinissä Kurt Starke mahdollisesti valmisti neptuniumia kollegoidensa Fritz Strassmannin ja Otto Hahnin laboratoriossa, mutta he eivät julkaisseet tuloksia toisen maailmansodan takia vasta kuin vuonna 1942. Neptunium on nimetty Neptunus-planeetan mukaan. Se myös sijaitsee uraanin ja plutoniumin välissä jaksollisessa järjestelmässä samoin kuin Neptunus sijaitsee Uranuksen ja Pluton välissä.

Käyttö

Neptuniumia on käytetty neutroni-ilmaisimissa eli mittalaitteissa, joiden tarkoituksena on ilmaista onko ympäristössä neutroneja. Pommittamalla neptuniumia neutroneilla voidaan valmistaa plutoniumia, jota käytetään muun muassa avaruusteknologiassa.