Neptunium

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in bei 25 °C	20,4
Härte nach Mohs
Schallgeschwindigkeit in
Schmelztemperatur in °C	640
spezifische Schmelzwärme in	39,91
Siedetemperatur in °C	3902
spezifische Verdampfungswärme in	1420
Standardentropie S0 in
Wärmeleitfähigkeit in bei 27 °C	6,30
spezifische Wärmekapazität in
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	1,221
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	4 · 10- 1 7

Alle Isotope sind radioaktiv.

Isotope des Elements 

Ordnungszahl Z	Massen- zahl A	Atommasse in u	Häufigkeit in %	Art der Strahlung und Energie in MeV	Halbwertszeit
93	237	237,048	künstlich	α: 4,790	2,2 · 106 a
	238	238,050	künstlich	β : 1,2	2 d
	239	239,052	künstlich	β : 0,4	2,3 d
	240	240,056	künstlich	β : 2,2	60 min.

Energieniveauschema

Weitere Eigenschaften

Das silberweiß glänzende und radioaktive Schwermetall Neptunium ist in drei Modifikationen bekannt: α-Np, β-Np und γ-Np. Das Metall hat eine mittlere Schmelz- und Siedetemperatur. Es gehört zu der Gruppe der Actinoide. In seinen Verbindungen bildet Neptunium die Oxidationsstufen von III bis VII, von denen die Stufe V die beständigste ist. Neptunium ist ein unedles Metall und ein starkes Reduktionsmittel. Mit Wasser reagiert es zum Hydroxid unter Wasserstoffentwicklung. Es bildet mehrere Oxide und Halogenide sowie einige Neptunyl-Verbindungen und Neptunate.

Entdeckung

Die amerikanischen Physiker McMILLAN (1907 - 1991) und ABELSON (geb. 1913) entdeckten 1940 Neptunium als erstes Transuran-Element. Die Entdeckung des Elements 93 war ein purer Zufall. 1939 bemühte sich McMILLAN die Reichweite der bei der Uranspaltung entstehenden Spaltfragmente zu bestimmen und daraus die kinetische Energie zu errechnen. Er tränkte ein Filterpapier in einer Urandioxid-Lösung, legte ein Päckchen Zigarettenpapier darüber und bestrahlte die Probe mit Neutronen. Bei der Untersuchung des Filterpapiers entdeckte Mc MILLAN neben dem β-strahlenden Isotop U eine zweite starke β-Aktivität. Ihm war klar, dass es sich dabei nicht um ein Spaltfragment handelte, sondern dass diese β-Aktivität dem Element 93 zuzuschreiben war. Er nannte das neue Element Neptunium mit dem chemischen Symbol «Np». Es war das erste Transuran-Element, das durch Kernumwandlung künstlich hergestellt wurde.

Vorkommen/Herstellung

Neptunium ist ein künstliches Element. Seine Isotope sind kurzlebig, trotzdem findet man Spuren des Isotops Np auch in natürlichen Uranerzen und Pechblendekonzentraten. Es steht an 89. Stelle der Elementhäufigkeit. Das wichtigste Neptunium-Isotop Np entsteht als Nebenprodukt in Kernreaktoren. Dabei wirken schnelle Neutronen auf U ein. Das Isotop eignet sich aufgrund der langen Halbwertzeit gut zur Bestimmung der Eigenschaften des Elements.

Verwendung

Nur die Neptuniumisotope Np und Np sind wichtig. Sie treten als Zwischenprodukte bei der Herstellung des Plutonium-Isotops Pu auf, das in Kernreaktoren und zur Herstellung von Kernwaffen benötigt wird.

Wichtige Verbindungen

Neptuniumfluorid NpF4 (orange) und Neptuniumoxid NpO2 (braun)

Bau

Neptunium kristallisiert in einer dicht gepackten Gitterstruktur.