Просмотр кода страницы Нептуний

{{Перенаправление|Np|NP}}{{Карточка химического элемента
| имя = Нептуний / Neptunium (Np)
| символ = Np
| номер = 93
| вверху = [[Прометий|Pm]]
| внизу = (Uqs) 
| изображение = Neptunium2.jpg
| подпись = Шарик из нептуния-237
| внешний вид =
| атомная масса = 237,048
| радиус атома = 130
| энергия ионизации 1 = 0,0 (0,00)
| группа = 3 (устар. 3)
| период = 7
| блок = <br>[[f-элементы|f-элемент]]
| конфигурация = [Rn] 5f<sup>4</sup>6d<sup>1</sup>7s<sup>2</sup>
| ковалентный радиус = 
| радиус иона = (+4e) 95 (+3e) 110
| электроотрицательность = 1,36
| электродный потенциал = Np←Np<sup>4+</sup> −1,30 В<br>Np←Np<sup>3+</sup> −1,79 В<br>Np←Np<sup>2+</sup> −0,3 В
| степени окисления = +2, +3, +4, +5, +6, +7
| плотность = 20,25
| теплоёмкость = 29,62<ref name="ХЭ">{{книга
|заглавие       = Химическая энциклопедия: в 5 т.
|ссылка         = 
|ответственный  = Редкол.: Кнунянц И.&nbsp;Л. (гл. ред.)
|издание        = 
|место          = Москва
|издательство   = Советская энциклопедия
|год            = 1992
|том            = 3
|страницы       = 216
|страниц        = 639
|тираж          = 50000
|isbn           = 5-85270-039-8
}}
</ref>
| теплопроводность = (6,3)
| температура плавления = 913
| теплота плавления = (9,6)
| температура кипения = 4175
| теплота испарения = 336
| молярный объём = 21,1
| структура решётки = Орторомбическая
| параметры решётки = a=6,663 b=4,723 c=4,887<ref>{{Cite web |url=http://www.webelements.com/neptunium/crystal_structure.html |title=WebElements Periodic Table of the Elements {{!}} Neptunium {{!}} crystal structures<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2010-08-10 |archive-date=2010-07-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20100706001737/http://www.webelements.com/neptunium/crystal_structure.html |url-status=live }}</ref>
| отношение c/a = -
| температура Дебая =
}}
{{Элемент периодической системы|align=center|fontsize=100%|number=93}}

'''Непту́ний''' ([[Химические знаки|химический символ]] — Np, от {{lang-la|Neptunium}}) — [[химический элемент]] [[3 группа элементов|3-й группы]] (по [[Короткая форма периодической системы элементов|устаревшей классификации]] — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) [[Седьмой период периодической системы|седьмого периода]] [[Периодическая система химических элементов|периодической системы химических элементов]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д. И. Менделеева]], с [[атомный номер|атомным номером]] 93. Относится к семейству [[Актиноиды|актиноидов]]. Один из изотопов (нептуний-237) является родоначальником вымершего [[Радиоактивные ряды#Ряд нептуния|радиоактивного ряда нептуния]]. Нептуний является первым [[Трансурановые элементы|трансурановым элементом]].

[[Простое вещество]] '''нептуний''' — [[Радиоактивность|радиоактивный]] очень тяжёлый [[металл]] серебристо-белого цвета.

{{-|left}}

== История ==
До принятия теории [[деление ядра|расщепления атомного ядра]], которая обосновала существование синтезированного позднее реального такого элемента, трижды были сделаны оказавшиеся ошибочными объявления о независимых открытиях элемента 93: ''«аусоний''» (Ausonium) в [[Италия|Италии]] ([[Энрико Ферми]]), «''богемий''» (Bohemium) в [[Чехословакия|Чехословакии]] в 1934 и «''секваний''» (Sequanium) в [[Румыния|Румынии]], [[Хулубей, Хоря|Х. Хулубей]] в 1939 году.

Нептуний впервые был получен искусственно [[Макмиллан, Эдвин Маттисон|Э. М. Макмилланом]] и [[Абельсон, Филипп Хауге|Ф. Х. Абельсоном]] в 1940 году при бомбардировке ядра [[Уран (элемент)|урана]] [[нейтрон]]ами в [[циклотрон]]е в [[Калифорнийский университет в Беркли|Беркли]]<ref name="Britannica">{{Британника онлайн|https://www.britannica.com/science/neptunium|neptunium|автор=Morss L.|31 декабря 2021}}</ref>. Первый полученный искусственно [[трансурановый элемент]]<ref name="БРЭ">{{БРЭ|статья=Нептуний|автор=[[Мясоедов, Борис Фёдорович|Мясоедов Б. Ф.]]|том=22|страницы=383—384|ссылка=https://old.bigenc.ru/chemistry/text/2262013|архив=https://web.archive.org/web/20230221172119/https://old.bigenc.ru/chemistry/text/2262013|архив дата=2023-02-21}}</ref>. Получил название в честь планеты [[Нептун (планета)|Нептун]] — последней от Солнца.
Реакция синтеза: <sup>238</sup>U(n,γ)<sup>239</sup>U(β<sup>−</sup>)<sup>239</sup>Np. Название нептуния образовано от названия восьмой в [[Солнечная система|Солнечной системе]] планеты [[Нептун (планета)|Нептун]]. Это название было ранее использовано немецко-российским химиком [[Герман, Иосиф Рудольфович|И. Р. Германом]] (Hans Rudolph Hermann), который в 1877 году утверждал, что открыл новый химический элемент в минерале [[танталит]]; в действительности он принял за новый элемент смесь ниобия и тантала<ref>{{статья|автор=|заглавие=Chemical Notes : The New Metals Ilmenium and Neptunium|издание=Nature|год=1877|том=15|выпуск=|номер=|страницы=520–521|ссылка=https://www.nature.com/articles/015520a0|doi=10.1038/015520a0|arxiv=|bibcode=|язык=en|archive-date=2024-12-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20241201154913/https://www.nature.com/articles/015520a0|url-status=live}}</ref>.

== Нахождение в природе ==
Нептуний обнаруживается в следовых количествах в [[Урановые минералы|урановых рудах]].

Основная масса нептуния, присутствующего в окружающей среде, возникла в результате атмосферных ядерных взрывов, произведённых начиная с [[Тринити (ядерное испытание)|первого в мире испытания ядерного оружия]] в 1945 году до их запрета согласно [[Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой|Московскому договору 1963 года]]. Количество нептуния, выброшенного в окружающую среду в результате этих взрывов, оценивается в 2500 кг. Ввиду небольшого периода полураспада большинства изотопов, количество выброшенного нептуния уменьшилось к настоящему времени на несколько порядков.

Природные источники нептуния никакого практического значения не имеют. В настоящее время нептуний извлекается из продуктов длительного облучения урана в ядерных реакторах как побочный продукт при извлечении [[плутоний|плутония]].

== Физические свойства ==
Полная электронная конфигурация атома нептуния: 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup>3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup>4s<sup>2</sup>3d<sup>10</sup>4p<sup>6</sup>5s<sup>2</sup>4d<sup>10</sup>5p<sup>6</sup>6s<sup>2</sup>4f<sup>14</sup>5d<sup>10</sup>6p<sup>6</sup>5f<sup>4</sup>6d<sup>1</sup>7s<sup>2</sup>.

Элементарный нептуний — [[Ковкость|ковкий]], сравнительно мягкий металл с серебристым [[блеск]]ом. Это один из самых тяжёлых металлов: по плотности уступает лишь [[осмий|осмию]], [[иридий|иридию]], [[платина|платине]] и [[рений|рению]].

Металлический нептуний имеет три полиморфные модификации: α-форма с орторомбической кристаллической решёткой (устойчива ниже 280 °C), β-форма с тетрагональной решёткой (стабильна при 280—576 °C) и модификация с кубической гранецентрированной решёткой (при выше 576 °C)<ref name="БРЭ" />.

=== Изотопы ===
{{Main|Изотопы нептуния}}
Нептуний не имеет стабильных изотопов, на Земле он встречается лишь в следовых количествах.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов нептуния:

{| class="standard"
 !Массовое число
 !Период полураспада
 !Тип распада
 |-
 |231
 |50 минут
 |α
 |-
 |232
 |13 минут
 |[[электронный захват]]
 |-
 |233
 |35 минут
 |α (1 %), электронный захват (99 %)
 |-
 |234
 |4,4 дня
 |α (1 %), электронный захват (99 %)
 |-
 |235
 |410 дней
 |β<sup>+</sup> (1 %), электронный захват (99 %)
 |-
 |236
 |5000 лет
 |α
 |-
 |[[Нептуний-237|237]]
 |2,20{{e|6}} лет
 |α
 |-
 |238
 |2,1 дня
 |β<sup>−</sup>
 |-
 |239
 |2,33 дня
 |β<sup>−</sup>
 |-
 |240
 |7,3 минут
 |β<sup>−</sup>
 |-
 |241
 |16 минут
 |β<sup>−</sup>
 |-
 |}

== Химические свойства ==
С сухим воздухом взаимодействует медленно, покрываясь тонкой оксидной плёнкой. При высокой температуре на воздухе он быстро [[окисление|окисляется]] до NpO<sub>2</sub>. [[Пирофорность|Пирофорен]] в мелкодисперсном состоянии<ref name="БРЭ" />.

Является химически активным металлом: растворяется в [[Соляная кислота|соляной кислоте]], образует [[оксид]]ы, [[гидрид]]ы, [[галогенид]]ы, при нагревании реагирует с [[азот]]ом, [[Кремний|кремнием]], [[фосфор]]ом, другими неметаллами. Образует сплавы с [[Уран (элемент)|ураном]], [[Плутоний|плутонием]] и другими металлами. В соединениях имеет [[Степень окисления|степени окисления]] от +3 до +7<ref name="БРЭ" />. В растворах нептуний образует ионы Np<sup>3+</sup>, Np<sup>4+</sup>, NpO<sub>2</sub><sup>+</sup>, NpO<sub>2</sub><sup>2+</sup> и NpO<sub>5</sub><sup>3−</sup>.

Ионы нептуния склонны к [[гидролиз]]у, [[Диспропорционирование|диспропорционированию]] и [[комплексообразование|комплексообразованию]]. Окрашивают водные растворы в фиолетово-голубой (Np<sup>3+</sup>), жёлто-зелёный (Np<sup>4+</sup>), голубовато-зелёный (NpO<sub>2</sub><sup>+</sup>), розовый (NpO<sub>2</sub><sup>2+</sup>) и зелёный или коричневый цвета (NpO<sub>2</sub><sup>3+</sup>, соответственно в щелочной или кислой среде)<ref name="БРЭ" />.

Интересной особенностью катионов нептуноила NpO<sub>2</sub><sup>2+</sup> является их способность притягиваться друг к другу за счет [[Катион-катионные взаимодействия|катион-катионных взаимодействий]]<ref>{{Статья|ссылка=https://iopscience.iop.org/article/10.1070/RC2004v073n01ABEH000852|автор=Nikolai N Krot, Mikhail S Grigoriev|заглавие=Cation–cation interaction in crystalline actinide compounds|год=2004|издание=Russian Chemical Reviews|том=73|выпуск=1|страницы=89–100|issn=0036-021X|doi=10.1070/RC2004v073n01ABEH000852|archive-date=2023-12-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20231203121302/https://iopscience.iop.org/article/10.1070/RC2004v073n01ABEH000852}}</ref>.

== Получение ==
Нептуний образуется как побочный продукт в любом реакторе, работающем на уране-235. Основной реакцией в них является деление ядер урана-235 нейтронами, однако часть ядер урана-235 захватывает нейтрон без деления, превращаясь в изотоп уран-236. Он в дальнейшем тоже может захватить нейтрон, образуя короткоживущий бета-радиоактивный уран-237, который с периодом 6,7 суток распадается в нептуний-237. [[ОЯТ|Отработанное ядерное топливо]] типичного водо-водяного реактора содержит примерно 0,5 кг нептуния-237 на тонну<ref>{{Cite web |url=http://nuclphys.sinp.msu.ru/ne/ne3.htm |title=Отработанное ядерное топливо тепловых реакторов |access-date=2024-01-01 |archive-date=2021-05-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210515095342/http://nuclphys.sinp.msu.ru/ne/ne3.htm |url-status=live }}</ref>.

Другой изотоп, нептуний-239, образуется при захвате нейтрона ураном-238. Сначала при этом образуется изотоп уран-239, который с периодом 23 минуты распадается в нептуний-239. Нептуний-239 имеет период полураспада 2,3 суток, он распадается в [[плутоний-239]].

Нептуний получают восстановлением [[Фторид нептуния(IV)|фторида нептуния(IV)]] парами [[Барий|бария]] при 1600 К:

: <math>\mathsf{NpF_4 + 2Ba \ \xrightarrow{\ }\ Np + 2BaF_2 }</math>

В год в мире производится несколько сот кг нептуния<ref name="БРЭ" />.

== Применение ==
Изотоп [[нептуний-237]] используется при получении [[Плутоний-238|плутония-238]]<ref name="БРЭ" />. Нептуний-239 образуется в ядерных реакторах в результате распада урана-239 и в свою очередь распадается с образованием [[Плутоний-239|плутония-239]]. В дальнейшем продукты реакции используются в ядерных реакциях.

== Физиологическое действие ==
[[Файл:Radiation warning symbol.svg|80px|right]]
При радиоактивном распаде нептуний испускает высокоэнергетические α-частицы и β-частицы со средней энергией. Физиологическое действие нептуния зависит от его валентного состояния и путей попадания в организм. 60—80 % нептуния откладывается в костях, а радиобиологический [[период полувыведения]] нептуния из организма составляет 200 лет. Это приводит к серьёзному радиационному поражению костной ткани. Радиотоксичность нептуния ниже, чем у плутония, ввиду меньшей удельной активности.

Предельно допустимые количества изотопов нептуния в организме: [[Нептуний-237|<sup>237</sup>Np]] — 0,06 мккюри (100 мкг), <sup>238</sup>Np, <sup>239</sup>Np — 25 мккюри (1 нг). Для <sup>237</sup>Np [[ПДК]] в воздухе рабочих помещений 2,6{{e|−3}} Бк/м³.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
{{навигация}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Np/key.html Нептуний на Webelements] {{Wayback|url=http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Np/key.html |date=20041023081640 }}
* [http://n-t.ru/ri/ps/pb093.htm Нептуний в Популярной библиотеке химических элементов] {{Архивировано|url=https://www.webcitation.org/618bTHGwX?url=http://n-t.ru/ri/ps/pb093.htm |date=2011-08-22 }}

== Литература ==
* {{книга |заглавие = Химическая энциклопедия |ответственный = Редкол.: Кнунянц И.Л. и др. |место = М. |издательство = Советская энциклопедия |год = 1992 |том = 3 (Мед-Пол)|страниц = 639 |isbn = 5-82270-039-8 }}

{{Внешние ссылки}}
{{Периодическая система элементов}}
{{Ряд Активности Металлов}}

[[Категория:Химические элементы]]
[[Категория:Радиоактивные элементы]]
[[Категория:Металлы]]
[[Категория:Актиноиды]]
[[Категория:Трансурановые элементы]]
[[Категория:Синтезированные химические элементы]]