Np/Neptunium

Naam

De naam neptunium is een verwijzing naar de planeet Neptunus, die op zijn beurt vernoemd werd naar de Romeinse god van de zee. Neptunus volgt in ons zonnestelsel op de planeet Uranus, waarnaar het element uranium werd genoemd. Evenzo komt neptunium in het periodiek systeem na het element uranium.

Ontdekking

Neptunium is het eerste element uit de reeks van de trans­ura­nen, de elementen zwaarder dan uranium die alleen als vervalproducten in de natuur voorkomen en die via nucleaire technieken worden ‘gesynthetiseerd’. Het lukt de Amerikanen  Edwin Matteson MacMillan (Nobelprijs­winnaar scheikunde in 1951, foto) en Philip Hauge Abel­son in 1940 dit element te bereiden door in het cyclotron van de University van Californië in Berkeley uranium met neu­tro­nen te bom­bar­deren:

${}_{92}{}^{238}\mathrm{U} + \mathrm{n} \to {}_{92}{}^{239}\mathrm{U}$

.

${}_{92}{}^{239}\mathrm{U} \to {}_{93}{}^{239}\mathrm{Np} + \mathrm{e}$

De halveringstijd van ²³⁹Np bedraagt 2,35 dag; het gaat onder uitzenden van bèta-straling over in ²³⁹Pu.

Voorkomen

Neptunium komt slechts in uiterst kleine hoeveelheden voor in de natuur. Het aandeel in de aardkorst is naar schatting een schamele 4.10^-17%.  In uraanerts afkomstig uit de Democratische Republiek Congo zijn zeer geringe sporen van ²³⁷Np aange­trof­fen. Deze isotoop ontstaat als gevolg van transmutatiereacties in het erts.

Ook in maansteen zijn sporen neptunium gevonden.

Vroeger

Het allereerste neptunium werd bereid door uranium in een cyclotron met neu­tro­nen te bombarderen.

Tegenwoordig

Neptunium ontstaat in kernreactoren, als bijproduct in de vorm van isotoop ²³⁷Np, in hoeveelheden van kilogram­men. De ‘wereldvoorraad’ wordt geschat op ca. 100 kg. Het wordt onder andere gebruikt voor onderzoek naar naar de chemische eigenschappen van het element.

Van neptunium zijn 15 isotopen bekend, met een massagetal van 228 tot 242 en een halverings­tijd variërend van 60 sec. tot 2,14.10⁶ jaar. Technisch worden alleen de isotopen ²³⁷Np en ²³⁹Np gemaakt; zij dienen als tussenproduct voor de bereiding van andere trans­uranen.

Het metaal kan worden bereid door reductie van het trifluoride met barium- of lithiumdamp bij ca. 1.200 °C.