Neptunium (Np)
actinideSolid
ప్రామాణిక పరమాణు భారం
[237]ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
[Rn] 7s2 5f4 6d1ద్రవీభవన స్థానం
643.85 °Cమరుగు స్థానం
3901.85 °Cసాంద్రత
2.025e+4 kg/m³ఆక్సీకరణ స్థితులు
+2, +3, +4, +5, +6, +7విద్యుదృణాత్మకత (పాలింగ్)
1.36అయనీకరణ శక్తి (1వ)
6.265608 eVఆవిష్కరణ సంవత్సరం
1940పరమాణు వ్యాసార్థం
175 pmవివరాలు
Neptunium is a radioactive actinide and the first transuranium element. It is produced mainly by neutron reactions involving uranium in nuclear reactors and occurs naturally only in minute amounts from neutron capture and decay processes in uranium ores. Its chemistry bridges uranium and plutonium, with several accessible oxidation states in solution. The isotope ²³⁷Np is the most important for handling and study because of its long half-life and availability as a reactor by-product.
Neptunium metal buttons (photo courtesy Lawrence Berkeley National Laboratory)
Neptunium was first produced by Edwin M. McMillian and Philip H. Abelson, working at the University of California, Berkeley, in 1940. They produced neptunium-239, an isotope of neptunium with a half-life of about 2.4 days, by bombarding uranium with slow moving neutrons.
Named for the planet Neptune (named after the Roman god of the sea), the next planet out from the Sun after Uranus. There were many early false reports of the discovery of neptunium. The most significant was by Enrico Fermi who believed that bombarding uranium with neutrons followed by beta decay would lead to the formation of element 93. In 1934, he bombarded uranium atoms with neutrons and reported that he had produced elements 93 and 94. As it turned out, Fermi had actually fissioned or split uranium atoms into many fragment radioisotopes. The explanation and announcement of the discovery of fission was later published by Hahn and Strassman, although it was their co-worker Lisa Meitner who had correctly interpreted the results of the experiments. In 1940, with excitement about fission reaching the University of California at Berkeley, Professor Edwin McMillan and graduate student Philip Abelson bombarded uranium with cyclotron-produced moderated (slow) neutrons, resulting not in “fission” but "fusion" of the reactants forming the new element 93, which they named "neptunium":
23892U + 10n → 23992U → 23993Np + β-
Neptunium-239 was the first transuranium element produced synthetically and the first actinide series transuranium element discovered. This isotope has a beta-decay half-life of 2.3565 days, which forms daughter product plutonium-239 with a half-life of 24,000 years.
Metallic neptunium has been prepared in visible quantities. Fresh metal is silvery, dense, and chemically reactive, but it tarnishes in air as oxide layers form. It has several solid allotropes, and bulk physical measurements are limited by radioactivity, scarcity, and self-heating.
Neptunium has no broad commercial use as an element. ²³⁷Np is used in research on actinide chemistry, nuclear fuel cycles, and long-lived radioactive waste behavior. It is also the principal target material for producing ²³⁸Pu by neutron irradiation; ²³⁸Pu is then used in radioisotope heat sources and power systems. Small quantities of neptunium compounds have been used as analytical standards and in radiochemical method development.
Neptunium's most stable isotope, neptunium-237, has a half-life of about 2,144,000 years. It decays into protactinium-233 through alpha decay. Neptunium-237, which is produced in gram quantities as a by-product of the production of plutonium in nuclear reactors, is used in neutron detectors.
Once considered to be completely artificial, extremely small amounts of neptunium are produced naturally in uranium ores through the interaction of atoms of uranium in the ore with neutrons produced by the decay of other atoms of uranium in the ore.
Isotopes in Industry
237Np (with a half-life of 2.14×106 years) is fissionable, meaning that neptunium can be bombarded with neutrons and, as a result, create more neutrons that are free to interact with nearby material and can be used in fast neutron reactors or in nuclear weapons (Fig. IUPAC.93.1) [75] J. Peterson, M. McDonell, L. Haroun, F. Monette, R. D. Hildebrand, A. Taboas. Radiological and Chemical Fact Sheets to Support Health Risk Analyses for Contaminated Areas, Prepared by Argonne National Laboratory Environmental Science Division in collaboration with U.S. Department of Energy, Richland Operations Office and Chicago Operations Office (2014), Feb. 22; http://www.remm.nlm.gov/ANL_ContaminantFactSheets_All_070418.pdf., [603] P. Weiss. Science News.162, 259 (2002)., [604] T. Kenna. J. Anal. At. Spectrom.17, 1471 (2002).. 237Np is used in neutron detection instruments [75] J. Peterson, M. McDonell, L. Haroun, F. Monette, R. D. Hildebrand, A. Taboas. Radiological and Chemical Fact Sheets to Support Health Risk Analyses for Contaminated Areas, Prepared by Argonne National Laboratory Environmental Science Division in collaboration with U.S. Department of Energy, Richland Operations Office and Chicago Operations Office (2014), Feb. 22; http://www.remm.nlm.gov/ANL_ContaminantFactSheets_All_070418.pdf..
Isotopes Used as a Source of Radioactive Isotope(s)
237Np is used in the production of 238Pu (with a half-life of 87.7 years), which is an emitter of alpha particles used in thermoelectric generators and radioisotope-heater units. When 237Np captures a neutron, it becomes 238Np, with a half-life of 2.117 days, which decays to 238Pu [75] J. Peterson, M. McDonell, L. Haroun, F. Monette, R. D. Hildebrand, A. Taboas. Radiological and Chemical Fact Sheets to Support Health Risk Analyses for Contaminated Areas, Prepared by Argonne National Laboratory Environmental Science Division in collaboration with U.S. Department of Energy, Richland Operations Office and Chicago Operations Office (2014), Feb. 22; http://www.remm.nlm.gov/ANL_ContaminantFactSheets_All_070418.pdf..
Neptunium forms compounds in oxidation states from +3 to +7, with +4, +5, and +6 especially important in aqueous chemistry. The neptunyl ion NpO₂⁺ is a characteristic +5 species and is often relatively mobile in oxidizing waters, while NpO₂²⁺ represents +6 chemistry. Neptunium dioxide NpO₂ is a stable refractory oxide and an important solid phase. Halides such as neptunium tetrachloride NpCl₄ and neptunium hexafluoride NpF₆ illustrate the element’s actinide-like coordination and redox behavior.
See more information at the Neptunium compound page.
All neptunium isotopes are radioactive, and hazards depend strongly on isotope, chemical form, and exposure route. ²³⁷Np emits mainly alpha radiation with associated gamma emissions from decay products, so ingestion, inhalation, or contamination of wounds is the principal concern. Finely divided metal and soluble compounds require strict radiological containment. External dose rates can be significant for some samples because of accompanying gamma-emitting impurities or daughters.
Natural neptunium is extremely scarce, but anthropogenic neptunium occurs in spent nuclear fuel, reprocessing wastes, and fallout residues. Environmental behavior is controlled by oxidation state, complexation, mineral sorption, and reducing conditions. Np(V) as NpO₂⁺ can migrate more readily than many tetravalent actinides, whereas Np(IV) tends to form less soluble solids or strongly sorbed species. Its long half-life makes it important in repository performance assessments.
Neptunium is not traded as a commodity and has no ordinary industrial supply chain. Recoverable ²³⁷Np is generated as a by-product in irradiated uranium fuel and can be separated only in specialized nuclear facilities under heavy regulation. Demand is small and centered on research inventories and on target preparation for ²³⁸Pu production. Costs are dominated by radiochemical separation, safeguards, licensing, waste management, and secure storage rather than by ore mining or conventional refining.
Produced by bombarding uranium with slow neutrons.
Neptunium has no stable isotopes, so any primordial neptunium has decayed away. It can be formed in trace amounts by neutron capture in uranium-bearing materials and in nuclear explosions or reactors, and transient neptunium isotopes may occur in astrophysical rapid neutron-capture processes. Its extraterrestrial abundance is effectively negligible compared with long-lived actinides such as uranium and thorium.
- Neptunium was named after Neptune, following uranium’s naming after Uranus.
- ²³⁷Np has a half-life of about 2.14 million years.
- Neptunium was the first element beyond uranium to be identified.
- NpF₆ is volatile, a property relevant to actinide fluoride chemistry.
- The common aqueous Np(V) ion is linear neptunyl, NpO₂⁺.
- Separated neptunium metal darkens on exposure to air.
చిత్రాలు
లక్షణాలు
భౌతిక
- పరమాణు వ్యాసార్థం (అనుభవాధారిత)
- 175 pm అన్ని మూలకాల పరమాణు వ్యాసార్థం (అనుభవాధారిత) పోల్చండి →
- సంయోజనీయ వ్యాసార్థం
- 190 pm అన్ని మూలకాల సంయోజనీయ వ్యాసార్థం పోల్చండి →
- వాన్ డర్ వాల్స్ వ్యాసార్థం
- 221 pm అన్ని మూలకాల వాన్ డర్ వాల్స్ వ్యాసార్థం పోల్చండి →
- సాంద్రత
- 2.025 × 104 kg/m³ అన్ని మూలకాల సాంద్రత పోల్చండి →
- మోలార్ ఘనపరిమాణం
- 0.0211 L/mol
- STP వద్ద దశ
- ఘనం అన్ని మూలకాల STP వద్ద దశ పోల్చండి →
- ద్రవీభవన స్థానం
- 643.85 °C అన్ని మూలకాల ద్రవీభవన స్థానం పోల్చండి →
- మరుగు స్థానం
- 3901.85 °C అన్ని మూలకాల మరుగు స్థానం పోల్చండి →
- స్ఫటిక నిర్మాణం
- ఆర్థోరాంబిక్ అన్ని మూలకాల స్ఫటిక నిర్మాణం పోల్చండి →
రసాయన
- విద్యుదృణాత్మకత (పాలింగ్)
- 1.36 అన్ని మూలకాల విద్యుదృణాత్మకత (పాలింగ్) పోల్చండి →
- ఎలక్ట్రాన్ బంధుత్వం
- 0.48 eV
- అయనీకరణ శక్తి (1వ)
- 6.265608 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (1వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (2వ)
- 11.50004 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (2వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (3వ)
- 19.700068 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (3వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (4వ)
- 33.800116 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (4వ) పోల్చండి →
- అయనీకరణ శక్తి (5వ)
- 48.000165 eV అన్ని మూలకాల అయనీకరణ శక్తి (5వ) పోల్చండి →
- ఆక్సీకరణ స్థితులు
- +2, +3, +4, +5, +6, +7 అన్ని మూలకాల ఆక్సీకరణ స్థితులు పోల్చండి →
- సంయోజక ఎలక్ట్రాన్లు
- 3 అన్ని మూలకాల సంయోజక ఎలక్ట్రాన్లు పోల్చండి →
- ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం
- [Rn] 7s2 5f4 6d1
ఉష్ణగతిక
- ద్రవీభవన ఉష్ణం
- 0.10364305 eV అన్ని మూలకాల ద్రవీభవన ఉష్ణం పోల్చండి →
- బాష్పీభవన ఉష్ణం
- 3.482407 eV అన్ని మూలకాల బాష్పీభవన ఉష్ణం పోల్చండి →
- ఉత్పతన ఉష్ణం
- 4.33228 eV
- పరమాణీకరణ ఉష్ణం
- 4.33228 eV
- పరమాణీకరణ ఎంథాల్పీ
- 4.817329 eV
కేంద్రక
- ప్రోటాన్లు
- 93 అన్ని మూలకాల ప్రోటాన్లు పోల్చండి →
- న్యూట్రాన్లు
- 144 అన్ని మూలకాల న్యూట్రాన్లు పోల్చండి →
- తెలిసిన సమస్థానికాలు
- 27 అన్ని మూలకాల తెలిసిన సమస్థానికాలు పోల్చండి →
- స్థిరమైన సమస్థానికాలు
- 0 అన్ని మూలకాల స్థిరమైన సమస్థానికాలు పోల్చండి →
- ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (అత్యంత స్థిరమైనది)
- 237
- అత్యంత స్థిరమైన సమస్థానికం
- Np-237
- ఆవిష్కరణ సంవత్సరం
- 1940
సమృద్ధి
అందుబాటులో లేదు
స్ఫటిక నిర్మాణం
- జాలక స్థిరాంకం a
- 472 pm
ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం
- ప్రతి కక్ష్యలో ఎలక్ట్రాన్లు
- 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2 అన్ని మూలకాల ప్రతి కక్ష్యలో ఎలక్ట్రాన్లు పోల్చండి →
గుర్తింపులు
- CAS సంఖ్య
- 7439-99-8 అన్ని మూలకాల CAS సంఖ్య పోల్చండి →
- టర్మ్ సంకేతం
- 6L11/2
- InChI
- InChI=1S/Np
- InChI కీ
- LFNLGNPSGWYGGD-UHFFFAOYSA-N
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం కొలవబడినది
Np: 5f⁴ 6d¹ 7s²[Rn] 5f⁴ 6d¹ 7s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f⁴ 6d¹ 7s²పరమాణు నమూనా
సమస్థానికాలు న్యూట్రాన్ల సంఖ్య, ద్రవ్యరాశి, స్థిరత్వాన్ని మారుస్తాయి — తటస్థ పరమాణువు యొక్క ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసాన్ని కాదు.
రూపరేఖాత్మక పరమాణు నమూనా, ప్రమాణానుసారం కాదు.
పరమాణు ప్రత్యేక గుర్తింపు
ఉద్గార / శోషణ వర్ణపటం
సమస్థానిక పంపిణీ
స్థిరమైన సమస్థానికాలు లేవు.
| ద్రవ్యరాశి సంఖ్య | పరమాణు ద్రవ్యరాశి (u) | సహజ సమృద్ధి | అర్ధాయుష్షు |
|---|---|---|---|
| 219 రేడియోధార్మిక | 219.03143 ± 0.00021 | అందుబాటులో లేదు | 570 us |
| 227 రేడియోధార్మిక | 227.034957 ± 0.000078 | అందుబాటులో లేదు | 510 ms |
| 222 రేడియోధార్మిక | 222.0333 ± 0.00021 | అందుబాటులో లేదు | 480 ns |
| 235 రేడియోధార్మిక | 235.0440635 ± 0.0000021 | అందుబాటులో లేదు | 396.1 రోజులు |
| 236 రేడియోధార్మిక | 236.04657 ± 0.000054 | అందుబాటులో లేదు | 153 ky |
దశ / స్థితి
కారణం: ద్రవీభవన స్థానం (643.85 °C) కంటే 618.9 °C తక్కువ
రూపరేఖ మాత్రమే, ప్రమాణానుసారం కాదు
దశ పరివర్తన స్థానాలు
పరివర్తన శక్తులు
ద్రవీభవన స్థానం వద్ద 1 molను ద్రవీభవింపజేయడానికి అవసరమైన శక్తి
మరుగు స్థానం వద్ద 1 molను బాష్పీభవింపజేయడానికి అవసరమైన శక్తి
ఉత్పతన స్థానం వద్ద 1 molను ఉత్పతనం చేయడానికి అవసరమైన శక్తి
సాంద్రత
ప్రామాణిక పరిస్థితుల వద్ద
ప్రామాణిక పరిస్థితుల వద్ద
పరమాణు వర్ణపటాలు
మొత్తం 93లో 10 చూపించబడుతున్నాయి. అయాన్ ఆవేశం ఆధారంగా ఆరోహణ క్రమంలో అమర్చబడింది.
అందుబాటులో ఉన్న వర్ణపట రేఖల సమాచారం ?
| అయాన్ | ఆవేశం | మొత్తం రేఖలు | పరివర్తన సంభావ్యతలు | స్థాయి గుర్తింపులు |
|---|---|---|---|---|
| Np I | 0 | 96 | 0 | 0 |
అందుబాటులో ఉన్న శక్తి స్థాయుల సమాచారం ?
| అయాన్ | ఆవేశం | స్థాయులు |
|---|---|---|
| Np I | 0 | 2 |
| Np II | +1 | 2 |
| Np III | +2 | 2 |
| Np IV | +3 | 2 |
| Np V | +4 | 2 |
| Np VI | +5 | 2 |
| Np VII | +6 | 2 |
| Np VIII | +7 | 2 |
| Np IX | +8 | 2 |
| Np X | +9 | 2 |
అయానిక్ వ్యాసార్థాలు
| ఆవేశం | సమన్వయం | స్పిన్ | వ్యాసార్థం |
|---|---|---|---|
| +2 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 110.00000000000001 pm |
| +3 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 101 pm |
| +3 | 9 | అందుబాటులో లేదు | 117.8 pm |
| +4 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 87 pm |
| +4 | 8 | అందుబాటులో లేదు | 98 pm |
| +5 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 75 pm |
| +6 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 72 pm |
| +7 | 6 | అందుబాటులో లేదు | 71 pm |
సమ్మేళనాలు
సమస్థానికాలు (5)
There are 25 known radioactive isotopes of neptunium ranging in atomic weights from 225 to 244 with 5 of those as metastable isotopes. The most stable are Np-237 with a half-life of 2.14 million years; Np-236 with a half-life of 154,000 years; and Np-235 with a half-life of 396 days. All of the remaining isotopes have half-lives less than 4.5 days, with most less than 50 minutes. The primary decay mode for isotopes lighter than 237Np is by electron capture with a great deal of alpha emission. The products are mostly isotopes of uranium. The primary decay mode for Np-237 is by alpha-decay forming protactinium. The primary decay mode for the isotopes heavier than Np-237 is by beta-decay, forming plutonium. Neptunium-237, after decaying to protactinium then to uranium, eventually decays to form bismuth-209 and thallium-205. Unlike most other common heavy nuclei which decay to make isotopes of lead this decay chain is known as the neptunium series.
| ద్రవ్యరాశి సంఖ్య | పరమాణు ద్రవ్యరాశి (u) | సహజ సమృద్ధి | అర్ధాయుష్షు | క్షయ విధానం | |
|---|---|---|---|---|---|
| 219 రేడియోధార్మిక | 219.03143 ± 0.00021 | అందుబాటులో లేదు | 570 us | α =100% | |
| 227 రేడియోధార్మిక | 227.034957 ± 0.000078 | అందుబాటులో లేదు | 510 ms | α ≈100%β+ ? | |
| 222 రేడియోధార్మిక | 222.0333 ± 0.00021 | అందుబాటులో లేదు | 480 ns | α =100% | |
| 235 రేడియోధార్మిక | 235.0440635 ± 0.0000021 | అందుబాటులో లేదు | 396.1 రోజులు | ε =99.99740±1.3%α =0.00260±1.3% | |
| 236 రేడియోధార్మిక | 236.04657 ± 0.000054 | అందుబాటులో లేదు | 153 ky | ε =86.3±0.8%β- =13.5±0.8%α =0.16±0.4% |
విస్తృత లక్షణాలు
సంయోజనీయ వ్యాసార్థాలు (విస్తృత)
- సంయోజనీయ వ్యాసార్థం (ప్యుక్కో)
- 171 pm
- సంయోజనీయ వ్యాసార్థం (ప్యుక్కో, ద్విబంధం)
- 136 pm
- సంయోజనీయ వ్యాసార్థం (ప్యుక్కో, త్రిబంధం)
- 116 pm
వాన్ డర్ వాల్స్ వ్యాసార్థాలు
- Alvarez
- 282 pm
- UFF
- 342.4 pm
- MM3
- 252 pm
పరమాణు మరియు లోహ వ్యాసార్థాలు
- పరమాణు వ్యాసార్థం (రామ్)
- 281 pm
సంఖ్యాక్రమ ప్రమాణాలు
- Mendeleev
- 22
- Pettifor
- 44
- Glawe
- 37
విద్యుదృణాత్మకత ప్రమాణాలు
- Ghosh
- 0
ధ్రువణీయత మరియు విక్షేపణం
- ద్విధ్రువ ధ్రువణీయత
- 151 a.u.
- ద్విధ్రువ ధ్రువణీయత (అనిశ్చితి)
- 20 a.u.
దశ పరివర్తనలు మరియు భిన్నరూపాలు
| ద్రవీభవన స్థానం | 917.15 K |
ఆక్సీకరణ స్థితి వర్గాలు
ఉన్నత స్థాయి సూచన సమాచారం
స్ఫటిక వ్యాసార్థాల వివరాలు (8)
| ఆవేశం | CN | స్పిన్ | rcrystal (pm) | మూలం |
|---|---|---|---|---|
| 2 | VI | 124 | ||
| 3 | VI | 115 | from r^3 vs V plots, | |
| 4 | VI | 101 | from r^3 vs V plots, | |
| 4 | VIII | 112 | from r^3 vs V plots, | |
| 5 | VI | 89 | ||
| 6 | VI | 86 | from r^3 vs V plots, | |
| 7 | VI | 85 | Ahrens (1952) ionic radius, | |
| 3 | IX | — | 131.8 |
సమస్థానిక క్షయ విధానాలు (44)
| సమస్థానికం | మోడ్ | తీవ్రత |
|---|---|---|
| 219 | A | 100% |
| 220 | A | 100% |
| 221 | A | — |
| 222 | A | 100% |
| 223 | A | 100% |
| 224 | A | 100% |
| 225 | A | 100% |
| 225 | B+ | — |
| 226 | A | 100% |
| 226 | B+ | — |
అదనపు సమాచారం
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
Not Applicable
మూలాధారాలు (1)
- [5] Neptunium https://education.jlab.org/itselemental/ele093.html
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Not Applicable
మూలాధారాలు (1)
- [5] Neptunium https://education.jlab.org/itselemental/ele093.html
మూలాధారాలు
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Neptunium.
The element property data was retrieved from publications.