Neptun (Np)

Neptun w układzie okresowym

Pierwiastek leży w siódmym okresie, czyli w siódmym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 7 powłokach. Należy do aktynowce, dla których nie podaje się numeru grupy. W temperaturze pokojowej Neptun jest ciałem stałym (topnieje w 644 °C, wrze w 3902 °C).

Neptun — co to za pierwiastek

Pierwszy transuranowiec; powstaje ubocznie w reaktorach i kłopotliwie długo zostaje w odpadach.

Właściwości pierwiastka Neptun

Neptun to srebrzysty, bardzo ciężki metal — gęstość 20,45 g/cm³ stawia go w gronie najgęstszych pierwiastków. Topi się już w 644 °C, czyli wyjątkowo nisko jak na tak ciężki metal, a wrze dopiero w 3902 °C. Występuje w kilku odmianach krystalicznych, przechodzących jedna w drugą przy ogrzewaniu. W powietrzu szybko matowieje. Tworzy związki na stopniach utlenienia +4 i +5, a jego jony w roztworach wodnych mają wyraźne, różniące się barwy. Jest silnie promieniotwórczy i radiotoksyczny, więc pracuje się z nim wyłącznie w zamkniętych, osłoniętych komorach. Jest miękki i plastyczny, a świeżo przecięty ma jasny, srebrzysty połysk. Rozpuszcza się w kwasach, dając barwne roztwory.

Zastosowanie pierwiastka Neptun

Neptun nie ma zastosowań powszechnych, ale nie jest zupełnie bezużyteczny. Najważniejsze jest to, że z neptunu-237 wytwarza się pluton-238: napromieniowany neutronami neptun przechodzi w izotop, którego ciepło rozpadu zasila generatory termoelektryczne sond kosmicznych i łazików. Neptun bada się też jako materiał do detektorów neutronów o wysokiej energii. Poza tym pierwiastek trafia głównie do badań podstawowych nad chemią aktynowców i nad przerobem odpadów promieniotwórczych. Ma to praktyczny sens: neptun-237 powstaje ubocznie w każdym reaktorze jądrowym i przez bardzo długi czas życia jest jednym z kłopotliwszych składników wypalonego paliwa, dlatego szuka się sposobów rozbicia go na krócej żyjące jądra. Neptun bywał również używany w przyrządach badawczych wykorzystujących jego promieniowanie. Wszystkie te zastosowania są jednak niszowe i wymagają zabezpieczeń możliwych tylko w wyspecjalizowanych ośrodkach, więc o codziennym użyciu tego pierwiastka nie ma mowy.

Neptun — najważniejsze związki chemiczne

Najtrwalszym i najczęściej spotykanym związkiem jest dwutlenek neptunu NpO₂ — w tej postaci pierwiastek występuje w wypalonym paliwie jądrowym i w takiej formie się go przechowuje. Znane są też fluorki: NpF₄ oraz lotny NpF₆, przydatny przy rozdzielaniu pierwiastków. W roztworach wodnych powstaje jon neptunylowy NpO₂⁺, wyjątkowo ruchliwy i słabo zatrzymywany przez skały, co czyni go problemem przy projektowaniu składowisk odpadów. Znane są także azotki i sole zawierające neptun na różnych stopniach utlenienia; w jednym roztworze potrafi występować kilka jego form naraz, co znacznie utrudnia analizę.

Neptun — gdzie go spotykasz

• odpady reaktorowe
• badania

Neptun w szkole — co trzeba wiedzieć

Neptun warto zapamiętać jako pierwiastek graniczny: to pierwszy transuranowiec, czyli pierwszy pierwiastek za uranem, i pierwszy, który człowiek wytworzył, zamiast znaleźć w przyrodzie. Ma liczbę atomową 93, należy do aktynowców i bloku f, leży w siódmym okresie. Bardzo pomaga kolejność nazw: uran, neptun, pluton — tak samo jak planety. Pytania na sprawdzianie dotyczą zwykle właśnie tej granicy między pierwiastkami występującymi naturalnie a otrzymywanymi sztucznie. Pamiętaj też, że wszystkie aktynowce są promieniotwórcze, a neptun jest silnie radiotoksyczny. Konfigurację zapisuje się [Rn] 5f⁴ 6d¹ 7s², a typowe stopnie utlenienia to +4 i +5. W przyrodzie neptun praktycznie nie występuje: jego jądra rozpadły się dawno temu i pozostają po nich najwyżej ślady w rudach uranu.

Neptun — historia odkrycia

Przez lata chemicy próbowali wytworzyć pierwiastek cięższy od uranu i wielokrotnie ogłaszali sukces przedwcześnie. Udało się to w 1940 roku Edwinowi McMillanowi i Philipowi Abelsonowi, którzy bombardowali uran neutronami i wykazali, że powstaje nowy pierwiastek o liczbie atomowej 93 — pierwszy transuranowiec. Nazwę wzięli z astronomii: skoro pierwiastek 92 nosi imię Urana, następny musiał zostać Neptunem, dokładnie jak planety. Kluczowe było wykazanie, że produkt napromieniowania uranu zachowuje się chemicznie inaczej niż wszystkie znane wcześniej pierwiastki. Odkrycie otworzyło drogę do plutonu, znalezionego w tym samym laboratorium bardzo szybko potem.

Neptun — skąd wzięła się nazwa

od planety Neptun

Neptun — izotopy

neptun-237 najtrwalszy (2,1 mln lat)

Neptun — bezpieczeństwo

Silnie radiotoksyczny.

Ciekawostki o pierwiastku Neptun

• Nazwany po Neptunie, bo idzie za uranem jak planeta za planetą.
• Ziemia jest ponad dwa tysiące razy starsza niż czas połowicznego zaniku neptunu-237, dlatego pierwotne zapasy tego pierwiastka dawno zdążyły się rozpaść.
• Z neptunu wytwarza się pluton-238, który od dziesięcioleci zasila w energię sondy wysyłane w dalekie rejony Układu Słonecznego.
• Neptun należy do najgęstszych pierwiastków — kostka o boku dziesięciu centymetrów ważyłaby z niego ponad dwadzieścia kilogramów.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Neptun