Il nettunio è un elemento radioattivo transuranico della serie degli attinidi con numero atomico 93 appartenente al 7° Periodo e al blocco f che ha configurazione elettronica [Rn] 5f4 6d17s2
Il suo nome deriva dal pianeta Nettuno che è più lontano pianeta del Sistema solare partendo dal Sole dopo Urano, proprio come il nettunio è l’elemento nella tavola periodica successivo all’uranio
Edwin McMillan e Philip H. Ableson del Berkeley Radiation Laboratory in California ottennero per primi questo elemento nel 1940 bombardando l’uranio con neutroni lenti in un ciclotrone.
Ottennero l’isotopo 239 che ha un tempo di dimezzamento di 2.3 giorni:
23892U + 10n → 23992U
23992U → 23993Np + 0-1β
Un tempo si credeva che il nettunio potesse essere ottenuto solo artificialmente, ma successivamente si è scoperto che è presente in tracce nei minerali di uranio. Si ritiene che la sua presenza sia dovuta al decadimento dell’uranio attraverso l’interazione di atomi di uranio nel minerale con neutroni prodotti dal decadimento di altri atomi di uranio
Proprietà
Si ritiene che questo solido argenteo abbia la più ampia differenza tra il suo punto di fusione (640°C) e il punto di ebollizione stimato di 4174°C rispetto agli altri elementi.
A seconda della temperatura si presenta sotto tre forme allotropiche, fenomeno comune con gli altri attinidi
Ha numeri di ossidazione che vanno da +3 a +7 ciascuno con un colore diverso in soluzione:
- violetto Np3+
- giallo verde Np4+
- verde in ambiente basico e rosso scuro in ambiente acido Np7+
Lo stato più stabile in soluzione è +5, ma il numero +4 è preferito nei composti solidi di nettunio.
È un metallo reattivo e piroforico e i suoi ioni danno luogo a idrolisi con conseguente formazione di composti di coordinazione.
La stabilità di ogni stato di ossidazione dipende da vari fattori, come la presenza di ossidanti o riducenti , il pH della soluzione, la presenza di leganti che formano complessi di coordinazione dalla sua concentrazione .
Composti del nettunio
Ossidi
Sono noti ossidi in cui l’elemento ha numero di ossidazione +4 (NpO2) e +5 Np2O5
NpO2 è di colore bruno-verdastro ed è molto stabile in un ampio intervallo di pressioni e temperature
Np2O5, di colore marrone-nero, si decompone tra 420 °C e 695 °C secondo la reazione
2 Np2O5 → 4 NpO2 + O2
Alogenuri
Forma fluoruri con numero di ossidazione +3, +4, +5 e +6
Il fluoruro di nettunio (III) è ottenuto dalla reazione tra NpO2 con HF e H2:
2 NpO2 + 6 HF + H2 → 2 NpF3 + 4 H2O
Composti binari
Oltre che gli idruri forma composti come nitruri NpN e carburi. Forma inoltre alluminuri NpAl2 e berilliuri NpBe3 che sono composti insoliti in quanto formati da due metalli.
Isotopi del nettunio
Gli isotopi del nettunio hanno numero di massa che va da 219 a 244 sebbene 221Np non sia stato ancora osservato. Questi isotopi hanno tempi di dimezzamento molto diversi tra loro che vanno da 237Np (2.14 milioni di anni) mentre la maggior parte ha un tempo di dimezzamento inferiore a 50 minuti.
Poiché tutti gli isotopi hanno un tempo di dimezzamento molte volte inferiore all’età della Terra , qualsiasi atomo di nettunio primordiale dovrebbe ormai essere decaduto.
L’isotopo 237 decade, tramite decadimento α in protoattinio-233
237 93Np → 23391Pa + 42He
Usi
Il nettunio-237 è utilizzato per ottenere plutonio-238, che può essere utilizzato come fonte di combustibile nucleare. L’elemento e i suoi composti sono usati nei dispositivi di rilevamento specializzati e nei reattori nucleari