Enrico Fermi (1901-1954) i un equip de científics de laUniversitat de Roma La Sapienza el 1934 comunicaren el descobriment de l'element denombre atòmic 93. L'anomenarenausoni (símbol Ao) per l'antiga regió italiana d'Ausònia.[3] El mateix equip atribuí el nomhesperi a l'element 94, provinent d'Hespèria, una manera poètica de referir-se aItàlia.[4] Tanmateix, aquell mateix any, la física alemanyaIda Noddack (1896-1978) presentà unes explicacions alternatives.[5] Després del descobriment de lafissió nuclear el 1938, hom comprovà que el descobriment de Fermi era en realitat una mescla debari,criptó i altres elements.[4]
El juny de 1940, dos científics estatunidencs el físicEdwin M. McMillan (1907-1991) i el químicPhilip Hauge Abelson (1913-2004) que treballaven alBerkeley Radiation Laboratory de laUniversitat de Califòrnia a Berkeley, descrigueren una reacció de l'urani 238 que havien descobert en bombardejar-lo ambneutrons mitjançant unaccelerador de partícules, elciclotró.[6] L'isòtopurani 235, que es necessitava per construir una bomba, era increïblement difícil de separar-se de l'urani 238 molt més abundant. Però si l'urani 238 podia absorbir un neutró lent en un reactor, es convertia en un isòtop inestable urani 239, que es desintegrava emetenpartícules β i es transformava en un element desconegut fins aleshores. A l'any següent, aquest element s'anomenà neptuni perquè el planetaNeptú és el que segueix alsistema solar aUrà, d'on ve el nom d'urani.[7] La reacció és:[8]
La vida mitjana de qualsevol dels isòtops del neptuni és inferior a l'edat de la Terra, és per això que de manera natural només es troben traces d'aquest element en minerals que contenen urani. Se'n produeix de manera natural en quantitats extremadament petites en minerals d'urani mitjançant la interacció d'àtoms d'urani ambneutrons produïts per la desintegració d'altres àtoms d'urani al mateix mineral.[9]
Tot i això, actualment són diverses les fonts antropogèniques de neptuni: residus d'armes nuclears, l'aigua usada per refredar elsreactors de fissió, el processament industrial del neptuni 237 produït als reactors de fissió,residus nuclears d'alta activitat i la desintegració de l'americi 241 i el plutoni 241.[10] En els reactors és un subproducte de la producció deplutoni a partir d'urani 238 (aproximadament una part de neptuni es produeix per cada 1 000 parts de plutoni).[11]
L'isòtop neptuni 239 és generalment el producte de les primeres dues fonts esmentades, però a causa de la seva curtavida mitjana (t½ = 2,35 dies) no constitueix un gran perill biològic ni mediambiental. Al contrari, malgrat que la presència de neptuni 237 en residus nuclears no sigui elevada (0,03 % en residus d'urani i 5 % en residus de plutoni), la seva relativament llarga vida mitjana (t½ = 2,1 × 106 anys) fa que de cara al futur (diversos milers o milions d'anys) constitueixi un perill seriós.[10] Els processos de desintegració són:[12]
El neptuni se separa d'altres elements mitjançant tècniques d'extracció amb diferents dissolvents.[13][14]
El neptuni és un metall argentat, de densitat 20,25 g/cm³, punt de fusió 644 °C[15] i punt d'ebullició 3 902 °C. És l'element que es presenta en estat líquid dins de l'interval més gran de temperatures (3 258 °C).[9] Existeix en tres formes cristal·lines; la forma a temperatura ambient, anomenada α, ésortoròmbica;[11] la forma β éstetragonal, hom la troba a uns 280 °C i té una densitat de 19,36 g/cm³ a 313 °C; la forma γ apareix prop dels 577 °C, éscúbica, i té una densitat de 18,0 g/cm³ a 600 °C.[15] Té unaconfiguració electrònica.[9]
Colors de les dissolucions de cations de neptuni en diferents estats d'oxidació.
El neptuni és químicament reactiu i s'assembla més alplutoni que a l'urani, ambestats d'oxidació de +3 a +7. Els cations del neptuni en dissolució aquosa tenen colors característics:, morat pàl·lid;, de color groc pàl·lid clar;, verd-blau;, des d'incolor fins al rosat o groc-verd, segons l'anió present; i, de color verd fosc.[11]
S'han preparat compostos de neptuni en tots els estats d'oxidació, des de +3 fins a +7; generalment s'assemblen als compostos d'urani i plutoni amb el mateix estat d'oxidació.[11] Halurs s'han sintetitzat el fluorur de neptuni(III), el fluorur de neptuni(IV), el fluorur de neptuni(V), el fluorur de neptuni(VI); el clorur de neptuni(III), el clorur de neptuni(IV), el bromur de neptuni(IV) i el iodur de neptuni(III). D'òxids se'n coneixen l'òxid de neptuni(IV) i l'òxid de neptuni(V). D'altres composts són el nitrur de neptuni(III) i el sulfur de neptuni(III).[16]
S'han identificat 24 isòtops i isòmers del neptuni, tots inestables i cap no existeix a la naturalesa. Hom els troba des delnombre màssic 225 al 245. El més estable és el que té unperíode de semidesintegració de 2,144 × 106 anys, seguit del que el té de 153 × 10³ anys.[12]
Els elements ambnombre atòmic Z > 92, que són elements amb nombre atòmic superior al de l'urani, es produeixen artificialment. Tots són radioactius. No hi ha elements naturals més enllà de Z = 92, perquè tots tenen un període de semidesintegració massa curt per haver sobreviscut des de la formació de la Terra. Hi ha lacadena de desintegració 4n + 1 (els números màssics de tots els núclids compleixen aquesta relació amb n entre 60 i 51) que consisteix principalment en radionúclids produïts artificialment. S'anomena cadena de desintegració del neptuni perquè el neptuni 237 és elradionúclid de més llarga vida de la cadena.[17]
La principal aplicació dels isòtops de neptuni és en la recerca científica, i és poc utilitzat fora de la investigació. Pràcticament, l'única aplicació és la de l'isòtop neptuni 237 que s'ha utilitzat en detectors deneutrons.[7]
És possible trobar neptuni en algunsdetectors de fum, encara que no s'hi va posar deliberadament. Els detectors de fum de ionització utilitzen petites quantitats del radioisòtopamerici 241, que emetpartícules α, i es desintegra en neptuni 237. En uns cinquanta anys, el component radioactiu seria un 10 % de neptuni. La reacció és:[18]
_flatten_crop.jpg)
_rotated.svg)
