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镎_Neptunium_金属镎

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(na),英文名是Neptunium,为93号元素。银白色金属,有放射性。密度18.0~20.45克/厘米3。熔点640℃,沸点3902℃。空气中缓慢地被氧化。化学性质与铀相似,溶于盐酸。在水溶液中显示出五种氧化态:Np3+(淡紫色)、Np4+(黄绿色)、NpO2+(绿蓝色)、NpO22+(粉红色)。在50℃可与氢作用生成氢化物。镎在自然界中几乎不存在,这是因为237Np的半衰期是2.2×10^6年,比地壳形成的年龄少三个数量级。只有在铀矿中存在极微量,这是由铀衰变后的游荡中子产生的。同位素239Np半衰期仅2.35天。

镎的发现

加州大学伯克利分校教授埃德温·麦克米伦艾贝尔森于1940年在伯克利首次合成镎元素。

1940年,由麦克米伦(E.M.McMillan)和艾贝尔森(P.H.Abelson)用中子轰击铀获得半衰期为2.3天的239Np。

化学家们寻找93号元素的工作在20世纪20年代里就已经开始了。当时这个元素按预定被放置在第VIIB族元素,属于锰副族。所以曾经有科学家企图从软锰矿中发现这一元素,但没有成功。今天的93号元素镎被列在锕系元素中。

由于核裂变产生许多碎片,不少自然界不存在的元素从这些碎片中陆续被发现,还有许多已知元素的同位素也从这些碎片中找到。它成了一个元素的“聚宝盆”。

镎就是从这个“聚宝盆”中发现的。1939年春,美国物理学家麦克米伦在分析铀裂变产物时发现了痕量半衰期为2.3天和辐射很强的放射性物质。他请化学家艾贝尔森帮助分析,确定了它就是93号元素。它的化学性质不与铼相似,而与铀、钍相似。他们用海王星的名字(Neptune)来命名它为neptunium,元素符号定为Np。

镎的发现突破了古典元素周期表的界限,为铀后元素,或称超铀元素中其他元素的发现闯开了道路,为奠定现代元素周期系和建立锕系元素奠定了基础。它是第一个被发现的人工合成的超铀元素。

它最早是在1940年合成的。而在铀矿中,铀-238会先捕获中子成为铀-239,再透过β衰变成为镎-239(半衰期2.35天)。所以在天然环境中只有在铀矿中有极微量的镎存在。

制备方法

通常由人工合成。金属镎是用钡(Ba)还原三氟化镎(NpF3)得到,为银白色有伸展性的金属。

由NpF3或NpF4用金属钡蒸气在1200℃还原而制得


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物理性质

镎(台湾、港澳译作錼,旧译作釢)是一种放射性化学元素 ,属于锕系元素之一。

镎的拼音名称是海王星的意思。比对它之前的铀,是以天王星为名。

镎-237是最稳定的同位素,它的半衰期有2,144,000年。

【元素类型 】 金属

【相对原子质量】237.048

【常见化合价】 +3,+4,+5,+6

【电负性】1.36

【外围电子排布】5f46d17s2

【核外电子排布】 2,8,18,32,23,8,2

【核电荷数】93

【同位素及放射线】Np-235[1.08y] Np-236[155000y] Np-236m[22.5h] Np-237(放 α[2140000y]) Np-238[2.11d] Np-239[2.35d] Np-240[1.03h] Np-240m[7.22m]

【电子亲合和能】0 KJ·mol-1

【第一电离能】600 KJ·mol-1

【第二电离能】0 KJ·mol-1

【第三电离能】0 KJ·mol-1

【单质密度】20.45 g/cm3

【单质熔点】640.0 ℃

【单质沸点】3902.0 ℃

【原子半径】0埃

【离子半径】埃

【共价半径】0埃

晶体结构:

晶胞为正交晶胞。

晶胞参数:

a = 666.3 pm

b = 472.3 pm

c = 488.7 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90° 

 

                  

化学性质

自然界中的镎量是很少的,因为寿命最长的237Np其半衰期也比地球的年龄短许多,即使当初有,几乎都衰变掉了;只是由于铀俘获中子的结果,连续不断地生成镎,所以它才能以极少量的形式存在于自然界中。镎的发现是很重要的,它揭开超铀元素领域的面纱,而且它首次启示5f电子存在的可能性,即涉及锕后元素在周期表中的位置问题。

镎的化学性质表明,它与锕

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通常分析试样中,镎的含量很小而杂质量却很大,因此,在大多数的分析测定中,需要将镎与其他元素经初步分离,再浓缩和纯化。例如通过价态的改变、离子交换或多级溶剂萃取等分离方法来实现。对于镎的测定可有多种方法,其中以测量“镎源”辐射的能谱及溶液中镎离子的吸收光谱较为重要,即是辐射测量法和分光光度法为主,这两种方法就灵敏度和选择性而言相差无几,而化学方法鉴定镎则较少有实际意义 。

辐射测量法测定237Np是基于测量其α和β射线,它的比活度很低(1.58×103α粒子/μg·min),但由于它是最灵敏的方法,所以α测量法广泛地用于Np的测定。 分光光度法是利用镎的水溶液和有机溶液均有特征的吸收光谱,根据这些光谱,不仅可以测定镎的价态,而且可以测定镎的含量。

其他还有象中子活化分析法、滴定法、电化学法、质谱法、X射线测定法萃取色层法与质谱测量相结合等分析测定方法。综合起来看,活化分析法是测定镎的最灵敏的方法,但它需有很强的中子源,分析的时间也较长。其次是d能谱法和偶氮胂111分光光度法,它们的缺点是对钚或铀的选择性差,因此应用这些方法时,需将镎与杂质预先分离。二甲酚橙分光光度法和控制电位库仑法,则是分析镎的选择性较好的方法。其他安培滴定、库仑滴定和络合滴定对测定镎的精密度较好,但有时可能产生相当大的系统误差。


                  


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