93 Np Nettunio 237*
Attinoide f-block Period 7 Radioactive

Nettunio

Np · Element 93

The first transuranic element, made by bombarding uranium with neutrons in 1940.

STATO A 20°C solido
MASSA ATOMICA 237 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f⁴ 6d¹ 7s²

Struttura

L'atomo di nettunio

Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.

Nuvola orbitale

Valori misurati

Scheda delle proprietà

Ogni barra mostra dove si colloca nettunio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.

Fisico

Densità 20.45 g/cm³ 89%
Punto di Fusione 917 K 39%
Punto di Ebollizione 4300 K 86%
Calore specifico 0.12 J/g·K
Conduttività Termica 6.3 W/m·K 19%

Atomico

Raggio Atomico 156 pm 50%
Raggio covalente 190 pm
Raggio di van der Waals 239 pm

Elettronico

Elettronegatività 1.36 41%
energia di ionizzazione 605 kJ/mol 35%
Affinità Elettronica

Presenza

Abbondanza nella crosta 0 mg/kg 0%

Identità

SimboloNp
Numero atomico93
Massa atomica237 u
CategoriaAttinoide
Bloccof
Struttura cristallinaortorombica
Stati di ossidazione+3, +4, +5, +6
Scoperto1940
Scoperto daMcMillan & Abelson

Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.

Dimensioni, in scala

How big is a nettunio atom?

Radius 156 pm — that is 0.156 nm, so about 3205 million of them side by side would span a millimetre.

Intervallo termico

Solid, liquid, gas — and when

Nettunio is liquid over a 3383 K window, from 917 K to 4300 K.

Dove si trova

Posizione nella tavola

Nettunio sits in the actinide series, printed below the main grid.

OTHER ATTINOIDI

All attinoidi

La storia

Che cos'è nettunio e come lo abbiamo scoperto

The first transuranic element, made by bombarding uranium with neutrons in 1940.

The discovery of nettunio

Scoperta storica - 1940

Edwin McMillan e Philip Abelson dell'Università della California, Berkeley, fecero la storia scoprendo il primo elemento transuranico il 27 maggio 1940. Questo risultato rivoluzionario aprì la strada a un'intera nuova classe di elementi superpesanti.

L'esperimento decisivo

Innovazione nel ciclotrone: Utilizzando il potente ciclotrone di Berkeley, McMillan bombardò l'uranio-238 con neutroni, aspettandosi di creare altri isotopi dell'uranio. Invece, osservò misteriosi schemi di decadimento radioattivo che non corrispondevano a nessun elemento conosciuto.

Indagine chimica: Abelson si unì al progetto e utilizzò un'analisi chimica brillante per separare l'elemento sconosciuto dall'uranio. Scoprirono che questo nuovo elemento aveva proprietà chimiche simili a quelle dell'uranio, ma con differenze distintive che dimostravano che era l'elemento 93.

La denominazione dell'elemento

Ispirazione planetaria: Gli scopritori chiamarono l'elemento "nettunio" in onore del pianeta Nettuno, seguendo il modello stabilito dall'uranio (chiamato così in onore di Urano). Poiché Nettuno è il pianeta successivo a Urano nel nostro sistema solare, il nettunio divenne l'elemento successivo all'uranio nella tavola periodica.

Collegamento con il Progetto Manhattan

Segretezza in tempo di guerra: La scoperta fu inizialmente mantenuta segreta a causa della Seconda guerra mondiale e del Progetto Manhattan. Gli scienziati si resero conto che, se il nettunio poteva essere creato dall'uranio, ciò avrebbe potuto portare ad altri elementi sintetici con potenziali applicazioni militari.

Rivoluzione scientifica: Questa scoperta dimostrò che potevano esistere elementi più pesanti dell'uranio e che potevano essere sintetizzati in laboratorio, rivoluzionando la fisica e la chimica nucleare. Valse a McMillan il Premio Nobel per la Chimica nel 1951.

Risultato tecnico

La sfida del rilevamento: Il team dovette rilevare il nettunio nonostante il suo tempo di dimezzamento relativamente breve e la presenza di uranio molto più abbondante. Il loro uso innovativo delle tecniche di separazione chimica e dei metodi di rilevamento delle radiazioni divenne la base per la scoperta di tutti i successivi elementi transuranici.

Applicazioni

A cosa serve nettunio

Applicazioni nella ricerca nucleare

Sistemi di rilevamento dei neutroni: Il nettunio-237 è un componente fondamentale delle apparecchiature avanzate per il rilevamento dei neutroni utilizzate negli impianti nucleari di tutto il mondo. Le sue proprietà nucleari uniche lo rendono prezioso per il monitoraggio del flusso neutronico nei reattori di ricerca e per aiutare gli scienziati a comprendere le complesse reazioni nucleari.

Ricerca sul ciclo del combustibile nucleare: Gli scienziati usano il nettunio per studiare il comportamento degli elementi attinoidi nei cicli del combustibile nucleare. Questa ricerca è essenziale per sviluppare tecnologie per l'energia nucleare più sicure ed efficienti e per comprendere le strategie di gestione a lungo termine delle scorie nucleari.

Tecnologia per l'esplorazione spaziale

Sistemi di alimentazione a radioisotopi: Il nettunio-238 mostra potenzialità come combustibile per i generatori termoelettrici a radioisotopi (RTG) nelle missioni nello spazio profondo. Sebbene attualmente non sia utilizzato operativamente, continuano le ricerche sul suo potenziale per alimentare veicoli spaziali oltre la portata dell'energia solare.

Schermatura dalle radiazioni spaziali: Gli studi sul nettunio aiutano gli scienziati a comprendere come si comportano gli elementi pesanti sotto un'intensa radiazione cosmica, contribuendo allo sviluppo di una migliore schermatura dalle radiazioni per le missioni spaziali di lunga durata verso Marte e oltre.

Ricerca scientifica

Fisica fondamentale: Gli isotopi del nettunio sono utilizzati nella ricerca all'avanguardia per comprendere i limiti della stabilità nucleare e le proprietà degli elementi superpesanti. Questa ricerca amplia i confini della nostra comprensione della struttura atomica e della fisica nucleare.

Ricerca chimica: Essendo il primo elemento transuranico, il nettunio funge da modello per studiare il comportamento chimico dell'intera serie degli attinoidi, aiutando i chimici a prevedere le proprietà di elementi ancora più pesanti ed esotici.

Analisi forense nucleare

Tracciamento dei materiali nucleari: Le firme del nettunio aiutano gli esperti di analisi forense nucleare a ricostruire l'origine e la storia dei materiali nucleari, svolgendo un ruolo fondamentale nella sicurezza nucleare e negli sforzi di non proliferazione in tutto il mondo.

Applicazioni commerciali limitate

Standard per laboratori di ricerca: Il nettunio-237 è utilizzato principalmente come standard di riferimento nei laboratori di ricerca nucleare per calibrare le apparecchiature di rilevamento e studiare la chimica degli attinoidi. Il suo lungo tempo di dimezzamento (2.14 milioni di anni) lo rende prezioso per i progetti di ricerca a lungo termine.

Precursore per la produzione di plutonio: In impianti nucleari specializzati, il nettunio-237 può essere convertito in plutonio-238 tramite bombardamento neutronico, fornendo una fonte di Pu-238 per applicazioni spaziali e dispositivi medici.

Strumenti di ricerca specializzati

Applicazioni come sorgente di neutroni: Piccole quantità di nettunio sono utilizzate nell'analisi per attivazione neutronica, aiutando gli scienziati a determinare la composizione di diversi materiali analizzando la radiazione emessa quando assorbono neutroni.

Dimostrazioni didattiche: Campioni estremamente piccoli e attentamente controllati sono talvolta utilizzati nei corsi avanzati di fisica universitari per dimostrare le proprietà degli elementi transuranici, sebbene ciò richieda ampi protocolli di sicurezza.

Nota importante: Il nettunio non ha applicazioni per i consumatori a causa della sua radioattività e rarità. Tutti gli usi sono limitati a strutture di ricerca specializzate dotate di adeguati protocolli di sicurezza dalle radiazioni.

Da dove proviene

Presenza in natura

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

Elemento interamente sintetico

Assenza in natura: Il nettunio non si trova naturalmente sulla Terra in quantità rilevabili. Sebbene quantità in tracce possano teoricamente essere prodotte nei giacimenti di minerali di uranio attraverso rare reazioni nucleari, tali quantità sono infinitesimali e il nettunio è considerato interamente sintetico.

Produzione in laboratorio

Sintesi mediante ciclotrone: Il nettunio viene prodotto negli acceleratori di particelle bombardando l'uranio-238 con neutroni o deuteroni. Il metodo più comune prevede il bombardamento neutronico dell'U-238, che crea U-239; questo subisce poi un decadimento beta formando Np-239.

Sottoprodotto dei reattori nucleari: Piccole quantità di nettunio vengono prodotte come sottoprodotto nei reattori nucleari quando il combustibile di uranio subisce la cattura neutronica. Tuttavia, queste quantità sono minime e richiedono un trattamento esteso per essere isolate.

Produzione globale

Disponibilità limitata a livello mondiale: Solo pochi impianti specializzati in tutto il mondo possono produrre nettunio, con una produzione globale totale misurata in grammi all'anno. Gli Stati Uniti, la Russia e alcuni impianti europei sono le principali fonti.

Costo e rarità: A causa della sua natura sintetica e del complesso processo di produzione, il nettunio è estremamente costoso da produrre, con un costo di migliaia di dollari per grammo. Questo ne limita l'uso esclusivamente alle applicazioni di ricerca essenziali.

Manipolazione

Sicurezza

Nettunio è radioattivo. It has no stable isotope — every nucleus decays. La manipolazione richiede schermatura e autorizzazioni appropriate.

Pericolo estremo delle radiazioni

Emettitore alfa: Il nettunio-237 emette pericolose radiazioni alfa con un tempo di dimezzamento di 2.14 milioni di anni. Sebbene le particelle alfa non possano penetrare nella pelle, causano gravi danni interni se la polvere di nettunio viene inalata o ingerita.

Pericoli dell'inalazione

Pericolo per le vie respiratorie: Le particelle di nettunio possono depositarsi nei tessuti polmonari, causando un'esposizione prolungata alle radiazioni e aumentando significativamente il rischio di cancro. Anche quantità microscopiche rappresentano gravi minacce per la salute.

Dispositivi di protezione: Il lavoro con il nettunio richiede strutture di contenimento specializzate, tute protettive, respiratori e il monitoraggio continuo dell'aria per prevenire l'inalazione o il contatto con la pelle.

Protocolli di manipolazione

Solo personale autorizzato: Il nettunio deve essere manipolato esclusivamente da professionisti nucleari qualificati, in possesso delle licenze necessarie e di un'ampia formazione sulla sicurezza. Tutte le attività devono essere svolte in strutture nucleari appositamente progettate, dotate di molteplici barriere di contenimento.

Procedure di emergenza: Le strutture devono disporre di protocolli immediati di decontaminazione e di comunicazione diretta con équipe mediche specializzate e formate nel trattamento dell'esposizione alle radiazioni.

Risposte rapide

Nettunio: domande frequenti

What is Nettunio?

Nettunio (symbol Np) is element 93 on the periodic table, a attinoide in period 7. The first transuranic element, made by bombarding uranium with neutrons in 1940. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of Nettunio?

Nettunio's ground-state electron configuration is [Rn] 5f⁴ 6d¹ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Nettunio?

Nettunio melts at 917 K (643.9 °C) and boils at 4300 K (4026.9 °C).

What is the atomic mass of Nettunio?

Nettunio has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 237, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is Nettunio?

Nettunio has a density of 20.45 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of nettunio is about 20.5× heavier.

What is the electronegativity of Nettunio?

Nettunio has a Pauling electronegativity of 1.36. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered Nettunio, and when?

Nettunio was discovered in 1940 by McMillan & Abelson. It is named after the planet Neptune, next out from Uranus.

How common is Nettunio on Earth?

Nettunio does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is Nettunio radioactive?

Yes. Nettunio has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.