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Neptunium
[237] u
93Np
Actinoide
7. Periode
 
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Elementart: Metall Oxidationsstufe(n): +5 (+3, +4, +6)
Schmelztemperatur: 637 °C (910 K) Elektronegativität: 1,3
Siedetemperatur: 4000 °C (4273 K) Atomradius: 131 pm
Dichte: 20,25 g/cm3 Erdkrustenhäufigkeit: 4×10–17 %
Anordnung der Elektronen
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s
2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 4   2 6 1   2
Name Benannt nach dem Planeten Neptun.
Entdeckung 1940 von McMillan und Abelson als erstes künstlich hergestelltes Transuran-Element erhalten. Durch Bestrahlung von 238U mit Neutronen entsteht 239U, welches mit einer Halbwertszeit von 23,45 Minuten unter Aussendung von b-Strahlung in 239Np übergeht.
Eigenschaften
Foto: Dr. Andreas Kronenberg, Los Alamos National Laboratory, USA
Neptunium und Schalen aus Uran
Eine Probe von Neptunium (237Np) im Los Alamos National Laboratory. Mit dieser Anordnung wurde im Oktober 2002 die kritische Masse erstmals genau gemessen. Zu sehen ist Neptunium-Metall (glänzend) in Schalen aus angereichertem Uran (schwarz angelaufen). Während des Experiments wird dieser untere Teil der Anordnung so weit in einen oberen Schalenteil gefahren, bis eine sich selbst erhaltende Kettenreaktion erreicht wird.

Neptunium ist ein silberweißes, gut dehn- und biegbares, radioaktives Metall.
Es existieren mindestens drei Modifikationen:
alpha-Neptunium     orthorhombisch   Dichte 20,25 g/cm3
beta-Neptunium   oberhalb 280 °C   tetragonal   Dichte 19,36 g/cm3
(bei 313 °C)
gamma-Neptunium   oberhalb 577 °C   kubisch   Dichte 18,0 g/cm3
(bei 600 °C)

Im Vergleich mit den in der Reihe der Actinoiden benachbarten Elementen Uran und Plutonium zeigen sich deutliche Unnterschiede im chemischen Verhalten. Neptunium ähnelt mehr dem vorhergehenden Uran als dem nachfolgenden Plutonium. Dies gilt insbesondere für seine wässrigen Lösungen.
Foto: Dr. Andreas Kronenberg, Los Alamos National Laboratory, USA
Neptunium in den Oxidationsstufen +3 bis +7
Neptunium in den Oxidationsstufen +3 bis +7:
+3 (Np3+) schwach violett (analog Promethium)
+4 (Np4+) gelbgrün
+5 (NpO2+) grünblau
+6 (NpO22+) rosa
Neptunium bildet Tri- und Tetrahalogenide wie NpF3, NpF4, NpCl4, NpBr3 und NpI3. Die Oxide des Neptuniums entsprechen in ihrer Zusammensetzung denen des Urans, z.B. existieren auch Np3O8 und NpO2.
Vorkommen Neptunium findet sich in winzigen Spuren in Uranerzen, wo es durch Auftreffen von Neutronen auf Kerne von 238U entsteht. Verwertbare Mengen können nur künstlich in Kernreaktoren hergestellt werden.
Herstellung In Kilogramm-Mengen wird heute 237Np (Halbwertszeit 2,14 ×106 Jahre) in Kernreaktoren gewonnen. Durch Reduktion von Neptuniumfluorid NpF3 mit Barium- oder Lithium-Dampf wird bei ca. 1200 °C das reine Metall erhalten.
Verwendung Aus 237Np wird durch Neutronenbeschuss 238Pu für Radionuklid-
batterien hergestellt (siehe Plutonium). Wegen der zunehmenden Verwendung des 238Pu gewinnt die Erzeugung von 237Np an Bedeutung.
Isotope
Nur Radionuklide, keine stabilen Isotope.
Radioaktivität Die Radionuklide 237Np und 240Np sind Bestandteile natürlicher Zerfallsreihen:
237Np (HWZ 2,144 × 106 Jahre, Neptunium-Zerfallsreihe)
240Np (HWZ 61,9 Minuten, Thorium-Zerfallsreihe)
Redox-Potenziale
Np Np3+ + 3 e– -1,900 Volt
Np3+/Np4+ -0,16 Volt
Np3+/NpO2+ +0,45 Volt
Np3+/NpO22+ +0,68 Volt
Np4+/NpO2+ +0,74 Volt
Np4+/NpO22+ +0,94 Volt
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