Neptunium
Neptunium ist das 4. Element der Gruppe der Actinoide und damit das 1. Transuran-Element. Das radioaktive, dehnbare, silberweiß glänzende und reaktionsfähige Schwermetall bildet Verbindungen mit den Oxidationszahlen III bis VII. 237Np lässt sich aus Kernabbränden isolieren und aus NpF3 mit Barium metallothermisch gewinnen. In verdünnten Säuren löst sich das Metall unter Bildung purpurfarbener Np(III)-Ionen, die durch Luftsauerstoff in grüne Np(IV)-Lösungen übergeführt werden. Mit starken Oxidationsmitteln sind Np(VII)-Verbindungen (z. B. Lithiumneptunat(VII), Li5NpO6) erhältlich.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 93 | 93 Protonen 93 Elektronen |
| 7. Periode | 7 besetzte Elektronenschalen |
| Gruppe der Actinoide | 3 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Rn 7s25f46d1 |
| Elektronegativität | 1,3 |
| Ionisierungsenergie in eV | k. A. |
| häufigste Oxidationszahlen | V |
| Atommasse des Elements in u | 237,05 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,31 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 0,88 (+5) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C | 20,4 |
| Härte nach Mohs | |
Schallgeschwindigkeit in  | |
| Schmelztemperatur in °C | 640 |
spezifische Schmelzwärme in  | 39,91 |
| Siedetemperatur in °C | 3902 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 1420 |
Standardentropie S0 in  | |
Wärmeleitfähigkeit in  bei 27 °C | 6,30 |
spezifische Wärmekapazität in  | |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | 1,221 |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 4 · 10- 1 7 |
Alle Isotope sind radioaktiv.
Isotope des Elements
| Ordnungszahl Z | Massen- zahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 93 | 237 | 237,048 | künstlich | α: 4,790 | 2,2 · 106 a |
| 238 | 238,050 | künstlich | β  : 1,2 | 2 d | |
| 239 | 239,052 | künstlich | β : 0,4 | 2,3 d | |
| 240 | 240,056 | künstlich | β : 2,2 | 60 min. |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
Das silberweiß glänzende und radioaktive Schwermetall Neptunium ist in drei Modifikationen bekannt: α-Np, β-Np und γ-Np. Das Metall hat eine mittlere Schmelz- und Siedetemperatur. Es gehört zu der Gruppe der Actinoide. In seinen Verbindungen bildet Neptunium die Oxidationsstufen von III bis VII, von denen die Stufe V die beständigste ist. Neptunium ist ein unedles Metall und ein starkes Reduktionsmittel. Mit Wasser reagiert es zum Hydroxid unter Wasserstoffentwicklung. Es bildet mehrere Oxide und Halogenide sowie einige Neptunyl-Verbindungen und Neptunate.
Entdeckung
Die amerikanischen Physiker McMILLAN (1907 - 1991) und ABELSON (geb. 1913) entdeckten 1940 Neptunium als erstes Transuran-Element. Die Entdeckung des Elements 93 war ein purer Zufall. 1939 bemühte sich McMILLAN die Reichweite der bei der Uranspaltung entstehenden Spaltfragmente zu bestimmen und daraus die kinetische Energie zu errechnen. Er tränkte ein Filterpapier in einer Urandioxid-Lösung, legte ein Päckchen Zigarettenpapier darüber und bestrahlte die Probe mit Neutronen. Bei der Untersuchung des Filterpapiers entdeckte Mc MILLAN neben dem β-strahlenden Isotop U eine zweite starke β-Aktivität. Ihm war klar, dass es sich dabei nicht um ein Spaltfragment handelte, sondern dass diese β-Aktivität dem Element 93 zuzuschreiben war. Er nannte das neue Element Neptunium mit dem chemischen Symbol «Np». Es war das erste Transuran-Element, das durch Kernumwandlung künstlich hergestellt wurde.
Vorkommen/Herstellung
Neptunium ist ein künstliches Element. Seine Isotope sind kurzlebig, trotzdem findet man Spuren des Isotops Np auch in natürlichen Uranerzen und Pechblendekonzentraten. Es steht an 89. Stelle der Elementhäufigkeit. Das wichtigste Neptunium-Isotop Np entsteht als Nebenprodukt in Kernreaktoren. Dabei wirken schnelle Neutronen auf U ein. Das Isotop eignet sich aufgrund der langen Halbwertzeit gut zur Bestimmung der Eigenschaften des Elements.
Verwendung
Nur die Neptuniumisotope Np und Np sind wichtig. Sie treten als Zwischenprodukte bei der Herstellung des Plutonium-Isotops Pu auf, das in Kernreaktoren und zur Herstellung von Kernwaffen benötigt wird.
Wichtige Verbindungen
Neptuniumfluorid NpF4 (orange) und Neptuniumoxid NpO2 (braun)
Bau
Neptunium kristallisiert in einer dicht gepackten Gitterstruktur.
