넵투늄

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넵투늄(93Np)
93 UNpPu
Pm

Np

Uqt
일반적 성질
, 주기, 구역 n/a, 7주기, f-구역
화학 계열 악티늄족
겉보기 은색
원자 질량 237.048 g/mol
전자 배열 [Rn] 5f4 6d1 7s2
준위전자 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2
넵투늄의 전자껍질 (2, 8, 18, 32, 22, 9, 2)
물리적 성질
상태 고체
밀도 (실온) 20.2 g·cm−3
녹는점 910 K
끓는점 4273 K
융해열 3.20 kJ/mol
기화열 336 kJ/mol
열용량 (25 °C) 29.46 J/(mol·K)
증기압
압력(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
온도(K) 2194 2437
원자의 성질
산화수 6, 5, 4, 3 (양쪽성 산화물)
전기 음성도 1.36 (폴링 척도)
이온화 에너지 1차: 604.5 kJ/mol
그 밖의 성질
결정 구조 사방정계, 정방정계, 입방정계
전기저항률 (22 °C) 1.220Ω·m
열전도율 (300 K) 6.3 W/(m·K)
CAS 등록번호 7439-99-8
주요 동위 원소
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
235Np 인공 396.1 d α 5.192 231Pa
ε 0.124 235U
236Np 인공 154×103 y ε 0.940 236U
β- 0.940 236Pu
α 5.020 232Pa
237Np 인공 2.144×106 y SF & α 4.959 233Pa
동위 원소 목록

넵투늄(←영어: neptunium 넵튜니엄[*], 문화어: 넵투니움←독일어: Neptunium 넵투니움[*])은 화학 원소로 기호는 Np(←라틴어: neptunium 넵투니움[*]), 원자 번호는 93이다. 악티늄족 원소이며, 가장 안정된 동위원소인 237Np는 반감기가 214만년이며 241Am이 알파붕괴되어 생성된다. 또한 235U이 중성자를 2개 먹고 생성되는데 전세계 원자로에서 약 60톤이 생성되고 있다.

이온 상태의 넵투늄[편집]

이온 상태의 넵투늄(Ions of Neptunium)은 넵투늄이 Np3+ 또는 Np4+ 상태일 때, 넵투늄 이온이라고 부른다. 넵투늄 이온 화합물은 다음의 4가지이다.

양이온[편집]

  • Np3+ (보라색), Pm3+ 이온 포함
  • Np4+ (황록색)
  • NpO2+ (청록색)
  • NpO22+ (녹색)

위에서 넵투늄과 산소의 화합물 체계를 우라늄-산소 체계라고 하는데, 이것은 Np3O8와 NpO2를 포함한다.

음이온[편집]

음이온은 아래의 4가지의 넵투늄 화합물이 넵투늄 음이온을 가지고 있는 음이온이다. 아래 4가지이다.

  • NpO2(OH)2-
  • NpO2(CO3)-
  • NpO2(CO3)23-
  • NpO2(CO3)35-

넵투늄의 사용[편집]

넵투늄-237에다 중성자를 하나 충돌시키면 넵투늄-238 원자가 만들어진다. 238Np은 반감기 2.115일의 붕괴기간을 거쳐 238Pu을 형성한다. 238Pu은 원자력 열전지 연료로 쓰이고 있는데 주로 넵투늄-237을 실험용 원자로에 집어넣어 238Pu을 생성한다. 238Pu에서 중성자가 하나 더 추가되면 239Pu이 되는데 238Pu과 239Pu이 다른 동위 원소들과 섞여 있어 238Pu의 추출은 어렵다. 또한 비싼 인건비와 위험성도 238Pu 추출에 어렵게 작용하지만 237Np은 238Pu의 생산에 주요하게 이용되고 있다.

역사[편집]

넵투늄은 1940년 캘리포니아주 버클리에드윈 맥밀런필립 H. 애벌슨이 공동으로 발견하였다. 238U에다 양성자를 충돌시키면 239U가 생기고, 여기에 베타선을 쬐면 23분 뒤에 239Np가 생긴다. 그리고 여기에 다시 베타선을 쬐면 2,355일 뒤에 239Pu가 생긴다.

\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow[23 \ min]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow[2,355 \ d]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}

외부 연결[편집]