넵투늄

넵투늄(₉₃Np)
개요
영어명	Neptunium
주기율표 정보
	U ← Np → Pu
원자 번호 (Z)	93
족	n/a
주기	7주기
구역	f-구역
화학 계열	악티늄족
전자 배열	[Rn] 5f4 6d1 7s2
준위별 전자 수	2, 8, 18, 32, 22, 9, 2 넵투늄의 전자껍질 (2, 8, 18, 32, 22, 9, 2)
물리적 성질
겉보기	은색
상태 (STP)	고체
녹는점	910 K
끓는점	4273 K
밀도 (상온 근처)	20.2 g/cm3
융해열	3.20 kJ/mol
기화열	336 kJ/mol
몰열용량	29.46 J/(mol·K)
원자의 성질
산화 상태	6, 5, 4, 3 (양쪽성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)	1.36
이온화 에너지	1차: 604.5 kJ/mol ; ;
	스펙트럼 선
	스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조	사방정계, 정방정계, 입방정계 파일:사방정계, 정방정계, 입방정계
열전도율	6.3 W/(m·K)
전기 저항도	(22 °C) 1.220 Ω·m
CAS 번호	7439-99-8
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넵투늄(←영어: Neptunium 넵튜니엄^[*], 문화어: 넵투니움←독일어: Neptunium 넵투니움^[*])은 화학 원소로 기호는 Np(←라틴어: Neptunium 넵투니움^[*]), 원자 번호는 93이다. 악티늄족 원소이며, 초우라늄 원소이다. 그리고 가장 안정된 동위원소인 ²³⁷Np는 반감기가 214만년이며 ²⁴¹Am이 알파붕괴되어 생성된다. 또한 ²³⁵U이 중성자를 2개 먹고 생성되는데 전 세계 원자로에서 약 60톤이 생성되고 있다.

이온 상태의 넵투늄

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

양이온

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

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

NpO₂(OH)₂^-
NpO₂(CO₃)^-
NpO₂(CO₃)₂^3-
NpO₂(CO₃)₃^5-

넵투늄의 사용

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.

방사성

넵투늄은 다른 방사성 원소보다는 방사능이 약하지만, 태생은 방사능 원소라서 언제나 조심스럽게 다뤄야 한다.

역사

넵투늄은 1940년 캘리포니아주 버클리의 에드윈 맥밀런과 필립 H. 애벌슨이 공동으로 발견하였다. ²³⁸U이 중성자를 흡수하여 ²³⁹U로 변환한다. ²³⁹U의 반감기는 23분이고 ²³⁹Np으로 베타붕괴한다. 그리고 ²³⁹Np의 반감기는 2.355일이고 ²³⁹Pu으로 베타붕괴 한다.

\mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2.355\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu}

외부 링크

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