一種人工放射性元素,化學符號Np,原子序數93,原子量237.0482,屬錒系元素。仿照以天王星(Uranus)命名鈾(uranium)的方法,以天王星外面的海王星(Neptune)命名錼。

  發現 1940年美國E.M.麥克米倫和P.H.艾貝爾森利用中子轟擊薄鈾片研究裂變產物的射程時,發現瞭半衰期為2.3天和23分鐘的兩種放射體。23分鐘的放射體是鈾239,並證明半衰期為2.3天天的放射體是鈾239的β-衰變產物,從而發現瞭镎239。其合成反應為:

镎的同位素中隻有微量的镎239和镎237在鈾礦中發現,其他都是通過人工核反應合成的。

  性質 镎為銀白色金屬。已知的镎的同位素及其主要核性質見表。

镎同位素的核性質

  金屬镎有延展性,熔點為637℃,根據液態镎的蒸氣壓測定值外推求得沸點為3902℃。金屬镎有三種同質異形體(α、β和γ),其相變溫度為280℃和577℃。α、β、γ同質異形體的密度分別為20.48、19.40和18.40克/厘米3

  金屬镎在空氣中被氧化,表面形成氧化膜。在50℃下與氫化合,生成氫化物;與鹵素生成镎的鹵化物。濃硝酸與濃硫酸可以使金屬镎鈍化;用鹽酸溶解镎時有黑色沉淀產生,為使溶解完全,需要加入氧化劑如硝酸等。

  镎原子的電子構型為(Rn)5f46d17s2,在水溶液中有+3~+7五種氧化態。镎(Ⅲ)很不穩定,可被氧氧化到镎(Ⅳ)。镎(Ⅳ)比鈾(Ⅴ)穩定,不如钚(Ⅳ)穩定。镎(Ⅴ)是镎在水溶液中最穩定的價態,以NpO2+形式存在,溶液酸度的增加使得镎(Ⅴ)表現出明顯的歧化傾向。由於镎(Ⅳ)和镎(Ⅵ)比镎(Ⅴ)更易形成絡合物,加入絡合劑會加強镎(Ⅴ)的歧化反應。镎(Ⅵ)以NpO22+形式存在,它不如钚(Ⅵ)穩定,容易被還原為镎(Ⅴ),這與超鈾元素的高價穩定性隨原子序數的增加而降低的一般規律稍有不同。镎(Ⅶ)隻有在堿性溶液中是穩定的,在酸性溶液中很快被還原為镎(Ⅵ)。

  制取 镎可用鈣或鋇還原镎的氟化物制得。可稱量的镎237是在反應堆中由鈾燃料通過下列反應獲得的:

在天然鈾反應堆中,大部分镎237是通過鈾238(n,2n)反應產生的;而在鈾235豐度較高的反應堆中,特別是在高燃耗時,镎237主要經過鈾235兩次俘獲中子生成。根據硝酸溶液中四價和六價镎可被磷酸三丁酯萃取,五價镎不被萃取的性質,對普雷克斯流程作某些改變,就可控制镎在流程中的走向,從而與鈾、钚和裂變產物相分離。

  應用 镎237主要用來制備钚238;後者具有γ輻射少、使用周期長等優點,可用作航天、航海及醫學等特殊需要的同位素能源。

  

參考書目

 C.克勒爾著,《超鈾元素化學》編譯組譯:《超鈾元素化學》,原子能出版社,北京,1977。(C.Keller,TheChemistry of the Transuranium Elements,Verlag Chemie,Weinheim,1971.)