Elementlerin periyodik tablosunda 93 numaralı element olan Neptunium, sentetik olarak üretilen ilk transuranik element ve aktinit serisinin keşfedilecek ilk transuranik elementidir. Keşfi, Enrico Fermi’nin uranyumu nötronlarla bombalama girişimi de dahil olmak üzere elementin birkaç yanlış keşfini takip etti. Bu deney, fisyonun keşfine veya atomların bölünmesine yol açtı.
Neptünyum, yine radyoaktif olan uranyum ve plütonyum arasında periyodik tabloda yer almaktadır. Adını gezegenlerden alan bu elementlerin üçünün de çekirdeklerinde 92 ile 94 arasında proton bulunur ve bu protonlar nükleer fisyon reaksiyonu veya “atomik fisyon”a uğrayacak kadar büyüktür. Bu özelliklerinden dolayı uranyum ve plütonyum nükleer santrallerde ve silahlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Neptünyum ise periyodik tablodaki komşularından daha sonra keşfedildi ve yaygın olarak kullanılmıyor. Neptünyum, uranyum ve plütonyumun nükleer reaksiyonları tarafından üretildiği ve milyonlarca yıl boyunca zararlı radyoaktif atık olarak kalabileceği için, çalışma için önemli bir unsur olmaya devam ediyor. Nükleer atığın güvenli ve uzun süreli depolanmasını sağlamak için neptünyumun kimyasının anlaşılması esastır.
Öğe özellikleri
Atom numarası (çekirdekteki proton sayısı): 93
Atom sembolü (elementlerin periyodik tablosunda): Np
Atom ağırlığı (atomun ortalama kütlesi): 237
Yoğunluk: İnç küp başına 11,48 ons (santimetreküp başına 19,86 gram)
Oda sıcaklığında durumu: katı
Erime noktası: 1,191°F (644°C)
Kaynama noktası: 7052 F (3900 C)
Doğal izotopların sayısı (aynı elementin farklı nötron sayılarına sahip atomları): 4 – Neptunium-237 ila Neptunium-240. Laboratuvarda oluşturulan bilinen 21 izotop daha var.
En yaygın izotop: Np-237
neptünyumun keşfi
İtalyan bilim adamı Enrico Fermi, 1934’te 93. elementin keşfini iddia eden ilk kişiydi. Uranyumdan daha ağır elementlerin (92. element) uranyumun nötronlarla bombardıman edilmesiyle oluşabileceğini öne sürdü. Teorik olarak, bu, uranyum atomlarına bir nötr kütle birimi ekler, ardından beta bozunmasına veya negatif yük kaybına uğrayarak bir nötronu bir protona dönüştürür ve toplam 93 protonlu bir elementle sonuçlanır. Fermi’nin deneyi nihayetinde bir element üretmedi; Nötronlar, uranyum atomlarıyla kaynaşmak yerine uranyum atomlarını radyoizotopun birçok parçasına ayırır. Fermi, o sırada aslında ilk fisyon deneyini veya atomik fisyonu gerçekleştirdiğini bilmeden yanlış bir iddiada bulunduğu için eleştirildi.
Sadece dört yıl sonra, 1938’de Rumen fizikçi Hurea Holuppi ve Fransız kimyager Yvette Cuchua, 93. elementi keşfettiklerine dair benzer bir yanlış rapor verdiler. Elementi doğal bir mineral örneğinde bulduklarını iddia ettiler. O zamanlar bilim adamları, uranyumdan daha fazla protona sahip elementlerin (transuranyum elementleri) doğada bulunmadığına inanarak bunu reddettiler.
Element 93, 1940 yılında California Üniversitesi, Berkeley’de güncel bir element olarak tanımlandı. Profesör Edwin Macmillan ve yüksek lisans öğrencisi Philip Abelson, Fermi tekniğine benzer bir yaklaşım kullandılar, ancak önemli bir farkla: yavaş hareket eden nötronlar kullandılar. Macmillan, nötronları yavaşlatmak ve daha sonra onları bir uranyum-238 hedefine yönlendirmek için siklotron adı verilen bir makine kullandı.Bu sefer, nötronlar uranyum atomlarını bölmek yerine, element 93’ü oluşturmak için onlarla kaynaştı. yeni bir izotopun (daha sonra Np-289 olarak adlandırıldı) varlığını gösteren olağandışı beta radyasyonu kaydetti. Macmillan ve Abelson bu elemente neptünyum adını vermeye karar verdiler çünkü Neptün, güneş sisteminde Uranüs’ten sonraki gezegendir. Keşif, bir laboratuvarda sentezlenen ilk transuranik elementti ve 1951’de Macmillan’a Nobel Ödülü kazandırdı.
Neptünyum Kaynakları
Neptünyumun 25 izotopundan dördü eser miktarda doğada bulundu, ancak bilim adamları neptunyumun yalnızca sentetik olarak üretilebileceğine inanıyorlardı. Kayalarda, toprakta ve suda bulunan uranyum, az miktarda Np-237 ila Np-240 izotopları üreten doğal bir nükleer reaksiyona girer.
Bununla birlikte, neptünyumun çoğu insan yapımıdır. Yani nükleer santrallerdeki reaksiyonların yan ürünü olarak oluşur. Bilim adamları, kullanılmış nükleer yakıttan büyük miktarlarda neptünyum çıkarabiliyorlar. Np-237, 2,14 milyon yıllık uzun yarı ömrü nedeniyle en bol bulunan neptünyum izotopudur. Neptünyumun diğer birçok izotopunun yarı ömrü kısadır ve günler içinde bozulur.
neptünyumun özellikleri
Neptunium, periyodik tablonun 5f sırasındaki aktinit serisinin bir üyesidir. Bu satır (yukarıdaki lantanit satırıyla birlikte) normal boyutlu bir sayfaya sığmayacak kadar uzun olduğundan, genellikle periyodik tablonun geri kalanından ayrı ve altında gösterilir. On beş aktinit elementinin tümü çok büyük atomik yarıçaplara sahiptir ve radyoaktiftir.
Neptunium gümüşi bir metaldir ve dört farklı oksidasyon durumu ile oldukça reaktiftir. Diğer elementlerle birleştiğinde çeşitli renk çözeltileri oluşur (mor, sarı, yeşil, pembe). Tek başına bile, neptunium sıcaklığa bağlı olarak üç farklı allotrop veya fiziksel form olarak ortaya çıkar. Aktinitlerin en yoğun olanıdır ve bilinen herhangi bir elementin en geniş sıcaklık aralığında sıvı kalabilir.
Kullanabilir miyiz?
Neptunium’un mevcut uygulamaları sınırlıdır. Neptunium, yalnızca bölünebilir bir nükleer yakıt olarak kabul edildi ve hiçbir zaman fiilen kullanılmadı. Bununla birlikte, neptünyum-237, daha sonra uydulara, uzay araçlarına ve işaretlere uzun süre güç sağlayabilen özel güç jeneratörlerinde kullanılan plütonyum-238’i üretmek için kullanılır. Neptunium-237, yüksek enerjili nötronları tespit eden bir cihazın parçası olarak nükleer fizik araştırmalarında da kullanılır.
Bize zarar verebilir mi?
Evinizde radyoaktif neptünyum olsun! Neptünyum yaygın bir ev eşyasında birikir: iyonize duman dedektörleri. Duman dedektörleri için başka bir aktinit elementi olan americium-241 radyasyon yayar ve neptünyum-237’ye dönüşür.Ancak endişelenmenize gerek yok: duman dedektörlerindeki radyoaktif madde miktarı ihmal edilebilir düzeydedir ve insan sağlığına zararsızdır. Duman dedektörleri 0,00000001 onstan (0,0000003 gram) daha az amerikyum içerir ve bu o kadar yavaş bozunur ki zaten küçük olan miktarın yalnızca yüzde 0,2’si her yıl neptünyuma dönüştürülür.
Ancak bilim adamları, kullanılmış nükleer yakıtta bulunan neptünyumun uzun süreli depolanması konusunda endişeliler. Neptünyum, toplam radyoaktif atığın yalnızca küçük bir yüzdesini oluştursa da, uzun ömrü ve uzaklaştırılmasının zorluğu nedeniyle özel bir tehdit oluşturmaktadır. Araştırmacılar daha az bilinen aktinit elementlerini ve bunların en iyi nasıl kontrol edileceğini incelediler. Kullanılmış bir nükleer yakıt çubuğundaki neptünyum milyonlarca yıl dayanabilir.
kaynak:
BBC
yazar: Tuncay Bayraktar
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]
İlk Yorumu Siz Yapın