Chapitres
Carte d'identité du Neptunium
Le Neptunium est un élément chimique métallique gris argenté, de symbole atomique Np et de numéro atomique Z = 93.
Sa structure électronique est donc la suivante : (K)2(L)8(M)18(N)32(O)22(P)9(Q)2 soit 93 électrons répartis dans les différentes couches.
Dans le tableau périodique, il est situé sur la septième période et il appartient à la famille des actinides.
Le Neptunium a une électronégativité égale à 1,36 (à noter que l’élément le plus électronégatif est le Fluor, avec une électronégativité égale à 3,98. A contrario, l’élément le moins électronégatif est le Francium, avec une électronégativité égale à 0,7).
Enfin, il a une masse molaire égale à 237,0 g/mol.
Le tableau ci-dessous résume l’ensemble de ces informations :
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Symbole atomique: Np
Numéro atomique: Z= 93
Principal isotope: /
Structure électronique: (K)2(L)8(M)18(N)32(O)22(P)9(Q)2
Configuration électronique: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f46s26p66d17s2
Période: 7
Groupe: /
Famille: actinides
Electronégativité: 1,36
Masse molaire atomique: 237,0 g/mol
Symbole
Histoire du Neptunium
Origine du mot Neptunium
Le Neptunium doit son nom à la planète Neptune, qui elle même porte le nom du Dieu romain de la mer.
L'élément numéro 92 ayant été baptisé Uranium en référence à la planète Uranus, la septième planète du système solaire.
Par conséquent, les découvreurs de l'élément de numéro atomique 93 (qui suit donc l'élément 92), ont donc décidé de le nommer en faisant référence à la huitième planète du système solaire.
La découverte du Neptunium, un peu d'histoire
A partir de du début de l'année 1939, les recherches sur la fission nucléaire ont beaucoup progressé.
Le duo américain Edwin Mc Millan et Philip Abelson au laboratoire Berkeley de l'université de Californie a alors décidé de tenter une expérience à l'aide d'un cyclotron récemment construit dans l'Université : ils ont bombardé de l'Uranium de nombre de masse A =238 avec des neutrons.
Nous sommes alors en 1940 et c'est l'isotope 239 du Neptunium qui a été produit au cours de cette expérience.
Les principaux isotopes du Neptunium
Vingt isotopes du Neptunium ont été identifiés jusqu'à présent.
Isotopes du Neptunium présents dans la nature
Le Neptunium ne possède aucun isotope présent dans la nature, que ce soit des isotopes stables ou bien des isotopes radioactifs naturellement présents.
Isotopes radioactifs du Neptunium
Compte-tenu de ces informations, on en déduit que les vingt isotopes connus du Neptunium sont des isotopes radioactifs et sont issus de synthèses : ce sont des radioisotopes synthétiques.
Parmi ces vingt isotopes radioactifs, l'isotope de nombre de masse A = 237 est celui qui a la durée de demi vie la plus élevée. Elle est estimée à un peu plus de deux millions d'années.
L'isotope 238 a quant à lui un temps de demi-vie de l'ordre de 154 000 ans et l'isotope 235 une durée de demi vie à peu près égale à 396 jours.
Tous les autres isotopes connus du Neptunium ont des temps de demi-vie de l'ordre de quelques jours, ou quelques minutes.
Le Neptunium sous ses différentes formes
Le Neptunium sous forme de corps simple
C'est un métal grisâtre, très dense (20 fois plus que l'eau !) qui réagit avec le dioxygène en formant des oxydes de neptunium.
L'isotope 237 du Neptunium est aujourd'hui celui qui est le plus synthétisé car c'est le seul qui a une durée de demi-vie suffisamment longue pour être produit en grande quantité et être isolé facilement.
Le Neptunium a des effets non négligeables sur la santé. Au delà de sa radioactivité, il est également toxique, et il a tendance à s'accumuler dans les os, ce qui fait de lui un élément chimique soupçonné de générer des cancers des os.
Les ions du neptunium en solution aqueuse
Lorsqu'il est en solution aqueuse, le Neptunium peut se présenter sous forme d'ions dans différents états d'oxydation, allant de +3 à +7. Chacun d'entre eux a une couleur caractéristique, et leur stabilité peut dépendre d'un certain nombre de paramètres, comme par exemple le pH du milieu, la présence d'agents oxydants ou réducteurs, etc. Peuvent être cités :
- L'ion Neptunium III de formule Np3+ : c'est un cation monoatomique de couleur pourpre / bleu sombre qui a un défaut de trois électrons. Lorsqu'il se trouve en présence de Dioxygène, il a tendance à être oxydé en ion neptunium IV. En solution dans l'eau, il s'hydrolyse en ion NpOH2+
- L'ion Neptunium IV, de formule Np4+ : c'est un cation monoatomique de couleur jaune / vert pâle qui a un défaut de quatre électrons. Lorsqu'il se trouve en milieu basique, il a tendance à s'hydrolyser pour former pour former de l'Hydroxyde de Neptunium, de formule de Np(OH)4 ou encore de l'Oxyde de Neptunium, de formule NpO2.
- L'ion Neptunium V, de formule NpO2+ est un ion de couleur bleu - vert en solution aqueuse, où il se comporte comme un acide fort selon la définition de Lewis. Il est stable et constitue d'ailleurs la forme ionique la plus courante du Neptunium en solution aqueuse. Lorsqu'il se trouve en solution basique, il s'hydrolyse sous les formes suivantes : NpO2OH and NpO2(OH)2−.
- L'ion Neptunium VI, de formule NpO22+se présente sous une couleur rose lorsqu'il se trouve en solution acide, et une couleur jaune - vert dans les autres cas. C'est un acide fort suivant Lewis. Cependant, bien qu'il soit relativement stable, il peut être facilement réduit en ion Neptunium (V)
- L'ion Neptunium VII : sa formule supposée est NpO53− bien qu'elle soit a priori un peu plus complexe. Il se comporte comme une base forte.
Composés à base de neptunium
Trois oxydes de Neptunium sont aujourd'hui répertoriés dans la littérature scientifique : il s'agit des oxydes de formules : NpO2, Np2O5, et Np5O8. Cependant, certaines études indiquent que seuls les deux premiers existeraient vraiment.
L'oxyde de neptunium IV de formule NpO2 est un oxyde de couleur vert - marron, et est l'un des oxydes formés par réaction entre le dioxygène et le Neptunium métallique.
L'oxyde de Neptunium de formule Np2O5 quant à lui, est de couleur marron - noir, et est un oxyde relativement instable, et a même tendance à se décomposer en Oxyde de Neptunium IV (NpO2) et en dioxygène lorsqu'il est soumis à des températures au delà de 420°C.
Les applications du Neptunium
L'application principale du Neptunium, et notamment de l'isotope 237, est son utilisation en tant que précurseur dans la production du Plutonium, et plus précisément de l'isotope 238 du Plutonium.
Le Neptunium pourrait également être utilisé pour des applications militaires, comme combustible dans un réacteur, ou encore pour fabriquer une arme à fission. Les propriétés du Neptunium pour cette application sont connues et publiques depuis l'année 1992. Cependant, jusqu'à présent, il n'a jamais été confirmé que le Neptunium a déjà réellement été utilisé pour la fabrication d'une arme.
A noter que le Neptunium est tout de même considéré comme un élément chimique qui pourrait entraîner la prolifération des armes nucléaires.
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Bonjour,
Je fais un petit DM sur le neptunium mais j’ai besoin d’une informations que je n’ai pas trouver ou mal comprises.
Seriez vous si on peut trouver du neptunium dans un objet par exemple ou autre ? Si oui lequel ?
Merci pour votre réponse
Bonjour,
Le neptunium est un élément chimique radio-actif, obtenu artificiellement à partir de l’uranium, il paraît donc très peu probable de le retrouver dans les objets !
Bonne journée