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镎為(wei)93號(hao)元(yuan)素。銀白色(se)金屬，有放射性。密度18.0~20.45g/cm3。熔點640℃，沸點3902℃。空氣中(zhong)(zhong)緩慢地被氧化。在(zai)50℃時能與(yu)氫(qing)反(fan)應生(sheng)成(cheng)黑色(se)片(pian)狀(zhuang)氫(qing)化物，化學性質與(yu)鈾(you)相似，溶(rong)于鹽酸(suan)。在(zai)水(shui)溶(rong)液中(zhong)(zhong)顯示出五種(zhong)氧化態：Np3+（淡(dan)紫色(se)）、Np4+（黃綠色(se)）、NpO2+（綠藍(lan)色(se)）、NpO?2+（粉紅色(se)）。镎在(zai)自(zi)然界中(zhong)(zhong)幾乎不存在(zai)，通常由(you)人工(gong)制成(cheng)，這是因(yin)為(wei)237Np的半衰期是2.2×10?年(nian)，比(bi)地殼形(xing)成(cheng)的年(nian)齡少三(san)個數量(liang)級。只有在(zai)鈾(you)礦中(zhong)(zhong)存在(zai)極微量(liang)，這是由(you)鈾(you)衰變(bian)后(hou)的游蕩中(zhong)(zhong)子產生(sheng)的。同位(wei)素239Np半衰期僅2.35天(tian)。

加(jia)州大學(xue)伯克利分(fen)校教(jiao)授(shou)埃德溫·麥(mai)克米倫(lun)和艾貝爾森于1940年(nian)在伯克利首次合成(cheng)镎元素。

發現簡史

名稱由來：得(de)名于海王星的名字(zi)“Neptune”；發現地點：美國

1940年，由麥克(ke)米倫(lun)（E.M.McMillan）和艾貝爾森(sen)（P.H.Abelson）用中子(zi)轟擊(ji)鈾(you)獲得半(ban)衰期(qi)為2.3天(tian)的239Np。

化學(xue)家們尋(xun)找93號元(yuan)素(su)的(de)工作在20世紀20年(nian)代里就已經(jing)開始了。當時這(zhe)(zhe)個元(yuan)素(su)按預定被放置在第VIIB族(zu)元(yuan)素(su)，屬于錳副族(zu)。所(suo)以曾經(jing)有(you)科學(xue)家企圖(tu)從軟錳礦中發現這(zhe)(zhe)一元(yuan)素(su)，但沒有(you)成功。今天(tian)的(de)93號元(yuan)素(su)镎被列在錒系(xi)元(yuan)素(su)中。

由于核裂變產生許多碎(sui)片(pian)(pian)，不少自然界不存在的元(yuan)素從(cong)這些碎(sui)片(pian)(pian)中陸續(xu)被發現，還(huan)有許多已知元(yuan)素的同位素也從(cong)這些碎(sui)片(pian)(pian)中找到。它成了一個元(yuan)素的“聚寶盆”。

镎就是從(cong)這個“聚(ju)寶盆(pen)”中發現的(de)(de)。1939年(nian)春(chun)，美(mei)國物(wu)理(li)學家麥克米倫在分析(xi)鈾裂變產(chan)物(wu)時(shi)發現了痕(hen)量半衰期(qi)為2.3天和輻(fu)射很強的(de)(de)放(fang)射性物(wu)質(zhi)。他(ta)請化學家艾貝爾森幫助分析(xi)，確定了它(ta)就是93號元素。它(ta)的(de)(de)化學性質(zhi)不(bu)與錸相似(si)，而與鈾、釷相似(si)。他(ta)們用海(hai)王星(xing)的(de)(de)名(ming)字（Neptune）來命名(ming)它(ta)為neptunium，元素符號定為Np。

镎的發(fa)現(xian)突破了古典元(yuan)素(su)周(zhou)(zhou)期表的界限，為(wei)鈾后元(yuan)素(su)，或稱超(chao)鈾元(yuan)素(su)中其他元(yuan)素(su)的發(fa)現(xian)闖開了道路，為(wei)奠定現(xian)代元(yuan)素(su)周(zhou)(zhou)期系和建立錒系元(yuan)素(su)奠定了基礎。它(ta)是(shi)第一個(ge)被(bei)發(fa)現(xian)的人工合成的超(chao)鈾元(yuan)素(su)。

它最早是在(zai)1940年合成(cheng)的。而在(zai)鈾(you)(you)礦中，鈾(you)(you)-238會先捕獲中子(zi)成(cheng)為(wei)鈾(you)(you)-239，再(zai)透過β衰變成(cheng)為(wei)镎-239(半衰期2.35天)。所以(yi)在(zai)天然環境中只有(you)在(zai)鈾(you)(you)礦中有(you)極微量的镎存在(zai)。

物理性質

镎（臺灣、港澳(ao)譯作錼，舊譯作釢(nai)）是(shi)一(yi)種放射性化學(xue)(xue)元素(su) 。它(ta)的(de)化學(xue)(xue)符號是(shi)Np，它(ta)的(de)原子(zi)序數(shu)是(shi)93，屬于錒系元素(su)之一(yi)。

镎的拼(pin)音名(ming)稱是海王(wang)星(xing)的意思。比(bi)對它(ta)之前的鈾，是以天(tian)王(wang)星(xing)為名(ming)。

镎(na)-237是(shi)最穩定的(de)同位素，它的(de)半(ban)衰期有2,144,000年。

【元素名稱】 镎（拼音ná,英(ying)文名 Neptunium ）

【元素符號】 Np

【元素原子量】

【元素(su)類型 】 金(jin)屬

【相對原子質量】237.048

【常見化合價】 +3,+4,+5,+6

【電負性】1.36

【外(wai)圍(wei)電子排(pai)布】5f?6d17s2

【核外電(dian)子排(pai)布】 2，8，18，32，23，8，2

【核電荷數】93

【同位素及放射線】Np-235[1.08y] Np-236[155000y] Np-236m[22.5h] Np-237(放 α[2140000y]) Np-238[2.11d] Np-239[2.35d] Np-240[1.03h] Np-240m[7.22m]

【電子親合和能】0 KJ·mol-1

【第一電離能(neng)】600 KJ·mol-1

【第二電(dian)離能】0 KJ·mol-1

【第三電(dian)離能(neng)】0 KJ·mol-1

【單質(zhi)密度】20.45 g/cm3

【單質(zhi)熔點(dian)】640.0 ℃

【單質沸點】3902.0 ℃

【原子半徑】未知

【離子半徑】未知

【共價半徑】未知

晶體結構：

晶胞為正交晶胞。

晶胞參數：

a = 666.3 pm

b = 472.3 pm

c = 488.7 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

化學性質

自然(ran)界中的(de)(de)镎(na)(na)量是(shi)很少(shao)的(de)(de)，因為壽命(ming)最長的(de)(de)237Np其半衰期也比地球(qiu)的(de)(de)年(nian)齡(ling)短許多，即(ji)使當初有，幾乎都衰變掉(diao)了；只是(shi)由(you)于鈾俘獲中子(zi)的(de)(de)結果，連續不斷地生成镎(na)(na)，所以它(ta)才能(neng)以極少(shao)量的(de)(de)形(xing)式(shi)存(cun)在(zai)于自然(ran)界中。镎(na)(na)的(de)(de)發現是(shi)很重要的(de)(de)，它(ta)揭開超鈾元(yuan)素(su)領域的(de)(de)面(mian)紗，而且它(ta)首次啟示5f電子(zi)存(cun)在(zai)的(de)(de)可能(neng)性，即(ji)涉及錒后元(yuan)素(su)在(zai)周(zhou)期表中的(de)(de)位置問題。

镎(na)的(de)(de)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質表明，它(ta)與(yu)錒系中相(xiang)鄰近的(de)(de)元素(su)鈾(you)和钚有(you)明顯的(de)(de)差別，兩者(zhe)比(bi)較(jiao)起來，更(geng)接近于(yu)鈾(you)，特(te)別是水溶液中的(de)(de)化(hua)學(xue)行(xing)為如(ru)此。已經以(yi)公斤量生產長(chang)(chang)壽命的(de)(de)237Np，它(ta)的(de)(de)半衰期雖長(chang)(chang)達2.14×10?a，但它(ta)的(de)(de)比(bi)活度仍為天(tian)然鈾(you)的(de)(de)2000倍左右。由于(yu)研究它(ta)們時需要(yao)復雜(za)的(de)(de)設備，以(yi)及(ji)超鈾(you)元素(su)的(de)(de)毒性(xing)(xing)作(zuo)用，因而對镎(na)化(hua)學(xue)在許多方面尚(shang)待深入(ru)研究。

已知镎有18種同位素，都(dou)具有放射性，其中最有實用價(jia)值(zhi)的是239Np和237Np。前者是從238U通過中子輻(fu)照生產裂變核燃(ran)(ran)料238Pu中間(jian)核素；而后者則是熱中子反應堆(dui)乏(fa)燃(ran)(ran)料中的一個核素，它(ta)是生產238Pu的靶料。

在1200℃下用(yong)鋇(bei)蒸汽作用(yong)于NpF?可制得微量(liang)金屬(shu)(shu)镎。镎是銀白色重金屬(shu)(shu)，密度(du)為(wei)(wei)20.45g/cm3，熔點(dian)為(wei)(wei)640±1℃。金屬(shu)(shu)镎易溶于鹽酸、硫酸和含F-的硝酸中(zhong)，室溫時，金屬(shu)(shu)镎在干燥空氣中(zhong)由于表面(mian)形成一種氧化膜而顯(xian)得十分(fen)穩定。

镎的還原性很強(qiang)，可以與(yu)很多非金(jin)屬(shu)元素起反應，鑒于(yu)篇幅(fu)原因，本文僅對镎的鹵化物(wu)及镎的氧化物(wu)做簡要介紹。

氧化態主要(yao)為Np+5

還有(you) Np+2， Np+3， Np+4， Np+6， Np+7

原子體積(ji):(立方(fang)厘米/摩爾)

11.62

镎從+2到+7價(jia)(jia)有多種(zhong)化(hua)合價(jia)(jia)，+3價(jia)(jia)镎的(de)化(hua)合物及水溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)呈藍色(se)或紫色(se)，被空氣氧化(hua)成+5價(jia)(jia)的(de)镎。+4價(jia)(jia)镎的(de)化(hua)合物及水溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)，由黃(huang)綠色(se)變為深綠色(se)。+5價(jia)(jia)镎在(zai)(zai)(zai)水溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中以NpO?+形(xing)式(shi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)。+6價(jia)(jia)镎的(de)水溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)呈粉紅色(se)。+7價(jia)(jia)镎在(zai)(zai)(zai)堿性水溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中也(ye)NpO?3?的(de)形(xing)式(shi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)。

镎的氟化物

紫色(se)的NpF3和綠色(se)的NpF4是分別在H2與O2存(cun)在下，將(jiang)二氧(yang)化镎于500℃時通氟(fu)化氫制(zhi)成的。

其中NpO2可由镎的氫(qing)氧化(hua)物、碳酸鹽(yan)(yan)(yan)、草(cao)酸鹽(yan)(yan)(yan)或硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)代替。NpF4在(zai)氫(qing)氣流中加熱可還原成NpF3。這兩種氟化(hua)物都不溶于水和稀酸，因而也能從水溶液(ye)中用沉淀法制得(de)。

NpF6固態時為橙(cheng)色，氣態時無色。它可在300一(yi)500℃時以BrF3，BrF5或單質(zhi)氟(fu)對(dui)NpO2

或NpF4進行氟化而(er)得。NpF6同PuF6一樣見光便分解(jie)。由于237Np的(de)比活(huo)度低，它的(de)自輻解(jie)作用也弱。NpF6遇到(dao)痕量水分便迅(xun)速分解(jie)為氟化镎酰NpO2F2，較純的(de)NpO2F2是由NpO3·H2O

BrF3在室溫(wen)下(xia)反(fan)應(ying)，或(huo)與(yu)(yu)F2在230℃時反(fan)應(ying)，與(yu)(yu)HF在300℃時反(fan)應(ying)而(er)得(de)到；也能在真空條(tiao)件(jian)下(xia)濃(nong)縮Np(VI)的(de)氫氟酸溶(rong)液(ye)制得(de)。

固體(ti)NpO2與(yu)堿(jian)金屬(shu)碳酸(suan)鹽(yan)、碳酸(suan)氫鹽(yan)或草酸(suan)鹽(yan)在500℃的HF—O，氣(qi)流(liu)中反應(ying)，可生成三元(yuan)氟(fu)化物(wu)(wu)LiNpF5或7MF·6NpF6(M=Na，K，Rb)，它(ta)(ta)們與(yu)其(qi)他四價(jia)錒(a)系元(yuan)素的相應(ying)化合物(wu)(wu)都是(shi)同構的。此(ci)外尚有(you)Na2NpF6，Na3NpF8，K2NpF6，Rb2NpF6，Rb2·NpF7等含镎的氟(fu)化物(wu)(wu)，它(ta)(ta)們多呈綠色或粉紅一紫色。

镎的氧化物

文(wen)獻中已(yi)報道的Np—O2和Np-O2一H2O體(ti)系中的化合物有如下幾(ji)種：

氧化物：NpO，Np2O3，NpO2，Np2O5和Np3O8；

水(shui)合氧化物：NpO2OH，NpO3H2O，NpO3·2H2O和NpO2(OH)3·3H2O。

其中比較重要(yao)的(de)是(shi)NpO2，它是(shi)镎的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)中最(zui)穩定的(de)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)，常(chang)作為反應堆輻照237Nb的(de)靶料物(wu)。一(yi)般(ban)可(ke)通過加熱(re)分解(jie)镎的(de)氫氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)、硝酸鹽和(he)草酸鹽制得(de)(de)NpO2，用CO在(zai)(zai)450℃以(yi)上還原高價镎的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)也能生成(cheng)NpO2。這一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)還可(ke)在(zai)(zai)800--1000℃下在(zai)(zai)空(kong)氣中氧(yang)化(hua)(hua)(hua)金屬(shu)(shu)镎而得(de)(de)到。在(zai)(zai)氧(yang)的(de)壓力大(da)于2個大(da)氣壓時(shi)，金屬(shu)(shu)镎在(zai)(zai)25℃時(shi)就氧(yang)化(hua)(hua)(hua)為NpO2。

NpO2與許多元(yuan)(yuan)素氧(yang)化(hua)物(wu)進行固相反(fan)應，或從LiNO3一(yi)NaNO3熔鹽中沉淀，都可生(sheng)成四價、五價、六(liu)價和七價镎的(de)三元(yuan)(yuan)氧(yang)化(hua)物(wu)或氧(yang)化(hua)物(wu)相，這取決于(yu)反(fan)應條件和加入的(de)金(jin)屬氧(yang)化(hua)物(wu)。

至今所發現的(de)大多(duo)數三元(yuan)(yuan)和多(duo)元(yuan)(yuan)氧化(hua)物都(dou)是含(han)Np(IV)和Np(VI)的(de)。

制備方法

通常由人工合成。金(jin)(jin)屬镎是(shi)用鋇（Ba）還(huan)原三(san)氟(fu)化镎(NpF3)得到，為(wei)銀白色有伸展(zhan)性的金(jin)(jin)屬。

由(you)NpF3或NpF4用(yong)金(jin)屬鋇蒸(zheng)氣在1200℃還(huan)原而制得。

镎的分析測定

通常分(fen)析試(shi)樣中(zhong)(zhong)，镎(na)的(de)含量(liang)很小而(er)雜質量(liang)卻很大，因此(ci)，在大多數的(de)分(fen)析測(ce)定中(zhong)(zhong)，需(xu)要(yao)將镎(na)與其他元素經(jing)初步分(fen)離(li)，再濃(nong)縮和(he)純化(hua)。例(li)如通過價態(tai)的(de)改變、離(li)子(zi)交換或多級溶劑萃取等(deng)分(fen)離(li)方(fang)法(fa)來實現。對(dui)于(yu)镎(na)的(de)測(ce)定可有(you)多種方(fang)法(fa)，其中(zhong)(zhong)以(yi)測(ce)量(liang)“镎(na)源”輻(fu)(fu)射的(de)能譜(pu)及溶液(ye)中(zhong)(zhong)镎(na)離(li)子(zi)的(de)吸收光(guang)譜(pu)較為重要(yao)，即(ji)是輻(fu)(fu)射測(ce)量(liang)法(fa)和(he)分(fen)光(guang)光(guang)度法(fa)為主，這(zhe)兩種方(fang)法(fa)就(jiu)靈敏(min)度和(he)選(xuan)擇性而(er)言相差無幾(ji)，而(er)化(hua)學方(fang)法(fa)鑒定镎(na)則(ze)較少有(you)實際意義。

輻射測(ce)量法測(ce)定(ding)(ding)237Np是(shi)基于(yu)測(ce)量其α和(he)β射線，它的(de)(de)(de)比活度(du)很低(di)(1．58×103α粒子(zi)/μg·min)，但由于(yu)它是(shi)最靈敏的(de)(de)(de)方法，所以α測(ce)量法廣(guang)泛地用于(yu)Np的(de)(de)(de)測(ce)定(ding)(ding)。 分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度(du)法是(shi)利用镎的(de)(de)(de)水溶(rong)液和(he)有(you)機溶(rong)液均有(you)特征的(de)(de)(de)吸收光(guang)(guang)譜，根據這些光(guang)(guang)譜，不僅可以測(ce)定(ding)(ding)镎的(de)(de)(de)價態，而(er)且可以測(ce)定(ding)(ding)镎的(de)(de)(de)含量。

其他還有(you)(you)象中子活化分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)法(fa)(fa)、滴(di)(di)定法(fa)(fa)、電(dian)化學法(fa)(fa)、質(zhi)譜法(fa)(fa)、X射(she)線測(ce)定法(fa)(fa)萃取(qu)色層(ceng)法(fa)(fa)與質(zhi)譜測(ce)量相結(jie)合(he)(he)等分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)測(ce)定方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)。綜合(he)(he)起來看，活化分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)法(fa)(fa)是(shi)測(ce)定镎(na)的(de)最靈敏的(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)，但它需(xu)有(you)(you)很強的(de)中子源，分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)的(de)時(shi)間也較長。其次是(shi)d能(neng)譜法(fa)(fa)和偶氮胂111分(fen)(fen)光光度法(fa)(fa)，它們的(de)缺(que)點是(shi)對(dui)钚(bu)或鈾的(de)選(xuan)擇(ze)性差(cha)，因此應(ying)用這些方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)時(shi)，需(xu)將镎(na)與雜質(zhi)預先分(fen)(fen)離。二甲(jia)酚橙分(fen)(fen)光光度法(fa)(fa)和控制電(dian)位庫(ku)侖法(fa)(fa)，則是(shi)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)镎(na)的(de)選(xuan)擇(ze)性較好(hao)的(de)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)。其他安培滴(di)(di)定、庫(ku)侖滴(di)(di)定和絡合(he)(he)滴(di)(di)定對(dui)測(ce)定镎(na)的(de)精(jing)密(mi)度較好(hao)，但有(you)(you)時(shi)可能(neng)產生相當大(da)的(de)系(xi)統(tong)誤差(cha)。