septiembre 27, 2022
neptunio

Neptunio, ¿qué es y par qué sirve?

El neptunio es otro de los miembros de los actínidos, lo que le hace parte de la serie de elementos 5f. Su símbolo es el Np y el número atómico el 93.

Se le reconoce como el primer elemento transuránico sintetizado, hecho acaecido en 1940, gracias a un experimento controlado de bombardeo de uranio con neutrones que lograron producir al neptunio 239.

En el ámbito de la química destaca su importancia como el isótopo más ligero entre los elementos de la tabla periódica. Es un emisor alfa de larga vida, calculada su vida media con la fórmula: 2.14 x 106 años.

Lo dúctil del neptunio metálico parte de su bajo punto de fusión, estimado entre 637ºC;  su forma alfa es de alta densidad, totalizada en 20.45 g/cm3.

Tales características hacen concluyente el que la química del neptunio puede considerarse intermedia entre la del uranio y el plutonio.

Al ser un elemento altamente reactivo, se le considera compatible. De tal manera forma muchos compuestos binarios en conjunto con el carbono, fosforo, azufre, hidrogeno, nitrógeno, oxígeno y la variedad de halógenos.

Es el cuarto de la familia de los actínidos o segundo período de transición interna del sistema periódico de los elementos.

Características generales de las propiedades del neptunio

Número atómico 93

Masa atómica (g/mol) 237

Configuración electrónica [Rn]5f46d17s2

Densidad (g/ml) 20,2

Electronegatividad 1,3

Estado de oxidación +3

Primer potencial de ionización (eV)

Punto de fusión (ºC) 637

Radio atómico (Å) 1,56

Radio iónico (Å) 1,09

Valencia 3,4,5,6

El cómo se obtuvo por vez primera

Abelson y McMillan le obtuvieron bajo experimentación en el año de 1940 como resultado del bombardeo al uranio con deuterones de gran velocidad.

Ahora, de manera natural, el neptunio (o más bien el isotopo 237) se le encuentra en algunas minas de uranio en el mundo, pero en cantidades relativamente pequeñas.

Es más común obtener el neptunio de manera abundante como un subproducto al fabricarse el plutonio 239. El neptunio metálico se obtiene del trifluoruro de neptunio gracias a la reducción con vapor de bario a 1.20ºC.

neptunio

Propiedades  del neptunio

Se puede obtener artificialmente, siendo más rendidor y eficaz el proceso, ya que de forma natural la suma de las cantidades es tardía de recopilar y para nada rentable, además de los pasos adicionales para su procesamiento.

Este metal blanco plateado es químicamente similar al uranio.

Existe por igual diversas variedades cristalinas de este elemento, mucho más maleables y dúctil, lo que acelera los procesos y rentabilidad.

Sus propiedades reactivas le hacen mezclable a la mayoría de los elementos.

El neptunio suele presentarse en diversos grados de oxidación, siendo éstos: +3, +4, +5, +6, y +7, siendo el grado +5 el que posee mayor estabilidad.

El motivo por el cual se encuentra entre el uranio y el plutonio en la tabla periódica, es su pertenencia a la serie de los actínidos y el primer elemento transuránico.

Aunque se han encontrado trazas en las minas de uranio (muy pequeñas), se le considera de baja a nula existencia en el planeta; esto se debe a su alta inestabilidad nuclear.

En las plantas con reactores nucleares se produce este metal a partir del uranio.

Además de ser un metal pirofórico, es altamente cancerígeno.

Considerado el quinto metal más denso en la naturaleza (aunque sea elaborado de manera artificial, acá hablamos del material resultante).

Se le encuentra cierta similitud con el uranio, tanto en las manipulaciones físicas como a las interacciones químicas.

Existen 24 isótopos de neptunio producidos por el hombre, siendo el 237 el más estable (vida media de 2.14 millones de años), seguido por el 236 (vida media de 154 mil años) y luego el 235 (vida media de un año y 1 mes).

Propiedades físicas

El punto de fusión está situado a los 637ºC y el punto de ebullición a los 4.000ºC.

Se le encuentra en estado sólido en condiciones ambientales promedio.

De manera organoléptica , se le considera un metal duro, plateado e inodoro, con una densidad de 20.250 kg/m3.

El caso del neptunio es excepcional en lo que se refiere a la superconductividad, misma que exhibe a pesar de ser un metal paramagnético y que por lo tanto, posee elevados magnetismos que deberían –en teoría, reducir la conductividad.

Propiedades químicas

Es altamente radiactivo, lo que le hace letal para todos los seres vivos y muy contaminante para los minerales y cosas.

En los seres humanos, es una de las principales causas del cáncer óseo, además de tener efectos devastadores en el tracto digestivo, mucosas y visión.

Tiene 3 variedades alotrópicas: el alfa (ortorrómbico), dado a temperatura ambiente; el beta (tetragonal), presente a una temperatura superior a los 280°C; y el gamma (cúbico), dado a una temperatura superior a los 577°C.

Su estructura atómica está conformada por 93 electrones (que me dan su número atómico), 144 neutrones y 93 protones. Su nube electrónica oscila en 7 niveles energéticos.

Propiedades mecánicas

Como metal, es altamente dúctil, con una resistencia muy elevada, comparable o a la par de la del manganeso.

Usos del neptunio

Este es otro de los elementos de la tabla periódica del bloque de los actínidos que posee una escasa aplicación de valor común para la humanidad.

Una de esas aplicaciones deriva del uso del isótopo 237Np en el predio de la investigación científica como alimentador de los dispositivo aplicados a la detección de neutrones de alta energía, del orden de los MeV.

Los vehículos de combate y exploración aérea, fluvial y terrestre del ámbito militar utilizan al neptunio 237 en sus dispositivos generadores de energía eléctrica, brindando una alimentación continuada que se ha hecho parte del secreto militar, en pro de que los investigadores civiles no busquen sintetizar tal tecnología, lo que la haría parte de un peligro para todos y objeto de diatribas legales.

Se le da uso para la producción de plutonio 238, ya que cuando el neptunio 237Np es bombardeado con neutrones, suele producir el isótopo 238Np, mismo que por decaimiento beta se transforma en 238Pu, que funge como un emisor de partículas alfa de gran importancia militar.

Al ser un elemento fisionable, teóricamente se cree que debería ser utilizado como combustible en reactores nucleares de neutrones veloces. En cambio, prefieren darle uso como arma nuclear, siendo las creadas las primeras –y quizás únicas- que fueron desactivadas en la solicitud de desarme nuclear estimulado por Barack Obama.

Las universidades suelen realizar estudios de química y física aplicada con el neptunio, todos de manera teórica debido a su toxicidad y radiactividad, lo que ha retrasado también el sentido de encontrarle un uso más provechoso, en especial en le generación de energía para los países que al menos posean una planta de energía nuclear.

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