Neptünyum Elementi Nedir? Genel Özellikleri Nelerdir?

Neptünyum elementi uzun süre doğada varlığına inanılmayan hatta varlığı reddedilen bir element türüdür. Fakat bir süre sonra yapılan daha kapsamlı çalışmalar sonucunda nötron taneciklerinin neden olduğu transmutasyon bir diğer adıyla dönüşüm tepkimeleri sebebiyle Uranyum elementin içerisinde belirli miktarda olduğu anlaşılmıştır. Bununla birlikte, uranyum nadiren bulunduğundan, Np çıkarılmayacaktır. Diğer bir deyişle Uranyum ötesi (Transuranyum) denilen elementlerden bir tanesidir. Bu transuranyum atomlarının kütle sayısı 92’den fazladır; elementler serisindeki 11 elementten oluşur. Neptünyum elementini bu sebeptendir ki yüksek miktarlarda elde edebilmenin bilinen tek yolu hızlandırıcı ve nükleer reaktörler yardımıyla Uranyum’a nötron bombardımanı yaptırılmasıdır. Bu işlemler sonucunda açığa Neptünyum elementi çıkmaktadır. Fakat bu yöntemin kullanılması ileri düzeyde nükleer teknoloji gerektirmektedir. Bu teknolojiye sahip ülke ve tesislerde Neptünyum elementi yapay olarak üretim faaliyeti göstermektedir.  Neptünyum elementi, “neptünyum serisi” olarak da bilinen bir bozunma zincirine sahiptir. Bu zincir, pro’dan uranyuma giden Np-237 içerir ve daha sonra Bistuth-209 ve Talium-205’ten ayrışır.

Neptünyum Elementinin Periyodik Tabloda Yeri ve Atomik Özellikleri Nelerdir?

Neptünyum elementi periyodik tabloda yeri 3B grubunda ve 7. periyotta bulunmaktadır. 3B grubu ise geçiş metallerinin bir alt serisini oluşturan aktinitlerin bulunduğu grup olarak bilinmektedir. Neptünyum elementinin simgesi Np, atom numarası ise 93’dür. Atom ağırlığı değeri 239 olan Neptünyum elementi nadir elementler grubunda yer almaktadır. Çekirdeğinin kristal yapısının sahip olduğu biçim ortorombik olarak bilinmektedir. Neptünyum elementinin en yaygın bilinen diğer kimyasal özellikleri ise şu şekildedir; proton sayısı 93, nötron sayısı 144 ve elektron sayısı 93’dür. Elektronları için enerji seviyelerinin dağılımı sırasıyla; 2,8,18,32,22,9,2’dir. Neptünyum’a ait elektron dizilimi ise [Rn] 5f4 6d1 7s2 olarak bilinmektedir. Sahip olduğu değerlik diğer bir isimle valans değeri 3,4,5,6’dır. Neptünyum elementi 1 adet iyonizasyon potansiyeline sahiptir ve bu değer de 6.2657V olarak saptanmıştır. Sahip olduğu elektronegatiflik değeri 1,36 aynı zamanda atomik hacim değeri ise 11,62cm3 / mol olarak bilinmektedir. Eğer neptünyum elementi bir bozunma yaşıyorsa bunun sebebi Alfa emisyonuna uğramış olmasıdır. Neptünyum’un sahip olduğu kararlı izotoplar yoktur. Yoğunluk değeri 20,45 g/cm3’dür. Neptünyum elementinin 3 adet kafes parametresi değeri bulunmaktadır ve bunlar sırasıyla; 6,663A, 4,723A ve 4,887A’dır.

Neptünyum Elementi Kimyasal Özellikleri Nelerdir?

Neptünyum elementinin herhangi bir manyetiklik niteliği yoktur. Sahip olduğu özgül ısı değeri 0.12 J/gK’dır. Buharlaşma ısısı ise 355 kJ/mol’dür. Sahip olduğu termal iletkenlik katsayısı 0,063W/cMK ve ısıl genleşme katsayısı ise 28 x 10^ -6 K^-1 olarak bilinmektedir. Neptünyum; metal gümüşî renge yakın, sünek ve katı halde bulunan bir aktinit metalidir. Fiziksel işlenebilirlik açısından Uranyum’a oldukça benzerlik göstermektedir. Aktinit grubu içerisinde bulunan en yoğun elementtir, aynı zamanda tüm elementler içerisinde bulunan en yoğun 5. elementtir. Erime ve kaynama noktaları arasında geniş bir aralık bulunmaktadır. Bu sebeple elementler arasında en geniş sıvı aralığına sahip elementtir. Neptünyum elementi kimyasal özellikleri anlamında reaktif bir elementtir. Sayısız derece de kimyasallarla yeni bileşikler oluşturabilir. Neptünyum elementi su, oksijen ve asitler içerisinde çözünebilmektedir. Alkali içeriklerde ise çözünemez.  Neptünyum elementine ait iyonlar hidroliz oluşumuna yatkınlık gösterir. Neptünyum elementi hava ile temas ederse yüzeyde oksit tabakası oluşturmaktadır ve bu tepkimenin hızı sıcaklığa bağlı olarak artış gösterir. Neptünyum elementi kovalent bağlanma ve yüksek elektrik direnci göstermesi gibi konularda yarı metaliklere benzerlik göstermektedir.

Neptünyum Elementinin Keşfi ve Kullanım Alanları Nedir?

Neptünyum elementinin keşfi ilk olarak Amerikalı fizikçiler Edwin M. McMillan ve Phillip H. Abelson tarafından Kaliforniya Üniversitesi’ne bağlı çalışmalar yürüten Berkeley Radyasyon Labarotuvarında 1940 yılında bulunmuştur. Uranyum elementini hızlandırıcı cihazlar yardımıyla nötron bombardımanına tutulmuş ve bu sayede Neptünyum-239 izotopu elde edilmiştir. Berkeley bu keşfiyle beraber yaptığı açıklamada; atom bombası yapımının önünde ki engelleri kaldırdıklarından bahsetmiş ve keşfini ilan etmiştir. Ardından 1944 yılında Neptünyum elementinin ilk toplu örneği izole edilmiştir. Neptünyum elementinin adı Neptün gezegeninden ilham alınarak verilmiştir. Periyodik tabloda Uranüs’ten esinlenen Uranyum elementinin ardından konumu sebebiyle Neptün gezegeninin ismiyle adlandırılmıştır.

Neptünyum elementi madenciliği yapılamayan bir element türüdür. Yalnızca yapay olarak elde edilmektedir ve bu sebeple ticari olarak bir kullanımı da bulunmamaktadır. Nükleer teknoloji sektörleri gelişmişlik gösteren ülkelerde deneysel çalışmalar için kullanılmaktadır. Nükleer dedektörler bulunduran araştırma tesislerinde bileşen olarak yine neptünyum elementinin kullanımını görmekteyiz. Neptünyum elementi dönüşüm göstererek Uranyum pilleri üretiminde de aktif rol oynamaktadır. Uzay araçlarının enerji açığını gidermek için çalışan radyoizotop termal jeneratörlerde kullanılan Plütonyum izotopunun üretilmesinde de aktif rol oynamaktadır. Yine nükleer silahlarda yakıt olması amacıyla Neptünyum elementinden faydalanılmaktadır. Neptünyum elementiyle ilgili önemli fakat az bilinen gelişmeler aşağıda ki gibidir;

• Dünya’da bulunan toplam Neptünyum elementi miktarı gramla ifade edilebilecek kadar azdır.
• Ortalama her yıl nükleer reaktörler aracılığıyla 50 ton Neptünyum elementi üretilmektedir.
• Sadece neptünyum elementini kullanarak bir nükleer silah elde edilmek istense yaklaşık 60 kilogram kadar neptünyum elementi gerekmektedir.
• Yapay olarak elde edilen ilk çapraz uranyum ürün elementidir.
• Neptünyum ağır bir elementtir ve bölünme reaksiyonları gösterebilmektedir.
• Mevcut uranyum elementine ait rezervin neredeyse tamamı yapay olarak neptünyum elementine dönüştürülse bile kayda değer ekonomik bir değeri bulunmayacaktır.
• Neptünyum elementi, insan sağlığı için yüksek riskli, radyoaktif, toksik bir elementtir. Ayrıca piroforiktir, yani havayla temasında kendi kendine tutuşabilir. Eğer insan vücuduna enjekte edilirse kemiklerde birikebilir. Bu nedenle kemik kanserine neden olabilir. Solunum yoluyla veya cilt temasıyla insan vücuduna alınması mümkün değildir.
• Neptünyum elementi biyolojik anlamda bir role sahip değildir. Bazı hayvan deneylerinde, Neptünyum’un hayvanın sindirim sistemi tarafından tolere edilemeyeceği belirlenmiştir.