ĂlĂ©ment chimique de synthĂšse, le neptunium est reprĂ©sentĂ© par le symbole Np et le numĂ©ro atomique 93. Il est le premier Ă©lĂ©ment mĂ©tallique radioactif parmi les transuraniens et figure dans la famille des actinides. Le neptunium 237 est son isotope le plus stable et il est produit dans les rĂ©acteurs nuclĂ©aires. Il se prĂ©sente Ă©galement comme une forme de trace dans le minerai d’uranium. Cet Ă©lĂ©ment fut dĂ©couvert en 1940 Ă l’universitĂ© de Californie. Dans le tableau pĂ©riodique, il vient aprĂšs l’uranium. Son nom fait rĂ©fĂ©rence Ă la planĂšte Neptune qui suit Uranus dans le systĂšme solaire.
Le neptunium se classe dans la 7e pĂ©riode du bloc f. Sa configuration Ă©lectronique est de [Rn] 5f4 6d1 7s2 et ses Ă©lectrons par niveau d’Ă©nergie sont : 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2.
C’est un Ă©lĂ©ment de masse atomique 237 u. Son rayon atomique et son rayon de covalence sont respectivement 155 pm et 190 ± 1 pm. Les nombres qui dĂ©crivent l’Ă©tat d’oxydation de son atome sont : 6, 5, 4, 3. Sur lâĂ©chelle de Pauling, son Ă©lectronĂ©gativitĂ© est de 1,36. Son oxyde est constituĂ© d’espĂšces amphotĂšres. Son Ă©nergie d’ionisation est de 6,265 7 eV.
Ă l’Ă©tat naturel, le neptunium est un corps solide de couleur mĂ©tallique argentĂ©e. Sa masse volumique est de 20,25 g·cm-3 Ă une tempĂ©rature de 20 °C. Son systĂšme cristallin se prĂ©sente sous la forme orthorhombique. Cet Ă©lĂ©ment fond Ă 644 °C et bout Ă 3 999,85 °C. Son Ă©nergie de fusion s’Ă©lĂšve Ă 5,19 kJ·mol-1 et son Ă©nergie de vaporisation est Ă 336 kJ·mol-1. Le volume molaire du neptunium est de 11,59Ă10-6 m3·mol-1 et sa chaleur massique, 29,46 J·kg-1·K-1. Sa conductivitĂ© Ă©lectrique est Ă©valuĂ©e Ă 0,822Ă106 S·m-1 et sa conductivitĂ© thermique Ă 6,3 W·m-1·K-1. Le neptunium est enregistrĂ© sous le numĂ©ro CAS 7439-99-8 et celui du ECHA est le 100.028.280.
Philip Abelson et Edwin McMillan ont dĂ©couvert le neptunium en 1940, au Berkeley Radiation Laboratory de l’universitĂ© de Californie Ă Berkeley. L’isotope 239 du neptunium a Ă©tĂ© le produit d’un bombardement de l’uranium 238 avec des neutrons. Sa demi-vie est de 2,4 jours. Cette production constitue l’Ă©tape intermĂ©diaire qui a conduit Ă l’obtention du plutonium 239.
La prĂ©paration du neptunium sous sa forme mĂ©tallique se fait en utilisant le composĂ© NpF3 dans des vapeurs de baryum ou de lithium Ă 1 200 °C. Ce mĂ©tal, de caractĂšre argentĂ©, est chimiquement assez rĂ©actif. Il se prĂ©sente, au moins, sous trois structures allotropiques. D’abord, Ă tempĂ©rature ambiante, l’alpha-neptunium a une forme orthorhombique et une densitĂ© de 20,25. Ensuite, au-dessus de 280 °C, le bĂȘta-neptunium prĂ©sente une structure tĂ©tragonale, sa densitĂ© est de 19,36 Ă 313 °C. Enfin, le gamma-neptunium, Ă une tempĂ©rature au-dessus de 577 °C, prend une forme cubique. Ă 600 °C, sa densitĂ© est de 18,00.
Le neptunium forme des oxydes dont les valences sont pareilles Ă celles de l’uranium, en particulier le Np3O8 et NpO2. Il donne aussi des composĂ©s halogĂ©nures comme le NpF3, le NpF4, le NpCl4, le NpBr3 et le NpI3.
Cet Ă©lĂ©ment peut se prĂ©senter sous quatre degrĂ©s d’oxydation, en milieu aqueux. Le premier degrĂ© est le Np3+ avec un nombre d’oxydes (n.o) Ă©gal Ă +3. Il est de couleur pourpre pĂąle semblable Ă l’ion rare Pm3+. Le second est le Np4 , dont le nombre d’oxyde est +4 et de couleur jaune verte. Le troisiĂšme, le NpO2+, a un n.o +5 de couleur bleue verte. Le quatriĂšme est le NpO22+ de n.o Ă©gal Ă +6 et caractĂ©risĂ© par une couleur rose pĂąle.
Le neptunium prĂ©sente 20 radio-isotopes connus, parmi lesquels le 237Np est le plus stable avec une demi-vie de 2,14 millions d’annĂ©es. Celle du 236Np est de 154 000 ans et celle du 235Np 396,1 jours. Tous les autres isotopes ont une demi-vie infĂ©rieure Ă 4,5 jours, la majoritĂ© Ă©tant infĂ©rieure Ă 50 minutes.
Le poids atomique des isotopes du neptunium varie entre 225,0339 u pour le 225Np et 244,068 u pour le 244Np.
Les isotopes les plus stables figurent dans le tableau suivant :
| Iso | AN | PĂ©riode | MD | Ed MeV | PD |
| 235Np | {syn.} | 396,1 j | α Δ | 5,192 0,124 | 231Pa 235U |
| 236Np | {syn.} | 154 000 a | α ÎČ– Δ | 5,020 0,940 0,940 | 232Pa 236Pu 236U |
| 237Np | {syn.} | 2,144Ă106 a | α FS | 4,959 â | 233Pa PF |
Le neptunium 236 peut ĂȘtre divisĂ© en neutrons thermiques avec une section efficace de fission assez Ă©levĂ©e. Selon le HBPC, elle est aux environs de 2 800 barns.
La division du neptunium 237 en neutrons thermiques est faible avec une section efficace de fission de 19 milli-barns. Cette derniĂšre peut ĂȘtre plus Ă©levĂ©e pour une division en neutrons de forte Ă©nergie. Par consĂ©quent et en thĂ©orie, le neptunium 237 pourrait ĂȘtre utilisĂ© pour fabriquer un systĂšme d’armes Ă fission ou servir de combustible dans un rĂ©acteur. L’US DOE a rendu cette information publique en 1992, cependant l’utilisation rĂ©elle de neptunium dans la production d’armes n’a pas Ă©tĂ© Ă©tablie, Ă ce jour.
Des chercheurs de l’UniversitĂ© de Californie (Laboratoire National de Los Alamos) ont travaillĂ© sur un projet d’armes de destruction massive amĂ©ricaines en septembre 2002. Ils ont rĂ©vĂ©lĂ© qu’on pouvait fabriquer une arme Ă fission avec un mĂ©lange dâuranium enrichi et de neptunium 237. Toutefois, la quantitĂ© de ce dernier sera moindre par rapport Ă celle quâils ont prĂ©vue. Cela constitue la toute premiĂšre masse critique nuclĂ©aire basĂ©e sur l’utilisation du neptunium 237, mĂ©langĂ© avec de l’uranium enrichi au lieu de l’uranium ou du plutonium. Il est intĂ©ressant de savoir que le neptunium 237 a quatre nuclĂ©ons de plus que l’uranium 233 (fissile).
Le neptunium 237 peut potentiellement favoriser la multiplication des armes nuclĂ©aires, ce qui renforce la nĂ©cessitĂ© de protĂ©ger les matiĂšres sĂ©parĂ©es. De plus, il est lâactinide mineur le plus abondant produit par les rĂ©acteurs Ă eau lĂ©gĂšre, reprĂ©sentant environ 45 % des noyaux dans le combustible irradiĂ©.
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