Neptunium(IV)-oxid

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Kristallstruktur
Struktur von Neptunium(IV)-oxid
__ Np4+     __ O2−
Kristallsystem

kubisch

Raumgruppe

Fm \bar3 m

Gitterkonstanten

a = 543,4 pm[1]

Koordinationszahlen

Np[8], O[4]

Allgemeines
Name Neptunium(IV)-oxid
Andere Namen

Neptuniumdioxid

Verhältnisformel NpO2
CAS-Nummer 12035-79-9
PubChem 44148103
Kurzbeschreibung

gelbgrüner bis bräunlicher kristalliner Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 269 g·mol−1 (237Np)[2]
Aggregatzustand

fest

Dichte

11,1 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

2547 °C[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze H: siehe oben
P: siehe oben
Radioaktivität
Radioaktiv
 
Radioaktiv
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−256,7 ± 0,6 kcal·mol−1[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Neptunium(IV)-oxid, oder auch Neptuniumdioxid, ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Neptunium und Sauerstoff. Es ist das chemisch stabilste Oxid des Neptuniums.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Neptunium(IV)-oxid ist ein gelbgrüner bis bräunlicher kristalliner Feststoff[1] mit einem hohen Schmelzpunkt von 2547 °C[2]. Es ist wenig reaktiv und wird von Wasser fast nicht angegriffen. Neptuniumdioxid weist ein kubisches Kristallsystem auf, hat die Raumgruppe Fm3m, die Elementarzellen haben als Gitterparameter a = 543,4 pm[1], der Strukturtyp ist der CaF2-Typ (Fluorit) und die Koordinationszahlen sind Np[8], O[4]. Die Standardentropie beträgt 19,19 ± 0,1 cal·mol−1·K−1.[5]

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Neptunium(IV)-oxid entsteht durch thermische Zersetzung von sauerstoffhaltigen Neptuniumverbindungen, z. B. des Nitrats, Oxalats, Hydroxids oder höherer Oxide.[1][6]

\mathrm{Np(C_2O_4)_2 \cdot 6 H_2O \longrightarrow NpO_2 + 4 \ CO + 4 \ CO_2 + 6 \ H_2O}

Es wurde 1944 als erste Verbindung des damals neuen Elements hergestellt.[7]

Verwendung[Bearbeiten]

Bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstäben fällt Neptunium(IV)-oxid als Zwischenprodukt an. Als chemisch stabilste Form des Neptuniums findet es selbst wiederum Verwendung in Kernbrennstäben. Dazu wird es (vor allem das Isotop 237Np zusammen mit unwesentlichen Mengen anderer Neptuniumisotope) vom abgebrannten Reaktorbrennstoff abgetrennt und in Brennstäbe gefüllt, die nur Neptunium(IV)-oxid enthalten. Diese werden wieder in den Kernreaktor eingesetzt, wo sie erneut mit Neutronen bestrahlt werden; aus dem 237Np wird 238Pu erbrütet.

Durch Reaktion von Neptuniumdioxid mit Tetrachlormethan bei höheren Temperaturen gelingt die Darstellung von Neptunium(IV)-chlorid.[8]

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Einstufungen nach der Gefahrstoffverordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, System Nr. 71, Transurane, Teil C, S. 7–10.
  2. a b c d David R. Lide (Ed.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90th Edition (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-77.
  3. Diese Substanz wurde in Bezug auf ihre Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  4. Elmer J. Huber, Jr., Charles E. Holley, Jr.: Enthalpy of Formation of Neptunium Dioxide, in: Journal of Chemical Engineering Data, 1968, 13 (4), S. 545–546 (doi:10.1021/je60039a029).
  5. Edgar F. Westrum, Jr., J. B. Hatcher, Darrell W. Osborne: The Entropy and Low Temperature Heat Capacity of Neptunium Dioxide, in: Journal of Chemical Physics, 1953, 21 (3), S. 419 (doi:10.1063/1.1698923).
  6. J. A. Porter: Production of Neptunium Dioxide, in: Industrial and Engineering Chemistry Process Design and Development, 1964, 3 (4), S. 289–292 (doi:10.1021/i260012a001).
  7. Robin Giroux: Neptunium, Chemical & Engineering News, 2003.
  8. C. Keller: Die Chemie des Neptuniums, in: Fortschr. chem. Forsch., 1969/70, 13/1, S. 69.

Literatur[Bearbeiten]