ネプツニウム

外見がいけん
	銀ぎん白色はくしょく;
一般いっぱん特性とくせい
名称めいしょう, 記号きごう, 番号ばんごう	ネプツニウム, Np, 93
分類ぶんるい	アクチノイド
族ぞく, 周期しゅうき, ブロック	n/a, 7, f
原子げんし量りょう	[237]
電子でんし配置はいち	[Rn] 7s2 6d1 5f4
電子でんし殻から	2, 8, 18, 32, 22, 9, 2（画像がぞう）
物理ぶつり特性とくせい
相そう	固体こたい
密度みつど（室温しつおん付近ふきん）	20.25 (20℃,αあるふぁ-Np) 19.86 (313℃,βべーた-Np) g/cm3
融点ゆうてん	910 K, 637 °C, 1179 °F
沸点ふってん	4273 K, 4000 °C, 7232 °F
融解ゆうかい熱ねつ	3.20 kJ/mol
蒸発じょうはつ熱ねつ	336 kJ/mol
熱容量ねつようりょう	(25 °C) 29.46 J/(mol·K)
蒸気じょうき圧あつ
原子げんし特性とくせい
酸化さんか数すう	7, 6, 5, 4, 3（両性りょうせい酸化さんか物ぶつ）
電気でんき陰性いんせい度ど	1.36（ポーリングの値ね）
イオン化いおんかエネルギー	1st: 604.5 kJ/mol
原子げんし半径はんけい	155 pm
共有きょうゆう結合けつごう半径はんけい	190 ± 1 pm
その他た
磁性じせい	常つね磁性じせい
電気でんき抵抗ていこう率りつ	(22 °C) 1.220 µΩおめが⋅m
熱ねつ伝導でんどう率りつ	(300 K) 6.3 W/(m⋅K)
CAS登録とうろく番号ばんごう	7439-99-8
主おもな同位どうい体たい
	詳細しょうさいはネプツニウムの同位どうい体たいを参照さんしょう
	表示ひょうじ;

ネプツニウム (英えい: neptunium [nɛpˈtjuːniəm]) は原子げんし番号ばんごう93の元素げんそ。元素げんそ記号きごうは Np。アクチノイド元素げんその一ひとつ。また最もっとも軽かるい超ちょうウラン元素げんそでもある。銀ぎん白色はくしょくの金属きんぞくで、展性てんせい、延性えんせいに富とんでいる。常温じょうおん、常つね圧あつ（25℃、1atm）での安定あんていな結晶けっしょう構造こうぞうは斜はす方かた晶あきら系けい。280 °C付近ふきんから正方まさかた晶あきら系けいとなり、更さらに580 °C付近ふきんより体からだ心こころ立方りっぽう構造こうぞう (BCC) が安定あんていとなる。比重ひじゅうは20.45、融点ゆうてんは640 °C、沸点ふってんは3900 °C。原子げんし価かは+3から+7価か（+5価かが安定あんてい）。

ネプツニウム239の半減はんげん期きは2.4日にち。ウラン238は天然てんねんにも存在そんざいするので、ネプツニウム239、プルトニウム239は天然てんねんにもごく僅わずかに存在そんざいする。他たにネプツニウム236（半減はんげん期き15.4万まん年ねん）、ネプツニウム237（半減はんげん期き214万まん年ねん）などがある。

ネプツニウム237はネプツニウム系列けいれつ（ネプツニウム237からタリウム205までの崩壊ほうかい過程かていの系列けいれつ）の親しん核種かくしゅである。この系列けいれつの元素げんそで半減はんげん期きが一番いちばん長ながいネプツニウム237でも半減はんげん期きが214万まん年ねんしかないため、この系列けいれつは（ビスマス、タリウムを除のぞき）天然てんねんには極きわめて稀まれにしか存在そんざいしないが、最終さいしゅう系列けいれつ核種かくしゅのビスマス、タリウムはごく普遍ふへん的てきに天然てんねんに存在そんざいする。また、ウラン鉱こうの中なかから極ごく微量びりょうのネプツニウムが核種かくしゅ崩壊ほうかいの際さいの副産物ふくさんぶつとしてしばしば発見はっけんされる。ネプツニウム237は、核兵器かくへいきの爆発ばくはつによって生成せいせいする^[2]。

名称めいしょう

海王星かいおうせいの neptune が語源ごげん^[3]となり、ネプツニウムと名付なづけられた。

奇くしくも、その元素げんそ記号きごうはかつて幻まぼろしに終おわったニッポニウムと同おなじ Np があてがわれた。なお21世紀せいき初頭しょとう現在げんざいでは、過去かこに提案ていあんされた名前なまえは混乱こんらん回避かいひの観点かんてんから新しん元素げんその名前なまえとしては使つかえなくなっている^[4]。

歴史れきし

1934年ねんにエンリコ・フェルミらのグループは様々さまざまな物質ぶっしつに中性子ちゅうせいしを当あてる実験じっけんを行おこない、質量しつりょう数すうが1つ大おおきな同位どうい体たいとなったのちにベータ崩壊ほうかいして原子げんし番号ばんごうの1つ大おおきな原子げんしになることを観察かんさつしている。その中なかでウランから生しょうじた核種かくしゅの中なかに、鉛なまり以上いじょうの核種かくしゅとしては同定どうていできないものが1つあったため、93番ばん元素げんその可能かのう性せいが示唆しさされた。これについてオットー・ハーンやリーゼ・マイトナーらが詳くわしく調しらべたところ多おおくのベータ崩壊ほうかいが見付みつかり、93番ばん以降いこうも97番ばん元素げんそまで合成ごうせいが進すすんでいた可能かのう性せいが示しめされた。だが1938年ねんの末すえ頃ごろになって、観察かんさつされた多おおくのベータ崩壊ほうかいはウランの核分裂かくぶんれつで生しょうじたバリウムなどの放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいに由来ゆらいすることが判明はんめいした。しかしながら少すくなくとも半減はんげん期き23分ぶんのウラン同位どうい体たいのベータ崩壊ほうかいについては確認かくにんされたため、93番ばん元素げんその可能かのう性せいは残のこされた。^[5]

ネプツニウムはまた、ニッポニウムの事例じれいに続つづいて日本人にっぽんじんが発見はっけんに関かかわっていた元素げんそとしても知しられる^[4]。1940年ねんに理化学研究所りかがくけんきゅうしょ（理研りけん）では逆ぎゃくにウラン238から中性子ちゅうせいしを1個いっこ取とり除のぞいたウラン237の合成ごうせい実験じっけんを独自どくじに行いっている。そのベータ崩壊ほうかいが確認かくにんできたことからネプツニウム237が生しょうじたことになり、仁科にしな芳雄よしおは93番ばん元素げんその存在そんざいを見出みいだした。しかし当時とうじ理研りけんでは単たん離はなれまで行いかなかったため発見はっけんとは認みとめられず、第だい2のニッポニウム実現じつげんには至いたらなかった。

その直後ちょくご、1940年ねんの暮くれになると、マクミラン、アベルソン（アーベルソン）がウラン238に中性子ちゅうせいしを当あてて、ネプツニウム239を作つくった^[3]。こちらは単たん離はなれが実現じつげんしたため、人工じんこう的てきに作つくられた最初さいしょの超ちょうウラン元素げんそとして認みとめられた。

特徴とくちょう

ネプツニウムは外観がいかんは銀ぎんのようで、ほかの元素げんそと活発かっぱつに化学かがく反応はんのうを起おこす。また、ネプツニウムは温度おんどによって結晶けっしょう構造こうぞうが異ことなる。

αあるふぁネプツニウム: 280 °C以下いかの状態じょうたいのネプツニウムで、斜はす方かた晶あきら系けいである。; 密度みつどは20250 kg/m³
βべーたネプツニウム: 280 °C以上いじょう577 °C以下いかの状態じょうたいのネプツニウムで、正方まさかた晶あきら系けいである。; 密度みつどは19360 kg/m³
γがんまネプツニウム: 577 °C以上いじょうの状態じょうたいのネプツニウムで、立方りっぽう晶あきら系けいである。; 密度みつどは18000 kg/m³

また、ネプツニウムは四よっつの酸化さんか状態じょうたいが存在そんざいする。

Np³⁺: 淡あわい紫色むらさきいろをしており、Pm³⁺ に類似るいじしている。
Np⁴⁺: 黄き緑色みどりいろをしており、Pm⁴⁺ に類似るいじしている。

用途ようと

ネプツニウムはプルトニウム238製造せいぞうの際さいに用もちいられる。

また、ネプツニウムは、燃もえないウラン238が中性子ちゅうせいしを浴あびて原子力げんしりょく発電はつでん等とうに使用しようされるプルトニウム239に「中性子ちゅうせいし捕獲ほかく核種かくしゅ変換へんかん」する中なか間あいだ生成せいせい物ぶつでもある。（高速こうそく増殖ぞうしょく炉ろのブランケットで劣化れっかウランをプルトニウムに変かえるのがこの反応はんのうである）

ウラン238+中性子ちゅうせいし → ウラン239 → βべーた崩壊ほうかい → ネプツニウム239 → ベータ崩壊ほうかい → プルトニウム239。

「ウラン238+中性子ちゅうせいし → ウラン239 → βべーた崩壊ほうかい → ネプツニウム239」の部分ぶぶんは中性子ちゅうせいし捕獲ほかく反応はんのう。

なお、アイソトープ電池でんちに使用しようされるプルトニウム238はウラン238の (d,2n) 反応はんのうでネプツニウム238を作つくることで生産せいさんされている。

核兵器かくへいきの製造せいぞう

ネプツニウムは核分裂かくぶんれつ性せいで、理論りろん上じょう、核かく燃料ねんりょうとして使用しようすることができる。1992年ねんには、アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくのエネルギえねるぎー省しょうがネプツニウム237が「核かく起爆きばく装置そうちのために使用しようできる。」という機密きみつ扱あつかいの事項じこうを解禁かいきんした。なお、核兵器かくへいき製造せいぞうには利用りようされていない。

前述ぜんじゅつのように戦時せんじ中ちゅうは理研りけんがネプツニウムの発見はっけんを自力じりきで行おこなっている。その技術ぎじゅつは核かく開発かいはつに繋つながる懸念けねんを生うみ、戦後せんご処理しょりの一環いっかんとして理研りけんの加速器かそくきは破壊はかい処理しょりされた。以降いこう、日本にっぽんはニホニウムの発見はっけんまで60年ねん近ちかくにわたり元素げんそ発見はっけんの最前線さいぜんせんから遠とおざかることになる。

天然てんねんでの存在そんざい

ネプツニウムはウラン鉱こうの中なかから極ごく微量びりょう見みつかる。特とくにネプツニウム237は、ウラン鉱こう中ちゅうに於おいてプルトニウム239生成せいせいの際さいの副産物ふくさんぶつとしてしばしば発見はっけんされる。このため、プルトニウム239の親しん核種かくしゅとしてネプツニウム239の存在そんざいも確認かくにんされている。

同位どうい体たい

詳細しょうさいは「ネプツニウムの同位どうい体たい」を参照さんしょう

ネプツニウムには安定あんてい同位どうい体たいが存在そんざいせず、すべてが放射ほうしゃ性せい同位どうい体たいである。ネプツニウムには19の同位どうい体たいが存在そんざいし、質量しつりょう範囲はんいはネプツニウム225からネプツニウム244まで及およぶ。比較的ひかくてき安定あんていしている同位どうい体たいは214万まん年ねんの半減はんげん期きを持もつネプツニウム237、15万まん4000年ねんの半減はんげん期きを持もつネプツニウム236、396日にちの半減はんげん期きを持もつネプツニウム235が存在そんざいする。残のこりの同位どうい体たいは4.5日にち未満みまんの半減はんげん期きを持もっており、また大だい多数たすうこれらの同位どうい体たいのほとんどが50分ふん未満みまんの半減はんげん期きを持もっている。また、ネプツニウムには4つの核かく異性いせい体たいの同位どうい体たいが存在そんざいし、もっとも長ながい半減はんげん期きを持もつのは ^236mNp で22.5時じ間あいだの半減はんげん期きを持もっている。