Neptunium(IV)-oxid

Kristallstruktur
__ 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
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
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3] keine Einstufung verfügbar R- und S-Sätze R: siehe oben S: siehe oben
Radioaktivität
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 das chemisch stabilste Oxid des Neptuniums.

Eigenschaften

Neptuniumdioxid 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 $Fm \bar3 m$, 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

Neptuniumdioxid entsteht durch thermische Zersetzung von sauerstoffhaltigen Neptuniumverbindungen, z. B. des Nitrats, Oxalats, Hydroxids oder höherer Oxide.^[1][6] Es wurde 1944 als erste Verbindung des damals neuen Elements hergestellt.^[7]

Verwendung

Bei der Wiederaufbereitung von Kernbrennstäben fällt Neptuniumdioxid 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 Neptuniumdioxid enthalten. Diese werden wieder in den Kernreaktor eingesetzt, wo sie erneut mit Neutronen bestrahlt werden; aus dem ²³⁷Np wird ²³⁸Pu erbrütet.

Die Darstellung des Neptunium(IV)-chlorids gelingt durch Reaktion von Neptuniumdioxid mit Tetrachlormethan bei höheren Temperaturen.

Sicherheitshinweise

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

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 (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. Taylor & Francis, Boca Raton 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0, S. 4-77.
3. ↑ In Bezug auf ihre Gefährlichkeit wurde die Substanz von der EU noch nicht eingestuft, 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.

Literatur

• Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1972.
• Zenko Yoshida, Stephen G. Johnson, Takaumi Kimura, John R. Krsul: Neptunium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 699–812; doi:10.1007/1-4020-3598-5_6.
• C. Keller: „Die Chemie des Neptuniums“, in: Fortschr. chem. Forsch., 1969/70, 13/1, S. 1–124.
• Toshiyuki Yamashita, Noriko Nitani, Toshihide Tsuji, Hironitsu Inagaki: „Thermal expansions of NpO₂ and some other actinide dioxides“, in: J. Nucl. Mat., 1997, 245 (1), S. 72–78; doi:10.1016/S0022-3115(96)00750-7.

Weblinks

• Neptunium(IV)-oxid bei www.webelements.com.