Neptunium(IV) oksida

Neptunium(IV) oksida
Nama
	Nama IUPAC Neptunium(IV) oksida
	Nama lain Neptunium oksida, neptunium dioksida
Penanda
Nomor CAS	12035-79-9 ;
Model 3D (JSmol)	Gambar interaktif;
3DMet	{{{3DMet}}}
ChemSpider	34997056;
Nomor EC
PubChem CID	44148103;
Nomor RTECS	{{{value}}}
	InChI InChI=1S/Np.2O/q+4;2*-2 Key: QKUTVYUEUPNRBO-UHFFFAOYSA-N;
	SMILES [O-2].[O-2].[Np+4];
Sifat
Rumus kimia	NpO2
Massa molar	269 g/mol
Penampilan	kristal kubik hijau
Densitas	11.1 g/cm3
Titik lebur	2.800 °C; 5.070 °F; 3.070 K
Struktur
Struktur kristal	Flourit (kubik), cF12
Grup ruang	Fm3m, #225
Konstanta kisi	a = 543.4 pm
Satuan formula (Z)	4
Termokimia
Entropi molar standar (So)	19.19 ± 0.1 cal·mol−1·K−1 ; (80.3 ± 0.4 J·mol−1·K−1)
Entalpi pembentukan standar (ΔfHo)	−256.7 ± 0.6 kcal·mol−1 ; (−1074 ± 3 kJ·mol−1)
Senyawa terkait
Anion lain	Neptunium(III) klorida; Neptunium(IV) klorida
Kation lainnya	Protaktinium(IV) oksida; Uranium(IV) oksida ; Plutonium(IV) oksida; Amerisium(IV) oksida
	Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
	verifikasi (apa ini ?)
	Referensi

Neptunium(IV) oksida, atau neptunium dioksida, adalah padatan kristal kubik^[5] berwarna hijau zaitun^[6] radioaktif dengan rumus NpO₂. Ia memancarkan partikel α dan γ.^[4]

Produksi

Secara industri, neptunium dioksida dibentuk dengan presipitasi neptunium(IV) oksalat, diikuti dengan kalsinasi menjadi neptunium dioksida.^[7]

Produksi dimulai dengan larutan umpan asam nitrat yang mengandung ion neptunium dalam berbagai tingkat oksidasi. Pertama, inhibitor hidrazin ditambahkan untuk memperlambat oksidasi yang terjadi di udara. Kemudian asam askorbat mereduksi larutan umpan menjadi neptunium(IV) yang dominan:

2Np⁵⁺ + C₆H₈O₆ → 2Np⁴⁺ + C₆H₆O₆ + 2H⁺

Np⁶⁺ + C₆H₈O₆ → Np⁴⁺ + C₆H₆O₆ + 2H⁺

Penambahan asam oksalat mengendapkan neptunium oksalat terhidrasi ...

Np⁴⁺ + 2H₂C₂O₄ + 6H₂O → Np(C₂O₄)₂.6H₂O(v) + 4H⁺

...yang mengalami pirolisis ketika dipanaskan:^[7]

Np(C₂O₄)₂.6H₂O Δ→ Np(C₂O₄)₂ Δ→ NpO₂ + 2CO(g)

Neptunium dioksida juga dapat terbentuk dari presipitasi neptunium(IV) peroksida, namun prosesnya jauh lebih sensitif.^[7]

Pemurnian

Sebagai produk sampingan reaktor fisi nuklir, neptunium dioksida dapat dimurnikan melalui fluorinasi, diikuti dengan reduksi dengan kalsium berlebih dengan adanya iodin.^[4] Namun, sintesis yang disebutkan di atas menghasilkan padatan yang cukup murni, dengan fraksi massa pengotor kurang dari 0,3%. Umumnya, pemurnian lebih lanjut tidak diperlukan.^[7]

Sifat lainnya

Neptunium dioksida berkontribusi pada peluruhan α dari ²⁴¹Am, mengurangi waktu paruh biasanya dalam jumlah yang belum teruji tetapi cukup berarti.^[8] Senyawa ini memiliki kapasitas panas spesifik yang rendah (900 K, dibandingkan dengan kapasitas panas spesifik uranium dioksida sebesar 1400 K), suatu kelainan yang diteorikan berasal dari jumlah elektron 5f-nya.^[9] Sifat unik lain dari neptunium dioksida adalah "fase suhu rendah yang misterius". Seperti disebutkan di atas, hal ini merujuk pada tingkat keteraturan yang abnormal untuk kompleks aktinitida dioksida pada suhu rendah.^[10] Pembahasan lebih lanjut tentang topik tersebut dapat menunjukkan tren fisik yang berguna dalam aktinida.

Penggunaan

Kompleks neptunium dioksida digunakan sebagai sarana untuk menstabilkan dan mengurangi "beban lingkungan jangka panjang"^[11] dari neptunium sebagai produk sampingan fisi nuklir. Bahan bakar nuklir bekas yang mengandung aktinida biasanya diolah sehingga terbentuk berbagai kompleks AnO₂ (di mana An = U, Np, Pu, Am, dan lain-lain.). Dalam neptunium dioksida, neptunium memiliki radiotoksisitas yang lebih rendah dibandingkan dengan neptunium unsur dan dengan demikian lebih diinginkan untuk penyimpanan dan pembuangan. Neptunium dioksida juga telah terbukti berkontribusi terhadap peningkatan laju peluruhan unsur radioaktif, suatu aplikasi yang saat ini sedang dieksplorasi.^[11]

Neptunium dioksida juga digunakan secara eksperimental untuk penelitian kimia dan fisika nuklir, dan diperkirakan dapat digunakan untuk membuat senjata nuklir yang efisien. Dalam reaktor nuklir, neptunium dioksida juga dapat digunakan sebagai target pemboman plutonium.^[11]

Selain itu, paten untuk roket bertenaga neptunium dioksida dipegang oleh Shirakawa Toshihisa,^[12] namun hanya ada sedikit informasi yang tersedia mengenai penelitian dan produksi yang terkait dengan produk tersebut.

Referensi

^ Böhler, R.; M. J. Welland; F. De Bruycker; K. Boboridis; A. Janssen; R. Eloirdi; R. J. M. Konings; D. Manara (2012). "Revisiting the melting temperature of NpO2 and the challenges associated with high temperature actinide compound measurements". Journal of Applied Physics. American Institute of Physics. 111 (11): 113501–113501–8. Bibcode:2012JAP...111k3501B. doi:10.1063/1.4721655.
^ Christine Guéneau; Alain Chartier; Paul Fossati; Laurent Van Brutzel; Philippe Martin (2020). "Thermodynamic and Thermophysical Properties of the Actinide Oxides". Comprehensive Nuclear Materials 2nd Ed. (dalam bahasa Inggris). 7: 111–154. doi:10.1016/B978-0-12-803581-8.11786-2. ISBN 9780081028667.
^ Westrum, Jr., Edgar F.; J. B. Hatcher; Darrell W. Osborne (March 1953). "The Entropy and Low Temperature Heat Capacity of Neptunium Dioxide". Journal of Chemical Physics. 21 (3): 419. Bibcode:1953JChPh..21..419W. doi:10.1063/1.1698923.
^ ^a ^b ^c Huber Jr, Elmer J.; Charles E. Holley Jr (October 1968). "Enthalpy of formation of neptunium dioxide". Journal of Chemical & Engineering Data. 13 (4): 545–546. doi:10.1021/je60039a029.
^ Lide, D. R. (1998). Handbook of Chemistry and Physics 87 ed. CRC Press. hlm. 471. ISBN 0-8493-0594-2.
^ Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill Professional. hlm. 271. ISBN 0-07-049439-8.
^ ^a ^b ^c ^d Porter, J. A. (1964). "Production of Neptunium Dioxide". Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 4 (3): 289–292. doi:10.1021/i260012a001. Equations extrapolated from verbal description.
^ Colle, J.-Y. (2011). "(Solid + gas) equilibrium studies for neptunium dioxide". Journal of Chemical Thermodynamics. 43 (3): 492–498. doi:10.1016/j.jct.2010.10.027.
^ Serizawa, H.; Arai, Y.; Nakajima, K. (2001). "The estimation of the heat capacity of NpO₂". The Journal of Chemical Thermodynamics. 33 (6): 615–628. doi:10.1006/jcht.2000.0775.
^ Hotta, T. (2009). "Microscopic analysis of multipole susceptibility of actinide dioxides: A scenario of multipole ordering in AmO₂". Physical Review B. 80 (2): 024408–1–024408–7. arXiv:0906.3607  . Bibcode:2009PhRvB..80b4408H. doi:10.1103/PhysRevB.80.024408.
^ ^a ^b ^c Colle, J.-Y. (2011). "(Solid + gas) equilibrium studies for neptunium dioxide". Journal of Chemical Thermodynamics. 43 (3): 492–498. doi:10.1016/j.jct.2012.10.027.
^ Toshihisa, Shirakawa. "Bibliographic data: JP2007040768 (A) - 2007-02-15". Espacenet, patent search. Diakses tanggal 11 April 2012.

[hand-1] Böhler, R.; M. J. Welland; F. De Bruycker; K. Boboridis; A. Janssen; R. Eloirdi; R. J. M. Konings; D. Manara (2012). "Revisiting the melting temperature of NpO2 and the challenges associated with high temperature actinide compound measurements". Journal of Applied Physics. American Institute of Physics. 111 (11): 113501–113501–8. Bibcode:2012JAP...111k3501B. doi:10.1063/1.4721655.

[cry-2] Christine Guéneau; Alain Chartier; Paul Fossati; Laurent Van Brutzel; Philippe Martin (2020). "Thermodynamic and Thermophysical Properties of the Actinide Oxides". Comprehensive Nuclear Materials 2nd Ed. (dalam bahasa Inggris). 7: 111–154. doi:10.1016/B978-0-12-803581-8.11786-2. ISBN 9780081028667.

[entr-3] Westrum, Jr., Edgar F.; J. B. Hatcher; Darrell W. Osborne (March 1953). "The Entropy and Low Temperature Heat Capacity of Neptunium Dioxide". Journal of Chemical Physics. 21 (3): 419. Bibcode:1953JChPh..21..419W. doi:10.1063/1.1698923.

[enth-4] Huber Jr, Elmer J.; Charles E. Holley Jr (October 1968). "Enthalpy of formation of neptunium dioxide". Journal of Chemical & Engineering Data. 13 (4): 545–546. doi:10.1021/je60039a029.

[5] Lide, D. R. (1998). Handbook of Chemistry and Physics 87 ed. CRC Press. hlm. 471. ISBN 0-8493-0594-2.

[6] Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill Professional. hlm. 271. ISBN 0-07-049439-8.

[Porter1964-7] Porter, J. A. (1964). "Production of Neptunium Dioxide". Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 4 (3): 289–292. doi:10.1021/i260012a001. Equations extrapolated from verbal description.

[8] Colle, J.-Y. (2011). "(Solid + gas) equilibrium studies for neptunium dioxide". Journal of Chemical Thermodynamics. 43 (3): 492–498. doi:10.1016/j.jct.2010.10.027.

[9] Serizawa, H.; Arai, Y.; Nakajima, K. (2001). "The estimation of the heat capacity of NpO₂". The Journal of Chemical Thermodynamics. 33 (6): 615–628. doi:10.1006/jcht.2000.0775.

[10] Hotta, T. (2009). "Microscopic analysis of multipole susceptibility of actinide dioxides: A scenario of multipole ordering in AmO₂". Physical Review B. 80 (2): 024408–1–024408–7. arXiv:0906.3607  . Bibcode:2009PhRvB..80b4408H. doi:10.1103/PhysRevB.80.024408.

[Collie2011-11] Colle, J.-Y. (2011). "(Solid + gas) equilibrium studies for neptunium dioxide". Journal of Chemical Thermodynamics. 43 (3): 492–498. doi:10.1016/j.jct.2012.10.027.

[12] Toshihisa, Shirakawa. "Bibliographic data: JP2007040768 (A) - 2007-02-15". Espacenet, patent search. Diakses tanggal 11 April 2012.

[5]

[6]

[4]

[1]

[2]

[3]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]