镎

德米特里·门捷列夫於1870年代出版的元素週期表在鈾之後的位置顯示的是一條橫線「－」，其他當時未發現的元素亦然。1913由卡西米爾·法揚斯出版的已知放射性同位素列表中，也同樣在鈾之後留了空格。[4]

實際發現

伯克利加州大學勞倫斯伯克利國家實驗室的1.5米直徑迴旋加速器，攝於1939年8月

在93號元素被發現之前，當時的元素週期表還沒有錒系這一行，因此釷、鏷和鈾分別位於鉿、鉭和鎢之下，93號元素也在錸之下。根據這一排位推測，93號元素的特性應該與錳和錸相似。這意味著這一元素不可能從礦石中提取出來，儘管人們於1952年在鈾礦中探測到了錼元素。[6]

镎被埃德温·麦克米伦（左）和菲力普·艾貝爾森（右）發現於1940年。

費米相信對鈾進行中子撞擊，再經β衰變後，可產生93號元素。實驗產物具有短半衰期，因此費米於1934年宣佈發現了新元素，[7]然而這卻是錯誤的。後來人們猜測[8]並證實，[9]當時的產物是中子導致鈾進行核裂變所產生的。奧托·哈恩在1930年代末進行的²³⁹U衰變實驗中，產生了少量的錼。Hahn的團隊通過實驗生產並證實了²³⁹U的屬性，但未成功分離和探測到錼。[10]

埃德温·麦克米伦和菲力普·艾貝爾森於1940年在伯克利加州大學的伯克利輻射實驗室正式發現了錼。錼（Neptunium）以海王星（Neptune）命名，它的前一元素鈾（Uranium）則以天王星（Uranus）命名。研究團隊以低速中子撞擊鈾，生成了錼同位素²³⁹Np（半衰期為2.4天）。錼是首個被發現，也是首個人工合成的錒系超鈾元素。[11]

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2.355\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }$

最穩定的錼同位素是²³⁷Np，半衰期為200萬年。這比地球年齡短得多，因此所有原始的錼元素，也就是地球形成時就存在的錼，至今已衰變殆盡了。然而在鈾礦中，自然核嬗變反應會產生衰變產物，當中含有微量的錼-237至錼-240。[3][5]

要產生²³⁷Np金屬，須將²³⁷NpF₃與液態鋇或鋰在1200 °C高溫下反應。含錼的反應原料可從乏核燃料中作為鈈生產過程的副產品提取出來，單次提取量有數公斤。[5]

2 NpF
3 + 3 Ba → 2 Np + 3 BaF
2

依重量計，錼-237產量是鈈產量的5%，或所有乏核燃料的0.05%。[12]不過錼的年產量仍然超過50噸。[13]

錼是一種金屬，外表呈銀色，化學活性很高。錼具有三種同素異形體： [3]

• α型：屬於正交晶系，密度20.45 g/cm³；[14]
• β型：出現於280 °C以上，屬於四方晶系，313 °C時密度19.36 g/cm³；[14]
• γ型：出現於577 °C以上，屬於立方晶系，600 °C時密度18 g/cm³。[14]

錼的液態溫度區間是所有元素間最高的，其熔點和沸點溫度差為3363 K。

錼是所有錒系元素中密度最高的，在所有自然產生的元素中密度第五高。[15]錼不存在生物作用，但會被消化系統吸收。如果注射到身體裏，錼會累積在骨骼當中，並慢慢減少。

已知的錼同位素有19種，全部都具有放射性。其中最穩定的包括：²³⁷Np，半衰期214萬年；²³⁶Np，半衰期152,000年；以及²³⁵Np，半衰期396.1天。所有剩餘的放射性同位素半衰期都在4.5天以下，大部分甚至在50分鐘以下。錼還有4種同核異構體，最穩定的是^236mNp，半衰期22.5小時。

錼同位素的原子量在225.0339 u（²²⁵Np）和244.068 u（²⁴⁴Np）之間。質量比最穩定的²³⁷Np低的同位素以電子捕獲的模式衰變（一部分也進行α衰變），比它高的同位素則進行β衰變。前者的衰變產物是鈾的各種同位素，後者則衰變為鈈同位素。

²³⁷Np能夠進行核裂變。[16]它衰變後會最終產生鉈-205，但其他重原子核的衰變鏈末端都是鉛的同位素。錼的特殊衰變鏈稱為錼衰變系。

要製成錼金屬，須在1200 °C高溫下用鋇或鋰對三氟化錼（NpF₃）進行還原。[3]大部分的錼都是在核反應中產生的：

• 鈾-235原子在捕獲一顆中子後，會變為鈾-236的激化態。這些激化了的原子核有大約81%會進行裂變，剩餘的衰變為²³⁶U的基態，並釋放伽馬射線。再次捕獲中子後，²³⁶U會變為²³⁷U，其半衰期為7天，並且會快速經β衰變形成²³⁷Np。在β衰變過程中，激化的²³⁷U原子核釋放一顆電子，弱交互作用再把一顆中子轉變為一顆質子，從而產生²³⁷Np。

${\displaystyle \mathrm {^{235}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{236}U_{m}\ {\xrightarrow[{120\ ns}]{}}\ _{\ 92}^{236}U\ +\ \gamma } }$

${\displaystyle \mathrm {^{236}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{237}U\ {\xrightarrow[{6.75\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{237}Np} }$

• ²³⁷U也可以通過²³⁸U的(n,2n)反應產生，但這只在極高能中子的撞擊下才會發生。
• ²³⁷Np也是²⁴¹Am經α衰變後的產物。

較重的錼同位素迅速衰變，而較輕的錼同位素則無法通過中子捕獲形成，因此從乏核燃料中化學提取出的錼幾乎完全由²³⁷Np組成。

溶液中的錼離子

錼在溶液中具有4種離子氧化態：

• Np³⁺（淡紫色），相似於稀土元素離子Pm³⁺
• Np⁴⁺（黃綠色）
• NpO+
  2（藍綠色）
• NpO2+
  2（淡粉紅色）

氫氧化錼(III)不溶於水和過鹼溶液中。錼(III)在空氣中會氧化為錼(IV)。[17][18]

錼可以形成三鹵化物和四鹵化物，如NpF₃、NpF₄、NpCl₄、NpBr₃和NpI₃等，以及類似於鈾氧化合物系統的各種氧化物，包括Np₃O₈和NpO₂。

六氟化錼（NpF₆）是一種類似於六氟化鈾的揮發性物質。

錼和鏷、鈾、鈈和鋂一樣，能夠形成線形二氧錼芯（NpO₂ⁿ⁺），其中的錼原子呈5+或6+氧化態。錼會與氧、蒸汽和酸產生劇烈反應，但不被鹼侵蝕。[5]

• NpO₂(OH)₂^–
• NpO₂(CO₃)^–
• NpO₂(CO₃)₂^3–
• NpO₂(CO₃)₃^5–

錼-237是受深地質處置的錒系元素中可動性最高的。[22]因此它需要和鋂-241一起通過核嬗變轉化為其他污染性較弱的同位素。[23]家居電離室煙霧探測器含有的鋂-241（一般有0.2微克）會衰變成錼。鋂-241的半衰期為432年，因此在20年後有3%變為錼，100年後則有15%變為錼。

錼的半衰期很長，所以它在一萬年以內會是核廢料中輻射的主要來源。為了避免日後（數千年後）廢料容器破裂時造成的大範圍核污染，錼需要先從廢料中提取出來。[24][25]

• Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 978-0-19-508083-4
• Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer-Verlag, Dordrecht 2006, ISBN 978-1-4020-3555-5.
• Ida Noddack. . Zeitschrift für Angewandte Chemie. 1934, 47 (37): 653. doi:10.1002/ange.19340473707.
• Eric Scerri, A Very Short Introduction to the Periodic Table, Oxford University Press, Oxford, 2011, ISBN 978-0-19-958249-5.

维基共享资源中相关的多媒体资源：镎

查询維基詞典中的。

• 元素镎在洛斯阿拉莫斯国家实验室的介紹（英文）
• —— {{LinkForElement|neptunium| }}（英文）
• 元素镎在The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）的介紹（英文）
• 元素镎在Peter van der Krogt elements site的介紹（英文）
• WebElements.com – {{LinkForElement|neptunium| }}（英文）
• Neptunium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Lab builds world's first neptunium sphere, U.S. Department of Energy Research News
• NLM Hazardous Substances Databank – Neptunium, Radioactive 页面存档备份，存于
• Neptunium: Human Health Fact Sheet 页面存档备份，存于
• C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Neptunium