NEPTUNIUM
Propriétés chimiques
L'étude des propriétés de l'élément 93 fut commencée à l'échelle des indicateurs sur le seul isotope initialement disponible, le neptunium 239. Depuis, la chimie du neptunium a pris une ampleur considérable grâce à l'isotope 237, qui peut être étudié à l'échelle macroscopique, sans danger, moyennant certaines précautions. Cet isotope jouit d'une longévité assez exceptionnelle, sa radioactivité α est faible, et le rayonnement γ associé est peu énergique ; le seul danger biologique est son introduction accidentelle dans l'organisme, aussi doit-on le manipuler en enceinte étanche.
Chimie de l'état solide
Le métal Np0 a l'aspect de l'argent, il est aussi malléable que l'uranium ; sa densité est d'environ 20,3. Il présente trois variétés allotropiques avant sa fusion à 637 0C. De caractère électropositif (le potentiel normal du couple Np0-NpIII est de − 1,83 V), Np0 est obtenu en réduisant sous vide du trifluorure NpF3 ou du tétrafluorure NpF4 par les vapeurs d'un métal très réactif, tel que le calcium ou le baryum. Des alliages ont été préparés avec l'aluminium (NpAl3, NpAl4), le béryllium (NpBe13) et avec ses deux voisins immédiats, uranium et plutonium.
Un certain nombre de composés du neptunium à différents degrés d'oxydation (III - IV - V - VI - VII) ont été obtenus par réactions dans l'état solide ou en solutions. Par rapport à l'uranium, on remarque une stabilisation des valences inférieures. L' oxyde le plus stable est le bioxyde NpO2 de structure cubique à faces centrées, obtenu par calcination des hydroxyde, oxalate, peroxyde de NpIV. Les fluorures NpF3, NpF4, NpF6, les chlorures NpCl3 et NpCl4, les bromures NpBr3 et NpBr4 et l'iodure NpI3 sont connus. Une meilleure compréhension des propriétés physiques des composés solides du neptunium a été rendue possible par le développement de la spectrométrie Mössbauer du neptunium 237.
Chimie en solution
Le neptunium peut exister aux degrés d'oxydation III - IV - V - VI auxquels correspondent en solution acide les espèces ioniques Np3+, Np4+, NpO+2 et NpO2+2 analogues à celles de l'uranium, du plutonium et de l'américium. De plus, en milieu alcalin, NpVII est stable. Ces différents ions présentent en solution aqueuse une coloration caractéristique. Certaines bandes de leurs spectres d'absorption sont très utiles pour le dosage de divers degrés d'oxydation.
Les potentiels normaux apparents des différents systèmes oxydo-réducteurs du neptunium ont été déterminés dans plusieurs milieux. Les propriétés les plus caractéristiques qui le différencient assez nettement des autres transuraniens sont : la stabilité du neptunium pentavalent, dont la dismutation n'est observée qu'en solutions très acides, et l'existence du degré d'oxydation VII (mis également en évidence pour le plutonium).
En solution, les ions IV, V et VI du neptunium présentent une grande aptitude à la complexation, propriété utilisée pour la séparation ou la purification de l'élément.
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Écrit par
- Monique PAGÈS : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur du laboratoire Curie
Classification
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