二氧化鎿，淡黃色或褐色粉末，不吸濕，具放射性。
基本介紹
- 中文名：二氧化鎿
- 外文名：neptunium dioxide
- 化學式：NpO2
- 分子量：269.05
概述,製備,純化,性質,套用,相關物質,其他陰離子,其他陽離子,
概述
中文名稱：二氧化鎿
理化性質：比重11.11。在空氣中極為穩定，不溶於水和酸，加熱至100℃時可溶於濃酸，在有溴酸鉀一類氧化劑存在下，溶解速度加快。可由多種鎿的化合物（如氫氧化物、草酸鹽、硝酸鹽、8-羥基喹啉鹽等）在600-1000℃時熱分解製得。
長期以來，二氧化鎿（NpO2）的奇異磁性一直未能得到科學的解釋。德國和義大利的科研人員通過理論計算得出，二氧化鎿的奇異磁性可能源於原子間形成的磁32極矩。該科研成果發表在最新一期的《物理學評論快報》雜誌上。上世紀90年代情況發生了變化。科學家發現,多電子原子的聯合,特別是鑭系元素和錒系元素,在低溫下具有完全與普通偶極矩不一樣的自發磁性；同時,在超鈾元素組成的二氧化鎿中形成了自發磁性的磁偶極矩、磁4極矩極少。為了探索這些物質的磁性形成機理,德國和義大利的科研人員通過理論計算得出了驚人的結論：磁偶極矩、磁4極矩,甚至磁8極矩不是二氧化鎿的磁性來源,其奇異磁性來源於第五級磁多極矩,研究人員按照順序命名為磁32極矩。
科研人員還表示,二氧化鎿的這種奇異磁性能否有“用武之地”還很難說,但至今在物理學中還沒有發現有如此高的磁多極矩引起磁性的實例。當然,也不排除如此複雜磁性系統中出現新的磁性類型。
製備
工業上，二氧化鎿是通過鎿（IV）離子與草酸發生反應生成草酸鎿（IV），然後經過煆燒後製備的。然而起始溶液中的鎿可能具有不同的氧化態，因此在沉澱之前需要通過一步還原反應，將大部分鎿轉化為鎿（IV）離子。通常還原劑可以使用抗壞血酸（又稱維生素C）。該還原反應開始時還需要加入肼作為抑制劑。
整個反應可以用以下反應式描述：
Np + Np + Np + HNO3 + C6H8O6 → 3 Np + C6H6O6 + H2 + HNO3
Np + C2O4H2 → Np(C2O4) · 6H2O + 2H
Np(C2O4) · 6H2O + Δ → Np(C2O4)
Np(C2O4) + Δ → NpO2 + 2CO2
二氧化鎿還可以通過生成過氧化鎿沉澱，然後經過熱分解製備。但是研究發現草酸鎿（IV）路徑在工業生產上更為有效率。
純化
二氧化鎿是一種常見的核廢料，可以通過氟化法轉化為氟化物之後，在碘的催化下由過量的鈣還原而純化。但是，以上合成路徑可以產生相當純的二氧化鎿產物，雜質的重量比一般低於0.3%，基本無須再純化。
性質
二氧化鎿和氧化鋰在氧氣流中加熱至400～420℃，可以得到七價鎿的化合物：
- 10 Li2O + 4 NpO2 + 3 O2 → 4 Li5NpO6
如果和過量的溴化鋁作用（350℃反應），則可以得到紅棕色的四溴化鎿：
- 3 NpO2 + 4 AlBr3 → 3 NpBr4 + 2 Al2O3
套用
二氧化鎿是一種鎿的穩定化合物，可以用來減輕鎿的長期環境影響。含有錒系元素的核廢料一般最終會被轉化成AnO2 （An = U， P， Np， Am，等等）。比起金屬鎿，二氧化鎿的放射毒性有所降低，更適宜儲存和處理。據報導二氧化鎿還能促進一些放射性金屬的衰變速率。將這一發現轉化為套用的研究正在探索中。有人提出二氧化鎿可以用於更有效率的核武器。另外，2007年日本研究者白川利久在一份日本專利中披露了把二氧化鎿用作火箭燃料的想法，但語焉不詳。
相關物質
其他陰離子
八氧化三鎿
五氧化二鎿
其他陽離子
二氧化鈾
二氧化鈽
