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ELM Élément n° 93 sur 118

Neptunium (Np)

Le neptunium est un métal radioactif dont la présence naturelle est infime, mais l’élément n’est pas exclusivement artificiel. Produit notamment dans les réacteurs, il a aussi une application spécialisée dans la détection des neutrons.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité du neptunium

Numéro atomique (Z)
93
Symbole
Np
Masse (isotope le plus stable)
237,04817 u
Masse molaire
237,04817 g/mol
Famille
Actinides
Période · groupe · bloc
7 · aucun (bloc f) · f
Configuration électronique
[Rn] 7s² 5f⁴ 6d¹
État à 20 °C
solide
Température de fusion
643,85 °C (917 K)
Température d’ébullition
3 901,85 °C (4 175 K)
Masse volumique
20,25 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
1,36
Rayon atomique (van der Waals)
221 pm
1re énergie d’ionisation
6,266 eV
Affinité électronique
non mesuré
États d’oxydation
+6, +5, +4, +3
Découverte
1940, par Edwin McMillan, Philip Abelson
Nom tiré de
Neptune
Numéro CAS
7439-99-8

Neptunium n’a pas d’isotope stable présent dans la nature : la masse indiquée est celle de son isotope le plus stable.

Neptunium : période 7, ligne des actinides, famille des actinides.
Np
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 32 · 22 · 9 · 2

Vous cherchez à savoir si le neptunium se trouve dans la nature ou s’il sert à quelque chose en dehors des laboratoires ? Cet actinide existe naturellement à l’état de traces, mais les quantités exploitées proviennent surtout des réactions nucléaires dans les réacteurs. Son intérêt pratique tient notamment à un isotope, le neptunium 237, utilisé dans certains instruments de détection des neutrons.

Où trouve-t-on le neptunium ?

Le neptunium est l’élément de numéro atomique 93, situé après l’uranium (92) dans la classification périodique. Il appartient aux éléments de la famille des actinides, dont tous les isotopes sont radioactifs. Aucun isotope du neptunium n’est présent naturellement en quantité mesurable, mais des traces peuvent se former dans les minerais d’uranium : des réactions impliquant l’uranium et les neutrons issus de transformations nucléaires peuvent produire des noyaux de neptunium, comme l’explique la présentation des actinides du CEA.

La principale source de neptunium en quantité exploitable est toutefois la production dans les réacteurs nucléaires, où il apparaît notamment lors de transformations de noyaux d’uranium. Le Jefferson Lab décrit le neptunium 237 comme un sous-produit de la production de plutonium en réacteur. Il s’agit donc d’un élément très rare dans l’environnement, et non d’un métal que l’on extrait comme le fer ou le cuivre.

Pourquoi le neptunium porte-t-il ce nom ?

Edwin McMillan et Philip Abelson ont découvert le neptunium en 1940. Ils ont produit l’isotope neptunium 239 en bombardant de l’uranium avec des neutrons. Le nom suit une logique liée à la succession des éléments : le neptunium vient après l’uranium dans le tableau périodique, tout comme la planète Neptune vient après Uranus dans l’ordre des planètes. La notice historique du laboratoire de Los Alamos retrace cette découverte et l’origine du nom.

Sa position parmi les actinides aide à situer sa chimie, mais elle ne suffit pas à prédire ses réactions en détail. Le neptunium peut notamment présenter plusieurs états d’oxydation, dont +3, +4, +5 et +6. Ces états correspondent à différentes façons dont ses atomes peuvent perdre ou partager des électrons dans des composés. Le contexte chimique, par exemple la composition de la solution, influe sur les formes prises par le neptunium.

À quoi sert le neptunium 237 ?

L’application pratique la mieux établie est la détection des neutrons. Dans certains instruments, le neptunium 237 est utilisé comme matériau fissile : un neutron peut provoquer la fission d’un de ses noyaux, et le signal produit est mesuré. Le CEA décrit des chambres à fission contenant notamment un dépôt de neptunium 237 pour mesurer des flux de neutrons.

Cet usage est spécialisé : il ne signifie pas que le neptunium soit un matériau courant dans les appareils du quotidien. Les informations de PubChem sur le neptunium indiquent également que l’isotope 237 est utilisé dans des instruments de détection des neutrons.

Que faut-il savoir sur sa radioactivité ?

Le neptunium 237 est l’isotope du neptunium à la durée de vie la plus longue connue dans la fiche fournie. Sa demi-vie, c’est-à-dire le temps nécessaire pour que la moitié d’une quantité donnée de noyaux se désintègre, est d’environ 2,14 millions d’années. Il se désintègre notamment par émission alpha et donne du protactinium 233. Une longue demi-vie ne signifie pas qu’un matériau soit inoffensif : le risque dépend aussi de la quantité, de la forme chimique et des voies d’exposition. La manipulation relève donc d’un cadre spécialisé de radioprotection.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du neptunium ?

Le neptunium n’a pas de masse atomique standard, faute d’isotope stable présent dans la nature. On retient la masse de son isotope le plus stable, 237,04817 u, soit environ 237,04817 g/mol.

Quel est le numéro atomique du neptunium ?

Le numéro atomique du neptunium est 93 : son noyau compte 93 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Np.

Quelle est la configuration électronique du neptunium ?

La configuration électronique du neptunium est [Rn] 7s² 5f⁴ 6d¹, soit 2, 8, 18, 32, 22, 9, 2 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le neptunium appartient au bloc f du tableau périodique.

Le neptunium existe-t-il naturellement ?

Oui, mais seulement à l’état de traces. Des réactions nucléaires naturelles impliquant des noyaux d’uranium peuvent en produire dans certains minerais. Ces quantités sont trop faibles pour constituer une source courante : le neptunium obtenu en quantité exploitable est principalement issu des réactions dans les réacteurs nucléaires.

Le neptunium est-il dangereux ?

Le neptunium est radioactif, et son risque dépend de l’isotope, de la quantité, de sa forme chimique et de la manière dont une personne pourrait y être exposée. Une longue demi-vie ne suffit pas à évaluer le danger. La manipulation de matières contenant du neptunium nécessite des mesures de radioprotection et ne relève pas d’un usage domestique.

Le neptunium 237 est-il utilisé comme combustible ?

Le neptunium 237 peut subir une fission après capture d’un neutron, mais l’usage concret documenté ici est notamment celui de matériau dans certains détecteurs de neutrons. Cette propriété nucléaire ne signifie pas qu’il soit un combustible courant. La production et l’utilisation de neptunium sont spécialisées et liées au cycle nucléaire.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.