Pluton (pierwiastek)
neptun← pluton →ameryk | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
srebrzystobiały | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Widmo emisyjneplutonu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nazwa, symbol,l.a. |
pluton, Pu, 94 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Grupa, okres, blok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stopień utlenienia |
III,IV,V, VI | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości metaliczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwościtlenków | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomowa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan skupienia |
stały | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gęstość |
19816kg/m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura topnienia |
640 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura wrzenia |
3228 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa) |
Pluton(Pu,łac.plutonium) –pierwiastek chemicznyz grupyaktynowcówwukładzie okresowym.Nazwa pochodzi odplanety karłowatejPluton.
Pluton totransuranowiec,radioaktywnymetal,po raz pierwszy wytworzony i zbadany przez zespół kierowany przez amerykańskiego chemikaGlenna T. Seaborgaw 1941 roku. Uczeni wykorzystaliuran,który bombardowali jądramideuteru(izotopwodoru). Ze względu na tajnośćProjektu Manhattan,pracę na temat pierwiastka opublikowano dopiero w 1946 roku. Najważniejszym jego izotopem jest239Pu, stosowany do produkcjibronii wenergetyce jądrowej.Orientacyjna cena 1 grama dwutlenku plutonu wynosi 5800 dolarów. Czysty pluton potrafi osiągnąć cenę dwukrotnie wyższą[3].
Właściwości chemiczne[edytuj|edytuj kod]
Pluton jest stosunkowo reaktywny chemicznie. Wystawiony na działaniepowietrzapokrywa się powoli warstwą żółtychtlenków.Tworzy związki, w których występuje na czterechstopniach utlenienia,III, IV, V i VI, z których najtrwalszy jest stopień IV, zaś dla Pu(VI) znany jest tylko jeden związek –heksafluorek plutonu,PuF
6[4].
Właściwości fizyczne[edytuj|edytuj kod]
Występuje w sześciuodmianach krystalicznych:α, β, γ, δ, δ' i ε. Odmiany α i β należą dojednoskośnego układu krystalograficznego.Z kolei struktura formy γ jestrombowa,δ i ε należą dosieci regularnej,zaś odmiana δ' jesttetragonalna.Odznacza się bardzo słabymprzewodnictwem elektrycznym,przy czym pluton α ma przewodnictwo gorsze odbizmutu,uważanego za metal najsłabiej przewodzącyprąd elektryczny.Formy α, β, γ i ε charakteryzują się spadkiemopornościwraz z temperaturą, co jest typowe dlapółprzewodników[4].
Pu jest bardzoradioaktywny– na tyle że proces rozpadu promieniotwórczegoz emisją cząstek alfapowoduje wydzielenie dużych ilości ciepła (0,567 W/g w przypadku238Pu). Izotop ten jest często wykorzystywany wradioizotopowych generatorach termoelektrycznychdo zasilania energią elektryczną urządzeń kosmicznych.
Ze względu na silną radioaktywność pluton jest zabójczy dla człowieka nawet w minimalnych ilościach (kumuluje się wtkance kostnej). Ze względu na mniejsząmasę krytycznąniż w przypadku uranu bomby plutonowe mogą być mniejsze. Kilogram plutonu-239 może wyzwolić energię wybuchu 20kiloton.Ogrzewany do temperatury 320–480 °C zmniejsza swoją objętość, wykazując anomalnąrozszerzalność cieplną.
Występowanie[edytuj|edytuj kod]
Otrzymywany jest sztucznie, aczkolwiek stwierdzono występowanie jego śladowych ilości wrudachuranu.Występuje tam w postaci izotopu239Pu, powstającego jako produkt naturalnych reakcji jądrowych, oraz cięższego244Pu. Ten izotop ma okres połowicznego rozpadu ponad 80 milionów lat i jest najcięższym z pierwotnychnuklidówwystępujących na Ziemi[5].
Izotopy i otrzymywanie[edytuj|edytuj kod]
Opisano własności 20 izotopów plutonu oliczbie masowejod 228 do 247[6].Wszystkie izotopy sąnietrwałe,najdłużej żyjącym izotopem jest244Pu zczasem połowicznego rozpadu80,8 mln lat. Kolejnymi są:242Pu (373,3 tys. lat),239Pu (24,11 tys. lat). Pozostałe mają czas połowicznego rozpadu mniejszy niż 7000 lat, a 16 z nich ma czas połowicznego rozpadu większy od 20 minut. Izotopy plutonu mają osiemizomerów jądrowych,wszystkie mają czas połowicznego zaniku mniejszy niż jedną sekundę[7].
Zastosowanie komercyjne mają dwa izotopy plutonu238Pu i239Pu[8].
Izotop 238przy czasie rozpadu około 88 lat i cieple rozpadu 260 W/kg jest dobrym źródłem energii dlaradioizotopowych generatorach termoelektrycznych,które mają działać przez kilkadziesiąt lat. Izotop ten uzyskuje się głównie przez bombardowanie uranu-238 jądrami deuteru:
239Pu ulegarozszczepieniu neutronami termicznymii jest używany wreaktorach jądrowychoraz wbombach jądrowych(np. w bombieFat Manzrzuconej na Nagasaki). Izotop ten powstaje przez bombardowanie neutronami izotopu238U. Reakcja ta zachodzi w reaktorach jądrowych – powstały w ten sposób pluton ulega w nich rozszczepieniu, odgrywając ważną rolę w funkcjonowaniu reaktora:
W reaktorach komercyjnych ilość energii powstającej z wytworzonego w reaktorze plutonu jest większa niż wytworzona z rozpadu paliwa pierwotnego235U. Konstruuje się teżreaktory powielające,w których w wypalonym paliwie jest więcej plutonu niż plutonu i uranu-235 w paliwie przed załadunkiem.
Syntetyczny pluton w środowisku[edytuj|edytuj kod]
W wyniku atmosferycznych i podwodnychprób jądrowych,prowadzonych intensywnie w latach 60. XX wieku, a mniej intensywnie do lat 80., do środowiska zostały wprowadzone znaczne ilości plutonu, oaktywnościrzędu 1016Bq[potrzebny przypis].Wprowadzone dostratosferydrobne cząstki zawierające pluton opadały systematycznie na powierzchnię Ziemi tworząc tzw. globalnyopad promieniotwórczy.W chwili obecnej cały rozproszony w atmosferze pluton znajduje się na powierzchni Ziemi, w powierzchniowej warstwie gleby (co jest wynikiem silnego wiązania przez substancje organiczne), gdzie podlega procesom migracji i resuspensji (unoszeniu do przypowierzchniowej warstwy atmosfery). Niewielkie ilości plutonu (w porównaniu z opadem globalnym) wprowadziła do środowiskakatastrofa w Czarnobylu.W odróżnieniu od opadu globalnego, opad czarnobylski miał charakter bardzo niejednorodny, tzn. na pewnych obszarach (np. Polska północno-wschodnia) występowały niewielkie powierzchniowo tereny o szczególnie dużej zawartości plutonu. Było to związane z opadaniem cząstek zawierających pluton w wyniku wystąpienia np. miejscowychopadów atmosferycznych.
Uwagi[edytuj|edytuj kod]
- ↑Wartość w nawiasach klamrowych jestliczbą masowąnajtrwalszegoizotoputego pierwiastka, z uwagi na to, że nie posiada on trwałych izotopów, a tym samym niemożliwe jest wyznaczenie dla niego standardowej względnej masy atomowej. Bezwzględna masa atomowa tego izotopu wynosi: 244,06420u(244
Pu) (patrz:Thomas Prohaska i inni,Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report),„Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI:10.1515/pac-2019-0603(ang.)).
Przypisy[edytuj|edytuj kod]
- ↑abDavid R.Lide (red.),CRC Handbook of Chemistry and Physics,wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s.4-26,ISBN978-1-4200-9084-0(ang.).
- ↑ThomasProhaskai inni,Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report),„Pure and Applied Chemistry”,94 (5), 2021, s. 573–600,DOI:10.1515/pac-2019-0603(ang.).
- ↑U.S. Department of Energy Plutonium Certified Reference Materials Price List[online] [zarchiwizowane zadresu2017-05-14].
- ↑abWłodzimierzTrzebiatowski,Chemia nieorganiczna,wyd. VIII, Warszawa:PWN,1978, s. 241–242.
- ↑D.C.Hoffmani inni,Detection of Plutonium-244 in Nature,„Nature”,234, 1971, s. 132–134,DOI:10.1038/234132a0.
- ↑Plutonium[online][dostęp 2014-06-28].
- ↑Periodic Table of Elements, Pu – Plutonium[online][dostęp 2014-06-28](ang.).
- ↑David L.Heiserman ,Exploring Chemical Elements and Their Compounds,McGraw-Hill, 1991,ISBN978-0-8306-3015-8.
Układ okresowy pierwiastków | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3[i] | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | ||||||||||||
8 | Uue | Ubn | ✱ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
✱ | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | Ubs | ...[ii] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||