Plutonium

Plutonium (Pu), jaksollisen järjestelmän aktinoidisarjan radioaktiivinen kemiallinen alkuaine, jonka järjestysluku on 94. Se on tärkein transuraanielementti, koska sitä käytetään polttoaineena tietyntyyppisissä ydinreaktoreissa ja ydinaseiden ainesosana. Plutonium on hopeanhohtoinen metalli, joka saa ilmassa keltaisen värin.

Britannica-tietokilpailu

118 jaksollisen järjestelmän nimet ja symbolit Tietokilpailu

Jaksollinen järjestelmä koostuu 118 alkuaineesta. Kuinka hyvin tunnet niiden symbolit? Tässä tietokilpailussa sinulle näytetään kaikki 118 kemiallista symbolia, ja sinun on valittava sen kemiallisen alkuaineen nimi, jota kukin symboli edustaa.

Elementin havaitsivat ensimmäisen kerran (1941) isotooppina plutonium-238 yhdysvaltalaiset kemistit Glenn T. Seaborg, Joseph W. Kennedy ja Arthur C. Wahl, jotka tuottivat sitä deuteronipommittamalla uraani-238:a Kalifornian Berkeleyssä sijaitsevassa 152 cm:n (60 tuuman) syklotronissa. Alkuaine nimettiin silloisen Pluto-planeetan mukaan. Jälkiä plutoniumista on sittemmin löydetty uraanimalmeista, joissa se ei ole alkuaine vaan syntyy luonnollisesti neutronisäteilytyksessä.

Kaikki plutoniumin isotoopit ovat radioaktiivisia. Tärkein on plutonium-239, koska se on halkeamiskelpoinen, sillä on suhteellisen pitkä puoliintumisaika (24 110 vuotta) ja sitä voidaan helposti tuottaa suuria määriä jalostusreaktoreissa säteilyttämällä neutronisäteilyn avulla runsaasti esiintyvää mutta ei-hajoavaa uraani-238:a. Kriittinen massa (määrä, joka räjähtää spontaanisti, kun se yhdistetään) on otettava huomioon, kun käsitellään yli 300 grammaa (2/3 lb) ylittäviä määriä. Plutonium-239:n kriittinen massa on vain noin kolmannes uraani-235:n kriittisestä massasta.

Plutonium ja kaikki korkeamman järjestysluvun alkuaineet ovat säteilymyrkkyjä, koska niiden alfa-emissiot ovat suuria ja koska ne imeytyvät erityisesti luuytimeen. Suurin määrä plutonium-239:ää, joka voidaan säilyttää aikuisessa loputtomiin ilman merkittäviä vaurioita, on 0,008 mikrocurie (vastaa 0,13 mikrogrammaa ). Pitkäikäisemmät isotoopit plutonium-242 ja plutonium-244 ovat arvokkaita kemiallisessa ja metallurgisessa tutkimuksessa. Plutonium-238 on alfa-säteilyä lähettävä isotooppi, joka lähettää vain vähäisen määrän gammasäteilyä; sitä voidaan valmistaa niin, että sen radioaktiivisen hajoamisen lämpöä voidaan hyödyntää lämpö- ja lämpöionilaitteiden käyttämiseen, jotka ovat pieniä, kevyitä ja pitkäikäisiä (plutonium-238:n puoliintumisaika on 87,7 vuotta). Plutonium-238:n alfahajoamisesta tuotettua tehoa (noin 0,5 wattia grammaa kohti) on käytetty avaruusalusten sähköenergian tuottamiseen (radioisotooppien termosähköiset generaattorit ) ja lämmön tuottamiseen avaruusalusten akkuihin, kuten Curiosity-mönkijässä.

Plutoniumilla on kuusi kiderakenteeltaan ja tiheydeltään erilaista muotoa (allotrooppia); alfamuoto esiintyy huoneenlämmössä. Sillä on kaikista metallisista alkuaineista suurin sähköinen resistiivisyys (145 mikrohm-senttimetriä). Kemiallisesti reaktiivinen, se liukenee happoihin ja voi esiintyä neljässä hapetusasteessa ominaisvärisinä ioneina vesiliuoksessa: Pu3+, sini-laventeli, Pu4+, kelta-ruskea, PuO2+, vaaleanpunainen, PuO22+, keltainen tai vaaleanpunainen-oranssi ja Pu7+, vihreä. Plutoniumista on valmistettu hyvin monia yhdisteitä, usein alkaen dioksidista (PuO2), joka on ensimmäinen yhdiste, joka on erotettu yhdestä synteettisestä alkuaineesta puhtaana ja punnittavissa olevissa määrissä (1942).

.