Plutonium

Plutonium (Pu), radioactief chemisch element van de actinoïdenreeks van het periodiek systeem, atoomnummer 94. Het is het belangrijkste transuraniumelement vanwege zijn gebruik als brandstof in bepaalde soorten kernreactoren en als ingrediënt in kernwapens. Plutonium is een zilverkleurig metaal dat aan de lucht een gele aanslag krijgt.

Britannica Quiz

118 Namen en Symbolen van het Periodiek Systeem Quiz

Het Periodiek Systeem bestaat uit 118 elementen. Hoe goed ken je hun symbolen? In deze quiz krijg je alle 118 chemische symbolen te zien, en moet je de naam kiezen van het chemische element waar elk symbool voor staat.

Het element werd voor het eerst ontdekt (1941) als de isotoop plutonium-238 door de Amerikaanse scheikundigen Glenn T. Seaborg, Joseph W. Kennedy, en Arthur C. Wahl, die het produceerden door deuteron-bombardement van uranium-238 in het 152-cm (60-inch) cyclotron te Berkeley, Californië. Het element werd genoemd naar de toenmalige planeet Pluto. Sporen van plutonium zijn later gevonden in uraniumertsen, waar het niet oeroud is, maar op natuurlijke wijze wordt geproduceerd door neutronenbestraling.

Alle plutoniumisotopen zijn radioactief. Het belangrijkste is plutonium-239 omdat het splijtbaar is, een betrekkelijk lange halveringstijd heeft (24.110 jaar), en gemakkelijk in grote hoeveelheden kan worden geproduceerd in kweekreactoren door neutronenbestraling van het overvloedige maar niet splijtbare uranium-238. De kritische massa (de hoeveelheid die spontaan zal exploderen wanneer zij wordt samengebracht) moet in aanmerking worden genomen bij het hanteren van hoeveelheden van meer dan 300 gram (2/3 lb). De kritische massa van plutonium-239 is slechts ongeveer een derde van die van uranium-235.

Plutonium en alle elementen met een hoger atoomnummer zijn radiologische giffen vanwege hun hoge alfa-emissiesnelheid en hun specifieke absorptie in het beenmerg. De maximale hoeveelheid plutonium-239 die in een volwassene zonder noemenswaardig letsel onbeperkt kan worden gehandhaafd, bedraagt 0,008 microcurie (gelijk aan 0,13 microgram). De langerlevende isotopen plutonium-242 en plutonium-244 zijn waardevol voor chemisch en metallurgisch onderzoek. Plutonium-238 is een alfa-emitterende isotoop die een te verwaarlozen hoeveelheid gammastralen uitzendt; het kan worden vervaardigd om de warmte van het radioactieve verval te benutten voor de werking van thermo-elektrische en thermionische apparaten die klein, licht en duurzaam zijn (de halveringstijd van plutonium-238 is 87,7 jaar). De energie die geproduceerd wordt door plutonium-238 alfaverval (ongeveer 0,5 watt per gram) is gebruikt om ruimtevaartuigen van elektrische energie te voorzien (radio-isotoop thermo-elektrische generatoren) en om warmte te leveren voor batterijen in ruimtevaartuigen, zoals in de Curiosity rover.

Plutonium heeft zes vormen die verschillen in kristalstructuur en dichtheid (allotropen); de alfavorm bestaat bij kamertemperatuur. Het heeft de hoogste elektrische weerstand van alle metallische elementen (145 microhm-centimeter). Het is chemisch reactief, lost op in zuren en kan in vier oxidatietoestanden bestaan als ionen met een karakteristieke kleur in een waterige oplossing: Pu3+, blauw-lila; Pu4+, geel-bruin; PuO2+, roze; PuO22+, geel of roze-oranje; en Pu7+, groen. Er zijn zeer veel verbindingen van plutonium bereid, vaak uitgaande van het dioxide (PuO2), de eerste verbinding van een synthetisch element die in zuivere vorm en in weegbare hoeveelheden kon worden afgescheiden (1942).