Плутоний

Плутоний (Pu) е наименованието на химичния елемент с номер 94 в периодичната таблица.

Плутоний
Плутоний – сребристо-бял до сребристо-сив метал Сребристо-бял до сребристо-сив метал
Спектрални линии на плутоний Спектрални линии
Нептуний ← Плутоний → Америций Sm ↑ Pu ↓ (Uqo) H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 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 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 Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Плутоний, Pu, 94
Група, период, блок	–, 7, f
Химическа серия	актинид
Електронна конфигурация	[Rn] 5f6 7s2
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
CAS номер	7440-07-5
Свойства на атома
Атомна маса	[244] u
Атомен радиус	175  pm
Ковалентен радиус	187±1 pm
Степен на окисление	8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1
Оксид	PuO2 (амфотерен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	1,28
Йонизационна енергия	I: 584,7 kJ/mol II: 1128 kJ/mol III: 2084 kJ/mol IV: 3338 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Алотропи	α-Pu, β-Pu, γ-Pu, δ-Pu, δ'-Pu и ε-Pu
Кристална структура (α- и β-плутоний)	моноклинна
Кристална структура (δ- и ε-плутоний)	кубична
Плътност	19816 kg/m3
Температура на топене	912,5 K (639,5 °C)
Температура на кипене	3505 K (3232 °C)
Моларен обем	12,31×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене	2,82 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	333,5 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 1756 1953 2198 2511 2926 3499
Скорост на звука	2260 m/s
Специф. електропроводимост	6,7×105 S/m
Специф. ел. съпротивление	1,46 Ω.mm2/m
Топлопроводимост	6,74 W/(m·K)
Магнетизъм	парамагнитен
Модул на еластичност	96 GPa
Модул на срязване	43 GPa
Коефициент на Поасон	0,21
История
Наименуван	на планетата Плутон
Откритие	Глен Сиборг, Артур Уол, Джоузеф Кенеди, Едуин Макмилан (1940 – 1941 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 238Pu радио 87,74 г. α 234U СД разни 239Pu радио 2,41×104 г. α 235U СД разни 240Pu радио 6500 г. α 236U СД разни 241Pu синт. 14 г. β- 241Am СД разни 242Pu синт. 3,73×105 г. α 238U СД разни 244Pu радио 8,08×107 г. α 240U СД разни
Плутоний в Общомедия

Плутоният е радиоактивен трансуранов елемент с метален характер и принадлежи към групата на актинидите. При стайна температура е сивкав метал с висока плътност и характерен блясък, който бързо губи при контакт с атмосферата поради оксиление. Плътността му е 19,8 g/cm³, има температура на топене от 640 °С и кипи при 3228 °С. В природата се среща в минимални количества като продукт на естествени ядрени реакции, протичащи в урановите руди. Съществуващите естествени количества са от порядъка на няколко атома на няколко тона уранова руда. Почти всички съвременни ядрени оръжия го използват като основен работен материал.

Открит е през 1940 година от американския учен Глен Сиборг чрез облъчване на уран с деутерони. Практически най-значимият му изотоп е Pu-239, с период на полуразпад от 24 360 години. Pu-239 се получава в ядрените реактори от U-238 при захват на неутрон и се разпада чрез излъчване на алфа-частица или чрез спонтанно делене.

Друг изотоп е Pu-244, който има ограничено практическо приложение поради краткия си живот.

История

Пръстен от 99,96 % плутоний. Диаметър – 11 cm, тегло – 5,3 kg. Достатъчен за направата на ядрено оръжие.

През 1934 Енрико Ферми и екип от учени от университета в Рим съобщават, че са открили елемент 94. Ферми нарича този елемент hesperium и го споменава в своята Нобелова лекция през 1938 г. Пробата всъщност представлява смес от барий, криптон и други елементи, но тогава това все още не е било известно. Ядрено делене е открито в Германия през 1939 г. от Фриц Щрасман и Ото Хан. Механизмът на делене тогава теоретично е бил обяснен от Лиза Майтнер и Ото Фриш. 

Плутоний (по-специално, плутоний-238) за пръв път е произведен и изолиран на 14 декември 1940 г., и химически идентифициран на 23 февруари 1941 г. от Глен Сиборг, Едуин Макмилан, Джоузеф Кенеди и Артър Уол в радиационната лаборатория Бъркли в Университета на Калифорния, Бъркли.

Употреба

Производство за проекта „Манхатън“

По време на Втората световна война правителството на САЩ създава проекта Манхатън за разработване на атомна бомба. Основните изследователски и производствени обекти на проекта са: съоръжение за производство на плутоний това, което сега е на обекта Ханфорд; съоръжения за обогатяване на уран в Оук Ридж, Тенеси; лаборатория за изследване и производство на оръжия, сега известна като Лосаламоска национална лаборатория.

Първият реактор, произвел плутоний-239, е графитният реактор Х-10, който е пуснат в употреба през 1943 г., а по-късно става Национална лаборатория „Оук Ридж“.

Атомни бомби „Тринити“ и „Дебелак“

Първият тест на атомна бомба с кодовото име „Тринити“, извършен на 16 юли 1945 г. близо до Аламогордо, Ню Мексико, използва плутоний като ядрен материал. Теглото на атомната бомба е 4 тона, а в ядрото си е имала 6,2 kg плутоний. Около 20% от плутония, използван в оръжието „Тринити“ претърпява разпад, в резултат на което се създава експлозия с енергия еквивалентна на приблизително 20 000 тона ТНТ. Подобна е и атомна бомба „Дебелакът“, пусната над Нагасаки, Япония, на 9 август 1945 г., убивайки 35 000 – 40 000 души (повечето от които са били индустриални работници) и унищожавайки 68 – 80% от военното производство в Нагасаки.

По време на Студената война

Големи запаси оръжия, използващи плутоний, са произведени по времето на Студената война от СССР и САЩ. В САЩ реакторите Ханфорд и Обект Савана Ривър са произвели 103 тона плутоний, а в СССР произведенят плутоний за военни цели възлиза на 170 тона. В днешни дни се произвеждат годишно по 20 тона плутоний, използващ се от електроцентралите. По предположения, днес запасите от плутоний са около 500 тона разделени между индустриалния и военния комплекс на страните по света.

Медицински експерименти

По време и след края на Втората световна война, учени, работещи по проекта Манхатън и други ядрени изследователски проекти са провеждали проучвания за ефектите на плутония върху животни и хора. Проучванията при животни са установили, че няколко милиграма плутоний за килограм тъкан е смъртоносна доза. В случая на хора, са инжектиране разтвори, обикновено съдържащи 5 μg плутоний в терминално болни пациенти смятани за неизлечимо болни, пациенти с продължителност на живота по-малко от десет години, възрастни пациенти или пациенти в хронично болестно състояние. Дозата е била намалена до 1 μg през юли 1945, след като проучванията открили, че начина, по който плутония се разпространява в костите е по-опасен от радиацията. Повечето от инжектираните с плутоний пациенти, според Айлийн Уелсом, оцелял след експеримента, казва „бяха бедни, безсилни и болни“. От 1945 до 1947 г., осемнадесет индивида са били инжектирани с плутоний без тяхното съгласие. Тестовете са били използвани за създаване на диагностичен стандарт, за да се определи усвояването на плутония в тялото и да се разработят стандарти за безопасност при работата с плутоний. Експериментът се е провеждал под надзора на Харолд Ходж. Други експерименти под назора на комисията по енергетиката на САЩ са продължили до средата на 1970 г. 

Източници

Използвана литература

• Hecker, Siegfried S. Plutonium and its alloys: from atoms to microstructure (PDF) // Los Alamos Science 26. 2000. p. 290 – 335. (на английски)
• Baker, Richard D. et al. Plutonium: A Wartime Nightmare but a Metallurgist's Dream // Los Alamos Science. Los Alamos National Laboratory, 1983. p. 148, 150 – 151. (на английски)
• Lide, D. R. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL), CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. (на английски)

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата Plutonium в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница, за да видите списъка на съавторите. ​ ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни.​