Плутоний

Плутоний
	Плутоний
	Плутоний – сребристо-бял до сребристо-сив метал Сребристо-бял до сребристо-сив метал
	Спектрални линии на плутоний Спектрални линии
	Нептуний ← Плутоний → Америций
	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
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
СД	разни
СД	разни
СД	разни
СД	разни
СД	разни
СД	разни
	Плутоний в Общомедия

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

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

↑ ^а ^б ^в Hecker 2000.
↑ ^а ^б ^в Baker 1983.
↑ Lide 2005.

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.

[Hecker2000-1] а ^б ^в Hecker 2000.

[Baker1983-2] а ^б ^в Baker 1983.

[Lide2005-3] Lide 2005.

[1]

[2]

[3]