プルトニウム

化学元素としては地球上で非常に稀であるため、その人工起源が最もよく知られています。最も一般的な用途は、核燃料製造または核兵器会社です。それはアクチニド金属のカテゴリーに属し、その同位体はすべて放射性です。プルトニウムの性質、起源、特徴など、プルトニウムに関する詳細情報はこちらでご覧いただけます。

プルトニウムとは何ですか?

これは超ウラン化学元素であり、ウランを超えていることを意味します。その色はシルバーグレーですが、空気にさらされると暗くなり、酸化すると緑色のプルトニウムとしても知られる不透明な黄色の層を形成します。通常、6 つの同素体状態と 4 つの酸化状態があります。さらに、窒素、炭素、シリコン、ハロゲンと反応する可能性があります。

プルトニウムのシンボル

Puその原子番号は 94、原子質量は 244 です。Pu には 16 個の安定な原子変異体、つまり反応性同位体があります。プルトニウム 239 は核分裂性があるため、化学的により大きな関心を集めていますが、中性子を捕捉してより高次の同位体を生成することもできます。

プルトニウムの特徴

プルトニウムは過塩素酸やヨウ化水素酸に容易に溶解します。アルファ崩壊中に放出されるエネルギーのため、大量の熱を放出する可能性があります。室温では、鋳鉄と同様に硬くて脆い要素です。プルトニウムのその他の特徴は次のとおりです。

  • 導電性:熱と電気の伝導性は良くありません。
  • 溶解性：酸に溶解し、王水と反応します。
  • 抵抗率:室温では高く、低温ではさらに高くなります。
  • 同素体:同様のエネルギーレベルを持つ 6 つの同素体があります。
  • 明るさ：力強く光ります。
  • 構造:単斜晶系。

プルトニウムの化学的および物理的性質

  1. 原子番号: 94
  2. 期間： 7
  3. ブロック: f
  4. 共有結合半径: 187+-1
  5. 原子半径: 159
  6. 平均半径: 135
  7. 密度: 19816 kg/m3
  8. 融点: 912.5K
  9. 比熱： 35.5J
  10. 弾性率： 96GPa
  11. 沸点： 3505K
  12. 電気陰性度: 1.28
  13. 音速: 293.15 Kで2.260 m/s
  14. 蒸気圧: 10.00 Pa (2926 K)
  15. 電子構成: [Rn] 5f 6 7s 2
  16. 蒸発エンタルピー: 333.5 kJ/mol
  17. 融解エンタルピー: 2.82 Kj/mol
  18. 熱伝導率： 6.74W
  19. せん断弾性率: 43 GPa

プルトニウムの起源

1934 年、イタリアの物理学者エンリコ フェルミとローマ大学の数人の科学者は、ヘスペリウムと呼ばれる元素 94 を発見したと発表しました。それはクリプトン、バリウム、その他の元素の混合物でできていましたが、核分裂が発見されなければ実験は決定的ではありませんでした。

その後、1940 年 12 月 14 日にプルトニウム 238 が初めて分離され、翌年、エドウィン マクミラン、AC ウォール、グレン T シーボーグ、JW ケネディのおかげで化学的に認識されました。これらの科学者たちは、サイクロトンと呼ばれる粒子加速器でウラン元素に重水素を衝突させました。サイクロトンは、原子核内に陽子 1 つと中性子 1 つを持つ水素の同位体です。

砲撃の結果、元素ネプツニウム 238 が生成されましたが、この元素は 2 日という短い寿命でベータ線放出によって崩壊します。その後、エドウィン・マクミランは、要素 94 に続く惑星であるため、要素 94 に冥王星という名前を付けることを提案しました。グレン・シーボーグは後にそれをプルティオと呼ぶことを提案し、その後プルトニウムと名付けた。

プルトニウムは何に使われますか?

その最も重要な用途は、その 2 つの特性に大きく依存します。1 つは、この要素に大量の熱を放出させる熱エネルギーです。 2 番目の側面は、宇宙船と探査機の電力です。この要素の応用例をいくつか示します。

業界

この周期表元素は熱を発生する能力があるため、熱電発電機用途での使用に最適です。これらの変圧器には、熱を電気に変換する機能があります。原子爆弾や原子力発電所の製造の燃料としても使用されます。これに使用される同位体は核分裂を起こすプルトニウム239です。

薬

プルトニウムが生成するエネルギーは、心臓病に苦しむ人々が必要とする人工ペースメーカーの製造に使用することを可能にします。この目的で最も使用される同位体はプルトニウム 238 です。プルトニウム 238 は人間の健康に危険を及ぼさない種類の放射線を放出するためです。

結論として、プルトニウムはアクチニドに属する化学元素であり、色は銀色で、異なる結晶構造を持っています。さらに、核兵器や核燃料の製造にも使用されます。合成的に製造されており、自然界では希少です。さらに、有毒で放射性物質です。摂取または吸入すると、病気や死亡を引き起こす可能性があります。