Plutonium

Als chemisch element is het zeer zeldzaam op aarde en daarom staat het vooral bekend om zijn kunstmatige oorsprong. De meest voorkomende toepassingen zijn bij de productie van nucleaire brandstof of bij kernwapenbedrijven. Het behoort tot de categorie actinidemetalen en al zijn isotopen zijn radioactief. Meer informatie over plutonium zoals eigenschappen, herkomst en kenmerken vindt u hier.

Wat is plutonium?

Het is een transuraan chemisch element, wat betekent dat het verder gaat dan uranium. De kleur is zilvergrijs, maar bij blootstelling aan de lucht is het donker en bij oxidatie vormt het een ondoorzichtige gele laag, ook wel groen plutonium genoemd. Normaal gesproken heeft het 6 allotrope toestanden en 4 oxidatietoestanden. Bovendien kan het reageren met stikstof, koolstof, silicium en halogenen.

Plutonium-symbool

Pu Het atoomnummer is 94 en de atoommassa is 244. Het heeft 16 stabiele atoomvarianten, dat wil zeggen reactieve isotopen. Plutonium-239 is van groter chemisch belang vanwege zijn splijtbare eigenschappen, maar het kan ook neutronen vangen om hogere isotopen te creëren.

Kenmerken van plutonium

Plutonium lost gemakkelijk op in perchloorzuur en waterstofjodidezuur. Vanwege de energie die vrijkomt tijdens alfaverval, kan het veel warmte afgeven. Bij kamertemperatuur is het een hard, bros element, vergelijkbaar met gietijzer. De andere kenmerken van plutonium zijn:

  • Geleidbaarheid: Het is geen goede geleider van warmte en elektriciteit.
  • Oplosbaarheid: lost op in zuren en reageert met koningswater.
  • Weerstand: Hoog bij kamertemperatuur en zelfs hoger bij lage temperaturen.
  • Allotropie: Het heeft 6 allotropen met vergelijkbare energieniveaus.
  • Helderheid: Schijnt krachtig.
  • Structuur: monoklinisch.

Chemische en fysische eigenschappen van plutonium

  1. Atoomnummer : 94
  2. Periode: 7
  3. Blok: f
  4. Covalente straal: 187+-1
  5. Atoomstraal: 159
  6. Gemiddelde straal: 135
  7. Dichtheid: 19816 kg/m³
  8. Smeltpunt: 912,5K
  9. Soortelijke warmte: 35,5 J
  10. Elasticiteitsmodulus: 96 GPa
  11. Kookpunt: 3505K
  12. Elektronegativiteit: 1,28
  13. Geluidssnelheid: 2.260 m/s bij 293.15 K
  14. Dampspanning: 10,00 Pa bij 2926 K
  15. Elektronische configuratie: [Rn] 5f 6 7s 2
  16. Verdampingsenthalpie: 333,5 kJ/mol
  17. Smeltenthalpie: 2,82 Kj/mol
  18. Thermische geleidbaarheid: 6,74 W
  19. Afschuifmodulus: 43 GPa

Oorsprong van plutonium

In 1934 maakten de Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi en verschillende wetenschappers van de Universiteit van Rome bekend dat ze element 94 hadden ontdekt, dat ze Hesperium noemden. Het was gemaakt van een mengsel van krypton, barium en andere elementen, maar zonder de ontdekking van kernsplijting waren de experimenten niet doorslaggevend.

Later, op 14 december 1940, werd Plutonium 238 voor de eerste keer geïsoleerd en het jaar daarop werd het chemisch erkend dankzij Edwin McMillan, AC Wahl, Glenn T Seaborg en JW Kennedy. Deze wetenschappers bombardeerden het element uranium met deuterium in een deeltjesversneller genaamd Cycloton, een isotoop van waterstof met één proton en één neutron in de kern.

Het resultaat van het bombardement produceerde het element Neptunium 238, dat vervalt door bèta-emissie met een korte levensduur van twee dagen. Vervolgens stelde Edwin McMillan voor om element 94 de naam Pluto te geven, omdat het de planeet was die erop volgde. Glenn Seaborg stelde later voor dat het Plutio zou heten, en noemde het toen Plutonium.

Waar wordt plutonium voor gebruikt?

De belangrijkste toepassingen ervan hangen grotendeels af van twee van zijn eigenschappen, namelijk thermische energie, waardoor dit element een grote hoeveelheid warmte afgeeft. Het tweede aspect is de elektrische energie in ruimtevoertuigen en sondes. Hier zijn enkele toepassingen van dit element:

Industrie

Het vermogen van dit periodiek systeemelement om warmte te genereren maakt het ideaal voor gebruik in thermo-elektrische generatortoepassingen. Deze transformatoren hebben het vermogen om warmte om te zetten in elektriciteit. Het wordt ook gebruikt als brandstof bij de vervaardiging van atoombommen en kerncentrales. De isotoop die hiervoor wordt gebruikt is Plutonium 239, dat kernsplijting ondergaat.

Geneesmiddel

De energie die het genereert, maakt het mogelijk dat plutonium wordt gebruikt om kunstmatige pacemakers te maken, die nodig zijn voor mensen die aan een hartziekte lijden. De isotoop die hiervoor het meest wordt gebruikt is plutonium-238, omdat deze een soort straling uitzendt die niet gevaarlijk is voor de menselijke gezondheid.

Concluderend: plutonium is een chemisch element dat tot de actiniden behoort, is zilver van kleur en heeft verschillende kristalstructuren. Bovendien wordt het gebruikt om kernwapens en nucleaire brandstof te maken. Het is synthetisch vervaardigd en zeldzaam van aard. Bovendien is het giftig en radioactief; als het wordt ingeslikt of ingeademd, kan het ziekte of de dood veroorzaken.