Как химический элемент он очень редок на Земле, поэтому наиболее известен своим искусственным происхождением. Чаще всего его используют в производстве ядерного топлива или в компаниях, занимающихся ядерным оружием. Он относится к категории актинидов металлов и все его изотопы радиоактивны. Более подробную информацию о плутонии, его свойствах, происхождении и характеристиках можно найти здесь.
Что такое плутоний?
Это трансурановый химический элемент, то есть он выходит за рамки урана. Его цвет серебристо-серый, но на воздухе он темнеет, а при окислении образует непрозрачный желтый слой, также известный как зеленый плутоний. В норме он имеет 6 аллотропных состояний и 4 степени окисления. Кроме того, он может реагировать с азотом, углеродом, кремнием и галогенами.
Символ плутония
Pu. Его атомный номер 94, атомная масса 244. Он имеет 16 стабильных атомных вариантов, т.е. реакционноспособных изотопов. Плутоний-239 представляет больший химический интерес из-за его делящихся свойств, но он также может захватывать нейтроны для создания более высоких изотопов.
Характеристики плутония
Плутоний легко растворяется в хлорной и иодоводородной кислоте. Из-за энергии, которую он выделяет во время альфа-распада, он способен выделять много тепла. При комнатной температуре это твердый хрупкий элемент, похожий на чугун. Другие характеристики плутония:
- Проводимость: Плохой проводник тепла и электричества.
- Растворимость: растворяется в кислотах и реагирует с царской водкой.
- Удельное сопротивление: Высокое при комнатной температуре и еще выше при низких температурах.
- Аллотропия: имеет 6 аллотропов со схожими энергетическими уровнями.
- Яркость: Светит мощно.
- Структура: Моноклиника.
Химические и физические свойства плутония
- Атомный номер : 94
- Период: 7
- Блок: ф
- Ковалентный радиус: 187+-1
- Атомный радиус: 159
- Средний радиус: 135
- Плотность: 19816 кг/м³
- Температура плавления: 912,5К.
- Удельная теплоемкость: 35,5 Дж
- Модуль упругости: 96 ГПа.
- Температура кипения: 3505К.
- Электроотрицательность: 1,28
- Скорость звука: 2,260 м/с при 293,15 К.
- Давление пара: 10,00 Па при 2926 К.
- Электронная конфигурация: [Rn] 5f 6 7s 2
- Энтальпия испарения: 333,5 кДж/моль.
- Энтальпия плавления: 2,82 кДж/моль.
- Теплопроводность: 6,74 Вт
- Модуль сдвига: 43 ГПа
Происхождение плутония
В 1934 году итальянский физик Энрико Ферми и несколько учёных из Римского университета объявили, что открыли 94-й элемент, который они назвали гесперием. Он был сделан из смеси криптона, бария и других элементов, но без открытия ядерного деления эксперименты оказались безрезультатными.
Позже, 14 декабря 1940 года, плутоний-238 был впервые выделен, а в следующем году он был химически признан благодаря Эдвину Макмиллану, А.С. Валю, Гленну Т. Сиборгу и Дж. У. Кеннеди. Эти ученые бомбардировали элемент уран дейтерием в ускорителе частиц под названием Циклотон, который представляет собой изотоп водорода, имеющий в ядре один протон и один нейтрон.
В результате бомбардировки образовался элемент Нептуний 238, который распадается путем бета-излучения с коротким сроком жизни — два дня. Затем Эдвин Макмиллан предложил дать 94-му элементу имя Плутон, потому что это была планета, следующая за ним. Позже Гленн Сиборг предложил назвать его Плутио, а затем назвал его Плутонием.
Для чего используется плутоний?
Его наиболее важные области применения во многом зависят от двух его свойств: тепловой энергии, которая заставляет этот элемент выделять большое количество тепла. Второй аспект — это электроэнергия в космических аппаратах и зондах. Вот некоторые из применений этого элемента:
Промышленность
Способность этого элемента таблицы Менделеева выделять тепло делает его идеальным для использования в термоэлектрических генераторах. Эти трансформаторы способны преобразовывать тепло в электричество. Он также используется в качестве топлива при производстве атомных бомб и атомных электростанций. Для этого используется изотоп плутоний-239, который подвергается ядерному делению.
Лекарство
Вырабатываемая им энергия позволяет использовать плутоний для изготовления искусственных кардиостимуляторов, необходимых людям, страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями. Изотопом, наиболее часто используемым для этой цели, является плутоний-238, поскольку он испускает тип излучения, не опасный для здоровья человека.
В заключение отметим, что плутоний — это химический элемент, принадлежащий к актинидам, имеющий серебряный цвет и различную кристаллическую структуру. Кроме того, он используется для производства ядерного оружия и ядерного топлива. Он производится синтетически и редко встречается в природе. Кроме того, он токсичен и радиоактивен; при проглатывании или вдыхании он может вызвать заболевание или смерть.