Плутоний

Плутоний (Pu)
Атомный номер	94
Внешний вид простого вещества	Файл:Pu,94.jpg
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	244,0642 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	151 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	491,9(5,10) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Rn] 5f⁶ 7s²
Химические свойства
Ковалентный радиус	n/a пм
Радиус иона	(+4e) 93 (+3e) 108 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	1,28
Электродный потенциал	Pu←Pu⁴⁺ -1,25В Pu←Pu³⁺ -2,0В Pu←Pu²⁺ -1,2В
Степени окисления	6, 5, 4, 3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	19,84 г/см³
Удельная теплоёмкость	n/a Дж/(K·моль)
Теплопроводность	(6,7) Вт/(м·K)
Температура плавления	914 K
Теплота плавления	2,8 кДж/моль
Температура кипения	3505 K
Теплота испарения	343,5 кДж/моль
Молярный объём	n/a см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	моноклинная
Период решётки	n/a Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	n/a K

Плуто́ний — радиоактивный химический элемент группы актиноидов, широко использовавшийся в производстве ядерного оружия (т. н. «оружейный плутоний»), а также (экспериментально) в качестве ядерного топлива для атомных реакторов гражданского и исследовательского назначения. Первый искусственный элемент, полученный в доступных для взвешивания количествах (1942 г.).

В таблице справа приведены основные свойства α-Pu — основной аллотропной модификации плутония при комнатной температуре и нормальном давлении.

История[]

Изотоп плутония ²³⁸Pu впервые искусственно получен 23.02.1941 года группой американских ученых во главе с Г. Сиборгом путем облучения ядер урана дейтронами. Примечательно, что только после искусственного получения плутоний был обнаружен в природе: в ничтожно малых количествах ²³⁹Pu обычно содержится в урановых рудах как продукт радиоактивного превращения урана.

Нахождение в природе[]

В урановых рудах в результате захвата нейтронов (например, нейтронов из космического излучения) ядрами урана образуется нептуний (²³⁹Np), продуктом β-распада которого и является природный плутоний-239. Однако плутоний образуется в таких микроскопических количествах (0,4—15 частей Pu на 10¹² частей U), что о его добыче из урановых руд не может быть и речи.

Происхождение названия[]

В 1930 году астрономический мир был взбудоражен замечательной новостью: открыта новая планета, о существовании которой давно говорил Персиваль Ловелл, астроном, математик и автор фантастических очерков о жизни на Марсе. На основе многолетних наблюдений за движениями Урана и Нептуна Ловелл пришел к заключению, что за Нептуном в солнечной системе должна быть еще одна, девятая планета, отстоящая от Солнца в сорок раз дальше, чем Земля. Эта планета, элементы орбиты которой Ловелл рассчитал еще в 1915 году, и была обнаружена на фотографических снимках, полученных 21, 23 и 29 января 1930 г. астрономом К. Томбо в обсерватории Флагстафф (США). Планету назвали Плутоном^[1]. По имени этой планеты, расположенной в солнечной системе за Нептуном, был назван плутонием 94-й элемент, искусственно полученный в конце 1940 г. из ядер атомов урана группой американских ученых во главе с Г. Сиборгом.

Физические свойства[]

Существует 15 изотопов плутония - Самые подходящие для проектирования ядерного оружия: Pu238 -> (период полураспада 86 лет, альфа-распад) -> U234, Pu239 -> (период полураспада 24 360 лет, альфа-распад) -> U235, Pu240 -> (период полураспада 6580 лет, альфа-распад) -> U236, Pu241 -> (период полураспада 14.0 лет, бета-распад) -> Am241, Pu242 -> (период полураспада 370 000 лет, альфа-распад) -> U238 [1]

Применение[]

Первый ядерный заряд на основе плутония был взорван 16 июля 1945 года на полигоне Аламогордо (испытание под кодовым названием "Тринити").

Биологическая роль[]

Плутоний высокотоксичен; ПДК для ²³⁹Pu в открытых водоемах и воздухе рабочих помещений составляет соответственно 81,4 и 3,3*10⁻⁵ Бк/л. Большинство изотопов плутония обладают высокой величиной плотности ионизации и малой длиной пробега частиц, поэтому его токсичность обусловлена не столько его химическими свойствами (вероятно, в этом отношении плутоний токсичен не более, чем другие тяжелые металлы), сколько ионизирующим действием на окружающие ткани организма. Плутоний относится к группе элементов с особо высокой радиотоксичностью. В организме плутоний производит большие необратимые изменения в скелете, печени, селезенке, почках, вызывает рак легких. Максимально допустимое содержание плутония в организме не должно превышать десятых долей микрограмма.

Примечания[]

↑ С 24 августа 2006 года по решению Международного астрономического союза Плутон более не является планетой Солнечной системы.