Плутоний (элемент)

Плутоний (элемент)
Плутоний (Pu)
Атомный номер 94
Внешний вид простого вещества
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.

Содержание

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 - В наибольших количествах получаются изотопы с массовыми числами от 238 до 242:

238Pu -> (период полураспада 86 лет, альфа-распад) -> 234U,

Этот изотоп используется почти исключительно в РИТЭГ космического назначения, например, на всех аппаратах, улетавших дальше орбиты Марса.

239Pu -> (период полураспада 24 360 лет, альфа-распад) -> 235U,

Этот изотоп наиболее подходит для конструирования ядерного оружия и ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

240Pu -> (период полураспада 6580 лет, альфа-распад) -> 236U, 241Pu -> (период полураспада 14.0 лет, бета-распад) -> 241Am, 242Pu -> (период полураспада 370 000 лет, альфа-распад) -> 238U [1]

Эти три изотопа серьёзного промышленного значения не имеют, но получаются, как побочные продукты, при получении энергии в ядерных реакторах на уране, путём последовательного захвата нескольких нейтронов ядрами урана-238. Изотоп 242 по ядерным свойствам наиболее похож на уран-238. Америций-241, получавшийся при распаде изотопа 241, использовался в детекторах дыма.

Плутоний интересен тем, что от температуры затвердевания до комнатной претерпевает шесть фазовых переходов, больше, чем любой другой химический элемент. При последнем плотность увеличивается скачком на 11%, в результате, отливки из плутония растрескиваются. Стабильной при комнатной температуре является альфа-фаза, характеристики которой и приведены в таблице. Для применения более удобной является дельта-фаза, имеющая меньшую плотность, и кубическую объёмно-центрированную решётку. Плутоний в дельта-фазе весьма пластичен, в то время, как альфа-фаза хрупкая. Для стабилизации плутония в дельта-фазе применяется легирование трёхвалентными металлами (в первых ядерных зарядах использовался галлий).

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. Максимально допустимое содержание плутония в организме не должно превышать десятых долей микрограмма.

Примечания

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

Плутоний в художественных произведениях

  • Плутоний использовался для машины De Lorean DMC-12 в фильме Назад в будущее как заряд для переправки в будущее или в прошлое.
  • Из плутония состоял заряд атомной бомбы, взорванной террористами в Денвере, США, в произведении Тома Клэнси "Все страхи мира"
  • Кэндзабуро Оэ "Записки пинчранера"

См. также

Ссылки

Ядерная технология
Инженерия
Материалы
Ядерная энергия
Главные темы
Типы реакторов

Инерциальный синтез · Корпусной ядерный реактор · Кипящий ядерный реактор · 4-го поколения · Реактор на быстрых нейтронах · Магноксовый · Графито-газовый ядерный реактор · Газоохлаждаемый быстрый · Реактор с жидкометаллическим теплоносителем · Со свинцовым теплоносителем · Реактор на расплавах солей · Сверхкритический водоохлаждаемый · Сверхвысокотемпературный · С гранулированным топливом · Интегральный быстрый реактор · SSTAR
Ядерная медицина
Медицинская визуализация

Позитронно-эмиссионная томография · Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) · Гамма-камера
Терапия
Ядерное оружие

История · Разработка · Ядерная война · Ядерная гонка · Ядерный взрыв (Поражающие факторы ядерного взрыва) · Ядерные испытания · Перевозка · распространение
Ядерный клуб · Список ядерных испытаний
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
Uue Ubn
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужен реферат?

Полезное


Смотреть что такое "Плутоний (элемент)" в других словарях:

  • ПЛУТОНИЙ — (Plutonium), Pu, искусств …   Физическая энциклопедия

  • ПЛУТОНИЙ — (символ Рu), серебристо белый радиоактивный элемент, относится к АКТИНОИДАМ. Был впервые получен в 1940 г. в Калифорнийском университете в Беркли при бомбардировке УРАНА ядрами дейтерия (тяжелого водорода). Встречается в небольших количествах в… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ПЛУТОНИЙ — (Plutonium), Pu, искусственный радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 94, атомная масса 244,0642; относится к актиноидам; металл, tпл 640 шC. Изотоп 239Pu получают облучением урана 238U нейтронами в… …   Современная энциклопедия

  • Плутоний — (Plutonium), Pu, искусственный радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 94, атомная масса 244,0642; относится к актиноидам; металл, tпл 640 °C. Изотоп 239Pu получают облучением урана 238U нейтронами в… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • элемент — компонент, компонента, деталь, звено, схема, устройство, составляющая, (составная) часть, ингредиент, штука, штучка, начало, член, секция, клетка, привкус, оттенок, налет, доза, доля, термопара; тип, субъект, молодчик, субчик, гаврик, хмырик,… …   Словарь синонимов

  • ПЛУТОНИЙ — (лат. Plutonium) Pu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 94, атомная масса 244,0642, относится к актиноидам. Радиоактивен; наиболее устойчивый изотоп 244Pu (период полураспада 8,05.107 лет). Название от планеты… …   Большой Энциклопедический словарь

  • плутоний — сущ., кол во синонимов: 6 • актинид (14) • актиноид (16) • металл (86) • …   Словарь синонимов

  • Плутоний — Рu Plutonium искусственно полученный химический радиоактивный элемент (металл) с атомным номером 94. В природе встречается в ничтожных количествах в урановых рудах. Известны 16 изотопов плутония. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом …   Термины атомной энергетики

  • Плутоний — 94 Нептуний ← Плутоний → Америций Sm ↑ Pu …   Википедия

  • плутоний — я; м. Химический элемент (Pu), радиоактивный серебристо белый металл, относящийся к актиноидам (получается искусственным путём; используется в ядерной энергетике как сырьё для получения ядерного топлива). Оружейный п. (использующийся в атомном… …   Энциклопедический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»