Плутоний

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Плутоний
Плутоний – сребристо-бял до сребристо-сив метал
Сребристо-бял до сребристо-сив метал
Спектрални линии на плутоний
НептунийПлутонийАмериций
Sm

Pu

(Uqo)
Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z Плутоний, Pu, 94
Група, период, блок –, 7f
Химическа серия актинид
Електронна конфигурация [Rn] 5f6 7s2
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
CAS номер 7440-07-5
Свойства на атома
Атомна маса [244] u
Атомен радиус 175  pm
Ковалентен радиус 187±1 pm
Степен на окисление 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1
Оксид PuO2 (амфотерен)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
1,28
Йонизационна енергия I: 584,7 kJ/mol
II: 1128 kJ/mol
III: 2084 kJ/mol
IV: 3338 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние твърдо вещество
Алотропи α-Pu, β-Pu, γ-Pu,
δ-Pu, δ'-Pu и ε-Pu [1][2]
Кристална структура
(α- и β-плутоний) [1][2]
моноклинна
Кристална структура
(δ- и ε-плутоний) [1][2]
кубична
Плътност 19816 kg/m3
Температура на топене 912,5 K (639,5 °C)
Температура на кипене 3505 K (3232 °C)
Моларен обем 12,31×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене 2,82 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 333,5 kJ/mol
Налягане на парата
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 1756 1953 2198 2511 2926 3499
Скорост на звука 2260 m/s
Специф. електропроводимост 6,7×105 S/m
Специф. ел. съпротивление 1,46 Ω.mm2/m
Топлопроводимост 6,74 W/(m·K)
Магнетизъм парамагнитен[3]
Модул на еластичност 96 GPa
Модул на срязване 43 GPa
Коефициент на Поасон 0,21
История
Наименован на планетата Плутон
Откритие Глен Сиборг,
Артур Уол,
Джоузеф Кенеди,
Едуин МакМилан
(1940 – 1941 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР
238Pu радио 87,74 г. α 234U
СД разни
239Pu радио 2,41×104 г. α 235U
СД разни
240Pu радио 6500 г. α 236U
СД разни
241Pu синт. 14 г. β- 241Am
СД разни
242Pu синт. 3,73×105 г. α 238U
СД разни
244Pu радио 8,08×107 г. α 240U
СД разни

Плутоний (Pu) е наименованието на химичния елемент с номер 94 в периодичната таблица.

Плутоният е радиоактивен трансуранов елемент с метален характер и принадлежи към групата на актинидите. При стайна температура е сивкав метал с висока плътност и характерен блясък, който бързо губи при контакт с атмосферата поради оксиление. Плътността му е 19,8 g/cm³, има температура на топене от 640 °С и кипи при 3228 °С. В природата се среща в минимални количества като продукт на естествени ядрени реакции, протичащи в урановите руди. Съществуващите естествени количества са от порядъка на няколко атома на няколко тона уранова руда. Почти всички съвременни ядрени оръжия го използват като основен работен материал.

Открит е през 1940 година от американския учен Глен Сиборг чрез облъчване на уран с деутерони. Практически най-значимият му изотоп е Pu-239, с период на полуразпад от 24 360 години. Pu-239 се получава в ядрените реактори от U-238 при захват на неутрон и се разпада чрез излъчване на алфа-частица или чрез спонтанно делене.

Друг изотоп е Pu-244, който има ограничено практическо приложение поради краткия си живот.

История[редактиране | редактиране на кода]

Пръстен от 99,96 % плутоний. Диаметър – 11 cm, тегло – 5,3 kg. Достатъчен за направата на ядрено оръжие.

През 1934 Енрико Ферми и екип от учени от университета в Рим съобщили, че са открили елемент 94. Ферми нарича този елемент hesperium и го споменава в своята Нобелова лекция през 1938 г. Но пробата всъщност е била смес от барий, криптон, и други елементи, но тогава това все още не е било известно. Ядрено делене е било открито в Германия през 1939 г. от Фриц Щрасман и Ото Хан. Механизмът на делене тогава теоретично е бил обяснен от Лиза Майтнер и Ото Фриш

Плутоний (по-специално, плутоний-238) за първи път е произведен и изолиран на 14 декември 1940 г., и химически идентифициран на 23 февруари 1941 г., от Глен Сиборг, Едуин МакМилан, Джоузеф Кенеди, и Артър Уол във радиационната лаборатория Бъркли в Университета на Калифорния, Бъркли.

Употреба[редактиране | редактиране на кода]

Производство по времето на проекта „Манхатън[редактиране | редактиране на кода]

По време на Втората световна война правителството на САЩ, създава проекта Манхатън, който е натоварен със задачата да създаде атомна бомба. Трите основни изследователски и производствени обекти на проекта са били, съоръжение за производство на плутоний това, което сега е на обектa Ханфорд, съоръжения за обогатяване на уран в Оук Ридж, Тенеси, и лаборатория за изследване и поизводство на оръжия, сега известна като национална лаборатория „Лос Аламос“.

Първият реактор, произвел плутоний-239, е графитния реактор Х-10, който е пуснат в употреба през 1943 г., а по-късно става Национална лаборатория „Оук Ридж“.

Атомните бомби „Тринити“ и „Дебелакът“[редактиране | редактиране на кода]

Първият тест на атомна бомба с кодовото име „Тринити“, извършен на 16 юли 1945 г. близо до Аламогордо, Ню Мексико, използва плутоний като ядрен материал. Теглото на атомната бомба е 4 тона, а в ядрото си е имала 6,2 kg плутоний. Около 20% от плутония, използван в оръжието "Тринити" претърпява разпад, в резултат на което се създава експлозия с енергия еквивалентна на приблизително 20 000 тона ТНТ. Подобна е и атомна бомба „Дебелакът“, пусната над Нагасаки, Япония на 9 август 1945 г., убивайки 35 000 – 40 000 души (повечето от които са били индустриални работници) и унищожавайки 68 – 80% от военното производство в Нагасаки.

По време на студената война[редактиране | редактиране на кода]

Големи запаси оръжия, използващи плутоний, са произведени по времето на Студената война от СССР и САЩ. В САЩ реакторите Ханфорд и Обект Савана Ривър са произвели 103 тона плутоний, а в СССР произведенят плутоний за военни цели възлиза на 170 тона. В днешни дни се произвеждат годишно по 20 тона плутоний, използващ се от електроцентралите. По предположения, днес запасите от плутоний са около 500 тона разделени между индустриалния и военния комплекс на страните по света.

Медицински експерименти[редактиране | редактиране на кода]

По време и след края на Втората световна война, учени, работещи по проекта Манхатън и други ядрени изследователски проекти са провеждали проучвания за ефектите на плутония върху животни и хора. Проучванията при животни са установили, че няколко милиграма плутоний за килограм тъкан е смъртоносна доза. В случая на хора, са инжектиране разтвори, обикновено съдържащи 5 μg плутоний в терминално болни пациенти смятани за неизлечимо болни, пациенти с продължителност на живота по-малко от десет години, възрастни пациенти или пациенти в хронично болестно състояние. Дозата е била намалена до 1 μg през юли 1945, след като проучванията открили, че начина, по който плутония се разпространява в костите е по-опасен от радиацията. Повечето от инжектираните с плутоний пациенти, според Айлийн Уелсом, оцелял след експеримента, казва „бяха бедни, безсилни и болни“. От 1945 до 1947 г., осемнадесет индивида са били инжектирани с плутоний без тяхното съгласие. Тестовете са били използвани за създаване на диагностичен стандарт, за да се определи усвояването на плутония в тялото и да се разработят стандарти за безопасност при работата с плутоний. Експериментът се е провеждал под надзора на Харолд Ходж. Други експерименти под назора на комисията по енергетиката на САЩ са продължили до средата на 1970 г. 

Източници[редактиране | редактиране на кода]

Използвана литература
Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното Лиценз за свободна документация на ГНУ Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Plutonium“ в Уикипедия на английски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница. Вижте източниците на оригиналната статия, състоянието ѝ при превода и списъка на съавторите.