Плутоний е радиоактивен, сребърен метал, който може да се използва за създаване или унищожаване. Докато е бил използван за унищожаване скоро след като е направен, днес елементът се използва най-вече за създаване на енергия в целия свят.
Плутоний е произведен за първи път и изолиран през 1940 г. и е използван за направата на атомната бомба "Дебел човек", която е хвърлена върху Нагасаки в края на Втората световна война, само пет години след като е произведена за първи път, каза Аманда Симсън, асистент на химическо инженерство в университета в Ню Хейвън.
Само фактите
Ето и свойствата на плутония, според Националната лаборатория в Лос Аламос:
- Атомно число: 94
- Атомен символ: Pu
- Атомно тегло: 244
- Точка на топене: 640 ° C
- Точка на кипене: 3228 C
Откритие и история
Плутоний е открит през 1941 г. от учените Джоузеф В. Кенеди, Глен Т. Сийборг, Едуард М. Макмилан и Артър К. Вол в Калифорнийския университет в Беркли. Откритието станало, когато екипът бомбардирал уран-238 с дейтрони, които били ускорени в циклотронно устройство, което създало нептуний-238 и два свободни неутрона. След това нептуний-238 се разпада в плутоний-238 чрез бета-разпад.
Този експеримент не е споделен с останалата част от научната общност до 1946 г., след Втората световна война. Seaborg представи документ за тяхното откритие в списанието Physical Review през март 1941 г., но хартията беше премахната, когато откри, че изотоп на плутоний, Pu-239, може да се използва за създаване на атомна бомба.
Скоро Сиборг е изпратен да ръководи лабораторията за производство на плутоний, известна още като Met Lab, в Чикагския университет, според Националната лаборатория в Лос Аламос. Целта на лабораторията беше да създаде плутоний като част от проекта в Манхатън. Проектът в Манхатън беше тайно начинание по време на Втората световна война, което работи изключително за разработването на атомна бомба.
На 18 август 1942 г. те имат първия си голям успех. Те успяха да създадат видимо за окото количество плутоний. Тя се равняваше само на около 1 микрограм. От мъничката проба ученият определи атомното тегло на плутоний.
Проектът в Манхатън в крайна сметка произвежда достатъчно плутоний за „теста на троицата“. По време на теста първата атомна бомба в света, или „Джаджата“, е взривена близо до Сокоро, Ню Мексико, на 16 юли 1945 г. от директора на лабораторията в Лос Аламос Робърт Опенхаймер и генерала на армията Лесли Гроувс.
От теста Опенхаймер каза: „Знаехме, че светът няма да бъде същият. Няколко души се смееха, няколко души плакаха. Повечето хора мълчаха. Спомних си реда от индуистката писменост, Бхагавад-Гита. Вишну се опитва да убеди принца, че трябва да изпълнява своя дълг и да го впечатлява, приема многообразната си форма и казва: „Сега аз ставам Смъртта, унищожител на световете“. Предполагам, че всички сме мислили това, по един или друг начин ", според Кралското дружество по химия.
Експлозията имаше енергиен еквивалент от приблизително 20 000 тона TNT. Първата атомна бомба, използвана за война, падна върху Хирошима, Япония, на 6 август 1945 г. Тази атомна бомба, наречена „малко момче“, обаче имаше ураново ядро. Втората бомба, хвърлена върху Нагасаки, Япония, през 9 август 1945 г. има плутониево ядро. „Дебелия човек“, както се наричаше, ускори края на Втората световна война.
Свойства на плутония
Прясно приготвен плутониев метал има сребристо ярък цвят, но придобива тъп сив, жълт или маслинено зелен цвят, когато се окислява на въздух. Металът бързо се разтваря в концентрирани минерални киселини. Голямо парче плутоний се чувства топло на допир поради енергията, отделена от алфа-разпад; по-големите парчета могат да произвеждат достатъчно топлина, за да заври вода. При стайна температура алфа-формата плутоний (най-често срещаната форма) е толкова твърд и чуплив, колкото чугун. Той може да бъде легиран с други метали, за да се образува стабилизирана делта форма на стайна температура, която е мека и пластична. За разлика от повечето метали, плутоният не е добър проводник на топлина или електричество. Той има ниска точка на топене и необичайно висока точка на кипене.
Плутонийът може да образува сплави и междинни съединения с повечето други метали и съединения с различни други елементи. Някои сплави имат свръхпроводими способности, а други се използват за производството на пелети от ядрено гориво. Съединенията му се предлагат в различни цветове, в зависимост от окислителното състояние и колко сложни са различни лиганди. Във воден разтвор има пет валентни йонни състояния.
Плутоний, заедно с всички други трансуранови елементи, представлява радиологична опасност и трябва да се борави със специализирано оборудване и предпазни мерки. Проучванията при животни са установили, че няколко милиграма плутоний на килограм тъкан са смъртоносни.
Източници
Плутоний обикновено не се среща в природата. Микроелементите на плутоний се намират в естествено срещащи се уранови руди. Тук той се формира по начин, подобен на нептуния: чрез облъчване на естествен уран с неутрони, последвано от бета-разпад.
Преди всичко обаче плутоният е страничен продукт на ядрената енергетика. Всяка година се произвежда около 20 тона плутоний, според Националната лаборатория в Лос Аламос. Отработеното ядрено гориво също може да бъде преработено, за да се отдели използваемия плутоний от другите елементи в горивото.
Изпитванията на атмосферни оръжия през 50-те и 60-те години на миналия век оставиха тонове плутоний в земната атмосфера, която е там и до днес, според Световната ядрена асоциация.
Употреби
В по-голямата си част плутоният не се използва много. Всъщност от петте обичайни изотопа само два от изотопите на плутоний, плутоний-238 и плутоний-239, се използват за всичко.
Плутоний-238 се използва за производство на електричество за космически сонди с помощта на радиоизотопни термоелектрични генератори. Тези генератори са включени, когато сондите не могат да получат достатъчно слънчева енергия, защото са пътували твърде далеч от слънцето. Някои сонди, които използват плутоний-238, са Cassini и Galileo.
Когато е достатъчно концентриран, плутоний-239 претърпява верижна реакция на делене. Поради това се използва в ядрени оръжия и някои ядрени реактори.
Всъщност едно от най-големите приложения на плутония е енергията. Според Световната ядрена асоциация над една трета от енергията, произведена в повечето атомни електроцентрали, идва от плутоний. Плутоний е основното гориво в реакторите за бързи неутрони.
Кой знаеше?
Десетилетия наред учените се питаха защо плутоният не действа като другите метали от неговата група. Например, плутоний е лош проводник на електричество и не се придържа към магнити. Сега изследователите са разбрали къде се крие нейният „липсващ магнетизъм“ и това е свързано с щурото поведение на електроните във външната обвивка на елемента. За разлика от други метали, които имат зададен брой електрони във външните си обвивки, когато са в основно състояние, плутоний може да има там четири, пет или шест електрона.
Този флуктуиращ брой електрони от външната обвивка обяснява защо плутонийът не е магнитен: За да може един атом да взаимодейства с магнити, несдвоените електрони във външната му обвивка трябва да се подредят в магнитно поле.
Най-стабилният изотоп на плутоний, плутоний-244, може да продължи дълго време. Той има период на полуразпад от около 82 милиона години и се разпада в уран-240 чрез алфа-разпад, според лабораторията на Джеферсън.
Плутоний е кръстен на планетата Плутон. Това е така, защото той дойде след Уран, който беше кръстен на планетата Уран, и Нептуний, който беше кръстен на планетата Нептун.
Плутоний излъчва неутрони, бета частици и гама лъчи.
