Pluton jest radioaktywnym srebrnym metalem, którego można używać do tworzenia lub niszczenia. Chociaż został użyty do zniszczenia wkrótce po jego wytworzeniu, dziś ten element jest wykorzystywany głównie do tworzenia energii na całym świecie.
Pluton został po raz pierwszy wyprodukowany i wyizolowany w 1940 roku i został użyty do wytworzenia bomby atomowej „Grubas”, która została zrzucona na Nagasaki pod koniec II wojny światowej, zaledwie pięć lat po jej wyprodukowaniu, powiedziała Amanda Simson, adiunkt inżynieria chemiczna na University of New Haven.
Tylko fakty
Oto właściwości plutonu, zgodnie z Los Alamos National Laboratory:
- Liczba atomowa: 94
- Symbol atomowy: Pu
- Masa atomowa: 244
- Temperatura topnienia: 1,184 F (640 C)
- Temperatura wrzenia: 5842 F (3228 C)
Odkrycie i historia
Pluton został odkryty w 1941 r. Przez naukowców Josepha W. Kennedy'ego, Glenna T. Seaborga, Edwarda M. McMillana i Arthura C. Wohla z University of California, Berkley. Odkrycie miało miejsce, gdy zespół zbombardował uran-238 deuteronami przyspieszonymi w urządzeniu cyklotronowym, które stworzyło neptun-238 i dwa wolne neutrony. Neptun-238 następnie rozpadł się na pluton-238 poprzez rozpad beta.
Ten eksperyment nie został udostępniony reszcie społeczności naukowej aż do 1946 r., Po II wojnie światowej. Seaborg przedłożył artykuł o swoim odkryciu czasopiśmie Physical Review w marcu 1941 r., Ale papier został usunięty, gdy odkryto, że izotop plutonu, Pu-239, może zostać użyty do stworzenia bomby atomowej.
Wkrótce Seaborg został wysłany do kierowania laboratorium produkcyjnym Plutonium, znanym również jako Met Lab, na Uniwersytecie w Chicago, zgodnie z Los Alamos National Laboratory. Celem laboratorium było stworzenie plutonu w ramach Projektu Manhattan. Projekt Manhattan był tajnym przedsięwzięciem podczas II wojny światowej, które działało wyłącznie na rzecz opracowania bomby atomowej.
18 sierpnia 1942 r. Odnieśli pierwszy wielki sukces. Byli w stanie stworzyć śladową ilość plutonu, która była widoczna dla oka. Wyniósł on tylko około 1 mikrograma. Na podstawie niewielkiej próbki naukowiec określił masę atomową plutonu.
Projekt Manhattan ostatecznie wyprodukował wystarczającą ilość plutonu do „testu Trinity”. Podczas testu pierwsza na świecie bomba atomowa lub „Gadżet” wybuchła 16 lipca 1945 r. W pobliżu Socorro w Nowym Meksyku przez dyrektora laboratorium Los Alamos Roberta Oppenheimera i generała armii Leslie Grovesa.
Oppenheimer powiedział o teście: „Wiedzieliśmy, że świat nie będzie taki sam. Kilku ludzi się śmiało, kilka osób płakało. Większość ludzi milczała. Przypomniałem sobie wiersz z pisma hinduskiego Bhagavad-Gity. Wisznu próbuje przekonać księcia, że powinien wypełnić swój obowiązek i wywrzeć na nim wrażenie, przybiera wieloręką formę i mówi: „Teraz jestem Śmiercią, niszczycielem światów”. Przypuszczam, że wszyscy tak myśleliśmy w ten czy inny sposób „według Royal Society of Chemistry.
Wybuch miał ekwiwalent energii około 20 000 ton TNT. Pierwsza bomba atomowa do użytku wojennego spadła na Hiroszimę w Japonii, 6 sierpnia 1945 r. Ta bomba atomowa, nazwana „Little Boy”, miała jednak rdzeń uranowy. Druga bomba, zrzucona na Nagasaki w Japonii, 9 sierpnia 1945 r., Miała rdzeń plutonu. „Grubas”, jak go nazywano, przyspieszył koniec II wojny światowej.
Właściwości plutonu
Świeżo przygotowany metal plutonu ma srebrzysty, jasny kolor, ale przy utlenianiu w powietrzu matowieje w kolorze szarym, żółtym lub oliwkowo-zielonym. Metal szybko rozpuszcza się w stężonych kwasach mineralnych. Duży kawałek plutonu jest ciepły w dotyku z powodu energii wydzielanej przez rozpad alfa; większe kawałki mogą wytworzyć wystarczającą ilość ciepła do zagotowania wody. W temperaturze pokojowej pluton w formie alfa (najczęstsza postać) jest tak twardy i kruchy jak żeliwo. Może być stopiony z innymi metalami, tworząc postać delta o ustabilizowanej temperaturze pokojowej, która jest miękka i ciągliwa. W przeciwieństwie do większości metali pluton nie jest dobrym przewodnikiem ciepła ani elektryczności. Ma niską temperaturę topnienia i niezwykle wysoką temperaturę wrzenia.
Pluton może tworzyć stopy i związki pośrednie z większością innych metali oraz związki z wieloma innymi pierwiastkami. Niektóre stopy mają właściwości nadprzewodzące, a inne są wykorzystywane do produkcji pelletów z paliwem jądrowym. Jego związki występują w różnych kolorach, w zależności od stopnia utlenienia i stopnia złożoności różnych ligandów. W roztworze wodnym występuje pięć stanów jonowych walencyjnych.
Pluton, wraz z wszystkimi innymi pierwiastkami transuranowymi, stanowi zagrożenie radiologiczne i należy się z nim obchodzić za pomocą specjalistycznego sprzętu i środków ostrożności. Badania na zwierzętach wykazały, że kilka miligramów plutonu na kilogram tkanki jest śmiertelne.
Źródła
Plutonu na ogół nie można znaleźć w naturze. Pierwiastki śladowe plutonu znajdują się w naturalnie występujących rudach uranu. Tutaj powstaje w sposób podobny do neptunu: przez napromieniowanie naturalnego uranu neutronami, a następnie rozpad beta.
Przede wszystkim jednak pluton jest produktem ubocznym energetyki jądrowej. Według Los Alamos National Laboratory każdego roku produkuje się około 20 ton plutonu. Zużyte paliwo jądrowe można również ponownie przetworzyć w celu oddzielenia użytecznego plutonu od innych pierwiastków w paliwie.
Według World Nuclear Association testy broni atmosfery w latach 50. i 60. XX wieku pozostawiły tony plutonu w atmosferze ziemskiej, która jest tam nadal.
Używa
W większości przypadków pluton jest mało używany. W rzeczywistości z pięciu powszechnych izotopów tylko dwa izotopy plutonu, pluton-238 i pluton-239, są w ogóle używane do wszystkiego.
Pluton-238 służy do wytwarzania energii elektrycznej dla sond kosmicznych przy użyciu termoelektrycznych generatorów radioizotopowych. Generatory te są włączane, gdy sondy nie mogą uzyskać wystarczającej ilości energii słonecznej, ponieważ przebyły zbyt daleko od Słońca. Niektóre sondy wykorzystujące pluton-238 to Cassini i Galileo.
Po wystarczającym stężeniu pluton-239 ulega reakcji łańcuchowej rozszczepienia. Z tego powodu jest stosowany w broni jądrowej i niektórych reaktorach jądrowych.
W rzeczywistości jednym z największych zastosowań plutonu jest energia. Według World Nuclear Association ponad jedna trzecia energii wytwarzanej w większości elektrowni jądrowych pochodzi z plutonu. Pluton jest głównym paliwem w szybkich reaktorach neutronowych.
Kto wiedział?
Przez dziesięciolecia naukowcy zastanawiali się, dlaczego pluton nie zachowuje się jak inne metale w tej grupie. Na przykład pluton jest słabym przewodnikiem elektryczności i nie przykleja się do magnesów. Teraz naukowcy odkryli, gdzie ukrywa się jego „brakujący magnetyzm” i ma to związek z dziwnym zachowaniem elektronów w zewnętrznej powłoce elementu. W przeciwieństwie do innych metali, które mają określoną liczbę elektronów w swoich zewnętrznych powłokach, w stanie podstawowym pluton może mieć cztery, pięć lub sześć elektronów.
Ta zmienna liczba elektronów w zewnętrznej powłoce wyjaśnia, dlaczego pluton nie jest magnetyczny: aby atom mógł oddziaływać z magnesami, niesparowane elektrony w swojej zewnętrznej powłoce muszą ułożyć się w polu magnetycznym.
Najbardziej stabilny izotop plutonu, pluton-244, może trwać długo. Według Jefferson Lab ma okres półtrwania około 82 milionów lat i rozpada się na uran-240 poprzez rozpad alfa.
Pluton został nazwany na cześć planety Plutona. Wynika to z tego, że pochodzi od Uranu, który został nazwany na cześć planety Uran, i Neptuna, który został nazwany na cześć planety Neptuna.
Pluton emituje neutrony, cząstki beta i promienie gamma.
