פלוטוניום (Pu), יסוד כימי רדיואקטיבי בסדרת האקטינואידים של הטבלה המחזורית, אטום מספר 94. זהו היסוד הטרנסורניום החשוב ביותר בגלל השימוש בו כדלק בסוגים מסוימים של כורים גרעיניים וכמרכיב בנשק גרעיני. פלוטוניום הוא מתכת כסופה הלובשת כתם צהוב באוויר.
אלמנט אקטינואידי
גם אורניום וגם פלוטוניום שימשו בכלי נשק אטומיים בגלל כוחם הנפיץ וכיום הם משמשים במפעלים גרעיניים
היסוד התגלה לראשונה (1941) כאלוטוטופ פלוטוניום -238 על ידי הכימאים האמריקאים גלן סיבורג, ג'וזף וו. קנדי, וארתור סי וואהל, שייצרו אותו על ידי הפצצת אורטר -238 בדוטרון ב -155 ס"מ (60) ציקלוטרון בברקלי, קליפורניה. היסוד נקרא על שם כוכב הלכת פלוטו דאז. לאחר מכן נמצאו עקבות פלוטוניום בעפרות אורניום, שם הוא אינו קדמוני אלא מיוצר באופן טבעי על ידי הקרנת נויטרונים.
כל האיזוטופים של הפלוטוניום הם רדיואקטיביים. החשוב ביותר הוא פלוטוניום 239 מכיוון שהוא ניתן לבסיס, יש לו מחצית חיים ארוכה יחסית (24,110 שנים), וניתן לייצר אותו בקלות בכמויות גדולות בכורים מגדלים על ידי הקרנת נויטרונים של אורניום -238 בשפע אך לא פיסי. מסה קריטית (הסכום זה להתפוצץ באופן ספונטני כאשר הפגישו) יש לקחת בחשבון בעת טיפול בכמויות העולות על 300 גרם (2 / 3 ליברות). המסה הקריטית של פלוטוניום -239 היא רק כשליש מזה של האורניום -235.
פלוטוניום וכל האלמנטים בעלי מספר אטומי גבוה יותר הם רעלים רדיולוגיים בגלל השיעור הגבוה שלהם בפליטת אלפא והספיגה הספציפית שלהם במח העצם. הכמות המרבית של פלוטוניום -239 שניתן לשמור ללא הגבלת זמן אצל מבוגר ללא פגיעה משמעותית היא 0.008 מיקרוקורי (שווה ל 0.13 מיקרוגרם [1 מיקרוגרם = 10 −6 גרם]). פלוטוניום -242 ופלוטוניום -244 בעלי חיים ארוכים יותר הם בעלי ערך במחקר כימי ומטלורגי. פלוטוניום -238 הוא איזוטופ פולט אלפא הפולט כמות זניחה של קרני גאמה; ניתן לייצר אותו כדי לרתום את החום של התפרקות רדיואקטיבית להפעלת מכשירים תרמו-אלקטריים ותרמית שהם קטנים, קלים ומשך חיים (אורך החיים של פלוטוניום 238 הוא 87.7 שנים). הכוח המופק מפיגוע פלוטוניום -238 אלפא (כ- 0.5 וואט לגרם) שימש לספק כוח חשמלי לחללית (גנרטורים תרמו-אלקטרוניים רדיואוטופיים) וכדי לספק חום לסוללות בחלליות, כמו בסרט הסקרנות.
פלוטוניום מציג שש צורות שונות זו מזו במבנה הגבישים ובצפיפותן (אלוטרופים); צורת האלפא קיימת בטמפרטורת החדר. יש לו את ההתנגדות החשמלית הגבוהה ביותר של כל אלמנט מתכתי (145 מיקרו-סנטימטרים). תגובית כימית, היא מתמוססת בחומצות ויכולה להתקיים בארבעה מצבי חמצון כיונים בעלי צבע אופייני בתמיסה מימית: Pu 3+, לבנדר כחול; פו 4+, חום-צהוב; PuO 2 +, ורוד; PuO 2 2+, צהוב או ורוד-כתום; ופו 7+, ירוק. הוכנו תרכובות רבות של פלוטוניום, לרוב החל מהדו-חמצני (PuO 2), התרכובת הראשונה של כל יסוד סינטטי שהופרד בצורה טהורה ובכמויות שקולות (1942).
מאפייני אלמנט
| מספר אטומי | 94 |
|---|---|
| איזוטופ stablest | 244 |
| נקודת המסה | 639.5 מעלות צלזיוס (1,183.1 ° F) |
| נקודת רתיחה | 3,235 מעלות צלזיוס |
| כוח משיכה ספציפי (אלפא) | 19.84 (25 מעלות צלזיוס) |
| מצבי חמצון | +3, +4, +5, +6 |
| תצורת אלקטרונים של מצב אטומי גזי | [Rn] 5f 6 7s 2 |
