Plutoniu este un metal radioactiv, argintiu, care poate fi folosit pentru a crea sau distruge. În timp ce a fost folosit pentru distrugere la scurt timp după ce a fost făcut, astăzi elementul este folosit mai ales pentru crearea de energie în întreaga lume.
Plutoniu a fost produs pentru prima dată și izolat în 1940 și a fost folosit pentru a face bomba atomică „Fat Man” care a fost aruncată pe Nagasaki la sfârșitul celui de-al doilea război mondial, la doar cinci ani după ce a fost produs pentru prima dată, a spus Amanda Simson, profesor asistent al inginerie chimică la Universitatea din New Haven.
Doar faptele
Iată proprietățile plutoniei, conform Laboratorului Național Los Alamos:
- Număr atomic: 94
- Simbol atomic: Pu
- Greutate atomică: 244
- Punct de topire: 640 C
- Punctul de fierbere: 3.228 C
Descoperire și istorie
Plutoniu a fost descoperit în 1941 de oamenii de știință Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan și Arthur C. Wohl la Universitatea din California, Berkley. Descoperirea a avut loc când echipa a bombardat uraniul-238 cu deuteroni care au fost accelerate într-un dispozitiv ciclotron, care a creat neptuniu-238 și doi neutroni liberi. Neptuniul-238 s-a descompus apoi în plutoniu-238 prin descompunerea beta.
Acest experiment nu a fost împărtășit cu restul comunității științifice decât în 1946, după al doilea război mondial. Seaborg a trimis o lucrare cu privire la descoperirea lor în revista Physical Review în martie 1941, dar hârtia a fost eliminată când s-a descoperit că un izotop de plutoniu, Pu-239, poate fi folosit pentru a crea o bombă atomică.
Curând, Seaborg a fost trimis să conducă Laboratorul de Producție Plutoniu, cunoscut și sub denumirea de Met Lab, la Universitatea din Chicago, potrivit laboratorului național Los Alamos. Scopul laboratorului a fost crearea plutoniei ca parte a Proiectului Manhattan. Proiectul Manhattan a fost o aventura secreta in timpul celui de-al doilea razboi mondial care a lucrat exclusiv la dezvoltarea unei bombe atomice.
Pe 18 august 1942, au avut primul lor mare succes. Au fost capabili să creeze o cantitate de plutoniu care să fie vizibilă pentru ochi. A egalat doar în jur de 1 microgram. Din proba minusculă, savantul a stabilit greutatea atomică a plutoniei.
Proiectul Manhattan a produs în cele din urmă suficient plutoniu pentru „Testul Trinității”. În timpul testului, prima bombă atomică din lume, sau „Gadgetul”, a fost explodată în apropiere de Socorro, New Mexico, la 16 iulie 1945, de către directorul laboratorului Los Alamos, Robert Oppenheimer și generalul armatei Leslie Groves.
Din test, Oppenheimer a spus: "Știam că lumea nu va fi la fel. Câțiva oameni au râs, câțiva oameni au plâns. Majoritatea oamenilor au tăcut. Mi-am amintit de linia din scripturile hinduse, Bhagavad-Gita. Vishnu încearcă pentru a-l convinge pe Prinț că ar trebui să-și facă datoria și să-l impresioneze își ia forma multi-armată și spune: „Acum am devenit Moartea, distrugătorul lumilor”. Presupun că am crezut cu toții că, într-un fel sau altul, „în conformitate cu Royal Society of Chemistry.
Explozia a avut echivalentul energetic de aproximativ 20.000 de tone de TNT. Prima bombă atomică de război a căzut pe Hiroshima, Japonia, pe 6 august 1945. Cu toate acestea, această bombă atomică, supranumită „Micuțul”, avea un nucleu de uraniu. A doua bombă, aruncată pe Nagasaki, Japonia, în 9 august 1945, avea un miez de plutoniu. „Omul gras”, cum a fost numit, a grăbit sfârșitul celui de-al doilea război mondial.
Proprietățile plutoniei
Metalul de plutoniu proaspăt preparat are o culoare strălucitoare argintie, dar are un lac gri, galben sau verde măsliniu când este oxidat în aer. Metalul se dizolvă rapid în acizi minerali concentrați. O bucată mare de plutoniu se simte caldă la atingere din cauza energiei date de cariile alfa; bucăți mai mari pot produce suficientă căldură pentru a fierbe apa. La temperatura camerei, plutoniul (forma cea mai obișnuită) este la fel de dură și fragilă ca fontă. Poate fi aliat cu alte metale pentru a forma forma delta stabilizată la temperatura camerei, care este moale și ductilă. Spre deosebire de majoritatea metalelor, plutoniul nu este un bun conductor de căldură sau electricitate. Are un punct de topire scăzut și un punct de fierbere neobișnuit de mare.
Plutoniu poate forma aliaje și compuși intermediari cu majoritatea altor metale, și compuși cu o varietate de alte elemente. Unele aliaje au abilități superconductive, iar altele sunt utilizate pentru a produce pelete de combustibil nuclear. Compușii săi vin într-o varietate de culori, în funcție de starea de oxidare și cât de complexe sunt diferiții liganzi. În soluție apoasă există cinci stări ionice de valanță.
Plutoniul, împreună cu toate celelalte elemente transuraniene, reprezintă un pericol radiologic și trebuie manipulate cu echipamente și precauții specializate. Studiile efectuate la animale au descoperit că câteva miligrame de plutoniu pe kilogram de țesut sunt letale.
Surse
Plutoniu, în general, nu se găsește în natură. Urmele elemente ale plutoniei se găsesc în minereurile de uraniu care apar în mod natural. Aici, se formează într-un mod asemănător cu neptuniul: prin iradierea uraniului natural cu neutroni urmată de descompunerea beta.
Cu toate acestea, în primul rând, plutoniul este un produs secundar al industriei nucleare. În fiecare an se produc aproximativ 20 de tone de plutoniu, potrivit Laboratorului Național Los Alamos. Combustibilul nuclear uzat poate fi, de asemenea, reprocesat pentru a separa plutoniu utilizabil de alte elemente din combustibil.
Testarea armelor atmosferice din anii ’50 -’60 a lăsat tone de plutoniu în atmosfera Pământului care există încă astăzi, potrivit Asociației Nucleare Mondiale.
Utilizări
În cea mai mare parte, plutoniu nu este utilizat de mult. De fapt, dintre cele cinci izotopi obișnuiți, doar două dintre izotopii din plutoniu, plutoniu-238 și plutoniu-239, sunt folosite pentru orice.
Plutoniu-238 este utilizat pentru a produce electricitate pentru sondele spațiale folosind generatoare termoelectrice radioizotopice. Aceste generatoare sunt activate când sondele nu pot obține suficientă energie solară, deoarece au călătorit prea departe de soare. Unele sonde care utilizează plutoniu-238 sunt Cassini și Galileo.
Când este suficient de concentrat, plutoniu-239 suferă o reacție în lanț de fisiune. Din această cauză, este utilizat în armele nucleare și în unele reactoare nucleare.
De fapt, una dintre cele mai mari utilizări pentru plutoniu este energia. Potrivit Asociației Mondiale Nucleare, peste o treime din energia produsă în majoritatea centralelor nucleare provine din plutoniu. Plutoniul este principalul combustibil al reactoarelor de neutroni rapide.
Cine stia?
Timp de zeci de ani, oamenii de știință s-au întrebat de ce plutoniul nu a acționat ca alte metale din grupul său. De exemplu, plutoniul este un conductor slab al energiei electrice și nu se lipește de magneți. Acum cercetătorii și-au dat seama unde s-a ascuns „magnetismul său lipsă” și are de-a face cu comportamentul neplăcut al electronilor din carcasa exterioară a elementului. Spre deosebire de alte metale, care au un număr stabilit de electroni în învelișurile lor exterioare, atunci când sunt într-o stare la sol, plutoniul poate avea acolo patru, cinci sau șase electroni.
Acest număr fluctuant de electroni cu carcasă exterioară explică de ce plutoniul nu este magnetic: pentru ca un atom să interacționeze cu magneții, electronii neperecheți din carcasa sa externă trebuie să se alinieze într-un câmp magnetic.
Cel mai stabil izotop al Plutoniei, plutoniu-244, poate dura mult timp. Acesta are un timp de înjumătățire de aproximativ 82 de milioane de ani și se descompune în uraniu-240 prin degradare alfa, potrivit Laboratorului Jefferson.
Plutoniu a fost numit după planetă, Pluto. Acest lucru se datorează faptului că a venit după Uranium, care a fost numit după planeta Uranus, și neptunium, care a fost numit după planeta Neptun.
Plutoniu emite neutroni, particule beta și raze gamma.
