Plutoniului - proprietăți ale elementelor chimice

Plutoniu (Plutoniu lat.), Pu, artificial element chimic radioactiv cu numărul atomic 94; Se referă la actinide. A fost deschis în 1940-1941 de către oamenii de știință americani G. Searborg, E. McMillan, J. Kennedy și A. Wahl, care au primit izotop 238 Pu care rezultă din iradierea nuclee de uraniu de hidrogen greu. - Dayton. Numit după planeta Pluto, precum și precursori de plutoniu din tabelul periodic - Uranus și Neptun, ale căror nume sunt, de asemenea, a coborât din planetele Uranus și Neptun. izotopii plutoniului cunoscuți cu numere de masă de la 232 la 246. 247 Pu Traces izotop și 255 Pu detectat în praful colectat după exploziile bombelor de fuziune. Plutoniu izotop longeviv este radioactiv α-Pu-244 (T½ timp de înjumătățire de aproximativ 7,5 x 10 7 ani). Valorile at½ ale tuturor izotopilor de plutoniu este mult mai mică decât vârsta Pământului, și, prin urmare, toate plutoniu primar (care a existat pe planeta noastră în timpul formării sale) este complet dizolvat. Cu toate acestea, urme de 239 Pu format în mod continuu prin β-dezintegrare a 239 Np, care, la rândul său, apare în reacția nucleară a uraniului cu neutroni (de exemplu, neutroni radiații cosmice). Prin urmare, urme de plutoniu găsit în minereuri de uraniu.

Plutoniu - metal alb lucios, la temperaturi variind de la temperatura camerei până la 640 ° C (punctul de topire), există în șase modificări alotropice. Alotropice transformare plutoniului schimbări bruște sunt însoțite de o densitate. O caracteristică unică a plutoniu metalic este că, atunci când este încălzit 310-480 ° C nu se extinde la fel ca celelalte metale, și comprimate. Configurația celor trei cochilii electronice externe ale atomilor Pu 5s 5p 2 6 10 5d 5f 6 6s 2 6p 2 7s 2. Proprietățile chimice ale plutoniului în multe privințe similare cu proprietățile predecesorii săi în sistemul periodic - uraniu și Neptuniu. Plutoniu formează compuși cu stări de oxidare de la 2 la +7. oxizi cunoscuți PUO, Ru2 O3. PuO2 și faza de compoziție variabilă Ru2 O3 - Pu4 O7. În compușii cu halogeni plutoniu are în mod normal o stare de oxidare 3, cunoscut sub numele de halogenuri, dar PuF4. PuF6 și RuSl4. În soluțiile de plutoniu există în formele de Pu 3+. Pu 4+. PuO2 (plutonoil ion), PUO 2+ (plutoniu - ion) și Puos 3-. corespunde gradului de oxidare a 3 la 7. Acești ioni (cu excepția PUO 3- 5) pot fi simultan în soluție în echilibru. Ioni de stări de oxidare plutoniu sunt predispuse la hidroliză și complexarea.

Dintre toți izotopii plutoniului este cel mai important-α radioactive 239 Pu (T½ = 2,4 · 10 4 ani). Nuclee 239 Pu poate într-o reacție în lanț de fisiune prin neutroni, deci Pu 239 poate fi utilizat ca sursă de energie nucleară (energia eliberată prin scindarea 1g Pu 239, echivalent cu căldura eliberată în timpul arderii 4000 kg de cărbune). În URSS, primele experimente privind producția de Pu-239 în 1943-1944 au fost inițiate sub conducerea lui I. V. Kurchatova și V. G. Hlopina. Plutoniu este pentru prima dată în Uniunea Sovietică a fost izolat de uraniu iradiat cu neutroni în 1945. Într-o perioadă extrem de scurtă de timp, am efectuat studii ample ale proprietăților de plutoniu, iar în 1949 Uniunea Sovietică a început să lucreze prima fabrica de separare a plutoniului radiochimice.

Producția industrială a Pu-239 se bazează pe interacțiunea dintre nucleele 238 U cu neutroni într-un reactor nuclear. Separarea ulterioară a Pu de U, Np și produse de fisiune puternic radioactive prin metode radiochimice efectuate (co-precipitare, extracție, schimb ionic, și altele). Metalul de plutoniu este de obicei obținut prin reducerea PuF3. PuF4 PuSO2 sau vapori de bariu, calciu sau litiu. Ca material fisionabil, Pu 238 utilizat în reactoarele nucleare și bombe nucleare și de fuziune. Izotopul 238 Pu este utilizat pentru producerea de baterii electrice nucleare, pentru care perioada de serviciu până la 5 ani sau mai mult. Astfel de baterii pot fi folosite, de exemplu, în generatoarele de curent care stimulează inima.

Plutoniu în organism. Plutoniu organisme marine concentrate: raportul de concentrație (adică raportul dintre concentrația în organism și în mediu) este alge 1000 la 9,000, plancton (mixt) - 2300, pentru crustacee - până la 380, pentru steaua de mare - aproximativ 1000 până la mușchi, oase, ficat și stomac de pește - 5, 570, 200 și 1060, respectiv. plantele terestre asimila Plutoniu în principal, prin sistemul de rădăcină și se acumulează l la 0,01% din greutatea sa. La om, Plutoniu reținut în principal în ficat și scheletul, în cazul în care aproape nici o ieșire (in special osoase). Cel mai toxic dintre 239 Pu este de tulburări hematopoietice, osteosarcom, cancer pulmonar. C 70 ai secolului 20 proporția de plutoniu într-o contaminare radioactivă a crește biosferă (nevertebratele marine, plutoniu cauza devine iradiere mai mare decât în ​​detrimentul 90 Sr și 137 Cs).