Plutonis yra radioaktyvus sidabro metalas, kuris gali būti naudojamas kuriant ar sunaikinant. Nors jis buvo sunaikintas netrukus po pagaminimo, šiandien elementas dažniausiai naudojamas energijai kurti visame pasaulyje.
Plutonis pirmą kartą buvo pagamintas ir išskirtas 1940 m. Ir buvo panaudotas atominės bombos „Fat Man“ gamybai, kuri buvo numesta ant Nagasakio Antrojo pasaulinio karo pabaigoje, praėjus vos penkeriems metams po pirmojo pagaminimo, sakė Amanda Simson, chemijos inžinerija Naujojo Haveno universitete.
Tiesiog faktai
Pasak Los Alamos nacionalinės laboratorijos, pateikiamos plutonio savybės:
- Atominis skaičius: 94
- Atominis simbolis: Pu
- Atominis svoris: 244
- Lydymosi temperatūra: 1 184 F (640 C)
- Virimo temperatūra: 5,842 F (3,228 C)
Atradimai ir istorija
Plutonį 1941 m. Atrado mokslininkai Josephas W. Kennedy, Glenas T. Seaborgas, Edwardas M. McMillanas ir Arthur C. Wohl Kalifornijos universitete, Berkley. Atradimas įvyko, kai komanda bombardavo uraną-238 su deuteronais, kurie buvo pagreitinti ciklotrono įrenginyje, kuris sukūrė neptunium-238 ir du laisvus neutronus. Tuomet neptunium-238 suskaidytas į plutonį-238.
Šis eksperimentas nebuvo pasidalytas su likusia mokslo bendruomene iki 1946 m., Po Antrojo pasaulinio karo. Seaborgas 1941 m. Kovo mėn. Pateikė žurnalą „Physical Review“ apie jų atradimą, tačiau popierius buvo pašalintas, kai buvo išsiaiškinta, kad plutonio izotopas Pu-239 gali būti panaudotas atominei bombai sukurti.
Netrukus Seaborgas buvo išsiųstas vadovauti Plutonio gamybos laboratorijai, dar vadinamai „Met Lab“, Čikagos universitete, teigia Los Alamos nacionalinė laboratorija. Laboratorijos tikslas buvo sukurti plutonį kaip Manheteno projekto dalį. Manheteno projektas buvo slapta įmonė per Antrąjį pasaulinį karą, kurios tikslas buvo sukurti atominę bombą.
1942 m. Rugpjūčio 18 d. Jiems buvo pirmoji didelė sėkmė. Jie sugebėjo sukurti akims matomą plutonio pėdsaką. Jis prilygo tik maždaug 1 mikrogramui. Iš mažyčio mėginio mokslininkas nustatė plutonio atominį svorį.
Manheteno projektas galiausiai pagamino pakankamai plutonio „Trejybės testavimui“. Bandymo metu 1945 m. Liepos 16 d. Netoli Socorro, Naujojoje Meksikoje, sprogo pirmoji pasaulyje atominė bomba arba „įtaisas“, kurią įkūrė Los Alamoso laboratorijos direktorius Robertas Oppenheimeris ir armijos generolas Leslie Grovesas.
Iš testo Oppenheimeris sakė: "Mes žinojome, kad pasaulis nebus tas pats. Keletas žmonių juokėsi, keli žmonės verkė. Dauguma žmonių tylėjo. Prisiminiau eilutę iš induistų šventraščio - Bhagavad-Gitą. Višnu bando. įtikinti princą, kad jis turėtų atlikti savo pareigą ir padaryti jam įspūdį, įgauna daugialypę ginkluotą formą ir sako: „Dabar aš tapau mirtimi, pasaulių naikintoju“. Aš manau, kad mes visi taip ar kitaip manėme “, - teigia Karališkoji chemijos draugija.
Sprogimo energijos ekvivalentas buvo maždaug 20 000 tonų TNT. Pirmoji karo metu naudojama atominė bomba nukrito 1945 m. Rugpjūčio 6 d. Ant Hirosimos (Japonija). Ta atominė bomba, praminta „Mažas berniukas“, turėjo urano šerdį. Antroji bomba, numesta ant Nagasakio, Japonijoje, 1945 m. Rugpjūčio 9 d., Turėjo plutonio šerdį. „Riebus žmogus“, kaip jis buvo vadinamas, paskubino Antrojo pasaulinio karo pabaigą.
Plutonio savybės
Šviežiai paruoštas plutonio metalas turi sidabriškai ryškią spalvą, tačiau ore oksiduodamasis įgauna nuobodu pilką, geltoną ar alyvuogių žalumą. Metalas greitai ištirpsta koncentruotose mineralinėse rūgštyse. Didelis plutonio gabalėlis jaučia šilumą liečiant dėl alfa skilimo skleidžiamos energijos; didesni gabalai gali gaminti pakankamai šilumos, kad užvirtų vanduo. Kambario temperatūroje alfa formos plutonis (labiausiai paplitusi forma) yra toks pat kietas ir trapus kaip ketaus. Jis gali būti legiruotas su kitais metalais, kad sudarytų kambario temperatūros stabilizuotą deltos formą, kuri yra minkšta ir elastinga. Skirtingai nuo daugelio metalų, plutonis nėra geras šilumos ar elektros laidininkas. Jis turi žemą lydymosi temperatūrą ir neįprastai aukštą virimo temperatūrą.
Plutonis gali sudaryti lydinius ir tarpinius junginius su daugeliu kitų metalų ir junginius su daugybe kitų elementų. Kai kurie lydiniai turi superlaidžius sugebėjimus, o kiti naudojami branduolinio kuro granulėms gaminti. Jo junginiai būna įvairių spalvų, atsižvelgiant į oksidacijos būseną ir tai, kokie sudėtingi yra įvairūs ligadai. Vandeniniame tirpale yra penki valentinės joninės būsenos.
Plutonis, kaip ir visi kiti transuranio elementai, yra radiologinis pavojus, todėl jį reikia naudoti naudojant specialią įrangą ir atsargumo priemones. Tyrimais su gyvūnais nustatyta, kad keli miligramai plutonio vienam kilogramui audinio yra mirtini.
Šaltiniai
Plutonio gamtoje paprastai nėra. Plutonio mikroelementai randami natūraliai esančiose urano rūdose. Čia jis susidaro panašiai kaip neptūnas: švitinant natūralų uraną neutronais ir po to beta irimu.
Tačiau pirmiausia plutonis yra branduolinės energijos pramonės šalutinis produktas. Pasak Los Alamos nacionalinės laboratorijos, kiekvienais metais pagaminama apie 20 tonų plutonio. Panaudotą branduolinį kurą taip pat galima perdirbti, kad būtų galima atskirti naudojamą plutonį nuo kitų kuro elementų.
Pasaulinės branduolinės asociacijos duomenimis, praėjusio amžiaus šeštajame ir septintajame dešimtmečiuose atliekant atmosferos ginklų bandymus, Žemės atmosferoje liko tonų plutonio.
Panaudojimas
Didžioji dalis plutonio nenaudojama daug. Iš tikrųjų iš penkių įprastų izotopų tik du iš plutonio izotopų - plutonis-238 ir plutonis-239 - yra naudojami bet kam.
Plutonis-238 naudojamas gaminant elektrą kosminiams zondams, naudojant radioizotopinius termoelektrinius generatorius. Šie generatoriai įjungiami, kai zondai negali gauti pakankamai saulės energijos, nes jie nukeliavo per toli nuo saulės. Kai kurie zondai, kuriuose naudojamas plutonis-238, yra „Cassini“ ir „Galileo“.
Pakankamai sutelkęs plutonis-239 patiria skilimo grandinės reakciją. Dėl šios priežasties jis naudojamas branduoliniuose ginkluose ir kai kuriuose branduoliniuose reaktoriuose.
Tiesą sakant, vienas didžiausių plutonio naudojimo būdų yra energija. Pasaulio branduolinės asociacijos duomenimis, daugiau nei trečdalis energijos, pagamintos daugumoje atominių elektrinių, gaunama iš plutonio. Plutonis yra pagrindinis kuras greituose neutronų reaktoriuose.
Kas žinojo?
Dešimtmečius mokslininkai domėjosi, kodėl plutonis neveikė taip, kaip kiti jo grupės metalai. Pavyzdžiui, plutonis yra prastas elektros laidininkas ir neprilimpa prie magnetų. Dabar tyrėjai išsiaiškino, kur slepiasi jo „trūkstamas magnetizmas“, ir tai turi ryšio su netikėtu elektronų elgesiu išoriniame elemento apvalkale. Skirtingai nuo kitų metalų, kurių išoriniame apvalkale yra nustatytas elektronų skaičius, kai plutonis yra žemės būsenoje, jame gali būti keturi, penki ar šeši elektronai.
Šis svyruojantis išorinio apvalkalo elektronų skaičius paaiškina, kodėl plutonis nėra magnetinis: Kad atomas galėtų sąveikauti su magnetais, jo išoriniame apvalkale esantys nesusieti elektronai turi būti išdėstyti magnetiniame lauke.
Stabiliausias plutonio izotopas, plutonis-244, gali trukti ilgą laiką. „Jefferson Lab“ duomenimis, jo pusinės eliminacijos laikas yra maždaug 82 milijonai metų ir, alfa skilimo metu, jis suskaidomas į uraną-240.
Plutonis buvo pavadintas planetos Plutono vardu. Taip yra todėl, kad jis kilo po Urano, kuris buvo pavadintas Urano planetos vardu, ir neptuniumo, kuris buvo pavadintas Neptūno planetos vardu.
Plutonis išskiria neutronus, beta daleles ir gama spindulius.
