El plutonio es un metal plateado radiactivo que puede utilizarse para crear o destruir. Aunque se utilizó para la destrucción poco después de su fabricación, hoy en día el elemento se utiliza principalmente para crear energía en todo el mundo.
El plutonio se produjo y aisló por primera vez en 1940 y se utilizó para fabricar la bomba atómica «Fat Man» que se lanzó sobre Nagasaki al final de la Segunda Guerra Mundial, tan sólo cinco años después de que se produjera por primera vez, dijo Amanda Simson, profesora asistente de ingeniería química en la Universidad de New Haven.
Sólo los hechos
Aquí están las propiedades del plutonio, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos:
- Número atómico: 94
- Símbolo atómico: Pu
- Peso atómico: 244
- Punto de fusión: 1.184 F (640 C)
- Punto de ebullición: 5.842 F (3.228 C)
Descubrimiento &historia
El plutonio fue descubierto en 1941 por los científicos Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan y Arthur C. Wohl en la Universidad de California, Berkley. El descubrimiento se produjo cuando el equipo bombardeó uranio-238 con deuterones que habían sido acelerados en un dispositivo ciclotrón, lo que creó neptunio-238 y dos neutrones libres. A continuación, el neptunio-238 se descompuso en plutonio-238 mediante desintegración beta.
Este experimento no fue compartido con el resto de la comunidad científica hasta 1946, después de la Segunda Guerra Mundial. Seaborg presentó un artículo sobre su descubrimiento a la revista Physical Review en marzo de 1941, pero el artículo fue retirado cuando se descubrió que un isótopo del plutonio, el Pu-239, podría utilizarse para crear una bomba atómica.
Pronto, Seaborg fue enviado a dirigir el Laboratorio de Producción de Plutonio, también conocido como el Laboratorio Met, en la Universidad de Chicago, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos. El propósito del laboratorio era crear plutonio como parte del Proyecto Manhattan. El Proyecto Manhattan fue una empresa secreta durante la Segunda Guerra Mundial que trabajó exclusivamente para desarrollar una bomba atómica.
El 18 de agosto de 1942, tuvieron su primer gran éxito. Fueron capaces de crear una cantidad mínima de plutonio que era visible para el ojo. Sólo equivalía a alrededor de 1 microgramo. A partir de la diminuta muestra, los científicos determinaron el peso atómico del plutonio.
El Proyecto Manhattan finalmente produjo suficiente plutonio para la «Prueba Trinity». Durante la prueba, la primera bomba atómica del mundo, o «The Gadget», fue explotada cerca de Socorro, Nuevo México, el 16 de julio de 1945, por el director del Laboratorio de Los Álamos, Robert Oppenheimer, y el general del ejército Leslie Groves.
De la prueba, Oppenheimer dijo: «Sabíamos que el mundo no sería el mismo. Algunas personas se rieron, otras lloraron. La mayoría se quedó en silencio. Recordé la línea de la escritura hindú, el Bhagavad-Gita. Vishnu intenta persuadir al Príncipe de que debe cumplir con su deber y, para impresionarle, adopta su forma de brazos múltiples y dice: «Ahora me he convertido en la Muerte, el destructor de mundos». Supongo que todos pensamos eso, de una forma u otra», según la Real Sociedad de Química.
La explosión tuvo la energía equivalente a unas 20.000 toneladas de TNT. La primera bomba atómica de uso bélico cayó sobre Hiroshima, Japón, el 6 de agosto de 1945. Esa bomba atómica, apodada «Little Boy», tenía un núcleo de uranio. La segunda bomba, lanzada sobre Nagasaki, Japón, el 9 de agosto de 1945, tenía un núcleo de plutonio. El «Hombre Gordo», como se le llamó, aceleró el final de la Segunda Guerra Mundial.
Propiedades del plutonio
El plutonio metálico recién preparado tiene un color plateado brillante, pero adquiere un tono gris apagado, amarillo o verde oliva cuando se oxida en el aire. El metal se disuelve rápidamente en ácidos minerales concentrados. Un trozo grande de plutonio se siente caliente al tacto debido a la energía desprendida por la desintegración alfa; los trozos más grandes pueden producir suficiente calor para hervir el agua. A temperatura ambiente, el plutonio en su forma alfa (la más común) es tan duro y quebradizo como el hierro fundido. Puede alearse con otros metales para formar la forma delta estabilizada a temperatura ambiente, que es blanda y dúctil. A diferencia de la mayoría de los metales, el plutonio no es un buen conductor del calor o la electricidad. Tiene un punto de fusión bajo y un punto de ebullición inusualmente alto.
El plutonio puede formar aleaciones y compuestos intermedios con la mayoría de los otros metales, y compuestos con una variedad de otros elementos. Algunas aleaciones tienen capacidades superconductoras y otras se utilizan para fabricar pastillas de combustible nuclear. Sus compuestos presentan una gran variedad de colores, dependiendo del estado de oxidación y de la complejidad de los distintos ligandos. En solución acuosa hay cinco estados iónicos de valencia.
El plutonio, junto con todos los demás elementos transuránicos, es un peligro radiológico y debe manipularse con equipos y precauciones especializados. Los estudios en animales han descubierto que unos pocos miligramos de plutonio por kilogramo de tejido son letales.
Fuentes
El plutonio generalmente no se encuentra en la naturaleza. Se encuentran trazas de plutonio en los minerales de uranio naturales. En este caso, se forma de forma similar al neptunio: por irradiación del uranio natural con neutrones seguida de desintegración beta.
Principalmente, sin embargo, el plutonio es un subproducto de la industria de la energía nuclear. Cada año se producen unas 20 toneladas de plutonio, según el Laboratorio Nacional de Los Álamos. El combustible nuclear gastado también puede reprocesarse para separar el plutonio utilizable de otros elementos del combustible.
Las pruebas de armas atmosféricas realizadas en las décadas de 1950 y 1960 dejaron toneladas de plutonio en la atmósfera de la Tierra que todavía están ahí, según la Asociación Nuclear Mundial.
Usos
En su mayor parte, el plutonio no se utiliza para mucho. De hecho, de los cinco isótopos comunes, sólo dos de los isótopos del plutonio, el plutonio-238 y el plutonio-239, se utilizan para algo.
El plutonio-238 se utiliza para producir electricidad para las sondas espaciales mediante generadores termoeléctricos de radioisótopos. Estos generadores se encienden cuando las sondas no pueden obtener suficiente energía solar porque han viajado demasiado lejos del sol. Algunas sondas que utilizan plutonio-238 son Cassini y Galileo.
Cuando se concentra lo suficiente, el plutonio-239 sufre una reacción de fisión en cadena. Por ello, se utiliza en armas nucleares y en algunos reactores nucleares.
De hecho, uno de los mayores usos del plutonio es la energía. Según la Asociación Nuclear Mundial, más de un tercio de la energía producida en la mayoría de las centrales nucleares procede del plutonio. El plutonio es el principal combustible de los reactores de neutrones rápidos.
¿Quién lo iba a decir?
Durante décadas, los científicos se preguntaron por qué el plutonio no actuaba como otros metales de su grupo. Por ejemplo, el plutonio es un mal conductor de la electricidad y no se adhiere a los imanes. Ahora los investigadores han descubierto dónde se escondía su «magnetismo perdido» y tiene que ver con el extraño comportamiento de los electrones de la capa exterior del elemento. A diferencia de otros metales, que tienen un número determinado de electrones en su capa exterior, cuando se encuentra en estado básico, el plutonio puede tener cuatro, cinco o seis electrones.
Este número fluctuante de electrones de la capa exterior explica por qué el plutonio no es magnético: para que un átomo interactúe con los imanes, los electrones no apareados de su capa exterior deben alinearse en un campo magnético.
El isótopo más estable del plutonio, el plutonio-244, puede durar mucho tiempo. Tiene una vida media de unos 82 millones de años y se descompone en uranio-240 mediante desintegración alfa, según el laboratorio Jefferson.
El plutonio recibió el nombre del planeta Plutón. Esto se debe a que vino después del uranio, que recibió el nombre del planeta Urano, y del neptunio, que recibió el nombre del planeta Neptuno.
El plutonio emite neutrones, partículas beta y rayos gamma.