Plutoniul este un metal radioactiv, argintiu, care poate fi folosit pentru a crea sau a distruge. Deși a fost folosit pentru distrugere la scurt timp după ce a fost creat, astăzi elementul este folosit mai ales pentru a crea energie în întreaga lume.
Plutoniul a fost produs și izolat pentru prima dată în 1940 și a fost folosit pentru fabricarea bombei atomice „Fat Man”, care a fost lansată pe Nagasaki la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, la doar cinci ani după ce a fost produs pentru prima dată, a declarat Amanda Simson, profesor asistent de inginerie chimică la Universitatea din New Haven.
Doar fapte
Iată care sunt proprietățile plutoniului, conform Laboratorului Național Los Alamos:
- Numărul atomic: 94
- Simbolul atomic: Pu
- Greutate atomică: 244
- Punctul de topire: 1.184 F (640 C)
- Punctul de fierbere: 5.842 F (3.228 C)
Descoperire & istoric
Plutoniul a fost descoperit în 1941 de către 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 atunci când echipa a bombardat uraniu-238 cu deuteroni care fuseseră accelerați într-un dispozitiv ciclotron, ceea ce a creat neptuniu-238 și doi neutroni liberi. Neptuniu-238 s-a dezintegrat apoi în plutoniu-238 prin dezintegrare beta.
Acest experiment nu a fost împărtășit cu restul comunității științifice până în 1946, după cel de-al Doilea Război Mondial. Seaborg a trimis o lucrare despre descoperirea lor la revista Physical Review în martie 1941, dar lucrarea a fost eliminată când s-a descoperit că un izotop al plutoniului, Pu-239, poate fi folosit pentru a crea o bombă atomică.
La scurt timp, Seaborg a fost trimis să conducă Laboratorul de Producție a Plutoniului, cunoscut și sub numele de Met Lab, la Universitatea din Chicago, potrivit Laboratorului Național Los Alamos. Scopul laboratorului era de a crea plutoniu ca parte a Proiectului Manhattan. Proiectul Manhattan a fost o întreprindere secretă în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, care a lucrat exclusiv pentru a dezvolta o bombă atomică.
La 18 august 1942, au avut primul lor mare succes. Au reușit să creeze o cantitate infimă de plutoniu care era vizibilă cu ochiul liber. Aceasta echivala doar cu aproximativ 1 microgram. Din micul eșantion, oamenii de știință au determinat greutatea atomică a plutoniului.
Proiectul Manhattan a produs în cele din urmă suficient plutoniu pentru „Testul Trinity”. 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 de armată Leslie Groves.
Despre acest test, Oppenheimer a spus: „Știam că lumea nu va mai fi la fel. Câțiva oameni au râs, câțiva oameni au plâns. Majoritatea oamenilor au rămas tăcuți. Mi-am amintit replica din scrierile hinduse, Bhagavad-Gita. Vishnu încearcă să îl convingă pe Prinț că trebuie să își facă datoria și, pentru a-l impresiona, ia forma sa cu mai multe brațe și spune: „Acum am devenit Moartea, distrugătorul de lumi”. Presupun că toți ne-am gândit la asta, într-un fel sau altul”, potrivit Royal Society of Chemistry.
Explozia a avut o energie echivalentă cu cea a aproximativ 20.000 de tone de TNT. Prima bombă atomică folosită în război a fost lansată la Hiroshima, Japonia, la 6 august 1945. Acea bombă atomică, supranumită „Little Boy”, avea însă un miez de uraniu. A doua bombă, lansată pe Nagasaki, Japonia, la 9 august 1945, avea un miez de plutoniu. „Omul gras”, așa cum a fost numită, a grăbit sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial.
Proprietățile plutoniului
Plutonul metalic proaspăt preparat are o culoare strălucitoare argintie, dar capătă o tentă cenușie opacă, galbenă sau verde măsliniu atunci 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 degajate de dezintegrarea alfa; bucățile mai mari pot produce suficientă căldură pentru a fierbe apa. La temperatura camerei, plutoniul sub formă alfa (cea mai comună formă) este la fel de dur și fragil ca fonta. Acesta 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 ridicat.
Plutoniul poate forma aliaje și compuși intermediari cu majoritatea celorlalte metale, precum și compuși cu o varietate de alte elemente. Unele aliaje au capacități supraconductoare, iar altele sunt folosite pentru a face peleți de combustibil nuclear. Compușii săi se prezintă într-o varietate de culori, în funcție de starea de oxidare și de cât de complecși sunt diverși liganzi. În soluție apoasă există cinci stări ionice de valență.
Plutoniul, împreună cu toate celelalte elemente transuraniene, reprezintă un pericol radiologic și trebuie manipulat cu echipamente și precauții specializate. Studiile pe animale au constatat că câteva miligrame de plutoniu pe kilogram de țesut sunt letale.
Surse
Plutoniul nu se găsește, în general, în natură. Urme de plutoniu se găsesc în minereurile de uraniu din natură. Aici, se formează într-un mod asemănător cu neptuniul: prin iradierea uraniului natural cu neutroni urmată de dezintegrare beta.
În primul rând, însă, plutoniul este un produs secundar al industriei energiei 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 plutoniul utilizabil de alte elemente din combustibil.
Testările de armament atmosferic din anii 1950 și 1960 au lăsat tone de plutoniu în atmosfera Pământului, care se află și astăzi acolo, potrivit Asociației Nucleare Mondiale.
Utilizări
În cea mai mare parte, plutoniul nu este folosit la mare lucru. De fapt, din cei cinci izotopi comuni, doar doi dintre izotopii plutoniului, plutoniu-238 și plutoniu-239, sunt folosiți pentru ceva.
Plutoniul-238 este folosit pentru a produce electricitate pentru sondele spațiale folosind generatoare termoelectrice cu radioizotopi. Aceste generatoare sunt pornite atunci când sondele nu pot obține suficientă energie solară pentru că au călătorit prea departe de soare. Unele sonde care utilizează plutoniu-238 sunt Cassini și Galileo.
Când este suficient de concentrat, plutoniul-239 suferă o reacție de fisiune în lanț. Din acest motiv, este utilizat în armele nucleare și în unele reactoare nucleare.
De fapt, una dintre cele mai mari utilizări ale plutoniului este energia. Potrivit Asociației Mondiale Nucleare, peste o treime din energia produsă în majoritatea centralelor nucleare provine din plutoniu. Plutoniul este principalul combustibil în reactoarele cu neutroni rapizi.
Cine știa?
Decenii la rând, oamenii de știință s-au întrebat de ce plutoniul nu se comportă ca alte metale din grupul său. De exemplu, plutoniul este un slab conductor de electricitate și nu se lipește de magneți. Acum, cercetătorii și-au dat seama unde se ascundea „magnetismul său lipsă” și are legătură cu comportamentul ciudat al electronilor din învelișul exterior al elementului. Spre deosebire de alte metale, care au un număr prestabilit de electroni în învelișul lor exterior, atunci când se află în stare fundamentală, plutoniul poate avea patru, cinci sau șase electroni acolo.
Acest număr fluctuant de electroni din învelișul exterior explică de ce plutoniul nu este magnetic: Pentru ca un atom să interacționeze cu magneții, electronii nepereche din învelișul său exterior trebuie să se alinieze într-un câmp magnetic.
Cel mai stabil izotop al plutoniului, plutoniul-244, poate dura mult timp. Acesta are un timp de înjumătățire de aproximativ 82 de milioane de ani și se dezintegrează în uraniu-240 prin dezintegrare alfa, potrivit Jefferson Lab.
Plutoniul a fost numit după planeta Pluto. Acest lucru se datorează faptului că a venit după Uraniu, care a fost numit după planeta Uranus, și neptuniu, care a fost numit după planeta Neptun.
Plutoniul emite neutroni, particule beta și raze gamma.
.