Plütonyum

Plütonyum, ₉₄Pu

Plütonyum
Telaffuz	/pluːˈtoʊniəm/ ​(ploo-TOH-nee-əm)
Görünüm	gümüşi beyaz, havada koyu griye dönüşüyor
Periyodik tablodaki Plütonyum
Sm ↑ Pu ↓ (Uqo) neptunyum ← plütonyum → amerikyum
Atom numarası (Z)	94
Grup	n/a
Period	periyot 7
Blok	f-blok
Element kategorisi	Aktinit
Elektron konfigürasyonu	[Rn] 5f6 7s2
Kabuk başına elektron	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Fiziksel özellikler
STP de Faz	katı
Erime noktası	912.5 K ​(639.4 °C, ​1182.9 °F)
Kaynama noktası	3505 K ​(3228 °C, ​5842 °F)
Yoğunluk (r.t. yakın)	19.816 g/cm3
sıvı olduğunda ( m.p.)	16.63 g/cm3
Isı entalpisi	2.82 kJ/mol
Buharlaştırma ısı	333.5 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	35.5 J/(mol·K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1756 1953 2198 2511 2926 3499
Atom özellikleri
Oksidasyon durumları	+1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 (bir amfoterik oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 1.28
İyonlaşma enerjisi	1.: 584.7 kJ/mol
Atom yarıçapı	deneysel: 159 pm
Kovalent yarıçapı	187±1 pm
plütonyum spektral çizgileri
Diğer özellikler
Kristal yapı	​monoklinik
Sesin hızı	2260 m/s
Termal Genleşme	46.7 µm/(m·K) (25 °C)
Termal iletkenlik	6.74 W/(m·K)
Elektriksel direnç	1.460 µΩ·m (at 0 °C)
Manyetik sıralama	paramanyetik
Young modülü	96 GPa
Kayma modülü	43 GPa
Poisson oranı	0.21
CAS Numarası	7440-07-5
Tarihçe
Adlandırma	cüce gezegen Pluto'dan sonra, adını yeraltı dünyasının klasik tanrısı Pluto'dan alan
Keşfeden	Glenn T. Seaborg, Arthur Wahl, Joseph W. Kennedy, Edwin McMillan (1940–1)
plütonyum ana izotopları
İzo­top Bol­luk Half-life (t1/2) Bozunma modu Boz­unma 238Pu izi 87.74 y SF – α 234U 239Pu trace 2.41×104 y SF – α 235U 240Pu trace 6500 y SF – α 236U 241Pu syn 14 y β− 241Am SF – 242Pu syn 3.73×105 y SF – α 238U 244Pu trace 8.08×107 y α 240U SF –

Plütonyum, sembolü Pu ve atom numarası 94 olan radyoaktif kimyasal elementtir. Havaya maruz kaldığında matlaşan ve oksitlendiğinde mat bir kaplama oluşturan gümüşi gri görünümlü bir aktinit metalidir. Element normalde altı allotrop ve dört oksidasyon durumu sergiler. karbon, halojenler, nitrojen, silikon ve hidrojen ile reaksiyona girer. Nemli havaya maruz kaldığında, numuneyi hacim olarak %70'e kadar genişletebilen oksitler ve hidritler oluşturur ve bu da piroforik bir toz olarak pul pul dökülür. Radyoaktiftir ve kemiklerde birikebilir, bu da plütonyumun işlenmesini tehlikeli hale getirir.

Plütonyum ilk olarak 14 Aralık 1940'ta, Berkeley'deki California Üniversitesi'nde 1.5 metrelik (60 inç) siklotronda uranyum-238'in döteryum bombardımanı ile üretildi ve izole edildi. İlk olarak, neptunium-238 (yarılanma ömrü 2,1 gün) sentezlendi, bu daha sonra atom numarası 94 ve atom ağırlığı 238 (yarı ömrü 88 yıl) olan yeni elementi oluşturmak için beta bozunmuştur. Uranyuma Uranüs gezegeninden ve Neptün gezegeninden sonra neptunyum adı verildiğinden, 94 elementi o zamanlar bir gezegen olarak kabul edilen Plüton'un adını almıştır. Savaş zamanı gizliliği, Kaliforniya Üniversitesi ekibinin keşfini 1948 yılına kadar yayınlamasını engelledi.

Plütonyum, doğada oluşabilecek en yüksek atom numarasına sahip elementtir. Uranyum-238 diğer uranyum-238 atomlarının bozunmasıyla yayılan nötronları yakaladığında, doğal uranyum-238 yataklarında eser miktarlar ortaya çıkar. Plütonyum, 1945'ten beri, nötron yakalama ve beta bozunmasının bir ürünü olarak Dünya'da çok daha yaygındır; burada fisyon süreci ile salınan bazı nötronlar uranyum-238 çekirdeklerini plütonyum-239'a dönüştürür.

Belirli bir zamandaki bozunma zincirlerindeki izotopların miktarı Bateman denklemi ile hesaplanır. Hem plütonyum-239 hem de plütonyum-241 bölünebilir, yani nükleer bir zincir reaksiyonunu sürdürebilecekleri anlamına gelir, bu da nükleer silahlarda ve nükleer reaktörlerde uygulamalara yol açar. Plütonyum-240, yüksek oranda spontan fisyon sergiler ve onu içeren herhangi bir numunenin nötron akışını yükseltir. Plütonyum-240'ın varlığı, bir plütonyum örneğinin silahlar için kullanılabilirliğini veya reaktör yakıtı olarak kalitesini sınırlar ve plütonyum-240'ın yüzdesi, derecesini (silah derecesi, yakıt derecesi veya reaktör sınıfı) belirler. Plütonyum-238'in yarı ömrü 87,7 yıldır ve alfa parçacıkları yayar. Bazı uzay araçlarına güç sağlamak için kullanılan radyoizotop termoelektrik jeneratörlerinde bir ısı kaynağıdır. Plütonyum izotopları pahalıdır ve ayrılması zahmetlidir, bu nedenle belirli izotoplar genellikle özel reaktörlerde üretilir.

İlk kez yararlı miktarlarda plütonyum üretmek, ilk atom bombalarını geliştiren II.Dünya Savaşı sırasında Manhattan Projesi'nin önemli bir parçasıydı. Temmuz 1945'teki Trinity nükleer testinde ve Ağustos 1945'te Nagasaki'nin bombalanmasında kullanılan Şişman Adam bombalarının plütonyum çekirdekleri vardı. Plütonyumu inceleyen insan radyasyon deneyleri, bilgilendirilmiş onay alınmadan gerçekleştirildi ve savaştan sonra bazıları ölümcül olan birkaç kritiklik kazası meydana geldi. Soğuk Savaş sırasında inşa edilen nükleer santrallerden ve sökülmüş nükleer silahlardan plütonyum atığının atılması, nükleer silahların yayılması ve çevresel bir sorundur. Çevrede bulunan diğer plütonyum kaynakları, şu anda yasaklanmış olan çok sayıda yer üstü nükleer testin sonuçlarıdır.