94 Pu (244)

Плутоний

Актиноид Plutonium твёрдое Радиоактивность

[Rn] 5f⁶ 7s² · 2 · 8 · 18 · 32 · 24 · 8 · 2

← Np Нептуний Am Америций →

Элемент, изменивший ход истории XX века. Плутоний-239 делится тепловыми нейтронами и нарабатывается в любом урановом реакторе, а плутоний-238 греет космические аппараты десятилетиями без всякого топлива.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 94
Атомная масса: 244 а.е.м. ≈
Электронная конфигурация: [Rn] 5f⁶ 7s²
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 18 · 32 · 24 · 8 · 2
Блок: f-блок
Группа: нет данных
Период: 7
Электроотрицательность (Полинг): 1.28
Электроотрицательность (Аллен): 1.28
Атомный радиус: 243 pm
Ковалентный радиус: 187 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 243 pm
1-я энергия ионизации: 584.7 kJ/mol
Сродство к электрону: -48.3 kJ/mol
Характерные степени окисления: +4
Степени окисления: +3, +4, +5, +6, +7, +8

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 19.85 g/cm³
Температура плавления: 912.5 K · 639.4 °C
Температура кипения: 3 505 K · 3 231.9 °C
Скорость звука: 2 260 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 2.82 kJ/mol
Теплота испарения: 333.5 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.13 J/(g·K)
Теплопроводность: 6.74 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 96 GPa
Модуль сдвига: 43 GPa
Модуль объёмного сжатия: 55 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.21
Твёрдость по Моосу: нет данных
Твёрдость по Бринеллю: нет данных

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 1 460 nΩ·m
Магнитный тип: парамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: нет данных

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: моноклинная
Параметры решётки: a = 618.3 pm

Распространённость

В земной коре: 0 mg/kg
В океане: 0 mg/L
Во Вселенной: 0 mg/kg
В теле человека: 0 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
²³⁸Pu	—	87.71 лет	α
²³⁹Pu	—	24 111.96 лет	α
²⁴⁴Pu	—	80.81 млн лет	α

Плутоний-239 с периодом 24 110 лет — оружейный и энергетический изотоп. Плутоний-238 с периодом 87,7 года даёт 0,5 Вт тепла на грамм и работает в космических источниках питания.

Открытие

Год открытия: 1940
Кто открыл: Гленн Сиборг и коллеги
Где: США, Беркли
Происхождение названия: в честь Плутона — следующего небесного тела за Нептуном

История

Сиборг, Макмиллан, Кеннеди и Валь синтезировали плутоний в конце 1940 года на циклотроне в Беркли. Открытие засекретили до конца войны; первое ядерное испытание «Тринити» и бомба, сброшенная на Нагасаки, были плутониевыми.

Где встречается

Следовые количества в урановых рудах. В природе практически отсутствует.

Как получают

Облучением урана-238 нейтронами в реакторе с последующим химическим выделением. Мировые запасы измеряются сотнями тонн.

Роль в живой природе

Биологической роли нет. Плутоний откладывается в костях и печени, откуда практически не выводится.

Безопасность

Опасность прежде всего при вдыхании: альфа-излучение внутри лёгких. Расхожее утверждение, что плутоний — «самое ядовитое вещество на свете», сильно преувеличено: ботулотоксин токсичнее на много порядков.

Применение

Ядерное оружие
МОКС-топливо для энергетических реакторов
Плутоний-238 в радиоизотопных термоэлектрических генераторах: он питает «Вояджеры», «Кассини» и марсоход Perseverance
Кардиостимуляторы с плутониевыми батареями (исторически)

Любопытные факты

«Вояджер-1», запущенный в 1977 году, до сих пор передаёт данные благодаря плутонию-238.
Плутоний имеет шесть аллотропных модификаций при обычном давлении — больше, чем любой другой элемент.
Плотность плутония меняется на четверть при переходе между фазами, что делает его металлургию кошмаром.
Плутоний назван в честь Плутона — тогда ещё планеты.