Plutonium je radioaktivní stříbrný kov, který lze použít k vytvoření nebo zničení. Zatímco to bylo používáno ke zničení brzy poté, co to bylo vyrobeno, dnes prvek je používán většinou pro výrobu energie po celém světě.
Plutonium bylo poprvé vyrobeno a izolováno v roce 1940 a bylo použito k výrobě atomové bomby "Fat Man", která byla na Nagasaki vypuštěna na konci druhé světové války, pouhých pět let poté, co byla poprvé vyrobena, uvedla Amanda Simson, pomocná profesorka chemické inženýrství na University of New Haven.
Jen fakta
Zde jsou vlastnosti plutonia podle Národní laboratoře Los Alamos:
- Atomové číslo: 94
- Atomový symbol: Pu
- Atomová hmotnost: 244
- Teplota tání: 1 184 ° F (640 ° C)
- Bod varu: 5,842 F (3,228 ° C)
Objev a historie
Plutonium objevili v roce 1941 vědci Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan a Arthur C. Wohl na kalifornské univerzitě v Berkley. K objevu došlo, když tým bombardoval uran-238 deuterony, které byly urychleny v cyklotronovém zařízení, které vytvořilo neptunium-238 a dva volné neutrony. Neptunium-238 se pak rozpadlo na plutonium-238 prostřednictvím beta rozpadu.
Tento experiment nebyl sdílen se zbytkem vědecké komunity až do roku 1946, po druhé světové válce. Seaborg předložil referát o jejich objevu do časopisu Physical Review v březnu 1941, ale papír byl odstraněn, když bylo objeveno, že k vytvoření atomové bomby může být použit izotop plutonia, Pu-239.
Podle Národní laboratoře Los Alamos byl Seaborg brzy na univerzitě v Chicagu veden Plutonium Production Lab, také známý jako Met Lab. Účelem laboratoře bylo vytvořit plutonium jako součást projektu Manhattan. Projekt Manhattan byl během druhé světové války tajným podnikem, který pracoval výhradně na vývoji atomové bomby.
18. srpna 1942 měli první velký úspěch. Dokázali vytvořit stopové množství plutonia, které bylo pro oko vidět. To se rovnalo pouze asi 1 mikrogramu. Z malého vzorku vědec určil atomovou hmotnost plutonia.
Projekt Manhattan nakonec vyrobil dostatek plutonia pro „Trinity Test“. Během zkoušky byla první atomová bomba na světě neboli „Gadget“ explodována poblíž Socorra v Novém Mexiku 16. července 1945 ředitelem laboratoře Los Alamos Robertem Oppenheimerem a generálem armády Leslie Grovesem.
Z testu, Oppenheimer, řekl: „Věděli jsme, že svět nebude stejný. Několik lidí se směje, několik lidí pláče. Většina lidí mlčí. Vzpomněl jsem si na linii z hinduistického písma, Bhagavad-Gity. Višnu se snaží přesvědčit prince, že by měl vykonávat svou povinnost a zapůsobit na něj, přijme jeho mnohonárodnostní formu a říká: „Nyní se stávám smrtí, ničitelem světů.“ Předpokládám, že jsme si to všichni tak či onak mysleli, “podle Královské společnosti chemie.
Exploze měla energetický ekvivalent přibližně 20 000 tun TNT. První atomová bomba používající válku padla 6. srpna 1945 na Hirošimu v Japonsku. Tato atomová bomba, nazvaná „Malý chlapec“, měla však uranové jádro. Druhá bomba, která spadla na Nagasaki, Japonsko, 9. srpna 1945, měla plutoniové jádro. "Tlustý muž", jak se tomu říká, urychlil konec druhé světové války.
Vlastnosti plutonia
Čerstvě připravený kov plutonia má stříbřitě jasnou barvu, ale při oxidaci na vzduchu získává matně šedou, žlutou nebo olivově zelenou barvu. Kov se rychle rozpustí v koncentrovaných minerálních kyselinách. Velký kus plutonia se cítí teplý na dotek kvůli energii uvolněné alfa rozpadem; větší kusy mohou produkovat dostatek tepla k varu vody. Při pokojové teplotě je alfa-forma plutonia (nejčastější forma) stejně tvrdá a křehká jako litina. Může být legován s jinými kovy a vytvářet delta formu stabilizovanou při pokojové teplotě, která je měkká a tažná. Na rozdíl od většiny kovů není plutonium dobrým vodičem tepla nebo elektřiny. Má nízkou teplotu tání a neobvykle vysokou teplotu varu.
Plutonium může tvořit slitiny a meziprodukty s většinou ostatních kovů a sloučeniny s řadou dalších prvků. Některé slitiny mají supravodivé schopnosti a jiné se používají k výrobě jaderných palivových pelet. Její sloučeniny přicházejí v různých barvách v závislosti na oxidačním stavu a na tom, jak složité jsou různé ligandy. Ve vodném roztoku existuje pět iontů iontů.
Plutonium, spolu se všemi ostatními transuranovými prvky, představuje radiologické nebezpečí a musí se s ním zacházet se specializovaným zařízením a preventivními opatřeními. Studie na zvířatech zjistily, že několik miligramů plutonia na kilogram tkáně je smrtelné.
Zdroje
Plutonium se v přírodě obvykle nenachází. Stopové prvky plutonia se nacházejí v přirozeně se vyskytujících uranových rudách. Tady se vytváří podobným způsobem jako neptunium: ozářením přírodního uranu neutrony a následným beta rozpadem.
Plutonium je však především vedlejším produktem jaderné energetiky. Podle Národní laboratoře Los Alamos se každý rok vyprodukuje asi 20 tun plutonia. Vyhořelé jaderné palivo může být také přepracováno za účelem oddělení použitelného plutonia od ostatních prvků v palivu.
Podle Světové jaderné asociace testování atmosférických zbraní v padesátých a šedesátých letech zanechalo tuny plutonia v zemské atmosféře, která je zde dodnes.
Použití
Plutonium se z velké části nepoužívá. Ve skutečnosti jsou z pěti běžných izotopů použity pouze dva izotopy plutonia, plutonia 238 a plutonia 239.
Plutonium-238 se používá k výrobě elektřiny pro kosmické sondy pomocí termoelektrických generátorů radioizotopu. Tyto generátory se zapnou, když sondy nemohou získat dostatek sluneční energie, protože cestovaly příliš daleko od Slunce. Některé sondy, které používají plutonium-238, jsou Cassini a Galileo.
Když je dostatečně koncentrován, plutonium-239 podléhá štěpné řetězové reakci. Z tohoto důvodu se používá v jaderných zbraních a některých jaderných reaktorech.
Ve skutečnosti je jedním z největších využití plutoniaium energie. Podle Světové jaderné asociace pochází více než třetina energie vyrobené ve většině jaderných elektráren z plutonia. Plutonium je hlavní palivo v rychlých neutronových reaktorech.
Kdo ví?
Po celá desetiletí se vědci divili, proč plutonium ve své skupině nepůsobí jako jiné kovy. Například plutonium je špatný vodič elektřiny a nelepí se na magnety. Nyní vědci přišli na to, kde se skrývá „chybějící magnetismus“ a co do činění s šíleným chováním elektronů ve vnějším plášti prvku. Na rozdíl od jiných kovů, které mají ve vnějších obalech nastavený počet elektronů, může mít plutonium v základním stavu čtyři, pět nebo šest elektronů.
Tento fluktuující počet elektronů s vnějším obalem vysvětluje, proč plutonium není magnetické: Aby atom mohl interagovat s magnety, musí se nepárové elektrony ve svém vnějším obalu vyrovnat v magnetickém poli.
Nejstabilnější izotop plutonia, plutonium-244, může trvat dlouho. Podle Jeffersonovy laboratoře má poločas rozpadu asi 82 milionů let a rozpadá se na uran-240 prostřednictvím alfa rozpadu.
Plutonium bylo pojmenováno po planetě, Pluto. Je to proto, že to přišlo po uranu, který byl pojmenován po planetě Uran, a neptuniu, který byl pojmenován po planetě Neptun.
Plutonium emituje neutrony, beta částice a paprsky gama.
