Plutonium

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Plutonium
Periodiek systeem
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Plutoniumring
Plutoniumring
Algemeen
Naam Plutonium
Symbool Pu
Atoomnummer 94
Groep Scandiumgroep
Periode Periode 7
Blok F-blok
Reeks Actiniden
Kleur Zilverwit
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u) 239,05
Elektronenconfiguratie [Rn]5f6 7s2
Oxidatietoestanden +3, +4, +5, +6
Elektronegativiteit (Pauling) 1,28
Atoomstraal (pm) 151
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1) 581,44
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3) 19840
Smeltpunt (K) 913
Kookpunt (K) 3503
Aggregatietoestand Vast
Smeltwarmte (kJ·mol−1) 2,8
Verdampingswarmte (kJ·mol−1) 344
Kristalstructuur Mono
Molair volume (m3·mol−1) 12,30 · 10-6
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1) 130
Elektrische weerstandΩ·cm) 150
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1) 6,74
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt,
tenzij anders aangegeven
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Plutonium is een scheikundig element met symbool Pu en atoomnummer 94. Het is een zilverwit actinide.

Ontdekking[bewerken]

In 1940 is plutonium ontdekt door Glenn Seaborg, Edwin McMillan, J. W. Kennedy en A. C. Wahl aan de Universiteit van Californië - Berkeley nadat zij uranium bombardeerden met deuterium in een cyclotron, maar deze ontdekking is geruime tijd geheim gebleven. Voor het Manhattanproject zijn er tijdens de Tweede Wereldoorlog kernreactoren gebouwd om het plutonium te produceren dat nodig was voor de twee atoombommen Trinity en Fatman. Men gebruikte plutonium omdat er slechts één atoombom gemaakt kon worden met uranium, door de enorme hoeveelheid benodigd materiaal en de kosten. De eerste kernexplosie in de geschiedenis staat dus op naam van een plutoniumbom.

Plutonium is genoemd naar de dwergplaneet (toen nog een planeet) Pluto. Hiermee werd een traditie voortgezet, want de twee voorafgaande elementen heten uranium naar Uranus en neptunium naar Neptunus. De elementen hebben met de planeten overigens niets te maken.

Toepassingen[bewerken]

Tijdens de Koude Oorlog is er zowel door de Sovjet-Unie (in Majak, Seversk en Zjeleznogorsk) als door de Verenigde Staten naar schatting 300 ton plutonium geproduceerd, hoofdzakelijk voor toepassing in kernwapens. Sinds 1982 is mede als gevolg van het non-proliferatieverdrag de ontmanteling van deze wapens begonnen en wordt plutonium steeds vaker voor vredelievende toepassingen gebruikt. De VS en de Russische Federatie zijn onderling overeengekomen om elk 34 ton van hun overtollig geworden kernwapen-plutonium te vernietigen. Momenteel lopen proeven om dit te doen door het plutonium als brandstof in gewone kerncentrales te gebruiken.

Plutonium is een belangrijk nevenproduct van op uranium werkende kernreactoren. Door het opwerken van afgewerkte splijtstof in speciale chemische fabrieken komt het plutonium voor hergebruik beschikbaar. Zulke opwerkingsfabrieken staan in Engeland, Frankrijk, Rusland, China en Japan.

Het afgescheiden plutonium wordt voor het gebruik gemengd met uranium (MOX-brandstof). In Europa zijn er 50 kerncentrales die een vergunning voor MOX hebben, in 32 kerncentrales wordt MOX daadwerkelijk gebruikt. Bijvoorbeeld in België is intussen al het plutonium al hergebruikt. België is gestopt met opwerken van splijtstof, zodat er geen nieuw plutonium meer bijkomt.

In ruimtesondes zoals Voyager, Galileo en Cassini wordt stroom opgewekt door een hoeveelheid plutonium die door natuurlijk verval warmte genereert. Hetzelfde geldt voor apparatuur die door het Apolloprogramma op de maan werd achtergelaten. Een dergelijke energiebron levert een gering vermogen maar gaat lang mee.

Opmerkelijke eigenschappen[bewerken]

In zuivere vorm is plutonium een zilverwit metaal, maar door oxidatie aan de lucht verandert dat snel in geel. Door spontaan verval met uitstraling van α-deeltjes voelt plutonium altijd warmer aan dan de omgeving. In grote hoeveelheden kan dat zelfs water doen koken. In waterige oplossingen kan plutonium als vier verschillende ionen voorkomen: Pu3+ (blauw), Pu4+ (geel-bruin), PuO2+ (roze-oranje) en PuO+ (roze, maar ion is instabiel).

Verschijning[bewerken]

Hoewel plutonium in zeer lage concentraties wordt aangetroffen in uraniumerts, wordt dit actinide voornamelijk op kunstmatige wijze geproduceerd. De halveringstijd van alle isotopen is vele malen korter dan de levensduur van de aarde, daardoor komen ze van nature vrijwel niet meer voor.

Isotopen[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg Zie Isotopen van plutonium voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Stabielste isotopen
Iso RA (%) Halveringstijd VV VE (MeV) VP
236Pu syn 2,86 j α 5,867 232U
238Pu syn 87,7 j α 5,593 234U
239Pu syn 2,4110×104 j α 5,245 235U
240Pu syn 6564 j α 5,256 236U
242Pu syn 3,733×105 j α 4,984 238U
244Pu syn 8,08×107 j α 4,666 240U

Van plutonium zijn 21 radioactieve isotopen bekend. 244Pu is met een halveringstijd van ruim 80 miljoen jaar het stabielst. 242Pu en 239Pu hebben een halveringstijd van respectievelijk ruim 373 duizend en 24 duizend jaar. Alle overige isotopen halveren in minder dan 7000 jaar.

Toxicologie en veiligheid[bewerken]

Plutoniumverbindingen zijn giftig. De chemische toxiciteit van plutonium is vergelijkbaar met die van andere zware metalen. Plutonium is daarmee vergelijkbaar met lood. Zelfs met inachtneming van de stralingstoxiciteit is radium giftiger dan plutonium.

Het gevaar schuilt met name in de stralingstoxiciteit. Ingeademd plutoniumstof zelfs in zeer kleine hoeveelheden zou in de longen jarenlang schade kunnen aanrichten en uiteindelijk na jaren tot tientallen jaren longkanker veroorzaken. Bij grotere doses kan acute stralingsziekte een rol spelen.

Nuvola single chevron right.svg Zie ook plutoniumstof

Externe links[bewerken]

Zoek dit woord op in WikiWoordenboek