پلوتونیم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
پلوتونیم، ۹۴Pu
الگو:جعبه عناصر شیمیایی/symbol-to-top-image/alt
ویژگی‌های کلی
تلفظ‎/plˈtniəm/‎ (ploo-TOH-nee-əm)
ظاهرsilvery white, tarnishing to dark gray in air
عدد جرمی244 (پایدارترین ایزوتوپ)
پلوتونیم در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
Sm

Pu

(Uqo)
نپتونیمپلوتونیمآمریسیم
عدد اتمی (Z)۹۴
گروهگروه n/a
دورهدوره ۷
بلوکبلوک-f
آرایش الکترونی[Rn] 5f6 7s2
۲, ۸, ۱۸, ۳۲, ۲۴, ۸, ۲
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب۹۱۲٫۵ K ​(۶۳۹٫۴ °C, ​۱۱۸۲٫۹ °F)
نقطه جوش۳۵۰۵ K ​(۳۲۲۸ °C, ​۵۸۴۲ °F)
چگالی (near r.t.)۱۹٫۸۱۶ g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)۱۶٫۶۳ g/cm3
حرارت همجوشی۲٫۸۲ kJ/mol
آنتالپی تبخیر ۳۳۳٫۵ kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی۳۵٫۵ J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K)       ۲۵۱۱ ۲۹۲۶ ۳۴۹۹
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش+2, +3, +4, +5, +6, +7 (an amphoteric اکسید)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: ۱٫۲۸
انرژی یونش
  • خطای عبارت: نویسه نقطه‌گذاری شناخته نشده «۱»
شعاع اتمیempirical: ۱۵۹ pm
شعاع کووالانسی pm ۱۸۷±۱
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری پلوتونیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوریدستگاه بلوری تک‌شیب
Monoclinic crystal structure for پلوتونیم
سرعت صوت۲۲۶۰ m/s
انبساط حرارتی۴۶٫۷ µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی6.74 W/(m·K)
رسانش الکتریکی۱٫۴۶۰ µΩ·m (at 0 °C)
رسانش مغناطیسیparamagnetic
مدول یانگ۹۶ GPa
مدول برشی۴۳ GPa
نسبت پواسون۰٫۲۱
شماره ثبت سی‌ای‌اس۷۴۴۰-۰۷-۵
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
| منابع

پلوتونیوم یک عنصر شیمیایی رادیواکتیو و فلزی است که نماد آن Pu و عدد اتمی آن ۹۴ می‌باشد. جرم اتمی این عنصر ۲۴۴٫۰۶ بوده و چگالی آن ۱۹٫۸۰۰ kg/m۳ می‌باشد.

پلوتونیوم در سال ۱۹۴۰ توسط گلن سیبورگ, ادوین مک‌میلان, ژوزف دبلیو. کندی و en:Arthur Wahl از طریق بمباران دوترونی اورانیوم در سیکلوترون (شتاب‌دهنده ذرات مدور) Berkeley Radiation Laboratory دانشگاه کالیفرنیا برکلی کشف شد. اما این کشف تا مدت‌ها سری باقی ماند. این عنصر با توجه به کشف سیارک پلوتو که درست بعد از نپتون کشف شد، پلوتونیوم نام گرفت. (پلوتون در منظومه شمسی بعد از نپتون قرار دارد).

ایزوتوپها[ویرایش]

مهم‌ترین ایزوتوپ پلوتونیوم Pu239 بوده که نیمه عمر آن ۲۴۲۰۰ سال می‌باشد؛ و به دلیل نیمه عمر کوتاه آن رد بسیار ناچیزی از پلوتونیم به صورت طبیعی در معادن یافت می‌شود. پلوتونیوم ۲۳۹، در رآکتورهای هسته‌ای از اورانیوم ۲۳۸، و در مقیاس‌های بالا تولید می‌شود.

ایزوتوپ پلوتونیوم ۲۳۸ ساطع‌کننده اشعه آلفا می‌باشد که نیمه عمرش ۸۷ سال است. این خصوصیات آن را برای استفاده در تولید نیروی برق برای دستگاه‌هایی که می‌بایست بدون نگهداری مستقیم در مقیاس‌های زمانی حدوداً برابر عمر انسان کار کنند، مناسب می‌کند؛ بنابراین در RTG هائی، مانند آن‌هایی که نیروی کاوشگرهای فضایی Galileo و Cassini را تأمین می‌کنند کاربرد دارد.

همچنین پلوتونیوم چهار ظرفیت یونی را در محلول‌های آبی از خود نشاد می‌دهد: Pu+3 (آبی کمرنگ) Pu+4 ,PuO+ و PuO+2

ین PuO+ در محلول‌های آبی پایدار نیست و تناسبی با Pu+4 و PuO+2 ندارد. Pu+4 می‌تواند PuO+ را به PuO+2 تبدیل کرده و خودش به PuO+۳ تبدیل شود و یک PuO+ و PuO+3 آزاد کند. پلوتونیوم ترکیبات دوتایی PuO و PuO2 را با اکسیژن شکل می‌دهد و با هیدرات‌های PuF3,PuF4,PuCl3,PuBr3,PuI3 و کربن، نیتروژن و سیلیسیم در ترکیبات متغیر مداخله می‌کند. Puc, PuN, PuSi2 و اکسی هالیدها نیز شناخته شده می‌باشند: PuOCL,PuObr,PuOI

پلوتونیم یک عنصر مصنوعی است

کاربردها[ویرایش]

پلوتونیوم یکی از مواد مهم شکافت هسته‌ای در سلاح‌های هسته‌ای پیشرفته‌است. باید احتیاط لازم جهت جلوگیری از جمع شدن مقداری از پلوتونیوم که به جرم بحرانی نزدیک می‌شود به عمل آورد، چرا که این مقدار از پلوتونیوم خودبه خود واکنش‌های شکافت هسته‌ای تولید می‌کند. بدون توجه به محدود نشدن پلوتونیوم توسط فشار خارجی که برای یک سلاح هسته‌ای لازم است، پلوتونیوم می‌تواند خودش را گرم کرده و هر چیزی را که پیرامون آن را محدود می‌کند بشکند، جلوگیری شود. شکل ظاهری پلوتونیوم هم در این امر مؤثر است؛ بنابراین، باید از ایجاد اشکال فشرده مانند کره پرهیز کرد.

همچنین پلوتونیوم مخصوصاً نوع بسیار خالص آن، آتش زا بوده و به صورت شیمیایی با اکسیژن و آب واکنش می‌دهد که می‌تواند باعث انباشتگی هیدرید پلوتونیوم و یک ترکیب Pyrophoric شود، که ماده‌ای است که در دمای اتاق در هوا می‌سوزد. حجم پلوتونیوم به هنگام ترکیب شدن با اکسیژن بسیار افزایش میابد و می‌تواند ظرف خود را بشکند بنابراین احتیاط‌های لازم برای حمل پلوتونیوم در هر شکل آن باید انجام شود، عموماً یک اتمسفر خشک و خنثی نیاز می‌باشد.[۱] علاوه بر این‌ها، خطرات رادیو اکتیوی نیز وجود دارد. خاک اکسید منیزیم مؤثرترین ماده برای فرونشاندن آتش پلوتونیوم می‌باشد. آن ماده مشتعل را مانند یک کاهنده دما(Heat Sink) سرد می‌کند و در عین حال از رسیدن اکسیژن به آن جلوگیری می‌کند. آب نیز در این مورد مؤثر است. در سال ۱۹۶۲ در Rocky Flats Plant در نزدیکی Boulder, Colorado یک آتش‌سوزی بزرگ پلوتونیومی رخ داد.

پلوتونیوم همچنین در ساخت جنگ‌افزار هسته‌ای و ساخت زهرهای (نه الزاماً مهلک) کاربرد دارد. توده‌های انباشته شده پلوتونیوم توسط اتحاد جماهیر شوروی قدیم و ایالات متحده آمریکا به وجود می‌آمد. از پایان جنگ سرد تمرکز بر نگرانی از گسترش تکنولوژی هسته‌ای به وجود آمد. در سال ۲۰۰۲ دپارتمان انرژی ایالات متحده ۳۴ تن از مواد پلوتونیوم را که برای ساخت سلاح‌های هسته‌ای استفاده می‌شد را از دپارتمان دفاع ایالات متحده گرفت و از اوایل سال ۲۰۰۳ تصمیم گرفت برای خلاصی از این اورانیوم‌ها، به تبدیل چندین نیروگاه هسته‌ای در آمریکا، از سوخت اورانیوم غنی شده به سوخت MOX اقدام کند.

خطرات[ویرایش]

گاهی اوقات از پلوتونیوم با عنوان سمی‌ترین ماده شناخته شده بر انسان نام برده می‌شود و این در حالی است که یک توافق کلی در میان کارشناسان مبنی بر نادرست بودن این مطلب وجود دارد. تا سال ۲۰۰۳ تنها یک مورد مرگ انسان به علت مجاورت و ارتباط با پلوتونیوم وجود داشته‌است. رادیومی که به صورت طبیعی به وجود می‌آید حدوداً ۲۰۰ برابر سمی تر از پلوتونیوم است و برخی از Toxinهای آلی مانند سم بوتولین میلیاردها برابر سمی تر از پلوتونیوم می‌باشند.

به هر حال، حوادث بحرانی نیز وجود داشته. حمل بی‌ملاحظه ۶.۲ کیلوگرم پلوتونیوم کروی در Los Alamos در ۲۱ آگست ۱۹۴۵، باعث انتشار دوز مرگبار تشعشع گردید. هری کی. داغلیان دوزی در حدود ۵۱۰ rem دریافت کرد، او ۴ هفته بعد درگذشت. مرگ دیگری در سال ۱۹۵۸ در واحد غنی‌سازی اورانیوم Los Alamos روی داد. پلوتونیوم در یک مخزن مخلوط کن جمع شده بود. یک بار جدید هم به آن منتقل شد و در نتیجه ۸ کیلوگرم پلوتونیوم در مرکز مخزن جمع شد. یک کارگر در معرض تشعشع قرار گرفت و در کمتر از دو روز در گذشت.

حالت‌های سمی پلوتونیوم از نظر شیمیایی و پرتوشناسی، باید از خطرات پلوتونیوم متمایز شود. بسیاری از جنبش‌های ضد هسته‌ای و در ادامه جنبش‌های سیاست سبز از پلوتونیوم به عنوان خطرناک‌ترین ماده شناخته شده برای بشریت یاد کرده و تنها دلیلشان نقش مهلک آن در تولید سلاح‌های هسته‌ای می‌باشد.

احتمالاً اخلاط این دو دیدگاه است که باعث گزافه گویی‌های احساسی در خصوص سمی بودن پلوتونیم می‌شود. در سال ۱۹۸۹ نوشته‌ای از Bernard L. Cohen این‌گونه بیان می‌کند که «خطرات پلوتونیوم خیلی آشکارتر و راحت تر از خطرات ناشی از مواد افزودنی به غذاها و همچنین حشره کشها فهمیده می‌شوند و در مقایسه تنها یک مرگ در هر ۳۰۰ سال می‌تواند کم مایه بودن این نظر را اثبات کند؛ و علی‌رغم حقایقی که ما در اینجا ذکر کردیم و حقایق شناخته شده بر جامعه علمی افسانه سمی بودن پلوتونیوم همچنان ادامه دارد.»https://web.archive.org/web/20051009112251/http://www.environmental.usace.army.mil/info/technical/hp/hpfaq/THE_MYTH_OF_PLUTONIUM_TOXICITY.doc (html-ized)

بنابراین هیچ گونه شک و تریدی وجود ندارد که پلوتونیوم در صورت استفاده نادرست می‌تواند بسیار خطرناک باشد. پرتوی آلفا که پلوتونیوم از خود ساطع می‌کند نمی‌تواند به پوست نفوذ کند، اما می‌تواند به اندام‌های داخلی در صورت تنفس یا خوردن پلوتونیوم آسیب برساند. ذرات بسیار کوچک پلوتونیم در صورت تنفس و رسیدن به ریه‌ها می‌توانت باعث به وجود آمدن سرطان ریه شود. مواد دیگر از جمله ricin، سم botulinum و سم tetanus در دوزهایی کمتر از یک میلی‌گرم، می‌توانند کشنده باشند، بنابراین پلوتونیوم از این نظر غیرعادی نیست. مقادیر قابل توجه بیشتر آن، در صورت بلع یا تنفس، می‌تواند باعث به وجود آمدن مسمومیت رادیویی حاد و مرگ شخص شود. در ژانویهٔ سال ۲۰۱۶میلادی یک تیم تحقیق بریتانیایی فاش ساخت که اکساندر لیتویننکو (مأمور سابق ک گ ب و مخالف سیاست‌های ولادیمیر پوتین) در سال ۲۰۰۶ بدستور ولادیمیر پوتین در لندن به قتل رسید و هیئت تحقیق وجود مقادیری پلوتونیم در قوری چای او را تأیید کردند. بسیاری از مردم مقدار قابل توجهی پلوتونیوم در بدن خود دارند.

ویژگی‌ها[ویرایش]

این فلز ظاهری نقره‌ای رنگ دارد و هنگامی که اکسید می‌شود رنگش تا حدی به زرد تیره می‌گراید. اگر مقدار زیادی از پلوتونیوم در جایی جمع شود به قدری گرم می‌شوند که نمی‌توان آن را لمس کرد و دلیل آن نیز ساطع کردن انرژی آلفا می‌باشد. مقادیر بیشتر گرمای لازم را برای جوشاندن آب به وجود می‌آورد. این فلز به سرعت در اسید هیدرویدیک یا اسید پرکلریک غلیظ، حل می‌شود. این فلز شش حالت آلوتروپیک با ساختارهای بلورین گوناگون از خود نشان می‌دهد که چگالی آن‌ها از ۱۶٫۰۰ تا ۱۹٫۸۶ متغیر است.

منابع[ویرایش]

سایت رشد: www.roshd.ir

پانویس[ویرایش]

  1. «نسخه آرشیو شده». بایگانی‌شده از اصلی در ۲۶ فوریه ۲۰۰۴. دریافت‌شده در ۲۹ مارس ۲۰۰۶.