Плутоний

(лат. Plutonium)

Pu, искусственно полученный радиоактивный химический элемент, атомный номер 94; относится к актиноидам (См. Актиноиды). Открыт в 1940—41 американскими учёными Г. Сиборгом, Э. Макмилланом, Дж. Кеннеди и А. Валем, которые получили изотоп ²³⁸Pu в результате облучения урана ядрами тяжёлого водорода — дейтонами. Назван в честь планеты Плутон, как и предшественники П. в таблице Менделеева — уран и нептуний, названия которых также произошли от планет Урана и Нептуна. Известны изотопы П. с массовыми числами от 232 до 246. Следы изотопов ²⁴⁷Pu и ²⁵⁵Pu обнаружены в пыли, собранной после взрывов термоядерных бомб. Самым долгоживущим изотопом П. является α-радиоактивный ²⁴⁴Pu (период полураспада T_1/2 около 7,5․102 лет). Величины T_1/2 всех изотопов П. много меньше возраста Земли, и поэтому весь первичный П. (существовавший на нашей планете при её формировании) полностью распался. Однако ничтожные количества ²³⁹Pu постоянно образуются при β-распаде ²³⁹Np, который, в свою очередь, возникает при ядерной реакции урана с нейтронами (например, нейтронами космического излучения). Поэтому следы П. обнаружены в урановых рудах.

П. — блестящий белый металл, при температурах от комнатной до 640° С (t_пл) существует в шести аллотропных модификациях. Аллотропные превращения П. сопровождаются скачкообразными изменениями плотности (см.рис.). Уникальная особенность металлического П. состоит в том, что при нагревании от 310 до 480 °С он не расширяется, как другие металлы, а сжимается. Конфигурация трёх внешних электронных оболочек атома Pu 5s²5p⁶5d¹⁰5f⁶6s²6p²7s². Химические свойства П. во многом сходны со свойствами его предшественников в периодической системе — Ураном и нептунием (См. Нептуний). П. образует соединения со степенями окисления от +2 до +7. Известны окислы PuO, Pu₂O₃, PuO₂ и фаза переменного состава Pu₂O₃ — Pu₄O₇. В соединениях с галогенами П. обычно проявляет степень окисления +3, но известны также галогениды PuF₄, PuF₄ и PuCl₄. В растворах П. существует в формах Pu³⁺, Pu⁴⁺, PuO₂⁺ (плутоноил — ион), PuO₂²⁺ (плутонил — ион) и PuO₅^3-, отвечающих степеням окисления от +3 до +7. Указанные ионы (кроме PuO₅^3-) могут находиться в растворе одновременно в равновесии. Ионы П. всех степеней окисления склонны к гидролизу и комплексообразованию.

Из всех изотопов П. наиболее важен α-радиоактивный ²³⁹Pu (T_1/2 = 2,4․10⁴ лет). Ядра ²³⁹Pu способны к цепной реакции деления под действием нейтронов, поэтому ²³⁹Pu можно использовать как источник атомной энергии (энергия, освобождающаяся при расщеплении 1 г²³⁹Pu, эквивалентна теплоте, выделяющейся при сгорании 4000 кг угля). В СССР первые опыты по получению ²³⁹Pu были начаты в 1943—44 под руководством академиков И. В. Курчатова и В. Г. Хлопина. Впервые П. в СССР был выделен из облученного нейтронами урана в 1945. В предельно сжатые сроки были выполнены обширные исследования свойств П., и в 1949 в СССР начал работать первый завод по радиохимическому выделению П.

Промышленное производство ²³⁹Pu основано на взаимодействии ядер ²³⁸U с нейтронами в ядерных реакторах. Последующее отделение Pu от U, Np и высокорадиоактивных продуктов деления осуществляют радиохимическими методами (соосаждением, экстракцией, ионным обменом и др.). Металлический П. обычно получают восстановлением PuF₃, PuF₄ или PuO₂ парами бария, кальция или лития. Как делящийся материал, ²³⁹Pu используют в атомных реакторах и в атомных и термоядерных бомбах. Изотоп ²³⁸Pu применяют для изготовления атомных электрических батареек, срок службы которых достигает 5 лет и более. Такие батарейки могут применяться, например, в генераторах тока, стимулирующих работу сердца.

Лит.: Бэгли К., Плутоний и его сплавы, пер. с англ., М., 1958; Вдовенко В. М. и Курчатов Б. В., Первый советский плутоний, «Радиохимия», 1968, т. 10, в. 6, с. 696; Плутоний. Справочник, под ред. О. Вика, пер. с англ., т. 1—2, М., 1971—73. См. также лит. при ст. Актиноиды.

С. С. Бердоносов.

Плутоний в организме. П. концентрируется морскими организмами: его коэффициент накопления (т. е. отношение концентраций в организме и во внешней среде) для водорослей составляет 1000—9000, для планктона (смешанного) — около 2300, для моллюсков — до 380, для морских звёзд — около 1000, для мышц, костей, печени и желудка рыб — 5, 570, 200 и 1060 соответственно. Наземные растения усваивают П. главным образом через корневую систему и накапливают его до 0,01% от своей массы. В организме человека П. задерживается преимущественно в скелете и печени, откуда почти не выводится (особенно из костей). Наиболее токсичный ²³⁹Pu вызывает нарушения кроветворения, остеосаркомы, рак лёгких. С 70-х гг. 20 в. доля П. в радиоактивном загрязнении (См. Радиоактивное загрязнение) биосферы возрастает (так, облученность морских беспозвоночных за счёт П. становится больше, чем за счёт ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs).

Лит.: Проблемы токсикологии плутония, М., 1969: Радиоактивные вещества и кожа. (Метаболизм и дезактивация), М., 1972: Uranium, Plutonium, Transplutonis Elements B.—Hdlb.—N. Y., 1973.

Г. Г. Поликарпов.

Изменение плотности металлического плутония при нагревании.

1. плуто́ний;
2. плуто́нии;
3. плуто́ния;
4. плуто́ниев;
5. плуто́нию;
6. плуто́ниям;
7. плуто́ний;
8. плуто́нии;
9. плуто́нием;
10. плуто́ниями;
11. плуто́нии;
12. плуто́ниях.

ПЛУТО́НИЙ, -я, муж. Серебристо-белый металл, изотоп к-рого является ядерным горючим.

| прил. плутониевый, -ая, -ое.

-я, м.

Искусственно полученный химический элемент, обладающий радиоактивными свойствами (в ничтожных количествах содержится в урановых рудах).

[По названию планеты Плутон]

м.

Радиоактивный химический элемент.

ПЛУТОНИЙ (лат. Plutonium) - Pu, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 94, атомная масса 244,0642, относится к актиноидам. Радиоактивен; наиболее устойчивый изотоп 244Pu (период полураспада 8,05.107 лет). Название от планеты Плутон. Серебристо-белый металл; плотность 19,8 г/см³

ПЛУТОНИЙ (Plutonium), Pu, искусственный радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 94, атомная масса 244,0642; относится к актиноидам; металл, tпл 640 шC. Изотоп 239Pu получают облучением урана 238U нейтронами в ядерных реакторах. Изотоп 239Pu - ядерное топливо в реакторах, его используют при изготовлении ядерного оружия. 238Pu применяют в малогабаритных ядерных источниках электрического тока. Плутоний впервые получили американские физики Г. Сиборг, Э. Макмиллан, Дж. Кеннеди и А. Валь в 1940. Высокотоксичен.

муж.;
хим. Plutoniumplutonium

plutonium

м. хим.

plutonium m

м. хим.

plutonio m

м. хим.

plutonio

ПЛУТОНИЙ

(Plutonium), Pu, - искусств. <радиоактивный хим. элемент III группы периодич. системы элементов Менделеева, <ат. номер 94, трансурановый элемент, относится к актиноидам. Получены изотопы ²³²Pu - ²⁴⁶Pu; cреди продуктоввзрыва термоядерных бомб обнаружены также ²⁴⁷ Рu и ²⁵⁵ Рu.Наиб. устойчив малодоступный ²⁴⁴ Рu ( -распади спонтанное деление, T_1/2 = 8,2 x 10⁷ лет, <ат. масса 244,0642). Наибольшее применение имеет ²³⁹ Рu ( -распади спонтанное деление, T_1/2 = 2,41 x 10⁴ лет, <ат. масса 239,0522), практически важны также ²³⁸ Рu (T_1/2= 87,7 лет), ²⁴⁰ Рu (T_1/2 = 6,56 x 10³ лет), ²⁴¹ Рu (T_1/2 = 14,34 лет) и ²⁴² Рu(T_1/2=3,76 x 10⁵ лет). Ничтожные кол-ва П., образующиеся в урановыхрудах за счёт разл. ядерных реакций, обнаружены в природе (содержание 0,4- 15 частей Pu на 10¹² частей U).

Первый нуклид ²³⁸ Рu открытв 1940 Г. Т. Сиборгом (G. Th. Seaborg), Э. М. Мак-Милланом (Е. М. МсМillаn),Дж. Э. Кеннеди (J. Е. Kennedy) и А. Ч. Валом (A. Ch. Wahl). Электроннаяконфигурация внеш. оболочек 5s²p⁶d¹⁰f⁶6s²p⁶7s². Энергияионизации 5,71 эВ. Металлич. радиус 0,158 - 0,162 нм, радиусы ионов Pu³⁺,Pu⁴⁺, Pu⁵⁺ и Pu⁶⁺ (отвечающие координац. <числу 6) равны 0,100; 0,086; 0,074 и 0,071 нм соответственно. Значениеэлектроотрицательности 1,1 - 1,2.

В свободном виде хрупкий серебристо-белыйметалл. Особенность П. состоит в том, что при темп-pax от комнатной до t _пл = 640 °С он существует в виде 6 модификаций: (последнюю обозначают также ) и темп-ры перехода между к-рыми, по разным данным, составляют соответственно112 - 122 °С, 185 - 205 °С, 310 - 318 °С, 452 - 458 °С, 476 - 480 °С. Привысоких темп-pax и давлениях возможно существование и др. модификаций металлич. <П.-Puобладает моноклинной решёткой с параметрами а =0,6183, b ==0,4822, с=1,0963 нм и углом = 101,79°. Плотность -Pu 19,86 кг/дм ³ (изменение плотности П. с ростом темп-ры см. <на рис.), t _кип = 3235 - 3350 °С, теплоёмкость -Puc_p=35,5 Дж/(моль x К), теплота плавления 2,834 кДж/моль. Уд. электрич. <сопротивление -Pu 1,4645 мкОм x м (при 273 К), уд. магн. восприимчивость 2,28 x 10^-9 (при 273 К), теплопроводность П.

4,65 - 5,80 Вт/(м x К) (при 200 - 400 К).Ср. значения коэф. теплового расширения для и -модификаций(в единицах 10^-6K^-1) 42,4, 20,9, 60,0, - 15,4, -27,5 и 36,4 соответственно.

При комнатной темп-ре твёрдость по Виккерсуметаллич. П. 2,4 - 2,7 ГПа, для -Pu(при 20 °С) модуль нормальной упругости 98,4 ГПа, модуль сдвига 42,7 ГПа, <модуль объёмного сжатия 48,4 ГПа.

По хим. свойствам П. - наиб. активныйэлемент среди актиноидов. В соединениях проявляет степени окисления от+3 до +7 (наиб. устойчивая +4). Компактный П. на воздухе окисляется медленно, <в раздробленном виде самовозгорается на воздухе.

Важнейшие соединения П.: PuF₆ (легкокипящая жидкость, термически значительно менее стабилен, чем UF₆),твёрдые оксид РиO₂, карбид РuС и нитрид PuN, к-рые в смесяхс соответствующими соединениями урана могут использоваться как ядерноегорючее.

Осн. применение получил ²³⁹ Рuкак делящийся материал в ядерных реакторах и ядерном оружии. Критич. массаего -модификации5,6 кг (шар диаметром 4,1 см). ²³⁸ Рu используется в "атомных"электрич. батарейках, обладающих длит. сроком службы. Изотопы П. служатсырьём для синтеза трансплутониевых элементов (Am и др.). П. и его соединениясильно токсичны.

Лит.: Плутоний. Справочник, подред. О. Вика, пер. с англ., т. 1 - 2, М., 1971 - 73; Вдовенко В. М., КурчатовБ. В., Первый советский плутоний, "Радиохимия", 1968, т. 10, в. 6, с. 696;Ке11еr С., Plutonium kein Element aus der Retorte, "GIT. Fachz. Lab.",1985, Bd 29, № 7, S. 704.

С. С. <Бердоносов.