Pluton je radioaktivna, srebrna kovina, ki se lahko uporablja za ustvarjanje ali uničenje. Medtem ko je bil uporabljen za uničenje kmalu po tem, ko je bil narejen, se danes element večinoma uporablja za ustvarjanje energije po vsem svetu.
Pluton je bil prvič izdelan in izoliran leta 1940 in je bil uporabljen za izdelavo atomske bombe "Debeluški človek", ki so jo ob koncu druge svetovne vojne vrgli na Nagasaki, le pet let po tem, ko je bila prvič proizvedena, je povedala Amanda Simson, docentka kemijskega inženirstva na Univerzi v New Havenu.
Samo dejstva
Po podatkih Nacionalnega laboratorija v Los Alamosu so lastnosti plutonija:
- Atomska številka: 94
- Atomski simbol: Pu
- Atomska teža: 244
- Tališče: 640 C
- Vrelišče: 3.228 C
Odkrivanje in zgodovina
Plutonanij so leta 1941 odkrili znanstveniki Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan in Arthur C. Wohl na kalifornijski univerzi v Berkleyju. Odkritje se je zgodilo, ko je ekipa bombardirala uran-238 z devteroni, ki so bili pospešeni v ciklotronski napravi, ki je ustvarila neptunij-238 in dva prosta nevtrona. Neptunij-238 je nato razkrojil v plutonij-238 z beta razpadom.
Tega eksperimenta niso delili z ostalo znanstveno skupnostjo do leta 1946, po drugi svetovni vojni. Seaborg je marca 1941 v reviji Physical Review prispeval prispevek o njihovem odkritju, vendar je bil papir odstranjen, ko je odkril, da se lahko za izdelavo atomske bombe uporabi izotop plutonija, Pu-239.
Kmalu so Seaborga poslali voditi laboratorij za proizvodnjo plutonija, znan tudi kot Met laboratorij, na Univerzi v Chicagu, poroča Nacionalni laboratorij v Los Alamosu. Namen laboratorija je bil ustvariti plutonij v okviru projekta Manhattan. Projekt Manhattan je bil med drugo svetovno vojno tajno podjetje, ki je izključno razvijalo atomsko bombo.
18. avgusta 1942 so imeli prvi velik uspeh. Ustvarili so lahko količino plutonija, ki je bila vidna očesu. Izjemalo je le okoli 1 mikrogram. Znanstvenik je iz drobnega vzorca določil atomsko težo plutonija.
Projekt na Manhattnu je na koncu proizvedel dovolj plutonija za "Trinity test". Med preizkusom sta 16. julija 1945 v bližini Socorra v Novi Mehiki eksplodirala prva svetovna atomska bomba ali naprava, ki sta jo eksplodirala direktor laboratorija Los Alamos Robert Oppenheimer in general vojske Leslie Groves.
Oppenheimer je med testom dejal: "Vedeli smo, da svet ne bo enak. Nekaj ljudi se je smejalo, nekaj ljudi je jokalo. Večina ljudi je molčala. Spomnil sem se vrstice iz hindujskega svetega pisma, Bhagavad-Gita. Vishnu poskuša da bi prepričal princa, da mora opraviti svojo dolžnost in ga navdušiti, prevzame njegovo več oboroženo obliko in pravi: "Zdaj sem postal smrt, uničevalec svetov". Predvidevam, da smo vsi tako ali drugače mislili, "pravijo v Royal Society of Chemistry.
Eksplozija je imela približno 20.000 ton TNT-ja. Prva atomska bomba, ki je bila uporabljena v vojni, je padla na Hiroshimo na Japonskem 6. avgusta 1945. Ta atomska bomba, imenovana "Mali fant", pa je imela uranovo jedro. Druga bomba, ki je bila 9. avgusta 1945 padla na Nagasaki na Japonskem, je imela jedro plutonija. "Debeli človek", kot so ga poimenovali, je pohitel konec druge svetovne vojne.
Lastnosti plutonija
Sveže pripravljena kovina plutonija ima srebrno svetlo barvo, vendar ob oksidaciji na zraku prevzame dolgo sivo, rumeno ali olivno zeleno barvo. Kovina se hitro raztopi v koncentriranih mineralnih kislinah. Velik kos plutonija je na otip topel zaradi energije, ki jo oddaja alfa razpadanje; večji kosi lahko proizvedejo dovolj toplote, da zavre voda. Pri sobni temperaturi je plutonij (najpogostejša oblika) alfa v obliki trdega in lomljivega kot litega železa. Lahko je legirana z drugimi kovinami, tako da nastane delta oblika stabilizirane na sobni temperaturi, ki je mehka in duktilna. Za razliko od večine kovin plutonij ni dober prevodnik toplote ali električne energije. Ima nizko tališče in nenavadno visoko vrelišče.
Pluton lahko tvori zlitine in vmesne spojine z večino drugih kovin in spojine z različnimi drugimi elementi. Nekatere zlitine imajo superprevodne sposobnosti, druge pa se uporabljajo za izdelavo pelet z jedrskim gorivom. Njegove spojine so različnih barv, odvisno od oksidacijskega stanja in od zapletenih različnih ligandov. V vodni raztopini je pet valancenskih ionskih stanj.
Pluton je, skupaj z vsemi drugimi transuranijevimi elementi, radiološka nevarnost, z njim pa je treba ravnati s specializirano opremo in previdnostnimi ukrepi. Študije na živalih so pokazale, da je nekaj miligramov plutonija na kilogram tkiva smrtonosno.
Viri
Plutona na splošno ni v naravi. Elemente v plutoniju najdemo v naravnih uranovih rudah. Tu nastane na način, podoben neptuniju: z obsevanjem naravnega urana z nevtroni, ki mu sledi beta razpad.
Kljub temu je plutonij stranski produkt jedrske energije. Vsako leto proizvedejo približno 20 ton plutonija, navaja Nacionalni laboratorij Los Alamos. Izrabljeno jedrsko gorivo je mogoče tudi predelati, da loči uporabni plutonij od drugih elementov v gorivu.
Preskušanje atmosferskega orožja v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja je pustilo na tone plutonija v Zemljini atmosferi, ki je še danes tam, poroča Svetovna jedrska zveza.
Uporaba
Pluton se večinoma ne uporablja veliko. Od petih običajnih izotopov se v resnici uporabljata le dva izotopa plutonija, plutonij-238 in plutonij-239.
Pluton-238 se uporablja za pridobivanje električne energije za vesoljske sonde z uporabo radioizotopskih termoelektričnih generatorjev. Ti generatorji se vklopijo, ko sonde ne morejo dobiti dovolj sončne energije, ker so odpotovale predaleč od sonca. Nekatere sonde, ki uporabljajo plutonij-238, so Cassini in Galileo.
Ko je dovolj koncentriran, plutonij-239 doživi verižno reakcijo cepitve. Zaradi tega se uporablja v jedrskem orožju in nekaterih jedrskih reaktorjih.
Pravzaprav je ena največjih uporab plutonija energija. Po podatkih Svetovnega jedrskega združenja več kot tretjina energije, proizvedene v večini jedrskih elektrarn, izvira iz plutonija. Pluton je glavno gorivo v reaktorjih za hitro nevtronsko delovanje.
Kdo je vedel?
Znanstveniki so se desetletja spraševali, zakaj plutonij ne deluje tako kot druge kovine v njegovi skupini. Na primer, plutonij je slab prevodnik električne energije in se ne drži magnetov. Zdaj so raziskovalci ugotovili, kje se skriva njegov "manjkajoči magnetizem" in kaj ima to s čudaškim ravnanjem elektronov v zunanji lupini elementa. Za razliko od drugih kovin, ki imajo v svojih zunanjih lupinah določeno število elektronov, ima lahko plutonij tam štiri, pet ali šest elektronov.
To nihajoče število elektronov zunanjih lupin razlaga, zakaj plutonij ni magnetni: da bi atom lahko komuniciral z magneti, se morata parni elektroni v njegovi zunanji lupini postaviti v magnetno polje.
Najstabilnejši izotop plutonija plutonij-244 lahko traja dolgo. Razpolovna doba približno 82 milijonov let in razpadanje urana-240 z razpadom alfa, poroča laboratorij Jefferson.
Pluton je dobil ime po planetu Pluton. To je zato, ker je prišel po Uranu, ki je dobil ime planet Uran, in neptuniumu, ki je dobil ime po planetu Neptun.
Pluton oddaja nevtrone, beta delce in gama žarke.
