Pluton je radioaktivni, srebrni metal koji se može koristiti za stvaranje ili uništavanje. Dok je korišten za uništavanje ubrzo nakon što je načinjen, danas se element koristi uglavnom za stvaranje energije u cijelom svijetu.
Pluton je prvi put proizveden i izoliran 1940. godine i korišten je za izradu atomske bombe "Debeli čovjek" koja je bačena na Nagasaki krajem Drugog svjetskog rata, samo pet godina nakon što je prvi put proizvedena, rekla je Amanda Simson, docentica kemijskog inženjerstva na Sveučilištu u New Havenu.
Samo činjenice
Ovo su svojstva plutonija prema Nacionalnom laboratoriju u Los Alamosu:
- Atomski broj: 94
- Atomski simbol: Pu
- Atomska težina: 244
- Talište: 640 C
- Vrelište: 3.228 C
Otkriće i povijest
Pluton su otkrili 1941. znanstvenici Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan i Arthur C. Wohl na Kalifornijskom sveučilištu u Berkleyu. Do otkrića je došlo kada je tim bombardirao uranij-238 s deuteronom koji je ubrzan u ciklotronskom uređaju, koji je stvorio neptunijum-238 i dva slobodna neutrona. Neptunijum-238 se potom raspada u plutonijum-238 beta.
Ovaj eksperiment nije bio podijeljen s ostatkom znanstvene zajednice sve do 1946., nakon Drugog svjetskog rata. Seaborg je u ožujku 1941. objavio časopis o njihovom otkriću časopisu Physical Review, ali je papir uklonjen kad je otkrio da se za stvaranje atomske bombe može koristiti izotop plutonija, Pu-239.
Ubrzo je Seaborg poslan na vođenje laboratorija za proizvodnju plutonija, poznatog i kao Met laboratorij, na Sveučilištu u Chicagu, prema Nacionalnoj laboratoriji u Los Alamosu. Svrha laboratorija bila je stvaranje plutonija kao dijela Manhattanskog projekta. Projekt Manhattan bio je tajni pothvat tijekom Drugog svjetskog rata koji je isključivo radio na razvoju atomske bombe.
18. kolovoza 1942. imali su svoj prvi veliki uspjeh. Uspjeli su stvoriti količinu plutonija koja je bila vidljiva oku. Izdvajalo se samo oko 1 mikrogram. Na osnovu sitnog uzorka, znanstvenik je utvrdio atomsku težinu plutonija.
Manhattanski projekt na kraju je proizveo dovoljno plutonija za "Test Trinity". Tijekom testiranja, prva atomska bomba na svijetu, ili "The Gadget", eksplodirali su 16. srpnja 1945. u blizini Socorra u New Mexico-u, direktor laboratorija Los Alamos Robert Oppenheimer i general vojske Leslie Groves.
Od testa, Oppenheimer je rekao, "Znali smo da svijet neće biti isti. Nekoliko ljudi se nasmijalo, nekoliko ljudi plakalo. Većina je ljudi šutjela. Sjetio sam se retka iz hinduističkog pisma, Bhagavad-Gita. Vishnu pokušava uvjeriti Princa da treba obaviti svoju dužnost i impresionirati ga poprima njegov višeoklopni oblik i kaže: "Sada sam postao Smrt, uništavač svjetova." Pretpostavljam da smo svi na ovaj ili onaj način mislili ", prema Royal Society of Chemistry.
Eksplozija je imala ekvivalent energije od približno 20 000 tona TNT-a. Prva atomska bomba koja je korištena u ratu bačena je na Hirošimu u Japanu 6. kolovoza 1945. Međutim, ta atomska bomba, nazvana "Mali dječak", imala je uranovu jezgru. Druga bomba, bačena na Nagasaki, u Japanu, 9. kolovoza 1945. imala je plutonijsku jezgru. "Debeli čovjek", kako su ga zvali, ubrzao je kraj Drugog svjetskog rata.
Svojstva plutonija
Svježe pripremljeni metal plutonija ima srebrnastu svijetlu boju, ali poprima prljavo sivu, žutu ili maslinasto zelenu boju, oksidirajući na zraku. Metal se brzo otapa u koncentriranim mineralnim kiselinama. Veliki komad plutonija djeluje toplo na dodir zbog energije koju odaje alfa raspadom; veći komadi mogu proizvesti dovoljno topline da prokuha vodu. Na sobnoj temperaturi plutonij u alfa obliku (najčešći oblik) je tvrd i lomljiv kao lijevano željezo. Može se legirati s drugim metalima radi formiranja delta oblika stabiliziranog na sobnoj temperaturi, koji je mekan i razgranat. Za razliku od većine metala, plutonij nije dobar provodnik topline ili električne energije. Ima nisku talište i neobično visoko vrelište.
Pluton može tvoriti legure i međuprodukte s većinom drugih metala i spojeve s različitim drugim elementima. Neke legure imaju supravodljive sposobnosti, a druge se koriste za pravljenje peleta nuklearnog goriva. Njegovi spojevi dolaze u različitim bojama, ovisno o oksidacijskom stanju i koliko su složeni različiti ligandi. U vodenoj otopini postoji pet valančnih ionskih stanja.
Pluton je, zajedno sa svim ostalim transuranijevim elementima, radiološka opasnost i s njim se mora rukovati specijaliziranom opremom i mjerama opreza. Studije na životinjama otkrile su da je nekoliko miligrama plutonija na kilogram tkiva smrtonosno.
Izvori
Pluton obično ne postoji u prirodi. Elementi u tragu plutonija nalaze se u uranovoj rudi s prirodom. Ovdje se formira na način sličan neptunijumu: zračenjem prirodnog urana neutronima nakon čega slijedi beta raspad.
No, plutonij je nusprodukt nuklearne elektroenergetske industrije. Svake godine se proizvede oko 20 tona plutonija, prema Nacionalnom laboratoriju u Los Alamosu. Istrošeno nuklearno gorivo također se može preraditi da bi odvojilo upotrebljivi plutonij od ostalih elemenata u gorivu.
Ispitivanje atmosferskog oružja 1950-ih i 1960-ih ostavilo je tonove plutonija u Zemljinoj atmosferi koja je i danas tu, prema Svjetskom nuklearnom udruženju.
Koristi
Uglavnom se plutonij ne koristi mnogo. U stvari, od pet uobičajenih izotopa samo se dva izotopa plutonija, plutonijum-238 i plutonijum-239, koriste za bilo što.
Pluton-238 koristi se za proizvodnju električne energije za svemirske sonde pomoću radioizotopskih termoelektričnih generatora. Ovi se generatori uključuju kad sonde ne mogu dobiti dovoljno solarne energije jer su otišle predaleko od sunca. Neke sonde koje koriste plutonij-238 su Cassini i Galileo.
Kad je dovoljno koncentriran, plutonij-239 prolazi lančanu reakciju fisije. Zbog toga se koristi u nuklearnom oružju i nekim nuklearnim reaktorima.
Zapravo, jedna od najvećih upotreba plutonija je energija. Prema Svjetskom nuklearnom udruženju, preko trećine energije proizvedene u većini nuklearnih elektrana dolazi iz plutonija. Pluton je glavno gorivo u reaktorima za brze neutrone.
Tko je znao?
Desetljećima su se znanstvenici pitali zašto plutonij ne djeluje poput ostalih metala u njegovoj skupini. Na primjer, plutonij je loš provodnik električne energije i ne drži se magneta. Sada su istraživači shvatili odakle se skrivao njegov "nestali magnetizam" i kakve veze ima sa lukavim ponašanjem elektrona u vanjskoj ljusci elementa. Za razliku od drugih metala, koji u svom vanjskom omotaču imaju zadani broj elektrona, plutonij može tamo imati četiri, pet ili šest elektrona.
Taj fluktuirajući broj elektrona vanjske ljuske objašnjava zašto plutonij nije magnetski: Da bi atom mogao komunicirati s magnetima, neparni elektroni u svojoj vanjskoj ljusci moraju se uskladiti u magnetskom polju.
Najstabilniji izotop plutonija, plutonijum-244, može dugo trajati. Poluvrijeme života je oko 82 milijuna godina i propada uranij-240 putem raspada alfa, prema Jefferson Lab.
Pluton je dobio ime po planeti, Pluton. To je zato što je došao po Uranu, koji je dobio ime po planeti Uran, i neptuniumu, koji je dobio ime po planetu Neptunu.
Pluton emitira neutrone, beta čestice i gama zrake.
