Plutonium, Pu, je šestý aktinoid, jde o silně radioaktivní a velmi toxický prvek. Využívá se hlavně jako palivo pro jaderné reaktory, v radioizotopových termoelektrických generátorech a také v jaderných zbraních.
| Atomové číslo | 94 | Počet stabilních izotopů | 0 |
| Atomová hmotnost | 244,064 | Elektronová konfigurace | [Rn] 5f6 7s2 |
| Teplota tání [°C] | 641 | Teplota varu [°C] | 3232 |
| Elektronegativita | 1,28 | Hustota [g.cm-3] | 19,816 |
Izotopy
V přírodě se prakticky nevyskytuje, připravuje se pouze uměle bombardováním 238U neutrony.
$$^{238}_{\ \ 92}\textrm{U}\ +\ ^1_0\textrm{n}\ \rightarrow\ ^{239}_{\ \ 92}\textrm{U}\ \rightarrow\ ^{239}_{\ \ 93}\textrm{Np}\ +\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\beta^-\ \rightarrow\ ^{239}_{\ \ 94}\textrm{Pu}\ +\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\beta^-$$
Plutonium má v současnosti asi 20 popsaných izotopů v rozmezí 228Pu až 247Pu, nejdůležitější je 239Pu.
| Izotop | Poločas rozpadu [roky] |
| 238Pu | 87,74 |
| 239Pu | 2,41×104 |
| 240Pu | 6500 |
| 241Pu | 14 |
| 242Pu | 3,73×105 |
| 244Pu | 8,08×107 |
Chemické vlastnosti
Čisté plutonium je stříbřitě-bílý kov, který se na vzduchu rychle pokrývá šedou vrstvou PuO2, v práškové formě je pyroforické. S vodou reaguje nejprve na Pu(O)(OH) a poté vzniká směs oxidů a hydratovaných oxidů. Čistý kov se připravuje redukcí fluoridu pomocí lithia nebo barya.
Vytváří sloučeniny v rozmezí oxidačních čísel III–VII, které se liší barvou:
| Oxidační stav | Forma | Barva |
| III | Pu3+ | modrofialová |
| IV | Pu4+ | žlutohnědá |
| V | PuO2+ | světle růžová |
| VI | PuO22+ | růžovooranžová |
| VII | PuO53- | zelená |
Oxidy
Oxidy plutonia jsou poměrně málo reaktivní. PuO2 se dobře rozpouští v koncentrované kyselině dusičné s přídavkem fluoridů. Je možné ho připravit oxidací kovového plutonia vzdušným kyslíkem, ale připravuje se termickým rozkladem šťavelanu plutoničitého, Pu(C2O4)2·6H2O, který se získává při zpracování vyhořelého jaderného paliva.
Oxid plutoničitý se, společně s oxidem uraničitým využívá jako palivo v jaderných reaktorech, i v sondách mířících do hlubokého vesmíru, např. Voyager nebo New Horizons.
Supravodivé fáze
Jsou známy i supravodivé fáze obsahující plutonium.[3] První připravenou byl PuCoGa5.[4]
| Vzorec | TC [K] |
|---|---|
| PuCoGa5 | 18,5 |
| PuRhGa5 | 8,6 |
| PuCoIn5 | 2,5 |
| PuRhIn5 | 1,7 |
NMR
Plutonium má jeden NMR aktivní izotop – 239Pu – se spinem ½, ale kvůli silné interakci jádra s nepárovými elektrony v orbitalech 5f je jeho měření velmi obtížné. První signál se proto povedlo naměřit až v roce 2012.[5]
| 239Pu | |
| Spin | 1/2 |
| Zastoupení v přírodě [%] | – |
| Rezonanční frekvence v poli 1 T | 3,09 |
| Jaderný magnetický moment | +0,203 |
| Citlivost vůči 1H | 0,00038 |
Odkazy
- Plutonium na české wikipedii
- Plutonium na anglické wikipedii
- Sarrao, J.L.; Bauer, E.D.; Mitchell, J.N.; Tobash, P.H.; Thompson, J.D. Phys. C 2015, 514, 184-188. DOI: 10.1016/j.physc.2015.02.031. Superconductivity in plutonium compounds.
- Sarrao, J.L.; Morales, L.A.; Thompson, J.D.; Scott, B.L.; Stewart, G.R.; Wastin, F.; Rebizant, J.; Boulet, P.; Colineau, E.; Lander, G.H. Nature 2002, 420, 297-299. DOI: 10.1038/nature01212. Plutonium-based superconductivity with a transition temperature above 18 K.
- Plutonium in a spin
Navigace
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| 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 | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | Ac | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
| Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu |
| Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |