พลูโทเนียม
From Wikipedia, the free encyclopedia
พลูโทเนียม (อังกฤษ: Plutonium) เป็นธาตุที่มีเลขอะตอม 94 และสัญลักษณ์ คือ Pu เป็นธาตุโลหะกัมมันตรังสี เป็นโลหะแอกทิไนด์สีขาวเงิน และจะมัวลงเมื่อสัมผัสอากาศซึ่งเกิดจากการรวมตัวกับออกซิเจน โดยปกติ พลูโทเนียมมี 6 ไอโซโทป และ 4 สถานะออกซิเดชัน สามารถเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับคาร์บอน ฮาโลเจน ไนโตรเจน และซิลิกอน เมื่อสัมผัสอากาศชื้นจะสร้างสารประกอบออกไซด์และไฮไดรด์มากกว่า 70 % ของปริมาตรซึ่งจะแตกออกเป็นผงแป้งที่สามารถติดไฟได้เอง พลูโทเนียมมีพิษที่เกิดจากการแผ่รังสีที่จะสะสมที่ไขกระดูก นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ทำให้การจัดการพลูโทเนียมเป็นเรื่องที่อันตรายมาก
Plutonium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pronunciation | /pluːˈtoʊniəm/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Allotropes | see Allotropes of plutonium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Appearance | โลหะสีขาวเงิน จะเปลี่ยนสีเป็นเทาเข้มเมื่ออยู่ในอากาศ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mass number | [244] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Plutonium in the periodic table | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomic number (Z) | 94 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Group | f-block groups (no number) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Period | period 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Block | f-block | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electron configuration | [Rn] 5f6 7s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrons per shell | 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Physical properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phase at STP | solid | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Melting point | 912.5 K (639.4 °C, 1182.9 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Boiling point | 3505 K (3228 °C, 5842 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Density (near r.t.) | 19.85 g/cm3 (239Pu)[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
when liquid (at m.p.) | 16.63 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of fusion | 2.82 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of vaporization | 333.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar heat capacity | 35.5 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomic properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidation states | +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8 (an amphoteric oxide) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativity | Pauling scale: 1.28 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionization energies |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomic radius | empirical: 159 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Covalent radius | 187±1 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spectral lines of plutonium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Other properties | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Natural occurrence | from decay | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | monoclinic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Speed of sound | 2260 m/s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal expansion | 46.7 µm/(m⋅K) (at 25 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal conductivity | 6.74 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrical resistivity | 1.460 µΩ⋅m (at 0 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetic ordering | paramagnetic | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Young's modulus | 96 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Shear modulus | 43 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poisson ratio | 0.21 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS Number | 7440-07-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
History | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Naming | after dwarf planet Pluto, itself named after classical god of the underworld Pluto | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Discovery | Glenn T. Seaborg, Arthur Wahl, Joseph W. Kennedy, Edwin McMillan (1940–1941) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopes of plutonium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Category: Plutonium
|
ไอโซโทปที่สำคัญของพลูโทเนียม คือ พลูโทเนียม-239 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 24,100 ปี พลูโทเนียม-239 และ 241 เป็นวัสดุฟิสไซล์ ซึ่งหมายความว่านิวเคลียสของอะตอมสามารถแตกตัว โดยการชนของนิวตรอนความร้อนเคลื่อนที่ช้า ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงาน รังสีแกมมา และนิวตรอนจำนวนมาก ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ได้ นำไปสู่การประยุกต์สร้างอาวุธนิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ไอโซโทปที่เสถียรที่สุด คือ พลูโทเนียม-244 ซึ่งมีครึ่งชีวิตประมาณ 80 ล้านปี นานพอที่จะสามารถพบได้ในธรรมชาติ พลูโทเนียม-238 มีครึ่งชีวิต 88 ปี และปลดปล่อยอนุภาคแอลฟาออกมา มันเป็นแหล่งความร้อนของเครื่องผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนจากไอโซโทปรังสี ซึ่งใช้ในการให้พลังงานในยานอวกาศ พลูโทเนียม-240 มีอัตราของการแตกตัวของนิวเคลียสของอะตอมด้วยตัวเองสูง เป็นการเพิ่มอัตรานิวตรอนพื้นฐานของตัวอย่างที่มีไอโซโทปนี้ประกอบอยู่ด้วย การมีอยู่ของ Pu-240 เป็นข้อจำกัดสมรรถภาพของพลูโทเนียมที่ใช้ในอาวุธหรือแหล่งพลังงานและเป็นตัวกำหนดเกรดของพลูโทเนียม: อาวุธ (< 7%), เชื้อเพลิง (7–19%) และเกรดเครื่องปฏิกรณ์ (> 19%)
ธาตุลำดับที่ 94 สังเคราะห์ได้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1940 โดยทีมของ เกลนน์ ที. ซีบอร์ก และ เอดวิน แมกมิลแลน ที่ห้องวิจัยในมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์โดยการระดมยิงยูเรเนียม-238 ด้วยดิวเทอรอน แมกมิลแลนตั้งชื่อธาตุนี้ตามดาวพลูโต และซีบอร์กเสนอสัญลักษณ์เป็น Pu ซึ่งเป็นเรื่องตลกเล็ก ๆ ต่อมามีการพบพลูโทเนียมในธรรมชาติ การค้นพบพลูโทเนียมถูกรักษาไว้เป็นความลับซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนฮัตตันเพื่อพัฒนาระเบิดปรมาณูในระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง การทดลองอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรกคือ "ทรินนิที" (กรกฎาคม ค.ศ. 1945) และระเบิดปรมาณูที่นำไปใช้ทำลายเมืองในครั้งที่สอง (นะงะซะกิ ญี่ปุ่น สิงหาคม ค.ศ. 1945) คือ "แฟตแมน" ระเบิดทั้งสองใช้แกนเป็น Pu-239 นอกจากนี้ยังมีการทดลองผลของพลูโทเนียมต่อมนุษย์โดยไม่มีการแจ้งยินยอม และอุบัติเหตุมวลถึงระดับวิกฤต จนเป็นเหตุให้มีผู้เสียชีวิตนั้น เกิดขึ้นในระหว่างและหลังสงคราม การจัดการกับกากพลูโทเนียมจากโรงงานพลังงานนิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์ที่ถูกแยกส่วนทำลายซึ่งสร้างในระหว่างสงครามเย็นเป็นความกังวลหลักในเรื่องการเพิ่มขึ้นของนิวเคลียร์ สุขภาพ และสิ่งแวดล้อม แหล่งที่มาอื่น ๆ ของพลูโทเนียมในธรรมชาติคือฝุ่นรังสีนิวเคลียร์จากการทดลองนิวเคลียร์ทั้งบนดินและใต้ดินและอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์