10.9.3 Плутоний (94pu)

Плутоний был впервые химически выделен в 1940 г. в лаборатории Г. Сиборга как продукт, образовавшийся в результате облучения урана дейтронами:

Примечательно, что только после искусственного получения плутоний был обнаружен в природе: в ничтожно малых количествах ²³⁹Pu обычно содержится в урановых рудах как продукт радиоактивного превращения урана.

Это первый элемент, созданный в значительных количествах синтетическим путем, т. е. в результате ядерных превращений других элементов.

В настоящее время известно 16 изотопов плутония с массовыми числами 232-246. Все они получены искусственным путем. Изотопы с массовыми числами менее 239 образуются при облучении урана на циклотроне или при распаде ядер более тяжелых элементов.

( .....

Строение электронной оболочки атома плутония отвечает схеме 5f⁶ 6s²6p⁶ 7s².

По внешнему виду металлический плутоний сходен с ураном, и так же как уран обладает полиморфизмом. Температура плавления плутония 639⁰ С, температура кипения равна 378⁰ С.

Плутоний, также как уран и нептуний, активный металл, при нагревании на воздухе окисляется легче, чем уран, а мелкоизмельченный  пирофорен, при 300⁰С самовозгорается. По своим химическим свойствам плутоний относится, как и уран к шестой группе.

В своих соединениях он проявляет степени окисления +3, + 4, +5, + 6, +7.

В водных растворах плутоний может иметь такие же степени окисления. Химия водных растворов плутония исследована в основном с использованием миллиграммовых масс из-за высокой массовой активности. Четырехвалентный плутоний очень склонен к образованию комплексных соединений с различными кислотами. Например, соляная и хлорная кислоты дают комплексные ионы PuCl и PuCl

Практическое использование плутония определяется его ядерно-физическими характеристиками. Изотопы плутония способны к делению под действием нейтронов медленных нейтронов и используются в качестве ядерного топлива. служит источником получения ядерного топлива - . Изотопные источники на основе использовались в космических летательных аппаратах для термостатирования замкнутых объектов с электронной аппаратурой, для жизнеобеспечения космических орбитальных станций и снабжения их электроэнергией.

Изотопы , испускающие г – кванты с малой энергией используют в качестве источников возбуждения в рентгенофлюоресцентном анализе.

используется для создания стимуляторов сердечной деятельности.

Работа с плутонием существенно затруднена его необычайной токсичностью, делающей плутоний одним из наиболее опасных ядов. ПДК для ²³⁹Pu в открытых водоемах и воздухе рабочих помещений составляет соответственно 81,4 и 3,3·10⁻⁵ Бк/л.

Большинство изотопов плутония обладают высокой величиной плотности ионизации и малой длиной пробега частиц, поэтому его токсичность обусловлена не столько его химическими свойствами (вероятно, в этом отношении плутоний токсичен не более, чем другие тяжелые металлы), сколько ионизирующим действием на окружающие ткани организма. Плутоний относится к группе элементов с особо высокой радиотоксичностью. В организме плутоний производит большие необратимые изменения в скелете, печени, селезенке, почках, вызывает рак легких. Максимально допустимое содержание плутония в организме не должно превышать десятых долей микрограмма.