Карта сайта

Свойства вещества:

плутоний

Синонимы и иностранные названия:

Тип вещества:

Внешний вид:

Кристаллические модификации, структура молекулы, цвет растворов и паров:

Имеет 6 аллотропных модификаций: альфа (моноклинная, плотность 19,82 г/см3 (25 С), хрупкая), бета (моноклинная, плотность 17,77 г/см3 (150 С)), гамма (ромбическая, плоность 17,19 г/см3 (210 С)), дельта (кубическая, плотность 15,92 г/см3 (320 С)), эпсилон (кубическая, плоность 16,48 г/см3 (500 С)), дельта-штрих (тетрагональная, плотность 15,99 г/см3 (465 С)). Температуры переходов: альфа в бета 122 С, бета в гамма 203 С, гамма в дельта 317 С, дельта в дельта-штрих 453 С, дельта-штрих в эпсилон 477 С. Дельта-форма может быть стабилизирована при комнатной температуре сплавлением с другими элементами, например, алюминием, церием, галлием, кремнием.

Брутто-формула (по системе Хилла для органических веществ):

Формула в виде текста:

Молекулярная масса (в а.е.м.): 239,05

Температура плавления (в °C):

Температура кипения (в °C):

Температуры полиморфных переходов (в °C):

Растворимость (в г/100 г растворителя или характеристика):

Плотность:

Некоторые числовые свойства вещества:

Способы получения:

1. Получают, облучая U-238 нейтронами в специальных реакторах. Образующийся U-239 претерпевает бета-распад в Np-239, который бета-распадом дает Pu-239. Полученный плутоний извлекают из облученного урана и осколков деления осадительными или экстракционными методами. [Лит.]
   
2. Восстановление фторидов плутония(III) или (IV), гексафторплутоната(IV) кальция или хлорида плутония(III) кальцием. [Лит.]
   
3. Восстановление тетрафторида плутония барием. [Лит.]
   
4. Восстановление диоксида плутония кальцием в расплаве хлорида кальция. [Лит.]
   

Реакции вещества:

1. Легко окисляется в сухом воздухе и кислороде, причем скорость окисления увеличивается в присутствии влаги. Блестящая поверхность металла становится серой, затем темно-голубой и, наконец, серовато-зеленой, на поверхности образуется чушуйчатый оксид, который отслаивается, открывая доступ новым порциям кислорода, вплоть до полного разрушения металла. [Лит.]
2. Медленно реагирует с 5 н. серной кислотой. [Лит.]
3. Быстро растворяется в 72% хлорной кислоте. [Лит.]
4. Очень медленно реагирует с плавиковой кислотой. [Лит.]
5. Довольно быстро реагирует с 85% фосфорной кислотой. [Лит.]
6. Медленно реагирует с разбавленной уксусной кислотой. [Лит.]
7. Медленно растворяется в концентрированной трифторуксусной кислоте. [Лит.]
8. Растворяется в кипящей азотной кислоте с добавкой 0,005 М плавиковой кислоты. [Лит.]
9. Быстро растворяется в концентрированной и умеренно разбавленой соляной кислоте. [Лит.]
10. Быстро растворяется в концентрированной и умеренно разбавленой бромоводородной кислоте. [Лит.]
11. Быстро растворяется в концентрированной трихлоруксусной кислоте, в разбавленной растворение медленнее. [Лит.]
12. При комнатной температуре реагирует очень медленно с водой с выделением водорода, немного быстрее при температуре кипения. [Лит.]
13. Довольно быстро растворяется в 1,7 М сульфаминовой кислоте. Температура растворения должна быть ниже 40 С, чтоб избежать разложения кислоты. [Лит.]
14. Реагирует с водородом, давая в зависимости от условий нестехиометрический дигидрид или тригидрид. [Лит.]
15. Реагирует с бромом с образованием бромида плутония(III). [Лит.]
16. При 800-1000 С реагирует с азотом с образованием нитрида плутония(III). [Лит.]

Реакции, в которых вещество не участвует:

1. Ниже 1000 С не действует на тантал. Выше этой температуры тантал растворяется в расплавленном плутонии. [Лит.]
   
2. Не реагирует с азотной кислотой любой концентрации из-за пассивации. [Лит.]
   
3. С концентрированной серной кислотой образуется защитный слой, который останавливает дальнейшую реакцию. [Лит.]
   
4. Не реагирует с ледяной уксусной кислотой, даже горячей. [Лит.]
   
5. Не действует на тигли из оксида иттрия вплоть до 1500 С. [Лит.]
   
6. Не действует при 1500 С на вольфрам, карбиды вольфрама, карбиды тантала. [Лит.]
   

Периоды полураспада:

Давление паров (в мм рт.ст.):

Стандартный электродный потенциал:

Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль):

Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

Стандартная мольная теплоемкость C_p (298 К, Дж/(моль·K)):

Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

Стандартная мольная теплоемкость C_p (298 К, Дж/(моль·K)):

Энтальпия кипения ΔH_кип (кДж/моль):

Энтальпия плавления ΔH_пл (кДж/моль)

Природные и антропогенные источники:

Впервые обнаружен в урановых рудах в 1942 году. Доля Pu-239 в урановых рудах составляет (0,01-9,1) · 10^-12. Он образуется из U-238 в результате присоединения нейтрона и двух бета-распадов.

В природе удалось обнаружить Pu-244, сохранившийся с момента образования Солнечной системы.

Применение:

Изотоп Pu-238 используется в термоэлектрическим элементом на основе PbTe как стабильный и надежный источник электричества без движущихся частей. Использовался для космических аппаратов и стимуляторов сердечного ритма.

Изотоп Pu-239 используется как ядерное топливо и компонент ядерных боеприпасов.

Правила обращения с веществом:

При работе с плутонием и его соединениями следует соблюдать особую осторожность, что обусловлено следующими факторами:

1) Металлический плутоний и некоторые его сплавы пирофорны.

2) Изотопы плутония являются источниками интенсивного α-излучения.

3) При работе с большими количествами делящихся материалов (например, с плутонием-239) при определенных условиях может быть достигнуто критическое состояние.

В связи с указанными свойствами при работе с плутонием в лаборатории необходимо принять следующие меры предосторожности.

1. Работы с пирофорными плутониевыми материалами следует проводить исключительно в среде инертного газа в абсолютно сухом боксе, который можно загружать через вакуумированный шлюз. Соединенные между собой камеры следует изолировать пожаробезопасными перегородками.

2. Все работы с плутонием, даже те, для которых необязательно использованием инертной атмосферы, нужно проводить в боксе, выдерживающем помимо внешнего давления воздуха разряжение до 25 мм водяного столба, создаваемое вытяжными вентиляторами. Большего разряжения следует избегать, так как в этом случае перчатки втягиваются внутрь бокса и становятся жесткими. Материалами для таких боксов служат коррозионностойкая сталь, медь или специальные пластмассы. Кроме того, можно использовать фанеру, облицованную огнестойкими асбестовыми плитами. Для грубых работ применяют ветеринарные или неопреновые перчатки, для более тонких работ с микроколичествами вещества - хирургические перчатки с длинными рукавами. Отходящий из боксов воздух следует пропускать через противопылевые фильтры (микрофильтр Дрегера) и регулярно проверять на наличие радиоактивных веществ.

При работе со значительными количествами плутония-238 боксы нужно защищать со всех сторон плексигласовыми экранами толщиной 10 см; неиспользуемые отверстия для перчаток закрыть крышками из плексигласа той же толщины. Поскольку плутоний-238 диффундирует через резиновые и обычные неопреновые перчатки, следует использовать специальные, покрытые слоем гипалона.

При работе с плутонием-241 боксы следует огородить со всех сторон свинцовыми экранами с толщиной стенок 3-4 мм и использовать окна, изготовленные из свинцового стекла толщиной 6-7 мм, а также радиационностойкие перчатки (с эквивалентной устойчивостью равной 0,08 мм свинца).

3. Обычно в лабораториях критическая масса не достигается. Однако при работе со значительными количествами плутония для полной уверенности следует ограничится количествами менее 200 г ("двойной запас"). Если все же необходимо использовать количество плутония, превышающее критическую массу, то можно предотвратить достижение критического состояния с помощью нейтронных ядов (бора, кадмия, сосоудов из боратного стекла) или геометрически безопасного оборудования.

Следует особо обратить внимание на то, чтобы в лабораториях где проводятся работы с плутонием соблюдалась исключительная чистота. Воздух и стояные воды необходимо ежедневно проверять на α-активность и регулярно проводить медицинское обследование персонала. При входе в лаборатории должны быть установлены приборы дозиметрического контроля для проверки рук и ног сотрудников на радиоактивность и предусмотрены специальные помещения для смены одежды.

Этимология названия:

Назван в честь планеты Плутон.

Дополнительная информация:

Электронная конфигурация атома 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰5f⁶6s²6p⁶6d⁰7s².

Удельная тепловая мощность ²³⁸Pu = 0,456 Вт/г, для ²³⁹Pu = 1,923 мВт/г.

Критическая масса ²³⁸Pu в виде металлического шара без экранирования составляет 15,0 кг, с экранированием 10 см железа - 7,8 кг. Критическая масса ²³⁹Pu в виде металлического шара с полным отражением водой составляет 5,425 кг, в виде водного раствора нитрата плутония(IV) в сферическом контейнере из нержавеющей стали толщиной 0,317 мм без отражателя - 905 г, в виде водного раствора нитрата плутония(IV) с полным отражением - 547 г. Критическая масса ²⁴¹Pu в виде смеси с водой с полным отражением - 260 г.

Источники информации:

1. Encyclopedia of inorganic chemistry. - editor R. Bruce King, 2 Ed., 10 volume set. - 2005
   
2. Вредные химические вещества: Радиоактивные вещества. Справочник. - Л., 1990. - С. 197
   
3. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. - Т.2. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - С. 570-584
   
4. Милюкова М.С., Гусев Н.И., Сентюрин И.Г., Скляренко И.С. Аналитическая химия плутония. - М.: Наука, 1965. - С. 23-28
   
5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977. - С. 90, 306-307
   
6. Руководство по неорганическому синтезу. - Т.4, под ред. Брауэра Г. - М.: Мир, 1985. - С. 1372-1376
   
7. Справочник по редким металлам. - М.: Мир, 1965. - С. 511-580
   
8. Химическая энциклопедия. - Т. 3. - М.: Советская энциклопедия, 1992. - С. 580-582
   
9. Химия актиноидов. - Т.2. - М.: Мир, 1997. - С. 5-169
   

• Написать вопрос на форум сайта (требуется зарегистрироваться на форуме). Там вам ответят или подскажут где вы ошиблись в запросе.
• Отправить пожелания для базы данных (анонимно).