Plutonio

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94
Pu
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Tabla completaTabla ampliada
Información general
Nombre, símbolo, número Plutonio, Pu, 94
Serie química Actínidos
Grupo, período, bloque -, 7, f
Masa atómica 244 u
Configuración electrónica [Rn] 5f6 7s2
Electrones por nivel 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2 (imagen)
Apariencia Blanco plateado
Propiedades atómicas
Radio medio 135 pm
Electronegatividad 1,28 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 159 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 187±1 pm
Estado(s) de oxidación 6, 5, 4, 3 (óxido anfotérico)
1.ª energía de ionización 584,7 kJ/mol
Líneas espectrales
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 19816 kg/m3
Punto de fusión 912,5 K (639 °C)
Punto de ebullición 3505 K (3232 °C)
Entalpía de vaporización 333,5 kJ/mol
Entalpía de fusión 2,82 kJ/mol
Presión de vapor 10,00 Pa a 2.926 K
Varios
Estructura cristalina Monoclínica
Calor específico 35,5 J/(kg·K)
Conductividad térmica 6,74 W/(m·K)
Módulo elástico 96 GPa
Módulo de cizalladura 43 GPa
Coeficiente de Poisson 0,21
Velocidad del sonido 2,260 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del plutonio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
238Putrazas87,74 añosFN
α
204,66[1]
5,5

234U
239Putrazas2,41 × 104 añosFN
α
207,06
5,157

235U
240Putrazas6,35 × 103 añosFN
α
205,66
5,256

236U
241Pusintético14 añosβ
FN
0,02078
210,83
241Am
242Pusintético3,73 × 105 añosFN
α
209,47
4,984

238U
244Putrazas8,08 × 107 añosα
FN
4,666
240U
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

El plutonio es un elemento transuránico radiactivo con el símbolo químico Pu y el número atómico 94. Es un metal actínido con apariencia gris plateada que se oscurece cuando es expuesto al aire, formando una capa opaca cuando se oxida. El elemento normalmente exhibe seis estados alotrópicos y cuatro de oxidación. Reacciona con el carbono, los halógenos, nitrógeno y silicio. Cuando se expone al aire húmedo forma óxidos e hidruros que expanden hasta un 70% su volumen, que a su vez, se desprende en forma de polvo que puede inflamarse de forma espontánea. También es un elemento radiactivo y se puede acumular en los huesos. Estas propiedades hacen que manipular plutonio sea peligroso.

El plutonio es el elemento primordial más pesado en virtud a su isótopo más estable, el plutonio-244, con una semivida aproximada de 80 millones de años es tiempo suficiente para que el elemento se encuentre en pequeñas cantidades en la naturaleza.[2]​ El plutonio es principalmente un subproducto de la fisión nuclear en los reactores, donde algunos de los neutrones liberados por el proceso de fisión convierten núcleos de uranio-238 en plutonio.[3]

Uno de los isótopos del plutonio utilizados es el plutonio-239, que tiene una semivida de 24 100 años. El plutonio-239, junto con el plutonio-241 son elementos fisibles, esto quiere decir que el núcleo de sus átomos se puede dividir cuando es bombardeado con neutrones térmicos, liberando energía, radiación gamma y más neutrones. Esos neutrones pueden mantener una reacción nuclear en cadena, dando lugar a aplicaciones en armas y reactores nucleares.

El plutonio-238 tiene una semivida de 88 años y emite partículas alfa. Es una fuente de calor en los generadores termoeléctricos de radioisótopos, que son utilizados para proporcionar energía a algunas sondas espaciales. El plutonio-240 tiene una tasa elevada de fisión espontánea, aumentando el flujo de neutrones de cualquier muestra en la que se encuentre. La presencia de plutonio-240 limita el uso de muestras para armas o combustible nuclear y determina su grado. Los isótopos del plutonio son caros y difíciles de separar, por esto suelen fabricarse en reactores especializados.

El plutonio fue sintetizado por primera vez en 1940 por un equipo dirigido por Glenn T. Seaborg y Edwin McMillan en el laboratorio de la Universidad de California, Berkeley bombardeando uranio-238 con deuterio. Posteriormente se encontraron trazas de plutonio en la naturaleza. La producción de plutonio en cantidades útiles por primera vez fue una parte importante del Proyecto Manhattan durante la Segunda Guerra Mundial, que desarrolló las primeras bombas atómicas. La primera prueba nuclear ("Trinity", en julio de 1945), y la segunda bomba atómica usada para destruir una ciudad ("Fat Man" en Nagasaki, Japón en agosto de 1945) tenían núcleos de plutonio-239. Durante y después de la guerra, se realizaron experimentos con humanos sin consentimiento informado que estudiaban la radiación del plutonio y tuvieron lugar varios accidentes críticos, algunos de ellos letales. La eliminación de los residuos de plutonio de las centrales nucleares y el desmantelamiento de las armas nucleares construidas durante la Guerra Fría son preocupaciones sobre la proliferación nuclear y el medio ambiente. Otras fuentes de plutonio en el medio ambiente son consecuencia de las numerosas pruebas nucleares en la superficie (ahora prohibidas).

  1. Magurno, B.A.; Pearlstein, S. (eds.) Workshop on nuclear data evaluation methods and procedures, Upton, NY, USA, 22 Septmber 1980, vol. II (1981), pp. 835 ff
  2. Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (1971). «Detection of Plutonium-244 in Nature». Nature 234 (5325): 132-134. Bibcode:1971Natur.234..132H. doi:10.1038/234132a0. 
  3. "Contaminated Water Escaping Nuclear Plant, Japanese Regulator Warns". The New York Times.

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