Pu Plutonyum
Plütonyum, 1940 yılında Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy ve A. C. Wahlby tarafından 152 cm'lik siklotron (atom hızlandırıcısı) içerisindeki uranyumun döteryum ile bombardımanı sonucunda elde edilmiştir.
Tablo
| nüklid sembolü |
Z(p) | N(n) | izotop ağırlığı (u) |
yarılanma ömrü | nükleer döngü |
|---|---|---|---|---|---|
| uyarılma enerjisi | |||||
| 228Pu | 94 | 134 | 228.03874(3) | 1.1(+20-5) s | 0+ |
| 229Pu | 94 | 135 | 229.04015(6) | 120(50) s | 3/2+# |
| 230Pu | 94 | 136 | 230.039650(16) | 1.70(17) min | 0+ |
| 231Pu | 94 | 137 | 231.041101(28) | 8.6(5) min | 3/2+# |
| 232Pu | 94 | 138 | 232.041187(19) | 33.7(5) min | 0+ |
| 233Pu | 94 | 139 | 233.04300(5) | 20.9(4) min | 5/2+# |
| 234Pu | 94 | 140 | 234.043317(7) | 8.8(1) h | 0+ |
| 235Pu | 94 | 141 | 235.045286(22) | 25.3(5) min | (5/2+) |
| 236Pu | 94 | 142 | 236.0460580(24) | 2.858(8) a | 0+ |
| 237Pu | 94 | 143 | 237.0484097(24) | 45.2(1) d | 7/2- |
| 237m1Pu | 145.544(10) keV | 180(20) ms | 1/2+ | ||
| 237m2Pu | 2900(250) keV | 1.1(1) µs | |||
| 238Pu | 94 | 144 | 238.0495599(20) | 87.7(1) a | 0+ |
| 239Pu | 94 | 145 | 239.0521634(20) | 24.11(3)E+3 a | 1/2+ |
| 239m1Pu | 391.584(3) keV | 193(4) ns | 7/2- | ||
| 239m2Pu | 3100(200) keV | 7.5(10) µs | (5/2+) | ||
| 240Pu | 94 | 146 | 240.0538135(20) | 6561(7) a | 0+ |
| 241Pu | 94 | 147 | 241.0568515(20) | 14.290(6) a | 5/2+ |
| 241m1Pu | 161.6(1) keV | 0.88(5) µs | 1/2+ | ||
| 241m2Pu | 2200(200) keV | 21(3) µs | |||
| 242Pu | 94 | 148 | 242.0587426(20) | 3.75(2)E+5 a | 0+ |
| 243Pu | 94 | 149 | 243.062003(3) | 4.956(3) h | 7/2+ |
| 243mPu | 383.6(4) keV | 330(30) ns | (1/2+) | ||
| 244Pu | 94 | 150 | 244.064204(5) | 8.00(9)E+7 a | 0+ |
| 245Pu | 94 | 151 | 245.067747(15) | 10.5(1) h | (9/2-) |
| 246Pu | 94 | 152 | 246.070205(16) | 10.84(2) d | 0+ |
| 247Pu | 94 | 153 | 247.07407(32)# | 2.27(23) d | 1/2+# |
| Neptünyum izotopları | Plütonyum izotopları | Amerikyum izotopları |
| İzotop dizini | ||
Bütün izotopları radyoaktif ve toksiktir. Yapay olarak elde edilen plütonyum, Dünya'da bilinen en toksik elementtir. 238U çekirdeğinin nötron yakalaması ile 239U elde edilir. 239U beta bozunması ile nükleer reaktör içerisinde 239Pu (239Np ile birlikte) elde edilir.
Plütonyum; Periyodik çizelgenin III B grubundaki aktinitler dizisinde yer alır. Uranyum ötesi bir elementtir. Neptünyum çekirdeğinin kendiliğinden beta taneciği fırlatmasıyla oluşur, çok radyoaktif bir element olduğu için doğada bulunmaz. 238 numaralı izotopu, 1940′ta ABD’li Seaborg tarafından uranyumun dötonlarla bombardımanından elde edildi.
239 numaralı izotopu atom pillerinde daha kolay elde edilir.
| Grup | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Periyot | |||||||||||||||||||
| 1 | 1 H |
2 He |
|||||||||||||||||
| 2 | 3 Li |
4 Be |
5 B |
6 C |
7 N |
8 O |
9 F |
10 Ne |
|||||||||||
| 3 | 11 Na |
12 Mg |
13 Al |
14 Si |
15 P |
16 S |
17 Cl |
18 Ar |
|||||||||||
| 4 | 19 K |
20 Ca |
21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 Cr |
25 Mn |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
29 Cu |
30 Zn |
31 Ga |
32 Ge |
33 As |
34 Se |
35 Br |
36 Kr |
|
| 5 | 37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd |
49 In |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe |
|
| 6 | 55 Cs |
56 Ba |
* | 71 Lu |
72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 Pt |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 Po |
85 At |
86 Rn |
| 7 | 87 Fr |
88 Ra |
** | 103 Lr |
104 Rf |
105 Db |
106 Sg |
107 Bh |
108 Hs |
109 Mt |
110 Ds |
111 Rg |
112 Cn |
113 Uut |
114 Uuq |
115 Uup |
116 Uuh |
117 Uus |
118 Uuo |
| *Lantanitler | * | 57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
||||
| **Aktinitler | ** | 89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 No |
||||
Sembolü: Pu
Atom Numarası: 94
Atom Ağırlığı: 239 g/mol
Elemet serisi: Aktinit
Maddenin Hali: Katı
Görünümü: gümüşü
Plütonyumun Elde Edilmesi:
Bir yavaşlatıcıyla yavaşlatılan nötronlar uranyum 238′ce soğurulunca, sırasıyla uranyum 239, neptonyum 239 (her ikisi de kararsızdır) ve plütonyum 239 oluşur. Devri 24.000 yıl olan bu radyoaktif element, yavaş nötronların etkisiyle uranyum 235 gibi fisyona uğrar. Plütonyumun öteki uranyum ötesi elementler arasında taşıdığı büyük önem, hem nükleer silah yapımında kullanılabilmesinden, hem de nükleer reaktörlerde uranyumun yerini alabilmesinden kaynaklanır. Bir kilogram plütonyumun verebileceği enerji, 20 milyon kilowat saat ısı enerjisine eş değerdir. Nötronlarla bölünme tepkimesine girebilmesi ve oldukça çok miktarda elde edilebilmesi önemini artırır.
Plütonyum çeşitli nükleer uygulamalarda kullanılır. Örneğin, Apollo ay programında Ay yüzeyinde kullanılan çeşitli aygıtların gücü Pu-238 ile sağlandı. Plütonyum sulu çözeltilerden dört ayrı değerlikte iyonlar durumunda bulunabilir. Bunlardan Pu +3 mavi, Pu +4 sarımsı kahverengi, PuO2+2 iyonu sulu çözeltide pek kararlı değildir. Pu+4 ve PuO+2′ye ayrışarak bozunur. Böylece oluşan Pu+4, çözeltideki PuO2+ iyonlarını PuO2‘ye yükseltirken kendisi Pu+3′e indirgenir. Dolayısıyla sonuç olarak Pu+3 ve PuO2+ iyonları ortamda kalır. Plütonyumun tümü de kristal yapılarına sahip olan altı allotropu vardır. Bunların özgül kütleleri 16.00 ile 19.86 g/cm3 arasında değişir. Plütonyum oksijenle PuO ve PuO2 gibi ikili bileşikler oluşturur. Bu ikisi arasında değişen bileşimlerde ara oksitler de oluşturmaktadır. Halojenlerle PuF3, PuF4, PuC13, PuBr3, PuI gibi bileşikler oluşturur. Karbon, azot ve silisyumla PuC, PuN, PuSi2 gibi bileşikler verir. Ayrıca PuICl PuOBr, PuO gibi oksihalojenürler de vermektedir.
Plütonyum bilinen en tehlikeli zehirlerden biridir. Bu nedenle özel aygıtlarla tutulması ve çalışırken çok iyi korunulması gerekir. Erişkin bir insanın zarar görmeden alabileceği Pu-239 miktarı 0.6 mikrogram kadardır. Havadaki plütonyum miktarı m3′te 0.00003 mikrogramı geçtiği an tehlikeli olmaya başlar.