Plutonium adalah radioaktif, logam perak yang boleh digunakan untuk membuat atau memusnahkan. Walaupun ia digunakan untuk kemusnahan tidak lama selepas ia dibuat, hari ini unsur ini digunakan kebanyakannya untuk mewujudkan tenaga di seluruh dunia.
Plutonium pertama kali dihasilkan dan diasingkan pada tahun 1940 dan digunakan untuk membuat bom atom "Fat Man" yang dijatuhkan di Nagasaki pada akhir Perang Dunia II, hanya lima tahun selepas ia dihasilkan, kata Amanda Simson, penolong profesor kejuruteraan kimia di Universiti New Haven.
Hanya fakta
Inilah sifat plutonium, menurut Laboratorium Nasional Los Alamos:
- Nombor atom: 94
- Simbol atom: Pu
- Berat atom: 244
- Titik lebur: 1,184 F (640 C)
- Titik didih: 5,842 F (3,228 C)
Penemuan & sejarah
Plutonium ditemui pada tahun 1941 oleh saintis Joseph W. Kennedy, Glenn T. Seaborg, Edward M. McMillan dan Arthur C. Wohl di University of California, Berkley. Penemuan itu berlaku apabila pasukan membombardir uranium-238 dengan deuterons yang telah dipercepatkan dalam peranti siklotron, yang menghasilkan neptunium-238 dan dua neutron bebas. Neptunium-238 kemudian mereput ke dalam plutonium-238 melalui kerosakan beta.
Percubaan ini tidak dikongsi dengan seluruh masyarakat saintifik hingga tahun 1946, selepas Perang Dunia II. Seaborg mengemukakan kertas mengenai penemuan mereka pada jurnal Physical Review pada bulan Mac 1941, tetapi kertas itu dikeluarkan apabila didapati bahawa isotop plutonium, Pu-239, boleh digunakan untuk membuat bom atom.
Tidak lama kemudian, Seaborg dihantar untuk mengetuai Makmal Pengeluaran Plutonium, yang juga dikenali sebagai Makmal Met, di Universiti Chicago, menurut Makmal Kebangsaan Los Alamos. Tujuan makmal adalah untuk membuat plutonium sebagai sebahagian daripada Projek Manhattan. Projek Manhattan adalah usaha rahsia semasa Perang Dunia II yang bekerja secara eksklusif untuk membangunkan bom atom.
Pada 18 Ogos 1942, mereka mempunyai kejayaan besar pertama mereka. Mereka mampu membuat kuantiti plutonium yang dapat dilihat oleh mata. Ia bersamaan hanya sekitar 1 mikrogram. Dari sampel kecil, saintis menentukan berat atom plutonium.
Projek Manhattan akhirnya menghasilkan plutonium yang cukup untuk "Ujian Trinitas." Semasa ujian, bom atom pertama di dunia, atau "The Gadget," dilancarkan berhampiran Socorro, New Mexico, pada 16 Julai 1945, oleh pengarah Makmal Los Alamos Robert Oppenheimer dan Tentera Darat Leslie Groves.
Mengenai ujian itu, Oppenheimer berkata, "Kami tahu dunia tidak akan sama, beberapa orang tertawa, beberapa orang menangis, kebanyakan orang berdiam diri, saya teringat garis dari tulisan suci Hindu, Bhagavad-Gita. untuk memujuk Putera bahawa dia harus melakukan tugasnya dan untuk menarik perhatiannya mengambil bentuk berbilang senjata dan berkata, 'Sekarang saya menjadi Kematian, pemusnah dunia'. Saya rasa kita semua berfikir bahawa, satu cara atau yang lain, "menurut Royal Society of Chemistry.
Ledakan itu bersamaan dengan tenaga kira-kira 20,000 tan TNT. Bom atom menggunakan senjata pertama jatuh di Hiroshima, Jepun, pada 6 Ogos 1945. Bahawa bom atom, yang digelar "Little Boy," mempunyai inti uranium, walaupun. Bom kedua, jatuh ke Nagasaki, Jepun, pada 9 Ogos 1945, mempunyai teras plutonium. "Manusia Lemak," sebagaimana ia dipanggil, menyegerakan berakhirnya Perang Dunia II.
Sifat plutonium
Logam plutonium yang baru disediakan mempunyai warna cerah keperakan tetapi memudaratkan abu-abu, kuning, atau hijau zaitun apabila dioksidakan di udara. Logam itu cepat larut dalam asid mineral pekat. Sekeping plutonium yang besar terasa hangat ke sentuhan kerana tenaga yang diberikan oleh kerosakan alfa; kepingan yang lebih besar boleh menghasilkan haba yang cukup untuk mendidih air. Pada suhu bilik alpha-bentuk plutonium (bentuk yang paling biasa) adalah keras dan rapuh sebagai besi tuang. Ia boleh digabungkan dengan logam lain untuk membentuk bentuk delta bilik stabil suhu, yang lembut dan mulur. Tidak seperti kebanyakan logam, plutonium bukan konduktor haba atau elektrik yang baik. Ia mempunyai titik lebur yang rendah dan titik mendidih yang sangat tinggi.
Plutonium boleh membentuk aloi dan sebatian pertengahan dengan kebanyakan logam lain, dan sebatian dengan pelbagai unsur lain. Sesetengah aloi mempunyai kebolehan superconduktif dan yang lain digunakan untuk membuat pelet bahan api nuklear. Sebatiannya datang dalam pelbagai warna, bergantung kepada keadaan pengoksidaan dan bagaimana ligan kompleks yang kompleks. Dalam larutan akueus terdapat lima keadaan ionik valance.
Plutonium, bersama-sama dengan semua unsur transuranium yang lain, adalah bahaya radiologi dan mesti ditangani dengan peralatan khusus dan langkah berjaga-jaga. Kajian haiwan mendapati bahawa beberapa miligram plutonium per kilogram tisu adalah maut.
Sumber
Plutonium umumnya tidak terdapat dalam alam semula jadi. Unsur plutonium yang terdapat dalam bijih uranium yang berlaku secara semulajadi. Di sini, ia dibentuk dengan cara yang sama dengan neptunium: dengan penyinaran uranium semulajadi dengan neutron diikuti oleh kerosakan beta.
Walau bagaimanapun, terutamanya, plutonium adalah hasil sampingan industri tenaga nuklear. Setiap tahun, sekitar 20 tan plutonium dihasilkan, menurut Laboratorium Nasional Los Alamos. Bahan bakar nuklear yang digunakan juga boleh diproses untuk memisahkan plutonium yang boleh digunakan daripada unsur lain dalam bahan api.
Pengujian senjata atmosfer pada tahun 1950-an dan 1960-an meninggalkan tan plutonium di atmosfer bumi yang masih ada hari ini, menurut Persatuan Nuklear Dunia.
Kegunaan
Untuk sebahagian besar, plutonium tidak banyak digunakan. Malah, daripada lima isotop biasa, hanya dua isotop plutonium, plutonium-238 dan plutonium-239, digunakan untuk apa sahaja.
Plutonium-238 digunakan untuk membuat elektrik untuk probe ruang angkasa menggunakan generator thermoelektrik radioisotop. Penjana ini dihidupkan apabila probe tidak boleh mendapatkan kuasa solar yang cukup kerana mereka telah melakukan perjalanan jauh dari matahari. Sesetengah probe yang menggunakan plutonium-238 ialah Cassini dan Galileo.
Apabila cukup tertumpu, plutonium-239 mengalami tindak balas rantai fisi. Oleh itu, ia digunakan dalam senjata nuklear dan beberapa reaktor nuklear.
Malah, salah satu kegunaan terbesar untuk plutonium adalah tenaga. Menurut Persatuan Nuklear Dunia, lebih satu pertiga daripada tenaga yang dihasilkan di kebanyakan loji kuasa nuklear berasal dari plutonium. Plutonium adalah bahan api utama dalam reaktor neutron cepat.
Siapa tahu?
Selama beberapa dekad, saintis bertanya-tanya mengapa plutonium tidak bertindak seperti logam lain dalam kumpulannya. Sebagai contoh, plutonium adalah konduktor elektrik yang lemah dan ia tidak melekat pada magnet. Sekarang para penyelidik telah mengetahui di mana "kemagnetan yang hilang" telah bersembunyi dan ia mempunyai kaitan dengan perilaku elektron elektron dalam shell luar elemen. Tidak seperti logam lain, yang mempunyai bilangan elektron yang ditetapkan dalam cengkerang luarnya, ketika dalam keadaan tanah, plutonium dapat memiliki empat, lima atau enam elektron di sana.
Nombor fluktuasi elektron luar luar ini menjelaskan mengapa plutonium tidak magnet: Agar atom berinteraksi dengan magnet, elektron-elektron yang tidak berpasangan di luarnya mesti bersatu dalam medan magnet.
Isotop plutonium yang paling stabil, plutonium-244, boleh bertahan lama. Ia mempunyai separuh hayat kira-kira 82 juta tahun dan mereput ke dalam uranium-240 melalui kerosakan alfa, menurut Jefferson Lab.
Plutonium dinamakan sempena planet ini, Pluto. Ini kerana ia datang selepas Uranium, yang dinamakan sempena planet Uranus, dan neptunium, yang dinamakan sempena planet Neptunus.
Plutonium memancarkan neutron, zarah beta dan sinar gamma.
