плутоний

ПЛУТОНИЙ (Plutonium), Pu, - искусств. радиоактивный хим. элемент III группы периодич. системы элементов Менделеева, ат. номер 94, трансурановый элемент, относится к актиноидам. Получены изотопы ²³²Pu - ²⁴⁶Pu; cреди продуктов взрыва термоядерных бомб обнаружены также ²⁴⁷Рu и ²⁵⁵Рu. Наиб. устойчив малодоступный ²⁴⁴Рu (-распад и спонтанное деление, T_1/2 = 8,2 x 10⁷ лет, ат. масса 244,0642). Наибольшее применение имеет ²³⁹Рu (-распад и спонтанное деление, T_1/2 = 2,41 x 10⁴ лет, ат. масса 239,0522), практически важны также ²³⁸Рu (T_1/2 = 87,7 лет), ²⁴⁰Рu (T_1/2 = 6,56 x 10³ лет), ²⁴¹Рu (T_1/2 = 14,34 лет) и ²⁴²Рu (T_1/2 = 3,76 x 10⁵ лет). Ничтожные кол-ва П., образующиеся в урановых рудах за счёт разл. ядерных реакций, обнаружены в природе (содержание 0,4 - 15 частей Pu на 10¹² частей U).
Первый нуклид ²³⁸Рu открыт в 1940 Г. Т. Сиборгом (G. Th. Seaborg), Э. М. Мак-Милланом (Е. М. МсМillаn), Дж. Э. Кеннеди (J. Е. Kennedy) и А. Ч. Валом (A. Ch. Wahl). Электронная конфигурация внеш. оболочек 5s²p⁶d¹⁰f⁶6s²p⁶7s². Энергия ионизации 5,71 эВ. Металлич. радиус 0,158 - 0,162 нм, радиусы ионов Pu³⁺, Pu⁴⁺, Pu⁵⁺ и Pu⁶⁺ (отвечающие координац. числу 6) равны 0,100; 0,086; 0,074 и 0,071 нм соответственно. Значение электроотрицательности 1,1 - 1,2.
В свободном виде хрупкий серебристо-белый металл. Особенность П. состоит в том, что при темп-pax от комнатной до t_пл = 640 °С он существует в виде 6 модификаций: (последнюю обозначают также ) и темп-ры перехода между к-рыми, по разным данным, составляют соответственно 112 - 122 °С, 185 - 205 °С, 310 - 318 °С, 452 - 458 °С, 476 - 480 °С. При высоких темп-pax и давлениях возможно существование и др. модификаций металлич. П.-Pu обладает моноклинной решёткой с параметрами а = 0,6183, b = = 0,4822, с= 1,0963 нм и углом = 101,79°. Плотность -Pu 19,86 кг/дм³ (изменение плотности П. с ростом темп-ры см. на рис.), t_кип = 3235 - 3350 °С, теплоёмкость-Pu c_p = 35,5 Дж/(моль x К), теплота плавления 2,834 кДж/моль. Уд. электрич. сопротивление -Pu 1,4645 мкОм x м (при 273 К), уд. магн. восприимчивость 2,28 x 10^-9 (при 273 К), теплопроводность П.

4,65 - 5,80 Вт/(м x К) (при 200 - 400 К). Ср. значения коэф. теплового расширения для и -модификаций (в единицах 10^-6K^-1) 42,4, 20,9, 60,0, - 15,4, - 27,5 и 36,4 соответственно.
При комнатной темп-ре твёрдость по Виккерсу металлич. П. 2,4 - 2,7 ГПа, для-Pu (при 20 °С) модуль нормальной упругости 98,4 ГПа, модуль сдвига 42,7 ГПа, модуль объёмного сжатия 48,4 ГПа.
По хим. свойствам П. - наиб. активный элемент среди актиноидов. В соединениях проявляет степени окисления от +3 до +7 (наиб. устойчивая +4). Компактный П. на воздухе окисляется медленно, в раздробленном виде самовозгорается на воздухе.
Важнейшие соединения П.: PuF₆ (легкокипящая жидкость, термически значительно менее стабилен, чем UF₆), твёрдые оксид РиO₂, карбид РuС и нитрид PuN, к-рые в смесях с соответствующими соединениями урана могут использоваться как ядерное горючее.
Осн. применение получил ²³⁹Рu как делящийся материал в ядерных реакторах и ядерном оружии. Критич. масса его-модификации 5,6 кг (шар диаметром 4,1 см). ²³⁸Рu используется в "атомных" электрич. батарейках, обладающих длит. сроком службы. Изотопы П. служат сырьём для синтеза трансплутониевых элементов (Am и др.). П. и его соединения сильно токсичны.

Лит.: Плутоний. Справочник, под ред. О. Вика, пер. с англ., т. 1 - 2, М., 1971 - 73; Вдовенко В. М., Курчатов Б. В., Первый советский плутоний, "Радиохимия", 1968, т. 10, в. 6, с. 696; Ке11еr С., Plutonium kein Element aus der Retorte, "GIT. Fachz. Lab.", 1985, Bd 29, № 7, S. 704.

С. С.Бердоносов.

   <<      Предметный указатель      >>