Plutonium
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Allgemein | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Name, Symbol, Ordnungszahl | Plutonium, Pu, 94 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serie | Actinide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe, Periode, Block | Ac, 7, f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aussehen | sibriges Metall | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomgewicht | 244,0642 amu | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius (berechnet) | 151 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalenter Radius | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
van der Waals-Radius | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronenkonfiguration | [Rn]5f5f67s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationszustände (Oxid) | 5 (leicht amphoterisch) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristallstruktur | monoklinisch | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Physikalisch | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aggregatzustand (Magnetismus) | fest (-) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dichte, Mohshärte | 19740 kg/m3, k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Schmelzpunkt | 914 K (641 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Siedepunkt | 3600 K (3327 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molares Volumen | 12,32 · 10-4 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verdampfungswärme | 325 kJ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Schmelzwärme | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dampfdruck | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Schallgeschwindigkeit | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verschiedenes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativität | 1,28 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spezifische Wärmekapazität | 130 J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrische Leitfähigkeit | 6,7 · 105 1/(Ω m) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wärmeleitfähigkeit | 6,74 W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Ionisierungsenergie | 544,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stabilste Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt, sofern nicht anders angegeben. |
Plutonium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Pu und der Ordnungszahl 94. Im Periodensystem der Elemente gehört es zur Gruppe der Actinoiden. Es wurde nach dem Planeten Pluto benannt, der auf den Planeten Neptun folgt (Plutonium folgt im Periodensystem auf Neptunium).
Table of contents |
2 Kristallisationsphasen 3 Vorkommen und Herstellung 4 Verwendung 5 Geschichte 6 Siehe auch 7 Weblinks |
Eigenschaften
Plutonium ist ein radioaktives, silbriges Metall, das an der Luft schnell eine dunkle Oxidschicht bildet. Chemisch vergleichbar ist das Element mit Blei. Mit erhitztem Wasser oder Säuren reagiert es unter Freisetzung von Wasserstoffgas, was sich bei Störfällen in Kernreaktoren fatal auswirken kann.
Plutonium ist wie andere Schwermetalle giftig. Die für einen Menschen tödliche Dosis liegt wahrscheinlich im zweistelligen Milligrammbereich, laut [1] beträgt die LD-50 - Dosis für Hunde 0,32 mg/kg Körpergewicht. Viel gefährlicher als die chemische Wirkung ist aber seine Radioaktivität, die Krebs verursachen kann. Zur Entstehung von Krebs reicht vermutlich eine Menge in der Größenordnung einiger Mikrogramm. Da die ausgesendete α-Strahlung durch die Haut abgeschirmt wird, ist Plutonium nur bei Inkorporation (z.B. Inhalation von Plutonium enthaltendem Staub) gesundheitsschädlich.
Kristallisationsphasen bei Atmosphärendruck
|
Isotope
235U + n 236Um 236U +
236U + n 237U 237Np
237Np + n 238Np 238Pu
238U + n 239U 239Np 239Pu
Vorkommen und Herstellung
Vorkommen
Plutonium kommt in der Natur sehr selten vor - in Uranvorkommen kann es durch Absorption natürlich freigesetzter Neutronen aus Uran entstehen, allerdings nur in winzigen Mengen. Größere Vorkommen entstanden auf natürlichem Weg in dem Naturreaktor Oklo. Durch Atombombenexplosionen wurden seit dem zweiten Weltkrieg etwa 10 t freigesetzt.
Herstellung
Künstlich hergestellt wird Plutonium in Atomreaktoren. Darin wird das natürlich vorkommende 238U entsprechend obiger Formel durch Neutronenbeschuß zu 239Pu umgewandelt. Die weitere Umwandlung in 240Pu ist für die Herstellung von Plutonium für Atomwaffen (Bei weapon grade Plutonium liegt der Anteil von 240Pu bei unter 7 %, bei supergrade Plutonium sogar noch deutlich darunter) unerwünscht (die hohe spontane Spaltungsrate von 240Pu kann zur vorzeitigen Zündung führen) und wird durch spezielle Reaktorbauarten bzw. die frühzeitige Entnahme des Plutoniums verhindert. Plutonium aus Reaktoren der Energiewirtschaft (reactor grade) wird nicht auf einen geringen Anteil von 240Pu hin optimiert, der Anteil von 240Pu liegt bei über 20 %.
Zur Erzeugung von 238Pu wird Neptunium aus verbrauchten Brennstäben extrahiert. Das Neptunium aus Brennstäben besteht fast nur aus dem Isotop 237Np; aus dem Neptunium werden dann eigene Stäbe gefertigt, die in einem Kernreaktor der starken Neutronenstrahlung ausgesetzt werden, wodurch nach obiger Reaktion 238Pu entsteht.
Verwendung
Geschichte
Plutonium wurde 1941 von dem Amerikaner Glenn T. Seaborg entdeckt. Etwa zur gleichen Zeit hatte in Deutschland Fritz G. Houtermans die Existenz von Transuranen in einem Geheimbericht "Zur Frage der Auslösung von Kern-Kettenreaktionen" theoretisch vorausgesagt.
Siehe auch
Weblinks