Plutonium: Porovnání verzí

Přidáno 3 901 bajtů ,  před 7 lety
změna infoboxu + doplnění informací podle literatury
m (Robot: Přidávám jv:Plutonium)
(změna infoboxu + doplnění informací podle literatury)
{{Infobox Chemický prvek
{{Substovaný infobox}}
<!-- tabulka ( + část obecné) -->
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="1" width="380" align="right" style="margin:0 0 .5em 1em; border-collapse:collapse;"
|značka= Pu
| colspan="2" align="center" bgcolor="fefe00"| <font size=+1>'''Plutonium'''</font>
|číslo= 94
|-
|nukleonové= 244
| colspan="2" align="center" | [[Soubor:Pu-TableImage.png|290px|Plutonium]]
|název= Plutonium
|-
|latinský= Plutonium
|[[Atomové číslo]]||94
|nad= [[Samarium|Sm]]
|-
|pod=
|[[Relativní atomová hmotnost]]||(244) [[Atomová hmotnostní konstanta|amu]]
|vlevo= [[Neptunium]]
|-
|vpravo= [[Americium]]
|[[Elektronová konfigurace]]||[Rn] 5f<sup>6</sup> 7s<sup>2</sup>
|dolní tabulka=ano
|-
<!-- obecné -->
|[[Skupenství]]||Pevné
|chemická skupina= Aktinoidy
|-
|RN-CAS= 7440-07-5
|[[Teplota tání]]||639,4&nbsp;°C (912,5&nbsp;K)
|skupina= n/a
|-
|perioda= 7
|[[Teplota varu]]||3228&nbsp;°C (3505&nbsp;K)
|blok= f
|-
|hmotnostní zlomek v zemské kůře= 2×10<sup>-15</sup>
|[[Elektronegativita]] (Pauling)|| 1,28
|koncentrace v mořské vodě=
|-
|počet přírodních izotopů=
|[[Hustota]]|| 19,816&nbsp;g/cm<sup>3</sup>
|obrázek= Plutonium3.jpg
|-
|popis obrázku= Malé kousky plutonia focené vůči pravítku s palcovou a centimetrovou škálou
|Hustota při teplotě tání|| 16,63&nbsp;g/cm<sup>3</sup>
|vzhled= stříbrobílý kov
|-
<!-- Atomové vlastnosti -->
|[[Registrační číslo CAS]]||7440-07-5
|relativní atomová hmotnost= 244,064
|-
|atomový poloměr= 150
|Vzhled||[[Soubor:Pu,94.jpg|200px|center|Pevné plutonium]]
|kovalentní poloměr= 162
|-
|van der waalsův poloměr=
|[[Atomový poloměr]]|| 1,75&nbsp;Å (175&nbsp;pm)
|elektronová konfigurace= <nowiki>[</nowiki>[[Rn]]] 5f<sup>6</sup> 7s<sup>2</sup>
|-
|elektronů ve slupkách= 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
|[[Výparné teplo]]|| 333,5&nbsp;kJ/mol
|oxidační čísla= III, '''IV''', V, VI, VII
|-
<!-- Fyzikální vlastnosti -->
|[[Skupenské teplo tání]]|| 2,82&nbsp;kJ/mol
|skupenství= pevné
|-
|krystalová struktura= '''''α - modifikace'''''<br /> jednoklonná<br /> '''''β - modifikace'''''<br /> jednoklonná tělesně centrovaná<br /> '''''γ - modifikace'''''<br /> kosočtverečná&nbsp;plošně&nbsp;centrovaná<br /> '''''δ - modifikace'''''<br /> krychlová plošně centrovaná<br /> '''''δ´ - modifikace'''''<br /> čtverečná tělesně centrovaná<br /> '''''ε - modifikace'''''<br /> krychlová tělesně centrovaná
|[[Tepelná kapacita]]||35,5&nbsp;J·mol<sup>−1</sup>·K<sup>−1</sup>
|hustota= 19,816 g/cm<sup>3</sup> (''mod. α, 21 °C'')<br /> 17,77 g/cm<sup>3</sup> (''mod. β, 150 °C'')<br />17,19 g/cm<sup>3</sup> (''mod. γ, 210 °C'')<br />15,92 g/cm<sup>3</sup> (''mod. δ, 320 °C'')<br />15,99 g/cm<sup>3</sup> (''mod. δ´, 465 °C'')<br />16,48 g/cm<sup>3</sup> (''mod. ε, 500 °C'')<br />16,185 g/cm<sup>3</sup> (''950 °C'')
|-
|magnetické chování= paramagnetický
|[[Ionizační potenciál]] Pu→Pu<sup>+</sup>|| 584,7&nbsp;kJ/mol
|magnetická susceptibilita= 2,52×10<sup>-6</sup> cm<sup>3</sup>/g (''20 °C'')
|}
|teplota tání c= 641
|teplota tání k= 914
|teplota varu c= 3 232
|teplota varu k= 3 505
|teplota supravodivosti= 0,5 K
|teplota změny modifikace= 122 °C (''α → β'')<br /> 203 °C (''β → γ'')<br /> 317 °C (''γ → δ'')<br /> 453 °C (''δ → δ´'')<br /> 477 °C (''δ´ → ε'')
|molární objem= 12,29
|dynamický viskozitní koef.=
|kinematický viskozitní koef.=
|rychlost zvuku= 2260 m/s
|elektrický odpor= 141,4×10<sup>-8</sup> Ω m (''107 °C'')
|tepelná vodivost= (''0 °C'') 6,16 W m<sup>-1</sup> K<sup>-1</sup><br /> (''25 °C'') 6,70 W m<sup>-1</sup> K<sup>-1</sup><br /> (''77 °C'') 7,90
|povrchové napětí= 550 ± 55 mN/m (''při t<sub>t</sub>'')
<!-- Termodynamické vlastnosti -->
|spec. teplo tání= 2,828 kJ/mol
|spec. teplo varu= 333,5 kJ/mol (''1 320 °C'')
|molární atomizační entalpie= 364,4 kJ/mol
|entalpie fázové přeměny modifikace= 3,77 kJ/mol (''α → β'')<br /> 0,669 kJ/mol (''β → γ'')<br /> 0,619 kJ/mol (''γ → δ'')<br /> 0,042 kJ/mol (''δ → δ´'')<br /> 1,858 kJ/mol (''δ´ → ε'')
|absolutní entropie= 51,5 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup> (''mod. α'')
|molární tepelná kapacita= 36,99 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup> (''α mod., 67 °C'')<br /> 34,31 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup> (''β mod., 200 °C'')<br /> 37,02 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup> (''γ mod., 270 °C'')<br /> 37,66 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup> (''δ mod.'')<br /> 35,1 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup> (''ε mod.'') <br /> 41,8 J K<sup>-1</sup> mol<sup>-1</sup> (''kapalina, 675 °C'')
<!-- Různé -->
|různé=ano
|součinitel délkové roztažnosti= 54×10<sup>-6</sup> K<sup>-1</sup>
|elektrodový potenciál= (Pu<sup>3+</sup> → Pu<sup>0</sup>) -2,031 V<br /> (Pu<sup>4+</sup> → Pu<sup>3+</sup>) 1,006 V<br /> (Pu<sup>5+</sup> → Pu<sup>4+</sup>) 1,099
|elektronegativita= 1,28
|ionizační energie= ''první'' 5,5 [[elektronvolt|eV]]<br /> ''druhá'' 13,0 eV<br /> ''třetí'' 23,5 eV<br /> ''čtvrtá'' 39,5 eV
|iontový poloměr= (Pu<sup>3+</sup>) 108 pm<br /> (Pu<sup>4+</sup>) 93 pm<br /> (Pu<sup>5+</sup>) 80 pm<br /> (Pu<sup>6+</sup>) 73
<!-- Bezpečnost -->
|symboly nebezpečí=
}}
 
'''Plutonium''', chemická značka '''Pu''' ''(lat.&nbsp;Plutonium)'', je šestý člen z&nbsp;řady [[Aktinoidy|aktinoidů]], druhý [[transurany|transuran]], silně [[Radioaktivita|radioaktivní]], velmi toxický [[kov]]ový [[Chemický prvek|prvek]], připravovaný uměle v&nbsp;jaderných reaktorech především pro výrobu [[jaderná zbraň|atomových bomb]]. Je využitelné rovněž jako palivo pro [[Jaderný reaktor|jaderné reaktory]] a jako zdroj energie pro [[radioizotopový termoelektrický generátor]].
 
== Základní fyzikálně-chemické vlastnosti ==
[[Soubor:Plutonium in solution.jpg|thumb|left|250px|Zabarvení roztoků solí plutonia v&nbsp;různých [[oxidační číslo|mocenstvích]]]]
Plutonium je radioaktivní kovový prvek stříbřitě bílé barvy, která se působením vzdušného [[kyslík]]u mění na šedavou.
 
Ve [[Chemická sloučenina|sloučeninách]] se vyskytuje v&nbsp;mocenství od Pu<sup>+3</sup> po Pu<sup>+7</sup>, přičemž stálejší jsou sloučeniny s&nbsp;nižší valencí. Soli plutonia vykazují v&nbsp;roztoku rozdílné zabarvení podle mocenství plutoniového iontu. Nejběžnější oxidační číslo plutonia je +IV a v tomto oxidační stupni vytváří plutonium amfoterní oxid plutoničitý PuO<sub>2</sub>. To znamená, že tento [[oxid]] se v roztocích kyselin rozpouští za vzniku plutoničitých solí a v [[zásada|zásadách]] za vzniku [[komplex]]ního aniontu a vytváří plutoničitany. Plutoničité soli nejsou v roztocích úplně stabilní a částečně nebo úplně [[hydrolýza|hydrolyzují]], to je možno potlačit snížením [[pH]] (přidáním [[kyselina|kyseliny]]) do roztoku.
 
Čistý kov lze připravit [[Redukce (chemie)|redukcí]] fluoridu plutonia kovovým [[lithium|lithiem]] nebo [[baryum|baryem]] při teplotě kolem 1200&nbsp;°C.
: [[fluorid plutonový|PuF<sub>6</sub>]] + 6 Li → Pu + 6 [[fluorid lithný|LiF]]
: PuF<sub>6</sub> + 3 Ba → Pu + 3 [[fluorid barnatý|BaF<sub>2</sub>]]
 
== Historie objevu ==
| <sup>247</sup>Pu || 2,27&nbsp;d || β<sup>-</sup> || <sup>247</sup>Am
|}
 
[[Soubor:Plutonium in solution.jpg|thumb|right|250px|Zabarvení roztoků solí plutonia v&nbsp;různých [[oxidační číslo|mocenstvích]]]]
 
== Výroba a využití ==
 
=== Jaderné zbraně ===
[[Soubor:Nagasakibomb.jpg|thumb|left|150px|Výbuch plutoniové jaderné bomby svržené na Nagasaki]]
Plutonium je od 40.&nbsp;let [[20. století|20.&nbsp;století]] nejvíce vyráběným umělým prvkem a to především proto, že izotop <sup>239</sup>Pu je vhodný pro výrobu atomové bomby. Stejně jako v&nbsp;případě <sup>235</sup>U dochází při nahromadění větších kvant čistého izotopu k&nbsp;nastartování [[řetězová reakce|řetězové]] [[Štěpná jaderná reakce|štěpné reakce]], kdy po rozpadu jednoho atomového jádra vznikají obvykle tři neutrony, které působí rozpady dalších okolních jader a rozpad se nekontrolovaně rozrůstá. [[Kritické množství]] čistého kovového plutonia <sup>239</sup>Pu je přibližně 16&nbsp;kg, s&nbsp;použitím neutronového odrážeče lze toto množství snížit až na 10&nbsp;kg. Plutoniová jaderná puma má sílu výbuchu přibližně 20&nbsp;kt [[Trinitrotoluen|TNT]] na každý kilogram použitého plutonia.
Plutonium je od 40.&nbsp;let [[20. století|20.&nbsp;století]] nejvíce vyráběným umělým prvkem a to především proto, že izotop <sup>239</sup>Pu je vhodný pro výrobu atomové bomby. Stejně jako v&nbsp;případě <sup>235</sup>U dochází při nahromadění větších kvant čistého izotopu k&nbsp;nastartování [[řetězová reakce|řetězové]] [[Štěpná jaderná reakce|štěpné reakce]], kdy po rozpadu jednoho atomového jádra vznikají obvykle tři neutrony, které působí rozpady dalších okolních jader a rozpad se nekontrolovaně rozrůstá. [[Kritické množství]] čistého kovového plutonia <sup>239</sup>Pu je přibližně 16&nbsp;kg, s&nbsp;použitím neutronového odrážeče lze toto množství snížit až na 10&nbsp;kg. Plutoniová jaderná puma má sílu výbuchu přibližně 20&nbsp;kilotun [[Trinitrotoluen|TNT]] na každý kilogram použitého plutonia.
 
Princip výroby <sup>239</sup>Pu spočívá v&nbsp;reakci <sup>238</sup>U s&nbsp;[[neutron]]em za vzniku <sup>239</sup>U v&nbsp;jaderném reaktoru. Jádro <sup>239</sup>U je značně nestabilní a rozpadem β rychle vzniká izotop [[neptunium|neptunia]] <sup>239</sup>Np, jež se opět rychle dalším β-rozpadem mění na <sup>239</sup>Pu. Tento izotop plutonia se chová jako α zářič a relativně snadno se dále zpracovává.
 
 
:{{su|p=238|b=92|a=r}}U + {{su|p=1|b=0}}n → {{su|p=239|b=92}}U → {{su|p=239|b=93}}Np + {{su|p=0|b=-1}}e → {{su|p=239|b=94}}Pu + {{su|p=0|b=-1}}e
 
 
Při výrobě izotopu <sup>238</sup>Pu se uran <sup>238</sup>U bombarduje jádry [[Deuterium|deuteria]]:
 
 
:{{su|p=238|b=92|a=r}}U + {{su|p=2|b=1}}D → {{su|p=238|b=93}}Np + 2 {{su|p=1|b=0}}n → {{su|p=238|b=94}}Pu + {{su|p=0|b=-1}}e
 
 
V&nbsp;případě, že jádro <sup>239</sup>Pu zachytí další neutron, dojde k&nbsp;jeho přeměně na <sup>240</sup>Pu. Tento izotop je z&nbsp;hlediska další manipulace a zpracování rizikový protože je β–zářičem a zároveň není vhodný pro výrobu atomové zbraně. Protože izotopy <sup>239</sup>Pu a <sup>240</sup>Pu lze jen velmi obtížně oddělovat, je při výrobě <sup>239</sup>Pu z&nbsp;<sup>238</sup>U v&nbsp;jaderném reaktoru nutno pečlivě volit dobu setrvání <sup>238</sup>U v&nbsp;reaktoru. Při dlouhodobém ozařování sice roste množství <sup>239</sup>Pu, ale současně narůstá i&nbsp;podíl nechtěného izotopu <sup>240</sup>Pu. Na druhé straně je ekonomicky značně nákladné oddělovat izotopy plutonia od zbytku jaderného paliva z&nbsp;reaktoru a je proto otázkou komplikovaných výpočtů určit, v&nbsp;jakém stádiu výroby má být reakce přerušena a materiál chemicky přepracován na čisté plutonium. Další důležitou proměnnou veličinou je zde pochopitelně i&nbsp;procentuální vsázka <sup>238</sup>U do jaderné reakce.
[[Soubor:Nagasakibomb.jpg|thumb|right|250px|Výbuch plutoniové jaderné bomby svržené na Nagasaki]]
 
=== Další využití ===
* Dr.&nbsp;Heinrich Remy, ''Anorganická chemie'' 1.&nbsp;díl, 1.&nbsp;vydání [[1961]]
* N.&nbsp;N.&nbsp;Greenwood, A.&nbsp;Earnshaw, ''Chemie prvků&nbsp;II.'' 1.&nbsp;díl, 1.&nbsp;vydání [[1993]] ISBN 80-85427-38-9
* {{Citace monografie | příjmení = VOHLÍDAL | jméno = Jiří | příjmení2 = ŠTULÍK | jméno2 = Karel | příjmení3 = JULÁK | jméno3 = Alois | rok = 1999 | titul = Chemické a analytické tabulky | vydavatel = Grada Publishing | místo = Praha | isbn = 80-7169-855-5 | vydání = 1}}
 
== Externí odkazy ==