核兵器や宇宙船に電力を供給するために使用される放射性元素であるなど、プルトニウムに関するいくつかの事実をおそらく知っているでしょう。ここには、プルトニウムの特性、用途、ソースなど、あなたが知らないかもしれない興味深いプルトニウムの事実が集められています。
興味深いプルトニウムの事実
<オール> プルトニウムは原子番号 94 の放射性元素です。これにより、天然に存在する元素の中で最も原子番号が大きいものになります。 (技術的には、アメリシウム、キュリウム、バークリウム、およびカリホルニウムは、ウラン鉱石の崩壊生成物として発生しますが、大量ではありません。)
すべてのプルトニウム同位体は放射性です。最も安定な同位体は Pu-239 で、半減期は 24,360 年です。
プルトニウムの元素記号は、元素の発見者が「Pee-You」と言うのがおかしいと思ったため、Pl ではなく Pu です。 (物理学者にはユーモアのセンスがあります。)
この元素は準惑星冥王星にちなんで名付けられました。命名は、前の元素によって設定された傾向に従い、ウラニウムは天王星に、ネプツニウムは海王星にちなんで命名されています。
プルトニウムは自然界に存在しますが、Glenn T. Seaborg、Edwin M. McMillan、J.W. 1940 年から 1941 年にかけて、カリフォルニア大学バークレー校で Kennedy と A.C. Wahl に師事。シーボーグのチームは、サイクロトロンで重陽子をウラン 238 に衝突させてプルトニウムを作りました。しかし、科学者たちはこの元素が核兵器を作る可能性があることをすぐに認識したため、その発見は第二次世界大戦後まで秘密のままでした.
プルトニウムは、周期表の元素のアクチノイド グループに属します。グループ内の他の元素と同様に、プルトニウムは銀色の放射性金属であり、空気中で急速に酸化して変色したように見えます.
プルトニウムは暗闇で光りますが、放射性があるからではありません。この要素は自然発火性です。つまり、基本的に空気中で燃焼します。空気中のプルトニウムの塊は、燃えさしのように赤みがかったオレンジ色に輝きます。ほとんどの金属とは異なり、プルトニウムは火災の危険があります。
プルトニウムは触っても暖かいです。熱の一部は、要素の自然発火性に由来します。しかし、プルトニウムは放射能を持っているので、酸素がなくても暖かいのです。熱を生成するのはアルファ崩壊であり、5 キログラムのサンプルから約 9.68 ワットの電力を放出します。
高い放射能は自己照射を引き起こし、金属を疲労させ、時間の経過とともに結晶構造を変化させ、金属をアニールします。基本的に、プルトニウムの破片は絶えず変化する特性を示します。
プルトニウムは放射性があり、いつでも自然核分裂を起こしやすいため、扱うのは危険です。さらに、プルトニウムは有毒な重金属です。プルトニウムは骨髄に蓄積し、アルファ線、ベータ線、ガンマ線を放出します。急性プルトニウム放射線被毒で死亡した人は知られていませんが、遺伝子変異は容易に癌を引き起こします。しかし、プルトニウムを吸い込んで肺がんにならなかった人もいます。吸い込まれたプルトニウムは、金属の匂いがすると言われています。
プルトニウムはいくつかの臨界事故の原因です。臨界質量に必要なプルトニウムは、ウラン 235 よりも 3 分の 1 少ない。プルトニウム原子は水に溶解するとさらに離れていますが、水中の水素が減速材として機能するため、固体金属よりも臨界になる可能性が高くなります。
ほとんどの金属は熱伝導性と電気伝導性に優れていますが、プルトニウムは熱と電気をほとんど伝導しません。また、金属としては融点が低いです。
プルトニウムは、溶けるにつれて密度が高くなるという点で珍しい。水やパラフィン ワックスなど、いくつかの化合物はこの特性を示しますが、要素は固体として最も高い密度になる傾向があります。融点付近では、プルトニウムはほとんどの金属よりも高い粘度と表面張力を持っています。
プルトニウムにはいくつかの形態または同素体があります。同素体は互いに異なる特性を持っています。たとえば、アルファ同素体は硬くて脆いのに対し、デルタ フォームは柔らかく延性があります。プルトニウムは条件に応じて自然に形を変えるため、加工が難しい金属です。
プルトニウムにはいくつかの用途があり、主に放射能と発熱に関連しています。長崎に投下されたトリニティ核実験とファットマン装置はプルトニウムを使用しました。しかし、平和的なアプリケーションもあります。プルトニウムが豊富な使用済み原子炉燃料は、原子炉内で混合酸化物 (MOX) 燃料として機能し、そうでなければ核廃棄物となる物質をリサイクルします。プルトニウムは宇宙船の動力源であり、熱源でもあります。カッシーニ、ボイジャー、ガリレオ、ニュー ホライズンズのミッション、そしてキュリオシティとパーセビアランスの火星探査車は、プルトニウム発生器とヒーター ユニットを使用しています。プルトニウムの動力源と熱源は、深海探査にも使用される可能性があります。研究者はプルトニウムを使ってより重い元素を作ります。たとえば、フレロビウムの発見にはプルトニウムが関係していました。
他のアクチニドと同様に、プルトニウムにはいくつかの酸化状態があります。これらの酸化状態は、水溶液中でカラフルです。 Pu(III) はラベンダー色またはスミレ色、Pu(IV) は黄金色、Pu(V) は淡いピンク色、Pu(VI) はオレンジがかったピンク色、Pu(VII) は緑色です。プルトニウム原子は自然に酸化状態を変化させるため、溶液の色が変わることがあります。
天然のプルトニウムはウラン鉱石から発生します。それは、ウランの自然中性子照射から形成され、元素をプルトニウムに変換します。ただし、この元素は地球の地殻では比較的まれです。プルトニウムの主な供給源は、ウラン 238 からの原子炉合成です。
プルトニウムに関する重要な事実
- 名前: プルトニウム
- 元素記号: プー
- 原子番号: 94
- 原子量: 244 (最も安定な同位体)
- 電子配置: [Rn] 5f 7s
- 要素グループ: アクチニド
- 外観: ソリッドな銀色の金属
- 密度 (g/cm): 19.84
- 融点: 912.5 K (639.4 °C, 1182.9 °F)
- 沸点: 3505 K (3228 °C、 5842 °F
- 原子半径 (pm): 151
- イオン半径: 93 (+4e) 108 (+3e)
- 融解熱 (kJ/mol): 2.8
- 気化熱 (kJ/mol): 343.5
- ポーリングの電気陰性度: 1.28
- 第一イオン化エネルギー (kJ/mol): 491.9
- 酸化状態: +2、+3、+4 , +5, +6, +7, +8
- 結晶構造: 単斜晶系
参考文献
- エムスリー、ジョン (2011)。 自然の構成要素:要素の A-Z ガイド .オックスフォード大学出版局。 ISBN 978-0-19-960563-7.
- グリーンウッド、ノーマン N.;アーンショウ、アラン (1997)。 元素の化学 (第 2 版)。バターワース・ハイネマン。 ISBN 978-0-08-037941-8.
- Hammond, C. R. (2004). 要素 、化学と物理学のハンドブック （第81版）。 CRCプレス。 ISBN 978-0-8493-0485-9。
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