Плутоній (лат. Plutonium)
Pu, штучно отриманий радіоактивний хімічний елемент, атомний номер 94; відноситься до актиноїдів (Див. Актиноїди). Відкрито в 1940-41 американськими вченими Г. Сиборгом, Е. Макмилланом, Дж. Кеннеді і А. Валем, які мали ізотоп 238 Pu в результаті опромінення урану ядрами важкого водню - дейтонами. Названий на честь планети Плутон, як і попередники П. в таблиці Менделєєва - уран і нептуній, назви яких також походять від планет Урана і Нептуна. Відомі ізотопи П. з масовими числами від 232 до 246. Сліди ізотопів 247 Pu і 255 Pu виявлені в пилу, зібраної після вибухів термоядерних бомб. Самим довготривалим ізотопом П. є α-радіоактивний 244 Pu (період напіврозпаду T1 / 2 близько 7,5.102 років). Величини T1 / 2 всіх ізотопів П. багато менше віку Землі, і тому весь первинний П. (що існував на нашій планеті при її формуванні) повністю розпався. Однак незначні кількості 239 Pu постійно утворюються при β-розпаді 239 Np, який, в свою чергу, виникає при ядерної реакції урану з нейтронами (наприклад, нейтронами космічного випромінювання). Тому сліди П. виявлені в уранових рудах.
П. - блискучий білий метал, при температурах від кімнатної до 640 ° С (tпл) існує в шести аллотропних модифікаціях. Алотропні перетворення П. супроводжуються стрибкоподібними змінами щільності (див.рис.). Унікальна особливість металевого П. полягає в тому, що при нагріванні від 310 до 480 ° С він не розширюється, як інші метали, а стискується. Конфігурація трьох зовнішніх електронних оболонок атома Pu 5s 2 5p 6 5d 10 5f 6 6s 2 6p 2 7s 2. Хімічні властивості П. багато в чому схожі з властивостями його попередників в періодичній системі - Уран му і нептунієм (Див. Нептуний). П. утворює сполуки зі ступенями окислення від +2 до +7. Відомі оксиди PuO, Pu2 O3. PuO2 і фаза змінного складу Pu2 O3 - Pu4 O7. У з'єднаннях з галогенами П. зазвичай проявляє ступінь окислення +3, але відомі також галогеніди PuF4. PuF4 і PuCl4. У розчинах П. існує в формах Pu 3+. Pu 4+. PuO2 + (плутоноіл - іон), PuO2 2+ (Плутон - іон) і PuO5 3. що відповідають ступеням окислення від +3 до +7. Зазначені іони (крім PuO5 3) можуть перебувати в розчині одночасно в рівновазі. Іони П. всіх ступенів окислення схильні до гідролізу і комплексоутворення.
З усіх ізотопів П. найбільш важливий α-радіоактивний 239 Pu (T1 / 2 = 2,4.10 4 років). Ядра 239 Pu здатні до ланцюгової реакції поділу під дією нейтронів, тому 239 Pu можна використовувати як джерело атомної енергії (енергія, що звільняється при розщепленні 1 г 239 Pu, еквівалентна теплоті, що виділяється при згорянні 4000 кг вугілля). В СРСР перші досліди з отримання 239 Pu були розпочаті в 1943-44 під керівництвом академіків І. В. Курчатова і В. Г. Хлопіна. Вперше П. в СРСР був виділений з опроміненого нейтронами урану в 1945. У гранично стислі терміни були виконані великі дослідження властивостей П. і в 1949 в СРСР почав працювати перший завод по радиохимическому виділенню П.
Промислове виробництво 239 Pu засноване на взаємодії ядер 238 U з нейтронами в ядерних реакторах. Подальше відділення Pu від U, Np і високорадіоактивних продуктів поділу здійснюють радіохімічними методами (співосадження, екстракцією, іонним обміном і ін.). Металевий П. зазвичай отримують відновленням PuF3. PuF4 або PuO2 парами барію, кальцію або літію. Як матеріал, що ділиться, 239 Pu використовують в атомних реакторах і в атомних і термоядерних бомбах. Ізотоп 238 Pu застосовують для виготовлення атомних електричних батарей, термін служби яких досягає 5 років і більше. Такі батарейки можуть застосовуватися, наприклад, в генераторах струму, що стимулюють роботу серця.
Літ .: Беглі К. Плутоній і його сплави, пров. з англ. М. 1958; Вдовенко В. М. і Курчатов Б. В. Перший радянський плутоній, «Радіохімія», 1968, т. 10, ст. 6, с. 696; Плутоній. Довідник, під ред. О. Віка, пров. з англ. т. 1-2, М. 1971-73. Див. Також літ. при ст. Актиноїди.
Плутоній в організмі. П. концентрується морськими організмами: його коефіцієнт накопичення (т. Е. Ставлення концентрацій в організмі і в зовнішньому середовищі) для водоростей становить 1000-9000, для планктону (змішаного) - близько 2300, для молюсків - до 380, для морських зірок - близько 1000, для м'язів, кісток, печінки і шлунка риб - 5, 570, 200 і 1060 відповідно. Наземні рослини засвоюють П. головним чином через кореневу систему і накопичують його до 0,01% від своєї маси. В організмі людини П. затримується переважно в скелеті і печінки, звідки майже не виводиться (особливо з кісток). Найбільш токсичний 239 Pu викликає порушення кровотворення, остеосаркоми, рак легенів. З 70-х рр. 20 в. частка П. в радіоактивне забруднення (Див. Радіоактивне забруднення) біосфери зростає (так, опромінення морських безхребетних за рахунок П. стає більше, ніж за рахунок 90 Sr і 137 Cs).
Літ .: Проблеми токсикології плутонію, М. 1969: Радіоактивні речовини і шкіра. (Метаболізм і дезактивація), М. 1972: Uranium, Plutonium, Transplutonis Elements B.-Hdlb.-N. Y. 1973.
Зміна щільності металевого плутонію при нагріванні.
Велика Радянська Енциклопедія. - М. Радянська енциклопедія. 1969-1978.