Plutónio

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Pix.gif Plutônio Stylised Lithium Atom.svg
NetúnioPlutônioAmerício
Sm
   
 
94
Pu
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Pu
Tabela completaTabela estendida
Aparência
prateado metálico


Um anel de plutônio de pureza 99,96%, peso 5,3 kg, e aproximadamente 11 cm de diâmetro.
Informações gerais
Nome, símbolo, número Plutônio, Pu, 94
Série química Actinídeo
Grupo, período, bloco n/a, 7, f
Densidade, dureza 19816 kg/m3, dureza desconhecida
Número CAS 7440-07-5
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica 244,0642 u
Raio atómico (calculado) 159 pm
Raio covalente 187±1 pm
Raio de Van der Waals pm
Configuração electrónica [Rn] 5f6 7s2
Elétrons (por nível de energia) 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação 7, 6, 5, 4, 3
Óxido anfótero
Estrutura cristalina monoclínico
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 912,5 K
Ponto de ebulição 3505 K
Entalpia de fusão 2,82 kJ/mol
Entalpia de vaporização 333,5 kJ/mol
Temperatura crítica  K
Pressão crítica  Pa
Volume molar m3/mol
Pressão de vapor 1 Pa a 1756 K
Velocidade do som 2260 m/s a 20 °C
Classe magnética paramagnético
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie  K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling) 1,28
Calor específico J/(kg·K)
Condutividade elétrica S/m
Condutividade térmica 6,74 W/(m·K)
Potencial de ionização 584,7 kJ/mol
2º Potencial de ionização kJ/mol
3º Potencial de ionização kJ/mol
4º Potencial de ionização kJ/mol
5º Potencial de ionização kJ/mol
6º Potencial de ionização kJ/mol
7º Potencial de ionização kJ/mol
8º Potencial de ionização kJ/mol
9º Potencial de ionização kJ/mol
10º Potencial de ionização kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD
MeV
236Pu sintético 2,86 a α 5,867 232U
237Pu sintético 45,2 d ε
α
0,220
5,748
237Np
233U
238Pu sintético 87,7 a α 5,593 234U
239Pu traços 24,110 a α 5,245 235U
240Pu traços 6564 a α 5,256 236U
241Pu traços 14,35 a β
α
0,021
5,14
241Am
237U
242Pu traços 375·103 a α 4,984 238U
243Pu traços 4,956 h β 0,579 243Am
244Pu 100% 80·106 a α 4,666 240U
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O plutónio (português europeu) ou plutônio (português brasileiro) (em homenagem ao corpo celeste Plutão) é um elemento químico representado pelo símbolo Pu e de número atómico igual a 94 (94 protões e 94 electrões). À temperatura ambiente, o plutónio encontra-se no estado sólido. Pertencente a família dos actinídeos, é um metal de cor prateada-branca, radioativo, frágil e muito denso. Tem o maior número atômico dentre os elementos primordiais, é encontrado em poucas quantidades junto a minérios de urânio, sendo formado naturalmente por capturas neutrônicas de átomos de urânio.

Amplamente utilizado em armas nucleares, a primeira arma nuclear detonada no mundo em 1945 nos EUA, Experiência Trinity, usava uma carga de plutônio em seu núcleo, assim como o Fat Man, arma nuclear lançada sobre Nagasaki. Também é utilizado em reatores nucleares civis e gerador termoelétrico de radioisótopos em sondas espaciais.

Ele difere muito em suas características físico-químicas com os elementos do resto do grupo. Possui sete diferentes formas alotrópicas com base na temperatura e pressão aplicadas:α, β, γ, δ, δ', ε e ζ. Levando a níveis de oxidação de +2 a +7. A densidade varia de entre as formas alotrópicas de 19,8g/cm³ (α-Pu) a 15,9g / cm³ (δ-Pu).


História[editar | editar código-fonte]

Descoberta[editar | editar código-fonte]

Glenn T. Seaborg e sua equipe foram os primeiros a sintetizar plutónio.

Enrico Fermi e uma equipe de cientistas da Universidade de Roma informou que eles haviam descoberto o elemento 94 em 1934. Fermi chamou o elemento de hesperium e mencionou o nome em sua palestra em 1938. A amostra foi na verdade uma mistura de bário , criptônio e outros elementos, mas isso não era conhecido na época, porque a fissão nuclear não tinha sido descoberta ainda.

Glenn T. Seaborg e sua equipe, em Berkeley, foram os primeiros a produzir plutónio. Plutónio (especificamente, plutónio-238) foi produzido pela primeira vez e isolado em 14 de dezembro de 1940, e quimicamente identificado em 23 de fevereiro de 1941 por Glenn T. Seaborg, Edwin McMillan, Joseph William Kennedy, e Arthur Wahl. era produzido pelo bombardeio de urânio por deuterio em um ciclotron de 150 cm na Universidade da Califórnia, Berkeley. No experimento de 1940, Neptúnio-238 foi criado diretamente pelo bombardeio, mas deteriorado por emissão beta , dois dias depois, o que indicou a formação do elemento 94.

Um trabalho documentando a descoberta foi preparado pela equipe e enviado à revista "Physical Review março 1941. O artigo foi retirado antes da publicação, após a descoberta de que um isótopo do novo elemento (plutônio-239) pode sofrer fissão nuclear em uma maneira que possa ser útil em uma bomba atômica. A publicação foi atrasada até um ano após o final da Segunda Guerra Mundial , devido a preocupações de segurança.

Edwin McMillan tinha nomeado recentemente o primeiro elemento transurânico depois do planeta Netuno , e sugeriu que o elemento 94, sendo o elemento seguinte na série, deveria ser nomeado para o que era, até então, considerado o próximo planeta, Plutão. Seaborg originalmente considerou o nome "plutium", mas depois pensou que não tinha som tão bom quanto "plutónio." Ele escolheu as letras "Pu" como uma piada, que passou sem aviso prévio para a tabela periódica. Outros nomes alternativos considerados por Seaborg e outros foram "ultimium" ou "extremium" devido à crença errônea de que tinham encontrado o último possível elemento na tabela periódica .

Primeiras pesquisas[editar | editar código-fonte]

A química de base de plutónio foi encontrada e assemelha-se a do urânio, após alguns meses de estudo inicial. As pesquisas iniciais foram mantidas em segredo no Laboratório Metalúrgico da Universidade de Chicago. Em 18 de agosto de 1942, uma quantidade deste elemento foi isolado e medida pela primeira vez. Cerca de 50 microgramas de plutónio-239 combinado e com produtos da fissão do urânio foi produzido e apenas cerca de 1 micrograma foi isolado. Esta amostra permitiu aos químicos que determinassem o peso do novo elemento químico.

Em 1942 os E.U.A havia acumulado 500 gramas de sais de plutónio, e formou três grupos de cientistas para analisar melhor o elemento:

  • Um grupo de cientistas deveria fornecer plutónio puro por métodos químicos (Los Alamos: JW Kennedy, CS Soares, AC Wahl, CS Garner, IB Johns),
  • Outro grupo, que estudou o comportamento de plutónio em soluções, incluindo um estudo de seus estados de oxidação, potenciais de ionização e da cinética de reação (Berkeley : WM Latimer, ED Eastman, RE Connik, JW Gofman, etc)
  • E o grupo, que estudou a química dos complexos de íons de plutónio (Iowa: FH Spedding, WH Sullivan, FA Voigt, como Newton) e vários outros grupos de menor influência e importância.

Em novembro de 1943, trifluoreto de plutónio foi reduzido para criar a primeira amostra de plutónio metálico: alguns microgramas de plutónio metálico. Foi o primeiro elemento transurânico sintetizado artificialmente com uma amostra pura visível a olho nu. As propriedades nucleares de plutónio-239 também foram estudadas, os pesquisadores descobriram que quando ele é atingido por um nêutron se rompe (fissões) liberando mais nêutrons e energia. Esses nêutrons podem atingir outros átomos de plutónio-239 e assim por diante, e formar uma exponencial reação em cadeia. Isso pode resultar em uma explosão grande o suficiente para destruir uma cidade, se o isótopo estiver concentrado o suficiente para formar uma massa crítica.

Na URSS as primeiras experiências para criar Pu-239 ocorreram de 1934-1944, sob a liderança de intelectuais Igor Kurchatov e B. Khlopin. Em pouco tempo, a União Soviética realizou amplos estudos sobre as propriedades de plutónio. No início de 1945, o primeiro cíclotron da Europa foi construído em 1937 no Instituto Radium, a primeira amostra de plutónio foi obtida ao irradiar urânio no cíclotron. Na cidade de Ozersk em 1945 começou a construção do primeiro reator nuclear comercial para produzir plutónio, o primeiro objeto de Mayak , que foi executado 19 junho de 1948.

Produção durante o Projeto Manhattan[editar | editar código-fonte]

Locais de pesquisa do Projeto Manhattan.

O Projeto Manhattan começou com uma carta de Albert Einstein a Franklin Roosevelt, então presidente dos E.U.A. A carta dizia da preocupação de Einstein de que a Alemanha Nazista pudesse vir a desenvolver armas nucleares, logo o E.U.A, fez este projeto para a criação de armas nucleares, durante a II Guerra Mundial. O projeto de programa nuclear, dos quais formados no Projeto Manhattan, foi aprovado e estabelecido por decreto presidencial.[1] . Sua atividade do Projeto Manhattan começou a 12 de agosto de 1942. Seus três objetivos principais são:

  • Produção de plutónio no complexo Henfordskogo.
  • Enriquecimento de urânio em Oak Ridge , Tennessee.
  • A pesquisa no campo das armas nucleares e construindo uma bomba atômica em Los Alamos National Laboratory.[2]

O primeiro reator de Pu que tornou possivel a obtenção foi o Chicago-1, ele foi comissionado em 2 de dezembro de 1942. Ele consistia de 6 toneladas de urânio metálico, 34 toneladas de óxido de urânio e 400 toneladas de "blocos negros" de grafite[3] . A única coisa que poderia parar a reação nuclear em cadeia, foram as barras de cádmio, que capturavam bem nêutrons térmicos e, conseqüentemente, pode prevenir a possível ocorrência de reação em cadeia que pudesse causar a detonação da instalação. Devido à ausência de proteção contra as radiações e resfriamento, a sua capacidade normal era de apenas 200 Watts (muito pouco comparado a potência de reatores atuais), ele permitiu produzir bem mais plutónio que os ciclotons, e meses depois o reator X-10 (experimental) continuou o trabalho iniciado pelo Chicago-1 na produção de Pu para o projeto, porem se descobriu que a porcentagem de Pu-240 no plutónio produzido por esses reatores era grande, e este deveria ser separado do Pu-239 atraves de um enriquecimento para que não ocorresse a detonação acidental de armas nucleares. (Nota: os reatores eram de urânio, mas as capturas de nêutrons por átomos de U-238 acabava em átomos fisseis de Pu-239).

Trinity e Fat Man[editar | editar código-fonte]

A forma de detonação de armas nucleares de plutónio (por implosão) não tinha muita confiabilidade na detonação, por isso era necessário fazer um teste antes para ver se realmente funcionaria. Então foi criado um artefato pouco antes de uso destas armas em guerra. A Trinity detonou em 16 de Julho de 1945, gerando 20 quilotons.

Tendo certeza do sucesso destas armas, foi logo feito uma bomba para ser usada em guerra, o Fat Man, esta bomba tinha três alvos, o primário era Kokura, o secundário Nagasaki, Kokura estava encoberta por nuvens, e portanto era quase certo de que a bomba erraria o alvo. Então os B-29 Superfortress rumaram para Nagasaki, que apesar de também estar sob nuvens e ventos, dissipou-se logo, então foi ordenado que a cidade deveria ser atacada. A bomba foi lançada, mas se deslocou durante a queda, caindo em um vale ao lado e parte da explosão foi contida, mesmo assim a bomba dizimou a cidade.

Disponibilidade e produção[editar | editar código-fonte]

Traços de plutónio devem existir naturalmente em minerais de urânio, formados, de maneira semelhante ao netúnio, pela ação no urânio dos nêutrons lá presentes.

De forma artificial, o plutônio-239 é produzido em reatores nucleares por sucessivos decaimentos beta pelo U-239 e Np-239 expressos por essa equação:

\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow[23.5 \ min]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow[2.3565 \ d]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}

O Pu-238 utilizado em geradores termoelétricos de radioisótopos, foi o primeiro a ser sintetizado, ele é criado quando o U-238 é bombardeado por um deuterio produzindo netunio(intermediário) e depois Pu-238.

\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ +\ ^{2}_{1}D\ \longrightarrow \ ^{238}_{\ 93}Np\ +\ 2\ ^{1}_{0}n \quad;\quad ^{238}_{\ 93}Np\ \xrightarrow[2.117 \ d]{\beta^-} \ ^{238}_{\ 94}Pu}

Os demais isotopos são produzidos quando o Pu-239 captura um nêutron mas não sofre fissão nuclear

Propriedades[editar | editar código-fonte]

Físicas[editar | editar código-fonte]

O plutónio, como a maioria dos metais, tem uma aparência prateada brilhante no início, bem como o níquel [4] [5] , mas oxida muito rapidamente a uma cor acinzentada, apesar de que verde-oliva e amarelo também são relatados neste casos. Na temperatura ambiente o plutónio esta na sua forma alotropica alfa(α), esta é a forma alotrópica mais comum entre os elementos, nesta forma é tão duro e quebradiço como o ferro fundido, a não ser que ele se ligue a outros elementos para ficar mais macio e dúctil. Como o urânio, é um pobre condutor de eletricidade e calor.[6] Ela tem um baixo ponto de fusão (640 °C) e um invulgarmente elevado ponto de ebulição (3327 °C).

O decaimento alfa é a principal forma de decaimento do plutónio, a emissão alfa se resume a liberação de um núcleo de Hélio-4 totalmente ionizado (sem elétrons) para que o átomo mãe possa se estabilizar ao ter a sua massa reduzida em 4 massas atômicas. A cada 5 kg de massa de Pu-239, existem cerca de 12,5 × 1024 átomos. Com uma meia-vida de 24.100 anos, cerca de 11,5 × 1012 átomos sofrem decaimento alfa a cada segundo, emitindo 5,157 MeV de energia para cada partícula alfa. Isso equivale a 9,68 watts de potência. O calor produzido pela desaceleração destas partículas alfa irá torná-lo quente ao toque[7] .

Fissão Nuclear[editar | editar código-fonte]

Um núcleo de Pu-239 feito para armas nucleares com 99,96% de pureza.

O plutónio é um elemento no qual os elétrons 5f são a fronteira de transição entre deslocalizados e localizados; é, portanto, considerado um dos elementos mais complexos. É um dos actinídeos radioativos, metal cujo isótopo , plutónio-239 , é um dos três isótopos cindíveis primários ( urânio-233 e urânio-235 são os outros dois); plutónio-241 é também altamente físsil. Para ser considerado físsil, um isótopo do núcleo atômico deve ser capaz de quebrar ou cisão , quando atingido por um movimento de nêutrons lentos , e para liberar o suficiente nêutrons adicionais no processo para sustentar a reação nuclear em cadeia , dividindo ainda mais os núcleos.

O plutónio-239 apresenta um fator de multiplicação alto, o que significa que se estiver em massa suficiente e em geometria adequado (por exemplo uma esfera comprimida) ele irá formar massa crítica, com o perigo de uma reação em cadeia auto-sustentada. A fissão de uma átomo de Pu-239 gera 207,1 MeV, essa energia é liberada na forma de energia cinética e radiação eletromagnética, um quilo Pu-239 gera cerca de 20 quilotons (equivalente a 20 000 toneladas de TNT). A presença de Pu-240 em armas nucleares, cria uma grande chance de detonação espontâneo, pois o Pu-240 tem uma elevada taxa de decaimento, a cada grama deste isótopo, o Pu-240 gera 1 000 nêutrons por segundo[8] .

Alótropos[editar | editar código-fonte]

A graph showing change in density with increasing temperature upon sequential phase transitions between alpha, beta, gamma, delta, delta' and epsilon phases

O plutônio tem sete formas alotrópicas, seis delas se manifestam a pressão ambiente, a forma mais comum é a alfa(α). Os alótropos diferem bastante em forma estrutural e densidade, α e δ diferem em 25% em densidade.

Química[editar | editar código-fonte]

Varios estados de oxidação do plutónio em solução, cada estado de oxidação esta descrito ao lado

À temperatura ambiente, o plutónio puro é de cor prateada, mas ganha uma mancha quando é oxidado. O elemento exibe quatro formas iônicas comuns em estados de oxidação em solução aquosa e uma forma rara com nox +7.[10] : Pu (III), como Pu+3 (azul lavanda) Pu (IV), como Pu+4 (amarelo ou castanho) Pu (V), como PuO2+ (rosado) Pu (VI), como PuO2+2 (laranja-rosa) Pu (VII), como PuO5-3 (verde), o íon heptavalente é raro

A cor mostrada por soluções de plutónio independe do estado de oxidação. É o ânion do ácido que influencia o grau de complexação , como os átomos se conectam a um átomo central da espécie do plutónio[11] . O plutónio metálico é produzido pela reação de tetrafluoreto de plutónio com bário, cálcio ou de lítio em 1200 °C. É atacado por ácidos, oxigênio e vapor, mas não por álcalis e se dissolve facilmente em ácidos clorídrico, iodídrico e perclórico concentrados. O metal fundido deve ser mantido em um vácuo ou uma atmosfera inerte para evitar a reação com o ar. A 135 ° C, o metal se inflama no ar e vai explodir se colocado em tetracloreto de carbono . A piroforicidade do Plutónio pode causar-lhe um aspecto como de uma brasa sob certas condições.

O plutónio é um metal reativo. Em ar húmido ou argônio húmido, o metal se oxida rapidamente, produzindo uma mistura de óxidos e hidretos. Se o metal está exposto o tempo suficiente a uma quantidade limitada de vapor de água, uma superfície de revestimento em pó de PuO2 é formado. Também é formado hidreto de plutónio , mas um excesso de vapor d'água forma apenas PuO2.

Isótopos[editar | editar código-fonte]

Fat man, utilizada em Nagasaki contra os japoneses utilizava um núcleo de Pu-239.

Existem mais de 20 isótopos de plutônio sintetizados e catalogados até hoje, todos eles são radioativos(radioisótopos) com meia-vidas que variam muito, as maiores meia-vidas são do Pu-244, Pu-242 e Pu-239 respectivamente, com o resto apresentando meia-vida inferior a 7 000 anos. As principais formas de decaimento é o decaimento alfa, decaimento beta e fissão espontânea.

Ciclo nuclear do urânio e do plutônio que possibilita a criação de isótopos mais pesados.
  • Pu-239 é usado como material físsil em armas nucleares produzindo 20 quilotons por quilo, essas armas tem que ter um taxa acima de 93% de Pu-239 e menos de 7% de Pu-240 pelo fato desse ter 450 000 fissões por segundo em um quilo, produzindo U-238, impróprio para essas armas.[carece de fontes?]

Em reatores nucleares, sonda espaciais e submarinos movidos a energia nuclear ele é utilizado. Foi importante no final da Segunda Guerra Mundial quando foi utilizado como o material fissil da bomba atômica estadunidense Fat Man, sendo que ainda é o elemento predileto para se fazer fossos para os primários de bombas de hidrogênio pela sua densidade e potência elevada.

Plutônio-239 Supergrade[editar | editar código-fonte]

W80 a principal ogiva que utiliza o Pu-239 Supergrade.

O Pu-239 supergrade é um composto de uma excepcional porcentagem de Pu-239(+95%) e pouco de Pu-240(-5%), este composto tem pouca radioatividade, e é utilizado na maioria das ogivas nucleares operadas pela Marinha dos Estados Unidos em comparação ao plutônio enriquecido utilizado pelas ogivas da Força Aérea dos Estados Unidos, a principal e mais difundida ogiva que usa o supergrade é a W80. Ele é produzido a partir de barras de plutónio em reatores que foram irradiadas fazendo o Pu-240 que é um contaminante do Pu-239, ficar em extremidades das barras tirando grande parte desse contaminante, porém sua produção é mais cara que a produção do Plutônio enriquecido normal.

  • Pu-240 formado pela captura neutrônica de Pu-239, o Pu-239 sofre fissão em 62-73% das capturas o resto forma átomos de Pu-240. Pu-240 não é físsil, sua taxa de fissão é baixa e quase sempre forma Pu-241. Ele tem a peculiaridade de apresentar uma grande porcentagem de fissão espontânea, e por estar quase sempre junto ao Pu-239 é considerado um contaminante em armas nucleares, a taxa de Pu-240 em armas nucleares deve ser inferior a 7% para que a fissão espontânea dele não inicia uma fissão em cadeia que acabará com a detonação prematura da arma, a separação do Pu-240 do Pu-239 requer mais de 90 dias de reprocessamento contínuo.[12]
  • Pu-241 é produzido quando um átomo de Pu-240 absorve um nêutron, também pode ser usado em armas nucleares pois é físsil uma vez que em 73% de suas capturas neutrônicas acabam em fissões nucleares, nas outras 27% das capturas ele acaba formando um átomo de Pu-242. Porém devida a sua curta meia-vida de 14,4 anos(o que diminuiria em muito a vida operacional da arma) e sua maior dificuldade em ser produzido, nunca foi empregado em larga escala para armas nucleares. Decorrido os 14,4 anos ele se transforma num átomo de amerício-241 através de decaimento beta.
  • Pu-242, produzido pela captura neutrônica de Pu-241 sem resultar em uma fissão(27% dos casos como visto anteriormente). Tem a segunda maior meia-vida dentre os isótopos de plutônio, com 373 300 anos, 15 vezes mais longa que o do Pu-239.[13] . Não é físsil, mas como o Urânio-238 ele é fissionável por nêutrons rápidos(nêtrons com energia superior a 1 MeV, ou seja saem a mais de 14 000 km por hora), poderiam ser empregados em armas termonucleares para serem fissionados pelos nêutrons criados pela fusão nuclear de deutério e trítio que liberam nêutrons de 14,1 MeV(atingindo 52 000 km por hora, 17,3% da velocidade da luz.
  • Pu-243, produzido pela captura neutrônica de Pu-242. Ele tem uma meia-vida de aproximadamente 4,9 horas. Por isso muitos átomos de Pu-243 não tem tempo suficiente para realizar uma captura neutrônica para criar Pu-244 acabando com a cadeia de sucessivas capturas neutrônicas gerando novos isotopos cada vez mais pesados de plutônio. Decorrido a meia-vida Pu-243 decai para Amerício-243 por decaimento beta.
  • Pu-244 é isótopo de plutônio de maior meia-vida com 80 milhões de anos, curiosamente é seguinte a um isotopo de meia-vida muito pequena, Pu-243. Ele não é produzido em quantidades consideráveis pelo ciclo de combustível nuclear devido a pouca meia-vida do que seria o seu isotopo pai, o Pu-243. Mas ele aparece muitas vezes em vestígios de detonações nucleares, a onda de nêutrons criada por uma reação em cadeia pode induzir átomos de plutônio a sofrerem múltiplas capturas neutrônicas e também são encontrados em vestígios de supernovas criados pelo mesmo processo. Tem a quarta maior meia-vida entre actinídeos perdendo apenas para o tório-232, U-238 e U-235 respectivamente.
Calor gerado pelo decaimento de alguns isótopos de plutônio[14]
Isótopo modo de decaimento/produto Meia-vida (em anos) Calor Dissipado (W/kg) Fissão espontânea nêutrons (1/(g·s)) Comentário
238Pu alfa / 234U 87.74 560 2600 Grande quantidade de calor dissipado. Mesmo em pequenas quantidades pode causar significativo auto-aquecimento, muito utilizado em geradores termoelétricos.
239Pu alfa / 235U 24 100 1.9 0.022 Principal isótopo físsil de plutônio em uso hoje.
240Pu alfa / 236U(logo após sofre fissão espontânea) 6 560 6.8 910 Altas taxas de fissões espontâneas. Principal contaminante do 239Pu. Altas porcentagens de 240Pu em armas nucleares favorece detonações prematuras.
241Pu beta negativa / 241Am 14.4 4.2 0.049 Físsil mas pouco utilizado. Seu rápido decaimento em 241Am deixa amostras velhas com quantidades grandes de amerício.
242Pu alfa / 238U 376 000 0.1 1700

Precauções[editar | editar código-fonte]

O Demon Core (Núcleo Demoníaco) foi um fosso de plutónio que recebeu esse nome apos matar dois cientistas em acidentes de criticidade, ele foi utilizado no teste Able

Riscos à saúde[editar | editar código-fonte]

O plutónio é o elemento químico mais nocivo a saúde, por ser um grande emissor de radioatividade, se ingerido pouco mais 0,04% do material vai ser absorvido pela ingestão, mas essa quantidade vai se acumular nos ossos, e só passará a ser retirada do organismo após 200 anos.

Inflamabilidade[editar | editar código-fonte]

O Pu se oxida muito rápido e aumenta em 70% o seu volume durante esse processo, gerando uma rápida expansão e logo após combustão.

Criticidade[editar | editar código-fonte]

O plutónio é altamente crítico, e quando fica crítico começa a produzir nêutrons (podendo gerar uma reação em cadeia e detonar) e raios gama (que são altamente letais para seres humanos), um fosso de plutónio ficou famoso após matar cientistas em dois acidentes de criticidade, o Demon Core:

  • Em 21 de agosto de 1945, o núcleo foi cercado por tijolos refletores de nêutrons para experiências, esses tijolos refletiram os nêutrons e deixaram o núcleo crítico, o cientista Harry Daghlian retirou rapidamente os tijolos impedindo uma reação em cadeia, porém ele recebeu uma dose fatal de radiação e morreu 25 dias apos o incidente.
  • Em 21 de maio de 1946 o físico Louis Slotin e outros sete cientistas cercaram o núcleo novamente com tijolos, para uma experiencia visando saber até onde a massa poderia ser considerada subcrítica, quando Slotin foi fazer um teste chamado de fazer cócegas na cauda do dragão devido a sua periculosidade, que consistia em retirar o núcleo com uma chave de fenda, ele escorregou a chave de fenda fazendo o núcleo ficar supercrítico e liberar uma explosão de nêutrons e raios gama (que foram descritos como um flash azul por observadores) atingiu Slotin, que rapidamente fechou a duas metades dos refletores de nêutrons, salvando a vida dos outros cientistas, porém Slotin sofreu uma dose letal de radiação e morreu 9 dias depois do incidente.

Decaimento[editar | editar código-fonte]

O plutônio-239 decai, depois de 24 200 anos, em urânio-235 atraves de emissão alfa liberando 5,245 MeV.

\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [24 200\ anos] {\alpha\ 5,245\ MeV} \ ^{235}_{\ 92}U }

O Pu-238 decai em U-234 depois de 87,7 anos, quando ele fica instavel e sofre uma emissão alfa para se estabilizar.

\mathrm{^{238}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [87,74\ anos] {\alpha\ 5,593\ MeV} \ ^{234}_{\ 92}U }

O Pu-240 decai atraves da emissão alfa depois de 6 563 anos, esse decaimento gera 5,255 MeV e um atomo de U-236 que logo apos sofre fissão.

\mathrm{^{240}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [6 563\ anos] {\alpha\ 5,255\ MeV} \ ^{236}_{\ 92}U }

A meia-vida do Pu-241 é de 14 anos, o modo de decaimento é o decaimento beta, e então um átomo de amerício-241 sera formado.

\mathrm{^{241}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [6 563\ anos] {\beta\ ?\ MeV} \ ^{241}_{\ 95}Am }

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. LANL contributors. Site Selection LANL History Los Alamos National Laboratory. Visitado em December 23, 2008.
  2. Hammel, E.F.. (2000). "The taming of "49"  – Big Science in little time. Recollections of Edward F. Hammel, pp. 2–9. In: Cooper N.G. Ed. (2000). Challenges in Plutonium Science". Los Alamos Science 26 (1): 2–9.
    Hecker, S.S.. (2000). "Plutonium: an historical overview. In: Challenges in Plutonium Science". Los Alamos Science 26 (1): 1–2.
  3. Sublette, Carey. Atomic History Timeline 1942–1944 Atomic Heritage Foundation. Visitado em December 22, 2008.
  4. NIH contributors. Plutonium, Radioactive Wireless Information System for Emergency Responders (WISER) U.S. National Library of Medicine, National Institutes of Health. Visitado em November 23, 2008. (public domain text)
  5. ARQ staff. (2008). "Nitric acid processing". Actinide Research Quarterly (3rd quarter). Los Alamos (NM): Los Alamos National Laboratory.
  6. Rhodes, Richard. The Making of the Atomic Bomb. New York: Simon & Schuster, 1986. 659–660 pp. ISBN 0-671-65719-4 Leona Marshall: "When you hold a lump of it in your hand, it feels warm, like a live rabbit"
  7. Hecker, Siegfried S.; Martz, Joseph C.. (2000). "Aging of Plutonium and Its Alloys" (PDF). Los Alamos Science (26). Los Alamos, New Mexico: Los Alamos National Laboratory.
  8. EPA contributors (2008). Fissile Material Radiation Glossary United States Environmental Protection Agency. Visitado em November 23, 2008.
  9. Erro de citação: Tag <ref> inválida; não foi fornecido texto para as refs chamadas Baker1983
  10. Crooks, William J. (2002). Nuclear Criticality Safety Engineering Training Module 10 – Criticality Safety in Material Processing Operations, Part 1 (PDF). Visitado em February 15, 2006.
  11. Matlack, George. A Plutonium Primer: An Introduction to Plutonium Chemistry and its Radioactivity. [S.l.]: Los Alamos National Laboratory, 2002. LA-UR-02-6594
  12. http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/r?dbs+hsdb:@term+@na+@rel+plutonium,+radioactive
  13. PLUTONIUM ISOTOPIC RESULTS OF KNOWN SAMPLES USING THE SNAP GAMMA SPECTROSCOPY ANALYSIS CODE AND THE ROBWIN SPECTRUM FITTING ROUTINE (PDF).
  14. Can Reactor Grade Plutonium Produce Nuclear Fission Weapons? Council for Nuclear Fuel Cycle Institute for Energy Economics, Japan (May 2001).
  • CRC contributors. In: David R. Lide. Handbook of Chemistry and Physics. 87th ed. Boca Raton (FL): CRC Press, Taylor & Francis Group, 2006. ISBN 0-8493-0487-3
  • Emsley, John. Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford (UK): Oxford University Press, 2001. 324–329 pp. ISBN 0-19-850340-7
  • Greenwood, N. N.; Earnshaw, A.. Chemistry of the Elements. 2nd ed. Oxford (UK): Butterworth-Heinemann, 1997. ISBN 0-7506-3365-4
  • Heiserman, David L.. Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York (NY): TAB Books, 1992. 337–340 pp. ISBN 0-8306-3018-X
  • Miner, William N.; Schonfeld, Fred W.. In: Clifford A. Hampel (editor). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York (NY): Reinhold Book Corporation, 1968. 540–546 pp. LCCN 68-29938
  • Stwertka, Albert. Guide to the Elements. Revised ed. Oxford (UK): Oxford University Press, 1998. ISBN 0-19-508083-1
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