PlutonioPlutonio

Arturo Jesús Temblador PérezArturo Jesús Temblador PérezCorreo: artu15arcos@hotmail.comCorreo: artu15arcos@hotmail.com

El plutonio fue descubierto en 1940 por El plutonio fue descubierto en 1940 por Seaborg, McMillan, Kennedy y Wahl en la Seaborg, McMillan, Kennedy y Wahl en la Universidad de Berkeley.Universidad de Berkeley.

Se produjo a partir del bombardeo de uranio Se produjo a partir del bombardeo de uranio por deuterones en el ciclotrón de 60 por deuterones en el ciclotrón de 60 pulgadas.pulgadas.

Proceso: Proceso:

U-238(d,2n)U-238(d,2n)Np-238—(beta)Np-238—(beta)Pu-238Pu-238

Historia

Características generalesCaracterísticas generales

Símbolo y número atómico:Símbolo y número atómico: Pu,94 Pu,94Clasificación:Clasificación: Metales de transición, Metales de transición,

Grupo 3,Período 7, Bloque f, Tierras raras, Grupo 3,Período 7, Bloque f, Tierras raras, Serie Actínidos.Serie Actínidos.

Densidad:Densidad: 19.816 Kg/m3 19.816 Kg/m3

AparienciaApariencia

Es pesado, blanco, plateado y adquiere color amarillento cuando se oxida ligeramente.

Desprende calor debido a la radiactividad.

Trozos grandes producen suficiente calor para hacer que hierva el agua.

Propiedades atómicasPropiedades atómicas Masa atómica:Masa atómica: 244 u 244 u

Radio atómico (pm):Radio atómico (pm): 151 151

Radio iónico (pm) (carga del ion):Radio iónico (pm) (carga del ion): 108(+3), 93(+4), 87(+5), 81(+6)108(+3), 93(+4), 87(+5), 81(+6)

Estructura electrónica:Estructura electrónica: [Rn] 5f6d1 7s2 [Rn] 5f6d1 7s2

Números de oxidación:Números de oxidación: +2, +3, +4, +5, +6 +2, +3, +4, +5, +6

Estructura cristalina:Estructura cristalina: Monocíclica Monocíclica

Propiedades físicasPropiedades físicas

Estado:Estado: Sólido SólidoPunto de fusión:Punto de fusión: 912,5 K 912,5 KPunto de ebullición:Punto de ebullición: 3.501 K 3.501 KEntalpía de vaporización:Entalpía de vaporización: 333 KJ/mol 333 KJ/molEntalpía de fusión:Entalpía de fusión: 2,82 KJ/mol 2,82 KJ/molPresión de vapor:Presión de vapor: 10 Pa a 2.926 K 10 Pa a 2.926 K

Otras propiedadesOtras propiedades

Electronegatividad:Electronegatividad: 1,28 (Pauling) 1,28 (Pauling)Calor específico:Calor específico: 35,3 J/KgK 35,3 J/KgKResistencia eléctrica:Resistencia eléctrica: 0,685 m-1· 0,685 m-1·ΩΩ-1 -1 Conductividad térmica:Conductividad térmica: 6,74 6,74 W/(m.K)W/(m.K)Primer potencial de ionización:Primer potencial de ionización: 584,7 584,7

kJ/mol kJ/mol

(Todos los valores en el SI y en condiciones normales (0ºC y 1 atm)(Todos los valores en el SI y en condiciones normales (0ºC y 1 atm)

Datos cristalográficosDatos cristalográficos Estructura cristalina:Estructura cristalina: Monocíclica simple Monocíclica simple Dimensiones de la celda unidad/p m: Dimensiones de la celda unidad/p m:

a= 618.3, b=482.2, c=1096.3, β=101.79°a= 618.3, b=482.2, c=1096.3, β=101.79° Grupo espacial:Grupo espacial: P21m P21m

IsótoposIsótoposSe conocen 20 isótopos, todos inestables.Se conocen 20 isótopos, todos inestables.El de mayor importancia económica es el Pu-239, con El de mayor importancia económica es el Pu-239, con

un período de semidesintegración de 24.100 años.un período de semidesintegración de 24.100 años.Pu-244: 8,08x10 elevado a 7 años.Pu-244: 8,08x10 elevado a 7 años.Pu-242: 373300 años.Pu-242: 373300 años.Pu-240: 6563 años.Pu-240: 6563 años.Pu-238: 87,7 años.Pu-238: 87,7 años.Pu-228: menos de 4 milisegundos. Pu-228: menos de 4 milisegundos.

Los átomos de plutonio se transforman eventualmente en un Los átomos de plutonio se transforman eventualmente en un elemento diferente y emiten radiación (decaimiento radiactivo) elemento diferente y emiten radiación (decaimiento radiactivo) en el ambiente.en el ambiente.

El Pu-239 es producido en grandes cantidades en los reactores El Pu-239 es producido en grandes cantidades en los reactores nucleares a partir del uranio natural según el proceso:nucleares a partir del uranio natural según el proceso:

238-U --> 239U --> 239Np --> 239Pu238-U --> 239U --> 239Np --> 239Pu

Es químicamente reactivo. Se disuelve fácilmente en ácido Es químicamente reactivo. Se disuelve fácilmente en ácido clorhídrico, yodhídrico y perclórico concentrados.clorhídrico, yodhídrico y perclórico concentrados.

Cuatro estados de oxidación en solución acuosa: Pu+3 (azul), Cuatro estados de oxidación en solución acuosa: Pu+3 (azul), Pu+4 (amarillo rojizo), PuO+ (rosa), y PuO+2(rosa anaranjado)Pu+4 (amarillo rojizo), PuO+ (rosa), y PuO+2(rosa anaranjado)

Forma compuestos binarios con el oxígeno: PuO, PuO2.Forma compuestos binarios con el oxígeno: PuO, PuO2.

También óxidos intermedios de composición variable; con los También óxidos intermedios de composición variable; con los haluros: PuF3, PuF4, PuCl3, PuBr3, PuI3; con carbono, haluros: PuF3, PuF4, PuCl3, PuBr3, PuI3; con carbono, nitrógeno, y silicio: PuC, PuN, PuSi2 nitrógeno, y silicio: PuC, PuN, PuSi2

Principales usosPrincipales usos El plutonio-238 se utiliza en fuentes de calor El plutonio-238 se utiliza en fuentes de calor

para aplicaciones espaciales y se ha empleado para aplicaciones espaciales y se ha empleado en marcapasos cardíacos.en marcapasos cardíacos.

El plutonio-239 se emplea como combustible El plutonio-239 se emplea como combustible nuclear en la producción de isótopos radiactivos nuclear en la producción de isótopos radiactivos para la investigación y como agente fisionable para la investigación y como agente fisionable en armas nucleares.en armas nucleares.

Industria nuclear (es fácilmente fisionable con Industria nuclear (es fácilmente fisionable con neutrones. Un kilogramo de plutonio equivale a neutrones. Un kilogramo de plutonio equivale a unos 22 millones de kWh de energía térmica)unos 22 millones de kWh de energía térmica)

Efectos sobre la saludEfectos sobre la salud

La radiación alfa que emite puede irradiar La radiación alfa que emite puede irradiar órganos internos cuando el plutonio es inhalado órganos internos cuando el plutonio es inhalado o ingerido, causando cáncer de pulmón, hígado o ingerido, causando cáncer de pulmón, hígado o huesos.o huesos.

La radioactividad del plutonio puede causar La radioactividad del plutonio puede causar fallo reproductivo.fallo reproductivo.

Todo el mundo está expuesto a niveles muy Todo el mundo está expuesto a niveles muy bajos en el aire, el agua y los alimentos.bajos en el aire, el agua y los alimentos.

Efectos ambientalesEfectos ambientales Producimos la mayor parte del plutonio en reactores Producimos la mayor parte del plutonio en reactores

nucleares.nucleares. Las pruebas nucleares en la atmósfera, suspendidas Las pruebas nucleares en la atmósfera, suspendidas

en 1980, son la fuente principal del plutonio del en 1980, son la fuente principal del plutonio del ambiente.ambiente.

Puede entrar en el medio ambiente por escapes en Puede entrar en el medio ambiente por escapes en reactores nucleares, plantas de producción de armas reactores nucleares, plantas de producción de armas e instalaciones de investigación, pruebas de armas e instalaciones de investigación, pruebas de armas nucleares.nucleares.

Puede entrar en las aguas superficiales por escapes Puede entrar en las aguas superficiales por escapes accidentales y vertidos.accidentales y vertidos.

El suelo puede contaminarse a través de lluvia El suelo puede contaminarse a través de lluvia radiactiva y llegar hasta las aguas subterráneas.radiactiva y llegar hasta las aguas subterráneas.

Bomba de plutonioBomba de plutonio Es de tipo implosivoEs de tipo implosivo El plutonio ofrece El plutonio ofrece

varias ventajas varias ventajas sobre el uranio sobre el uranio como un como un componente de un componente de un arma nuclear. Solo arma nuclear. Solo 4 kg son necesarios 4 kg son necesarios para hacer un para hacer un artefacto explosivo, artefacto explosivo, con una potencia de con una potencia de 20 kilotones. 20 kilotones.

Mecanismo de la bombaMecanismo de la bomba

Al disparan los detonadores el Al disparan los detonadores el material explosivo estalla y material explosivo estalla y envía una onda de choque envía una onda de choque hacia el plutonio, que se hacia el plutonio, que se comprime hasta que alcanza comprime hasta que alcanza una densidad supercrítica y se una densidad supercrítica y se dispara el iniciador de dispara el iniciador de neutrones para comenzar la neutrones para comenzar la reacción en cadena de la reacción en cadena de la explosión nuclear. explosión nuclear.

Consiste en una esfera de plutonio que no es lo Consiste en una esfera de plutonio que no es lo suficientemente densa como para producir una suficientemente densa como para producir una reacción en cadena. En su interior se encuentra reacción en cadena. En su interior se encuentra un mecanismo iniciador de neutrones, y el un mecanismo iniciador de neutrones, y el exterior está revestido por material explosivo.exterior está revestido por material explosivo.

La bomba lanzada en la Segunda Guerra La bomba lanzada en la Segunda Guerra Mundial sobre Nagasaki era de plutonio Mundial sobre Nagasaki era de plutonio