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Plutonio - Pu

Proprieta' chimiche del plutonio - Effetti del plutonio sulla salute - Effetti ambientali del plutonio

Numero atomico

94

Massa atomica

(244) g.mol -1

Elettronegativita' secondo Pauling

ignota

Densita'

19.84 g.cm-3 at 20°C

Punto di fusione

641 °C

Punto di ebollizione

3232 °C

Raggio di Vanderwaals

ignoto

Raggio ionico

ignoto

Isotopi

11

Guscio elettronica

[ Rn ] 5f6 7s2

Energia di prima ionizzazione

558.6 kJ.mol -1

Scoperto da

G.T. Seaborg nel 1940

Plutonium - Pu

Plutonio

Il plutonio è stato scoperto nel 1941 dal Dott. Glenn T. Seaborg e Edwin McMillan, Kennedy e Wahl tramite il bombardamento del deuterone di uranio in un ciclotrone da 60 pollici del laboratorio di radiazione dell'università di Berkley in California, ma la scoperta fu mantenuta segreta. Prese il nome dal pianeta Pluto, scoperto direttamente dopo Nettuno. (Pluto è il pianeta piu' esterno vicino a Nettuno).

Il metallo ha un aspetto argentea ed assume un colore giallo appannato se leggermente ossidato. È chimicamente reattivo. Una pezzo di plutonio relativamente grande è caldo al tocco a causa dell'energia emanata nel decadimento alfa. Pezzi più grandi produrranno abbastanza calore da bollire l'acqua. Il metallo si dissolve velocemente in acido cloridrico concentrato, acido idroidico, o acido perclorico. Il metallo mostra sei forme allotropiche che hanno varie strutture cristalline. Le loro densità variano da 16.00 a 19.86 g/cm3.

L'isotopo più importante del plutonio è il 239Pu, con un periodo radioattivo di 24.200 anni. A causa del suo breve periodo radioattivo, ci sono naturalmente soltanto tracce molto piccole di plutonio nei minerali di uranio. Di importanza di gran lunga maggiore è l'isotopo Pu239, con un periodo radioattivo di 24.100 anni, prodotto in vasta quantità in reattori nucleari da uranio naturale: 238U (n, gamma) --> 239U--(beta) --> 239Np--(beta) --> 239Pu. Sono noti quindici isotopi di plutonio.

Applicazioni

Il plutonio è un componente fissile chiave nelle moderne armi nucleari; devono essere prese cautele per evitare accumulo di quantita' di plutonio che si avvicinano alla dimensione critica, quantità di plutonio che genererebbe una reazione nucleare. Anche se non e' confinata dalla pressione esterna come è richiesto per un'arma nucleare, si riscalderà e si romperà qualunque sia l'ambiente confinante in cui si trova; figure compatte quali le sfere devono essere evitate.

Il plutonio puo' anche essere usato per fabbricare armi radiologiche. L'isotopo 238Pu del plutonio è un emettitore alfa con un periodo radioattivo di 87 anni. Queste caratteristiche lo rendono adattato alla generazione di corrente elettrica per i dispositivi che devono funzionare senza manutenzione diretta per le scale cronologiche che si approssimano ad una vita umana. Quindi è usato in RTGs come quelli che alimentano le sonde spaziali Cassini e Galileo. Il plutonio-238 fu usato nel volo lunare dell'Apollo 14 del 1971 per alimentare apparecchi sismici ed altro equipaggiamento lasciato sulla luna, e fu anche la fonte energetica delle due navicelle Voyager, lanciate nel 1977.

Il plutonio-239 puo' anche essere usato come combustibile nelle armi nucleari di nuova generazione, che bruciano un carburante ad ossidi misti di uranio e plutonio (MOX).

Il plutonio nell'ambiente

Tracce di plutonio si trovano naturalmente in minerali ricchi di uranio. Gli esseri umani producono la maggior parte del plutonio esistente, in speciali reattori nucleari. Oltre ad essere naturalmente presente in quantita' molto piccole, il plutonio può anche entrare nell'ambiente da emissioni dei reattori nucleari, impianti di produzione di armi e laboratori di ricerca. Una fonte importante di emissioni di plutonio sono i collaudi delle armi nucleari.
La produzione annuale di plutonio supera probabilmente le 50 tonnellate e ci sono forse piu' di 1.000 tonnellate di metallo in riserva, sia in bombe che in scorie metalliche.

Effetti del plutonio sulla salute

Il plutonio a volte è descritto nei rapporti dei media come la sostanza più tossica nota dall'uomo, anche se gli esperti in materia concornano nell'affarmare che cio' è errato. Fino al 2003, non c'e' ancora stata una singola morte umana attribuita ufficialmente all'esposizione a plutonio. Il radio naturale è circa 200 volte più radiotossico del plutonio ed alcune tossine organiche come la tossina del botulismo è miliardi di volte più tossica del plutonio.

La radiazione alfa che emette non penetra la pelle, ma può irradiare gli organi interni quando il plutonio è inalato o ingerito. Le particelle estremamente piccole di plutonio dell'ordine di microgrammi possono causare il cancro polmonare se inalate. Quantita' considerevolmente più elevate se ingerite o inalate possono causare avvelenamento acuto da radiazioni e morte; tuttavia, finora, nessun essere umano è noto essere morto a causa dell'inalazione o l'ingestione di plutonio e molte persone hanno importi misurabili di plutonio nei loro corpi. Il plutonio è una sostanza pericolosa che è stata usata a lungo negli esplosivi. È scaricato nell'atmosfera soprattutto test atmosferici delle armi nucleari e da incidenti nei luoghi di produzione delle armi. Quando il plutonio è scaricato nell'atmosfera ricade sulla terra e finisce nel suolo.

L'esposizione degli esseri umani a plutonio non è probabile, ma a volte avviene in conseguenza dei rilasci accidentali durante uso, trasporto o eliminazione.

Dal momento che il plutonio non ha radiazioni gamma, gli effetti sulla salute non sono probabili avvenire quando si lavora con il plutonio, a meno che sia inspirato o ingoiato in qualche modo.

Quando le persone lo respirano, il plutonio può rimanere nei polmoni o muoversi verso le ossa o gli organi. Rimane generalmente a lungo nel corpo e espone continuamente i tessuti del corpo a radiazione. Dopo alcuni anni questo puo' provocare lo sviluppo di cancro.

Inoltre, il plutonio può interessare la capacità di resistere alla malattia e la radioattività da plutonio può causare difetti riproduttivi.

Effetti del plutonio sull'ambiente

Il plutonio può entrare nell'acqua di superficie da emissioni accidentali e dalla deposizione di effluenti radioattivi. Il terreno può essere contaminato con plutonio attraverso precipitazione radioattiva durante il collaudo delle armi nucleari. Il plutonio migra lentamente verso il basso nel terreno, verso l'acqua freatica.

Le piante assorbono i bassi livelli di plutonio, ma tali livelli non sono abbastanza alti da causare il bio- ingrandimento del plutonio sul ciclo alimentare, o l'accumulo nel corpo degli animali.



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