Plutonium

Plutonium im Periodensystem

Das 94. Element im Periodensystem ist Plutonium.
Es wurde am 14. Dezember 1940 von einem Team US-Amerikaner bestehend aus Glenn T. Seaborg, E.M. McMillan, Michael Cefola, J. W. Kennedy, und Arthur Wahl, das erste Mal isoliert.
Die Entdeckung wurde wegen dem Nutzen im Krieg zurückgehalten und erst nach dem 2. Weltkrieg veröffentlicht. Das neu entdeckte Element wurde Plutonium genannt, nach dem damaligen äußersten Planeten Pluto.

plutonium

Name Plutonium
Symbol Pu
Ordnungszahl 94
Aussehen silbrig
CAS-Nummer 7440-07-5
Serie Actinoide
Gruppe Actinoide



Plutonium Eigenschaften

Plutonium gehört zu der Gruppe der Actinoide und wie alle Elemente dieser Gruppe existieren von ihm ausschließlich radioaktive Isotope. Die Elektronenkonfiguration ist [Rn] 5f6 7s2.
Unter Normalbedingungen ist es ein silberglänzendes Schwermetall.
Es hat eine hohe Dichte von 19,86g/cm³.
Der Massenanteil an der Erdkruste beträgt gerade einmal 2*10-16 ppm.
Seine Atommasse beträgt 244,0642 u und der berechnete Atomradius ist 151 pm.
Der Schmelzpunkt liegt bei 639,4 °C (912,5 K) und der Siedepunkt bei 3230 °C(3509 K).
Das molare Volumen beträgt 12,29*10-6m³/mol.
Plutonium ist selbst wärmend, aber im Vergleich zu anderen Metallen ein schlechter Wärme- und Stromleiter. Bei höheren Temperaturen besteht eine Dichteanomalie, ähnlich wie bei Wasser wird die Dichte beim Schmelzen zunehmend größer.
Es sind 20 Isotope und 15 Kernisomere bekannt. Diese haben Massenzahlen von 228 bis 247. Halbwertszeiten liegen zwischen wenigen Millisekunden und mehreren Millionen Jahren.

Plutonium Vorkommen

Natürlich kommt Plutonium extrem selten vor und ausschließlich als 244Pu wegen der langen Halbwertszeit von 80 Mio. Jahren.
In Uranlagerstätten lassen sich Spuren von Plutoniumisotopen finden. Dabei kommt ein Plutoniumisotop auf 140 Milliarden Uranatome. In Gabun wurden Uranlagerstätten gefunden, in welchen eine natürliche Kernschmelze stattfindet, durch die Plutonium erzeugt wird.
Es entsteht hauptsächlich in Kernreaktoren aus dem in Brennelementen enthaltenen Uran.
Durch die Aktivitäten der Menschen, wie Kernwaffentests, Verklappung von Atommüll im Meer, Unfälle mit Atom-U-Booten und Reaktorkatastrophen wie Tschernobyl, wurde vermehrt Plutonium freigesetzt.

Plutonium Verwendung

Zusammen mit angereichertem Uran wird 239Pu zu MOX-Brennelementen verarbeitet.
Das Isotop 239Pu wird für die Herstellung von Atomwaffen genutzt. In der US-Amerikanischen Atombombe, die über Nagasaki abgeworfen wurde, war 239Pu als Spaltstoff enthalten.
Das 238Pu wird in Radionuklidbatterien zum Antrieb von Raumsonden in das äußere Sonnensystem genutzt, z. B. für die erfolgreiche Saturnmission Cassini.
In Lebewesen spielt das Plutonium keine bekannte Rolle.

Die Radioaktivität ist gefährlicher als die Giftigkeit. 40 Nanogramm 239Pu reichen um den Grenzwert zu erreichen. Die Alpha-Strahlung welche vom Plutonium ausgeht, reicht nicht aus, um durch die Haut zu dringen, wenn schon geringe Mengen in den Körper gelangen, wird die Strahlung die Zellkerne von lebenden Zellen treffen und kann zu Krebs führen.


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