Plutonio


Símbolo: Pu
Clasificación: Metales de transición  Grupo 3   Actínidos  Tierras raras  Serie de elementos Actínidos
Número Atómico: 94
Masa Atómica: (244,06)
Número de protones/electrones: 94
Número de neutrones (Isótopo 244-Pu): 150
Estructura electrónica: [Rn] 5f6 7s2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
Números de oxidación: +2, +3, +4, +5, +6
Electronegatividad: 1,28
Energía de ionización (kJ.mol-1): 585
Afinidad electrónica (kJ.mol-1):
Radio atómico (pm): 151
Radio iónico (pm) (carga del ion): 108(+3), 93(+4), 87(+5), 81(+6)

Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 2,8
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 343,5
Punto de Fusión (ºC): 640
Punto de Ebullición (ºC): 3228
Densidad (kg/m3): 19840; (25 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 12,30
Estructura cristalina: Monoclínica
Color: Desconocido
Propiedades comparadas



Isótopos: Artificial. Se conocen veinte isótopos, todos inestables. El de mayor importancia es el 239-Pu (24100 años). El de mayor período de semidesintegración es el 244-Pu (8,08x107 años). Otros son 242-Pu (373300 años), 240-Pu (6563 años), 238-Pu (87,7 años). El de menor período de semidesintegración es 228-Pu (menos de 4 milisegundos).
Descubierto en: 1940
Descubierto por: Seaborg, McMillan, Kennedy y Wahl.
Fuentes: Uranio y neptunio Algunos minerales de uranio.
Usos: Combustible de reactores nucleares y armas nucleares. Baterías nucleares.
Curiosidades sobre el elemento: Su nombre está relacionado con el dios romano de la muerte y con el planeta Plutón.
El plutonio es el segundo elemento transuránido (Serie de los actínidos) descubierto. El isótopo 238-Pu lo produjeron Seaborg, McMillan, Kennedy y Wahl por bombardeo de uranio con deuterones en el ciclotrón de 60 pulgadas de Berkeley, en 1940. El proceso:
238-U(d,2n)--> 238-Np --(beta)--> 238-Pu
Entre los isótopos destaca por su importancia económica el 239-Pu, con un período de semidesintegración de 24100 años, producido en grandes cantidades en los reactores nucleares a partir del uranio natural según el proceso: 238-U --> 239U --> 239Np --> 239Pu. Existen trazas en minerales de uranio (es algo más abundante que el americio, el último de los elementos en cuanto a existencia en la Tierra); se ha formado igual que el neptunio, por irradiación con neutrones del uranio natural.
Como el neptunio y uranio, se puede preparar por reducción del trifluoruro con metales alcalinotérreos.
El metal es pesado, blanco plateado y adquiere un color amarillento cuando se oxida ligeramente. Es químicamente reactivo. El metal se disuelve fácilmente en ácido clorhídrico, iodhídrico y perclórico concentrados.
El plutonio presenta cuatro estados de oxidación en solución acuosa: Pu+3 (azul), Pu+4 (amarillo rojizo), PuO+ (rosa), y PuO+2(rosa anaranjado). El ion PuO+ es inestable en soluciones acuosas, pasando a Pu+4 y PuO+2. El Pu+4 así formado, oxida el PuO+ a PuO+2, a su vez se reduce a Pu+3, dando finalmente Pu+3 y PuO+2. Otros estados de oxidación son (V), (VI), (VII) y más raros (II) y (VIII).
El plutonio forma compuestos binarios con el oxígeno: PuO, PuO2, y óxidos intermedios de composición variable; con los haluros: PuF3, PuF4, PuCl3, PuBr3, PuI3; con carbono, nitrógeno, y silicio: PuC, PuN, PuSi2. También se conocen oxohaluros: PuOCl, PuOBr, PuOI.
Presenta seis modificaciones alotrópicas con varias estructuras cristalinas, cuyas densidades varían desde 16,00 a 19,86 g/cm3: a-Pu (monoclínica), que se transforma en b-Pu (monoclínica) a 122ºC. b-Pu se transforma en g-Pu (ortorrómbica) a 200ºC. g-Pu se transforma en d-Pu (cúbica centrada en las caras) a 310ºC. d-Pu se transforma en d'-Pu (tetragonal) a 452ºC. d'-Pu se transforma en a-Pu (cúbica centrada en el cuerpo) a 480ºC.
Un trozo relativamente grande de plutonio está caliente al tacto debido a la energía procedente de la desintegración alfa. Trozos más grandes producen suficiente calor como para hacer que hierva el agua.
El plutonio ha adquirido la mayor importancia entre los transuránidos debido a su uso como explosivo en armas nucleares y en la industria nuclear; ello se debe a que es fácilmente fisionable con neutrones y a su disponibilidad (actualmente se producen en los reactores nucleares alrededor de 20000 kg/año de plutonio, existiendo en 1982 unas 300 toneladas). Un kilogramo de plutonio equivale a unos 22 millones de kWh de energía térmica. La detonación completa de un kilogramo de plutonio produce una explosión equivalente a unas 20000 toneladas de explosivo químico.
El 238-Pu se ha usado en las misiones Apolo como fuente de los sismógrafos y otros equipos de la superficie lunar.
Debido a la gran cantidad de partículas alfa que emite y a que el elemento es absorbido específicamente por la médula de los huesos, el plutonio y, de igual forma, el resto de los transuránidos (excepto neptunio), son venenos radiológicos y se debe trabajar en condiciones y con equipos especiales. Se debe tener cuidado de no alcanzar la masa crítica: 233-Pu (7,5 kilogramos), 235-Pu (22,8 kilogramos) y 239-Pu (7,6 kilogramos). En estado líquido es más probable que se alcance la masa crítica que en el sólido. Además, a este respecto, debe tenerse en cuenta la forma. Es extremadamente peligroso, no sólo desde el punto de vista radiológico (el aire debe contener como máximo una partícula de PuO2 de 1 micra de diámetro/m3), sino también desde el punto de vista químico: extremadamente venenoso (la concentración máxima no debe pasar de 3x10-5 microgramos).
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©Antonio Jiménez