Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde plutónio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.
Tamanho, em escala
Radius 155 pm — that is 0.155 nm, so about 3226 million of them side by side would span a millimetre.
Faixa térmica
Plutónio is liquid over a 2592 K window, from 913 K to 3505 K.
A história
The element that made the atomic age possible and powers spacecraft beyond the Sun's reach.
Glenn T. Seaborg, Edwin McMillan, Joseph W. Kennedy e Arthur Wahl, da University of California, Berkeley, descobriram o plutónio no final de 1940 e no início de 1941. Essa descoberta mudaria literalmente o curso da história mundial e encerraria a Segunda Guerra Mundial.
Bombardeamento com Deuterões: Em 14 de dezembro de 1940, a equipe bombardeou urânio-238 com deuterões (núcleos de hidrogénio pesado) no ciclotron de 60 polegadas de Berkeley. Eles criaram neptúnio-238, que então decaiu para um elemento desconhecido com número atómico 94.
Isolamento Químico: O brilhante trabalho de Seaborg em química, no início de 1941, isolou e identificou com sucesso o elemento 94. Eles descobriram que ele era físsil como o urânio-235, mas podia ser separado quimicamente do urânio com muito mais facilidade — uma vantagem crucial para a produção de armas.
Sigilo durante a Guerra: A descoberta foi imediatamente classificada como ultrassecreta. O Projeto Manhattan percebeu que o plutónio oferecia um caminho potencialmente mais fácil para as armas nucleares do que o enriquecimento de urânio-235, levando à construção de enormes reatores de produção em Hanford, Washington.
Teste Trinity: O primeiro teste de uma arma nuclear do mundo, em 16 de julho de 1945, no Novo México, usou um dispositivo de implosão de plutónio. Três semanas depois, uma bomba de plutónio semelhante foi lançada sobre Nagasaki, no Japão, encerrando a Segunda Guerra Mundial.
Tema Planetário: Seguindo o padrão do neptúnio (Neptune), os descobridores deram ao elemento 94 o nome de "plutónio", em homenagem ao planeta anão Plutão. O nome parecia especialmente adequado devido à associação de Plutão com o submundo, refletindo o potencial destrutivo do plutónio.
Realização Científica: Glenn Seaborg ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1951 por descobrir o plutónio e outros elementos transurânicos. Seu trabalho estabeleceu a série dos actinídeos e revolucionou nossa compreensão da química dos elementos pesados.
Início da Era Atômica: A descoberta do plutónio marcou o verdadeiro início da Era Atômica. Ela possibilitou tanto as armas nucleares quanto a energia nuclear, mudando fundamentalmente as relações internacionais, a estratégia militar e a produção de energia para todas as gerações futuras.
Aplicações
Combustível de Reator Nuclear: O plutónio-239 é um dos materiais físseis mais importantes para a geração de energia nuclear. O combustível de óxido misto (MOX) que contém plutónio oferece uma forma sustentável de reciclar resíduos nucleares enquanto gera eletricidade limpa para milhões de lares em todo o mundo.
Reatores Reprodutores Rápidos: Projetos avançados de reatores usam plutónio tanto como combustível quanto como material reprodutor, podendo fornecer séculos de energia nuclear limpa enquanto consomem resíduos nucleares existentes. Países como Rússia, China e Índia operam reatores rápidos movidos a plutónio com sucesso.
Geradores Termoelétricos de Radioisótopos (RTGs): O plutónio-238 alimenta algumas das maiores conquistas espaciais da humanidade, incluindo as sondas Voyager (agora no espaço interestelar), os veículos exploradores Curiosity e Perseverance em Marte e a missão New Horizons a Plutão. Esses RTGs fornecem energia confiável durante décadas no ambiente hostil do espaço.
Missões ao Espaço Profundo: A longa meia-vida e a alta densidade energética do plutónio fazem dele insubstituível em missões além de Marte, onde os painéis solares se tornam ineficazes. Futuras missões aos planetas externos e ao espaço interestelar dependem de fontes de energia de plutónio.
Marcapassos Cardíacos: O plutónio-238 alimentou os primeiros marcapassos cardíacos, fornecendo energia confiável aos pacientes por mais de 20 anos. Embora tecnologias mais recentes de baterias os tenham substituído em grande parte, alguns implantes médicos de longa duração ainda usam fontes de energia de plutónio.
Pesquisa Médica: Quantidades controladas de isótopos de plutónio são usadas em pesquisas médicas avançadas para compreender os efeitos da radiação e desenvolver novos tratamentos contra o câncer, embora isso exija os mais rigorosos protocolos de segurança.
Pesquisa Fundamental: As propriedades nucleares únicas do plutónio o tornam essencial para o estudo da fissão nuclear, das reações de fusão e do comportamento de núcleos pesados. Essa pesquisa amplia nossa compreensão da nucleossíntese estelar e das origens dos elementos pesados no universo.
Fontes de Nêutrons: Fontes de nêutrons de plutónio-berílio são usadas em reatores de pesquisa, na análise por ativação de nêutrons e na perfilagem de poços na indústria petrolífera para localizar recursos subterrâneos.
Reciclagem de Combustível Nuclear: Em países com programas nucleares avançados, como França e Japão, o plutónio extraído do combustível nuclear usado é reciclado em novo combustível MOX (óxido misto), reduzindo os resíduos nucleares e ampliando os recursos de urânio.
Padrões para Laboratórios de Pesquisa: Pequenas quantidades de isótopos de plutónio servem como padrões de referência em laboratórios nucleares para calibrar equipamentos de detecção e estudar a química dos actinídeos.
Missões da NASA: O plutónio-238 é a única fonte de energia prática para missões ao espaço profundo. O fornecimento limitado da NASA alimenta missões críticas, como os veículos exploradores de Marte e as sondas que estudam os planetas externos, tornando-o mais valioso que o ouro para a exploração espacial.
Química Nuclear: Instalações de pesquisa usam plutónio para estudar a química dos elementos transurânicos, os processos de decaimento nuclear e as propriedades fundamentais dos núcleos pesados.
Análise por Ativação de Nêutrons: Fontes de nêutrons de plutónio-berílio ajudam a analisar a composição de materiais em geologia, arqueologia e ciência dos materiais.
Observação Crítica: Todas as aplicações do plutónio são rigorosamente regulamentadas por autoridades nucleares internacionais. Não existem usos para consumidores devido à sua radioatividade extrema e ao potencial para fabricação de armas.
De onde vem
0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements
Formação Natural em Traços: Embora o plutónio seja essencialmente sintético, quantidades incrivelmente pequenas (medidas em partes por trilhão) foram detectadas em depósitos de minério de urânio, como os do Gabão, na África. Esses traços se formam por meio de reações nucleares naturais extremamente raras, quando o urânio captura nêutrons de raios cósmicos ou da fissão espontânea.
Transmutação do Urânio: Praticamente todo o plutónio é produzido artificialmente em reatores nucleares, quando o urânio-238 absorve nêutrons e sofre decaimento beta. Esse processo ocorre naturalmente em qualquer reator movido a urânio, tornando o plutónio um subproduto da geração de energia nuclear.
Produção Controlada: Reatores de produção especializados podem ser otimizados para maximizar a produção de plutónio por meio do controle cuidadoso do fluxo de nêutrons e do tempo de exposição do combustível. A qualidade e a composição isotópica do plutónio dependem fortemente desses parâmetros de produção.
Estoques Mundiais: Aproximadamente 500 toneladas métricas de plutónio existem no mundo, principalmente como subprodutos da geração de energia nuclear. Isso representa um dos materiais mais cuidadosamente monitorados e protegidos da Terra.
Grau para Armas versus Grau para Reatores: A qualidade do plutónio varia significativamente — o plutónio para armas (>93% Pu-239) exige técnicas especiais de produção, enquanto o plutónio para reatores contém vários isótopos e é menos adequado para armas, mas excelente para a geração de energia.
Produção de Combustível MOX: Países como a França reprocessam combustível nuclear usado para extrair plutónio e reciclá-lo em novo combustível, criando um ciclo fechado de combustível nuclear que reduz os resíduos e amplia os recursos de urânio.
Manuseio
Plutónio é radioativo. It has no stable isotope — every nucleus decays. O manuseamento requer blindagem e licenciamento adequados.
Radioatividade Letal: O plutónio é uma das substâncias mais tóxicas conhecidas pela humanidade. Uma partícula microscópica de plutónio-239 inalada pode causar câncer de pulmão décadas depois. Até mesmo quantidades de nanogramas representam sérios riscos à saúde.
Radiação Alfa: O plutónio emite partículas alfa que não conseguem penetrar na pele, mas causam danos devastadores se a poeira de plutónio for inalada ou ingerida. As partículas alfa destroem o DNA celular e causam câncer, mutações genéticas e doença causada pela radiação.
Exposição de Longo Prazo: O plutónio-239 tem meia-vida de 24.100 anos, o que significa que permanece perigoso por centenas de milhares de anos. Uma vez no corpo, concentra-se nos ossos e órgãos, causando exposição à radiação por toda a vida.
Segurança Nuclear: Todo o plutónio está sujeito aos mais rigorosos protocolos internacionais de segurança devido ao seu potencial para fabricação de armas. O transporte, o armazenamento e o manuseio exigem vários níveis de autorização e segurança armada.
Sistemas de Contenção: O trabalho com plutónio exige caixas de luvas especializadas, contenção sob pressão negativa, monitoramento contínuo do ar e equipes de resposta a emergências. Até mesmo quantidades para pesquisa exigem medidas de segurança extraordinárias.
Protocolo de Contaminação: Qualquer suspeita de exposição ao plutónio exige atendimento médico imediato com especialistas treinados em medicina das radiações. Os procedimentos de descontaminação são complexos e dependem de uma resposta rápida.
Segurança Pública: A exposição de civis ao plutónio é evitada por meio de várias barreiras regulatórias, tratados internacionais e medidas de segurança física que fazem dele um dos materiais mais rigorosamente controlados da Terra.
Respostas rápidas
Plutónio (symbol Pu) is element 94 on the periodic table, a actinídeo in period 7. The element that made the atomic age possible and powers spacecraft beyond the Sun's reach. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.
[Rn] 5f⁶ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2 electrons respectively.Plutónio melts at 913 K (639.9 °C) and boils at 3505 K (3231.9 °C).
Plutónio has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 244, is the mass number of its longest-lived known isotope.
Plutónio has a density of 19.85 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of plutónio is about 19.9× heavier.
Plutónio has a Pauling electronegativity of 1.28. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Plutónio was discovered in 1940 by Seaborg, McMillan, Kennedy & Wahl. It is named after pluto, next out from Neptune.
Plutónio does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.
Yes. Plutónio has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.