ప్లూటోనియం

Plutonium,  ₉₄Pu

సాధారణ ధర్మములు
ఉచ్ఛారణ	/pluːˈtoʊniəm/ ​(ploo-TOH-nee-əm)
కనిపించే తీరు	silvery white, tarnishing to dark gray in air
ద్రవ్యరాశి సంఖ్య	244 (అధిక స్థిరత్వ ఐసోటోపు)
ఆవర్తన పట్టికలో Plutonium
Sm ↑ Pu ↓ (Uqh) neptunium ← plutonium → americium
పరమాణు సంఖ్య (Z)	94
గ్రూపు	n/a
పీరియడ్	పీరియడ్ 7
బ్లాకు	f-బ్లాకు
ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం	[Rn] 5f6 7s2
ప్రతీ కక్ష్యలో ఎలక్ట్రానులు	2, 8, 18, 32, 24, 8, 2
భౌతిక ధర్మములు
STP వద్ద స్థితి	solid
ద్రవీభవన స్థానం	912.5 K ​(639.4 °C, ​1182.9 °F)
మరుగు స్థానం	3505 K ​(3228 °C, ​5842 °F)
సాంద్రత (గ.ఉ వద్ద)	19.816 g/cm3
(ద్ర.స్థా వద్ద) ద్రవస్థితిలో ఉన్నప్పుడు	16.63 g/cm3
ద్రవీభవన ఉష్ణం (హీట్ ఆఫ్ ఫ్యూజన్)	2.82 kJ/mol
భాష్పీభవన ఉష్ణం (హీట్ ఆఫ్ వేపొరైజేషన్)	333.5 kJ/mol
మోలార్ హీట్ కెపాసిటీ	35.5 J/(mol·K)
భాష్ప పీడనం P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1756 1953 2198 2511 2926 3499
పరమాణు ధర్మములు
ఆక్సీకరణ స్థితులు	8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 ​(an amphoteric oxide)
ఋణవిద్యుదాత్మకత	Pauling scale: 1.28
అయనీకరణ శక్తులు	1st: 584.7 kJ/mol
పరమాణు వ్యాసార్థం	empirical: 159 pm
సమయోజనీయ వ్యాసార్థం	187±1 pm
వర్ణపట రేఖలు
ఇతరములు
స్ఫటిక నిర్మాణం	​మోనోక్లినిక్
ధ్వని వేగం	2260 m/s
ఉష్ణ వ్యాకోచం	46.7 µm/(m·K) (at 25 °C)
ఉష్ణ వాహకత	6.74 W/(m·K)
విద్యుత్ విశిష్ట నిరోధం	1.460 µΩ·m (at 0 °C)
అయస్కాంత క్రమం	paramagnetic
యంగ్ గుణకం	96 GPa
షేర్ గుణకం	43 GPa
పాయిసన్ నిష్పత్తి	0.21
CAS సంఖ్య	7440-07-5
చరిత్ర
నామీకరణ చేసినవారు	after dwarf planet Pluto, itself named after classical god of the underworld Pluto
ఆవిష్కరణ	Glenn T. Seaborg, Arthur Wahl, Joseph W. Kennedy, Edwin McMillan (1940–1)
plutonium ముఖ్య ఐసోటోపులు
ఐసో­టోప్ లభ్యత అర్థ­జీవిత­కాలం (t1/2) విఘ­టనం లబ్దం 238Pu trace 87.74 y SF 204.66 – α 5.5 234U 239Pu trace 2.41×104 y SF 207.06 – α 5.157 235U 240Pu trace 6.5×103 y SF 205.66 – α 5.256 236U 241Pu syn 14 y β− 0.02078 241Am SF 210.83 – 242Pu trace 3.73×105 y SF 209.47 – α 4.984 238U 244Pu trace 8.08×107 y α 4.666 240U SF –

ప్లూటోనియం ఒక ట్రాంస్ యురానిక్ రేడియోధార్మిక రసాయన మూలకము. దీని చిహ్నం Pu (పియు), పరమాణు సంఖ్య 94. ఇది వెండి-బూడిద రంగులో ఉండే ఒక ఆక్టినైడ్ లోహము (మెటల్). ఇది గాలికి గురైనప్పుడు ఆక్సీకరణ చెంది ఒక నిస్తేజమైన భస్మపు పూతతో రూపాంతరము చెందుతుంది.

ఈ మూలకం సాధారణంగా ఆరు రూపాంతరాలు, నాలుగు ఆక్సీకరణ స్థితులు ప్రదర్శిస్తుంది. ఇది కార్బన్, హాలోజనులు, నైట్రోజన్, సిలికాన్, హైడ్రోజన్ ల మధ్యన చర్యలు జరుపుతుంది. తడిగా గాలికి గురయ్యేటట్లు చేసినప్పుడు, అది ఆక్సైడ్, హైడ్రైడ్స్‌ని ఏర్పరుస్తుంది.

రేడియోధార్మిక మూలకం అవడం వల్లనూ, ఎముకలులో పేరుకుపోయే గుణం ఉండడం వల్లను,, ప్లూటోనియం యొక్క నిర్వహణ ప్రమాదకరమైనది.

నాశన (అంతరించిపోయే) వేడి , విచ్ఛిత్తి లక్షణాలు

ప్లూటోనియం ఐసోటోపులు రేడియోధార్మిక క్షయం చేయించుకోవాలని, ఇది క్షయం వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. వివిధ ఐసోటోపులు ఒక యూనిట్ ద్రవ్యరాశికి వేడిని వివిధ పరిమాణాల్లో ఉత్పత్తి చేస్తాయి. క్షయం వేడి సాధారణంగా వాట్ / కిలోగ్రాము లేదా మిల్లీవాట్ / గ్రామ వంటి పరిమాణాలలో ఉంటుంది. పెద్ద ప్లూటోనియం యొక్క ముక్కలులో (ఉదా ఒక ఆయుధం పిట్), సరిపోని వేడి తొలగింపు ఫలితంగా స్వీయ తాపనం అనేది ముఖ్యమైనదిగా ఉండవచ్చు. అన్ని ఐసోటోపులు క్షయం చెందినప్పుడు బలహీనమైన గామా కిరిణాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి..

ప్లూటోనియం-238

NASA వారు అంతరిక్షం లోకి, ప్లూటో గ్రహాన్ని పరిశీలించడానికి, పంపిన నభోనౌక "నూ హొరైజన్‌స్" (New Horizons) లో ప్లూటోనియం-238 ని ఇంధనంగా వాడేరు. నభోనౌకలు భూమి పరిసరాల్లో ఉన్నంత సేపూ సూర్యరస్మిని వాడుకుని విద్యుత్తుని తయారు చేసుకుని, లోపల ఉన్న విద్యుత్‌ పరికరాల అవసరాలని తీర్చుకోగలవు. కాని అంతరిక్షపు లోతుల్లోకి వెళ్లే నభోనౌకల అవసరాలకి సరిపడే మేరకి సూర్యరస్మి లభించదు. అప్పుడు ప్రత్యామ్నాయ ఇంధనాల మీద ఆధారపడక తప్పదు. ఇటువంటి సందర్భాలలో రేడియోధార్మిక లక్షణాలు ఉన్న ప్లూటోనియం-238 వంటి సమస్థానులు (ఐసోటోపులు) కీలకమైన పాత్ర వహిస్తాయి.

ప్లూటోనియం-238 యొక్క అణుగర్భం విచ్ఛిన్నం అయినప్పుడు వేడి పుడుతుంది. ఈ వేడిని విద్యుత్తుగా మార్చవచ్చు. ఈ రకం పరికరాన్ని కణ ఘటం (nuclear battery) అని పిలవొచ్చు. ఈ పద్ధతిలో పుట్టిన వేడిని విద్యుత్తుగా మార్చి ఆ విద్యుత్తుతో విద్యుత్ పరికరాలకి ప్రాణం పొయ్యవచ్చు. లేదా, ఆ వేడిని యథాతథంగా వాడుకుని నభోనౌక లోపల వాతావరణం గడ్డకట్టుకుపోకుండా వెచ్చగా ఉంచడానికి వాడుకోవచ్చు. అంగారకగ్రహం మీద తిరుగాడుతూన్న Curiosity అనే Mars Rover ని వెచ్చగా ఉంచడానికి ఈ పద్ధతి వాడుతున్నారు.

పైన ఉదగరించిన పనులు చెయ్యడానికి రేడియోధర్మం ప్రదర్శించే ఏ సమస్థానిని అయినా వాడవచ్చు కానీ ప్లూటోనియం-238 లక్షణాలు మన అవసరాలకి బాగా నప్పుతాయి: ప్లూటోనియం-238 తో సిరామిక్ పదార్థాలు తయారు చేసి సురక్షితంగా వాడుకోడానికి వెసులుబాటు ఉంది. వీటి అర్ధాయుద్ధాయం బాగా ఎక్కువ కనుక దీర్ఘ ప్రయాణాలు చేసే నౌకలలో వాడడానికి అనుకూలత ఎక్కువ. అంతే కాకుండా, ఇచ్చిన గరిమలో ఎక్కువ వేడిని పుట్టించే గుణం ప్లూటోనియమ్-238 కి ఉంది.

వేడి క్షయం అయ్యే ఐసోటోపులు

ఐసోటోపు	క్షయం పద్ధతి	సగ జీవితకాలం (సం.)	వేడి క్షయం (బరువు/కిలో)	సద్యుజనిత న్యూట్రాన్ల విచ్చినము (1/ (గ్రా·సె) )	వ్యాఖ్య
238ప్లూటోనియం	234యురేనియానికి ఆల్ఫా	87.74	560	2600	చాలా అధిక క్షయం వేడి. కొద్ది మొత్తంలో గణనీయమైన స్వీయ తాపనం కారణమవుతుంది. రేడియో ఐసోటోప్ ఉష్ణవిద్యుత్ జెనరేటర్‌లు సొంతంగా వాడినవి.
239ప్లూటోనియం	235యురేనియానికి ఆల్ఫా	24100	1.9	0.022	ఉపయోగంలో ప్రధాన విచ్ఛిత్తి ఐసోటోప్.
240ప్లూటోనియం	236యురేనియానికి ఆల్ఫా, నిరంతమైన విచ్చినము	6560	6.8	910	నమూనాల ప్రధాన కల్మష 239ప్లూటోనియం ఐసోటోప్. ప్లూటోనియం గ్రేడ్ సాధారణంగా జాబితా చేయబడింది240ప్లూటోనియం . హై నిరంతమైన విచ్ఛిత్తివి అణు ఆయుధాలు ఉపయోగించడానికి వాడతారు
241ప్లూటోనియం	241బీటా-మైనస్‌కు అమెరేషియం	14.4	4.2	0.049	క్షయ అమెరేషియం-241; దాని పెరుగుదలను పాత నమూనాలను రేడియోధార్మిక విపత్తులను అందిస్తుంది.
242ప్లూటోనియం	238యురేనియానికి ఆల్ఫా	376000	0.1	1700

మూలాలు

Energy and Environment Chelsey Harvey, "This is the fuel NASA needs to make it to the edge of the solar system — and beyond," Washington Post, Dec 30, 2015