Elemento químico · actínido
Plutonio
Elemento radiactivo utilizado en armas nucleares y reactores. Extremadamente tóxico.
Propiedades rápidas
- Nº atómico
- 94
- Peso atómico
- 244
- Grupo
- —
- Periodo
- 7
- Estado
- sólido
- Bloque
- F
- Valencia
- +4
- Tipo
- actínido
Qué es el plutonio
El plutonio es un elemento químico de gran relevancia debido a su uso en la industria nuclear, tanto en armas como en reactores. Descubierto en el siglo XX, es que destaca por su alta radiactividad y toxicidad. Un detalle llamativo: el plutonio es capaz de generar calor a través de su desintegración radiactiva, lo que lo hace útil en generadores termoeléctricos para sondas espaciales.
Para qué sirve el plutonio
Armas nucleares
El plutonio es un componente clave en la fabricación de armas nucleares, debido a su capacidad para sostener reacciones nucleares en cadena. Esto lo convierte en un material estratégico y altamente controlado a nivel internacional.
Reactores nucleares
Se utiliza como combustible en algunos tipos de reactores nucleares, especialmente en reactores rápidos. Su capacidad para liberar grandes cantidades de energía lo hace valioso para la generación de electricidad.
Exploración espacial
El plutonio-238 se emplea en generadores termoeléctricos de radioisótopos, que proporcionan energía a sondas espaciales, permitiéndoles operar en regiones del espacio donde la energía solar es insuficiente.
Investigación científica
Se utiliza en experimentos de física nuclear y en la investigación de nuevos materiales debido a sus propiedades únicas y su capacidad para liberar neutrones.
Datos del plutonio
- Número atómico (Z)
- 94
- Masa atómica
- 244 u
- Punto de fusión
- 639,4 °C
- Punto de ebullición
- 3228 °C
- Densidad
- 19,816 g/cm³
- Electronegatividad (Pauling)
- 1,28
- Radio atómico
- 175 pm
- Energía de 1ª ionización
- 584,7 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- 38,97 kJ/mol
- Estructura cristalina
- monoclínica (α-Pu), seis alótropos con densidades muy distintas
- Color / aspecto
- blanco-plateado, se vuelve amarillo a marrón en aire por oxidación
- Origen del nombre
- por el planeta enano Plutón, siguiendo la secuencia U-Np-Pu
- Descubrimiento
- 1940 · Glenn T. Seaborg, Arthur Wahl, Joseph Kennedy y Edwin McMillan (Premio Nobel a Seaborg en 1951) (EE.UU.)
Propiedades del plutonio
Propiedades físicas
El plutonio es un metal de aspecto plateado, aunque se oxida rápidamente al aire, adquiriendo un color amarillento. Tiene una densidad alta, alrededor de 19.86 g/cm³, y un punto de fusión de 640 °C. Es un mal conductor de electricidad comparado con otros metales y presenta varias formas alotrópicas, lo que afecta sus propiedades físicas.
Propiedades químicas
Químicamente, el plutonio es muy reactivo. Se oxida fácilmente al aire y reacciona con el agua, liberando hidrógeno. Puede formar compuestos con la mayoría de los elementos no metálicos y presenta varios estados de oxidación, siendo los más comunes +3, +4, +5 y +6. Su radiactividad lo hace extremadamente peligroso.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del plutonio es:
[Rn] 5f⁶ 7s²
En notación desarrollada completa:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 5f⁶ 7s²
El plutonio distribuye sus 94 electrones siguiendo las reglas de Aufbau, Hund y el principio de exclusión de Pauli. Los electrones del último nivel energético (los electrones de valencia) son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
Estados de oxidación y valencias del plutonio
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| +3 | PuCl₃, Pu₂O₃ (raro) | secundario |
| +4 | PuO₂, PuCl₄ | principal |
| +5 | PuO₂⁺ | secundario |
| +6 | PuO₂²⁺, PuF₆ | secundario |
| +7 | PuO₄³⁻ (raro) | raro |
Si lo que necesitas es formular, en la página de la valencia del plutonio está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del plutonio
El plutonio fue descubierto en 1940 por un equipo de científicos liderado por Glenn T. Seaborg y Edwin McMillan en la Universidad de California, Berkeley. Fue identificado tras bombardear uranio con deuterones en un ciclotrón. El elemento fue nombrado en honor al planeta enano Plutón, siguiendo la tradición de nombrar elementos transuránicos por planetas del sistema solar. Su descubrimiento fue inicialmente clasificado debido a su potencial uso en armas nucleares.
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| PuO2 | Dióxido de plutonio | Un compuesto cerámico utilizado como combustible en reactores nucleares. |
| PuCl3 | Tricloruro de plutonio | Utilizado en investigaciones sobre la química del plutonio. |
| PuF4 | Tetrafluoruro de plutonio | Intermedio en la producción de plutonio metálico. |
Dónde se encuentra el plutonio
El plutonio no se encuentra de forma natural en la corteza terrestre en cantidades significativas. Es un elemento sintético que se produce principalmente en reactores nucleares mediante el bombardeo de uranio-238 con neutrones. La mayor parte del plutonio en el mundo se encuentra en forma de residuos nucleares o en reservas de armas nucleares.
Isótopos del plutonio
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| Pu-238 | 238,04956 u | — | 87,7 años |
| Pu-239 | 239,05216 u | — | 24.110 años |
| Pu-240 | 240,05381 u | — | 6.561 años |
| Pu-242 | 242,05874 u | — | 373.300 años |
| Pu-244 | 244,06420 u | trazas naturales (?) | 8,08 × 10⁷ años |
Curiosidades sobre el plutonio
-
El plutonio es uno de los elementos más peligrosos debido a su alta radiactividad y toxicidad, pudiendo causar graves daños biológicos si no se maneja adecuadamente.
-
A pesar de su peligrosidad, el plutonio-238 ha sido crucial para la exploración espacial, permitiendo a sondas como Voyager y Curiosity operar durante décadas.
-
El plutonio puede existir en seis formas cristalinas diferentes, lo que complica su manejo y almacenamiento debido a los cambios de volumen que experimenta.
El plutonio en la tabla periódica
- Tipo: actínido.
- Grupo: pertenece a los actínidos, no asignado a un grupo numerado.
- Periodo: 7.
- Bloque: F (el último electrón se aloja en un orbital de tipo f).
- Valencia principal: +4.
Compara con el resto de actínidos o con los elementos del periodo 7.