Sifat, Pembuatan, Kegunaan dan Sumber Dari Unsur Kimia Plutonium

Plutonium pertama kali diproduksi pada tahun 1940 oleh Glenn Seaborg, Edwin McMillan, Joseph Kennedy, dan Arthur Wahl. Unsur ini adalah unsur transuranium sintetis kedua dari seri aktinida yang ditemukan.

Logam Plutonium

Plutonium-238 (umur paruh 87,7 tahun) diproduksi oleh pemboman deuteron uranium-238 pada siklotron 60 inci di Berkeley, California. Tim Berkeley membuat neptunium-238 (mempunyai waktu paruh 2,1 hari) yang meluruh menjadi plutonium-238(1) :

238U + 2H ⇒ 238Np +2n

ß decay: 238Np ⇒ 238Pu

Unsur baru tersebut diidentifikasi secara kimia. Logam itu kemudian ditemukan secara alami dalam jumlah yang sangat sedikit sebagai produk peluruhan dalam bijih uranium. Isotop plutonium-239 yang lebih lama hidup (waktu paruh 110 tahun) pertama kali dibuat pada tahun 1941. Uranium-238 dibombardir dengan neutron untuk menghasilkan uranium-239, yang meluruh menjadi neptunium-239, yang dengan sendirinya meluruh menjadi plutonium- 239(2).

Plutonium-238 (plutonium oksida). Reaksi fisi nuklir melepaskan energi yang cukup untuk meningkatkan suhu sampel plutonium menjadi merah panas. Panas yang dihasilkan oleh plutonium telah digunakan sebagai sumber energi di pesawat ruang angkasa.

Pada tahun yang sama ditemukan bahwa neutron lambat menyebabkan plutonium-239 untuk menjalani fisi. Fisi melepaskan lebih banyak neutron, sehingga dapat menghasilkan reaksi berantai nuklir. (Lihat uranium untuk lebih banyak tentang reaksi berantai). Penemuan ini akan mengarah pada penggunaan plutonium sebagai sumber energi nuklir (2). .Sebuah mikrogram senyawa plutonium-239 murni (plutonium IV iodat) diisolasi pada tahun 1942 oleh Burris Cunningham dan Louis Werner di Laboratorium Metalurgi dari Universitas Chicago.

 Ini adalah pertama kalinya sebuah senyawa dari elemen yang diproduksi secara artifisial telah dibuat dalam kuantitas yang terlihat, memungkinkan studi rinci tentang propertinya. (1),(2) .Logam pertama kali diisolasi pada tahun 1943 dengan mereduksi plutonium trifluorida dengan lithium. Beberapa gumpalan kecil logam perak dengan berat masing-masing 1-3 mikrogram dihasilkan. (3) Unsur ini dinamai planet Pluto, melanjutkan tema yang dimulai oleh Martin Klaproth ketika ia bernama uranium setelah planet Uranus.
Penampilan dan Karakteristik
Efek berbahaya:
1. Plutonium berbahaya karena radioaktivitasnya.2. Plutonium dan senyawanya juga beracun. Unsur ini akan terakumulasi di tulang dan hati di mana ia dapat tetap disitu untuk jangka waktu yang panjang(4).

Karakteristik:
1. Plutonium adalah logam radioaktif perak yang memudar udara untuk menghasilkan lapisan oksida kuning.

2. Unsur Ini memiliki enam bentuk allotropic, yang sangat bervariasi dalam struktur kristal dan kepadatan.

3. Logam ini secara kimia reaktif, membentuk senyawa dengan karbon, nitrogen, dan silikon dan halogen.

4. Plutonium memiliki lima bilangan oksidasi (+3 hingga +7). Unsur Ini menghasilkan warna yang berbeda dalam larutan. Misalnya, dalam perklorat 1 M:

III:   Pu3+ (biru lavender)
IV:   Pu4+ (kuning kecoklatan)
V:   PuO2+ (merah muda) (dalam natrium perklorat)
VI:   PuO22+(kuning)
VII:  PuO52+ (hijau) dalam natrium hidroksida). (5)

Jika kita menyentuh sepotong kecil logam plutonium (jangan di pegang) maka akan terasa hangat karena energi yang dilepaskan oleh peluruhan alfa. Sepotong logam yang lebih besar bisa mendidihkan air.

Kegunaan Plutonium
1. Plutonium-239, yang dapat mengalami reaksi berantai nuklir, digunakan dalam bom nuklir dan reaktor nuklir

2. Plutonium-238 digunakan sebagai sumber panas dan sumber energi untuk probe luar angkasa yang berumur panjang. (Output panas intrinsiknya kira-kira 0,5 watt per gram.) Pelopor dan probe ruang Voyager menggunakan baterai nuklir plutonium-238 sebagai sumber listrik.

3. Tiga unit pemanas radioisotop (masing-masing mengandung 2,7 gram plutonium-238 dioksida) digunakan sebagai sumber panas pada pendorong robot Pathfinder Mars. Setiap unit pemanas radioisotop menghasilkan sekitar satu watt panas (6), (7).

Pada 26 November 2011 NASA meluncurkan ‘Curiosity’, yang terbesar, pengendara paling cakap yang pernah dikirim ke planet lain. Peluruhan radioaktif 10,6 pon (4,8 kilogram) plutonium dioksida telah menghasilkan aliran panas yang tetap untuk menghangatkan sistem rover selama malam Mars yang sangat dingin dan memungkinkan listrik untuk dihasilkan.

4. Baterai pacu jantung juga menggunakan sejumlah kecil plutonium-238.

5. Gambar di sebelah kiri menunjukkan peluruhan satu atom plutonium-238. Ini melepaskan 5,6 juta volt elektron energi. Untuk mendapatkan gambaran tentang apa artinya ini, sebagai pembanding wahana NASA Curiosity Mars, yang akan ditenagai 4,8 kg plutonium dioksida.

Peluruhan radioaktif plutonium-238. Setiap pembusukan menghasilkan uranium-234, partikel alfa dan sejumlah besar energi.

6. Selama 87,7 tahun paruh pertama, plutonium akan menghasilkan sekitar 4800 gigajoule energi. Untuk menghasilkan energi yang sama menggunakan gas alam (terutama metana), penjelajah Mars akan perlu membawa sekitar 86 metrik ton metana dan 345 metrik ton oksigen.

Wahana Voyager 2 diluncurkan pada 20 Agustus 1977, sekitar 17 miliar kilometer (10 miliar mil) dari matahari. Ini adalah pesawat antariksa NASA yang paling lama beroperasi. Ini berutang umur panjang untuk generator termoelektrik radioisotop; ini menghasilkan listrik dari panas yang mengalir dari peluruhan radioaktif plutonium-238.
Kelimpahan dan Isotop
Kelimpahan di kerak bumi : tidak diketahui
Kelimpahan di tata surya: tidak diketahui
Biaya, murni: $ 4000 per gram
Biaya, curah: per 100g

Sumber:

Plutonium ditemukan secara alami dalam jumlah sangat sedikit dalam bijih uranium. Secara komersial, diproduksi dalam jumlah besar di reaktor nuklir dari 238U.

Isotop:

Plutonium memiliki 17 isotop, yang paruhnya diketahui, dengan jumlah massa dari 227 hingga 248. Tidak ada yang stabil. Isotop terpanjangnya adalah 244Pu, dengan waktu paruh 80,8 juta tahun, 242Pu dengan waktu paruh 373.300 tahun dan 239Pu dengan waktu paruh 110 tahun.
Sifat Fisik Lainnya
Simbol dan golongan: Pu, Unsur actinida
Warna: Putih keperakkan
Massa atom: (244),
Bentuk: Padat
Titik leleh: 639.4 oC, 912.5 K
Titik didih: 3230 oC, 3503 K
Elektron: 94
Proton: 94
Neutron: 150
Kulit Elektron : 2,8,18,32,24,8,2
Konfigurasi Elektron : [Rn] 5f6 7s2
Massa jenis @ 20oC: 19.8 g/cm3

 

Daftar Pustka

1. Perlman, The Transuranium Elements and Nuclear Chemistry., Journal of Chemical Education., May 1948, p275.

2. David L. Clark, Siegfried S. Hecker, Gordon D. Jarvinen,Mary P. Neu, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements., Springer., Vol 2.10., p815

3. Los Alamos Science, Plutonium Metal. (pdf document)

4. Argonne National Laboratory, Plutonium Human Health Fact Sheet. (pdf document)

5. Los Alamos Science, The Chemical Complexities of Plutonium. (pdf document)

6. Los Alamos Science, Plutonium in Use. (pdf document)

7. NASA, Technologies for Severe Environments.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *