Diossido di plutonio

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Diossido di plutonio
Struttura cristallina del diossido di plutonio
Struttura cristallina del diossido di plutonio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolarePuO2
Massa molecolare (u)276,06
Aspettosolido cristallino giallo marrone
Numero CAS12059-95-9
Numero EINECS235-037-3
PubChem9795444
SMILES
[Pu+4].[O-2].[O-2]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)11,5
Solubilità in acquainsolubile
Temperatura di fusione2400 °C (2673,15 K)
Temperatura di ebollizione2800 °C (3073,15 K)
Indicazioni di sicurezza

Il diossido di plutonio è un composto chimico con formula PuO2. Si tratta di un solido a elevato punto di fusione che rappresenta uno dei principali composti del plutonio. La sua colorazione può variare dal giallo al verde oliva, in relazione alla dimensione delle particelle, alla temperatura e al metodo di produzione.[1]

PuO2 cristallizza nel sistema cristallino caratteristico della fluorite, con centri di Pu4+ in un sistema cubico a facce centrate e ioni ossido che occupano le lacune tetraedriche.[2] Il diossido di plutonio viene utilizzato come combustibile nucleare grazie al fatto che le lacune ottaedriche consentono di ospitare i prodotti di fissione senza che si abbia la rottura della struttura del materiale.

Il plutonio metallico si ossida spontaneamente a PuO2 in presenza di ossigeno. Il diossido di plutonio viene principalmente prodotto attraverso la calcinazione dell'ossalato di plutonio(IV), Pu(C2O4)2·6H2O, a 300 °C. L'ossalato di plutonio è ottenuto durante il riprocessamento del combustibile nucleare.

Un cilindro di 238PuO2 reso incandescente dal proprio calore di disintegrazione

Il diossido di plutonio viene utilizzato nel MOX quale combustibile per reattori nucleari. Il diossido di plutonio-238 è utilizzato come fonte di energia per le sonde spaziali come la New Horizons. L'isotopo decade emettendo particelle α generando calore in seguito alla conversione dell'energia cinetica in energia termica: la potenza specifica del plutonio-238 è di circa 567 W/kg, che vale circa 390 W/kg sotto forma di diossido di plutonio — l'isotopo di plutonio-238 non è mai puro, raggiungendo generalmente una concentrazione dal 75 all'80%, con un contenuto spesso dal 15 al 20% di plutonio-239 e diversi altri attinidi.

Questa tecnologia presenta molti vantaggi per l'esplorazione spaziale, ma continua a suscitare i timori dell'opinione pubblica rispetto ai rischi di contaminazione radioattiva in caso di incidente durante il lancio o in caso di caduta del velivolo nell'atmosfera terrestre.

Il diossido di plutonio è altamente tossico per gli esseri umani, specialmente attraverso l'inalazione.[3] Come tutti i composti del plutonio, è soggetto al controllo inerente al Trattato di non proliferazione nucleare. A causa del decadimento alfa del plutonio, PuO2, come tutti gli altri composti formati da questo elemento, risulta caldo al tatto.

  1. ^ Nitric acid processing, Los Alamos Laboratory. URL consultato il 12 maggio 2011 (archiviato dall'url originale il 27 maggio 2010).
  2. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1984), Chemistry of the Elements, Oxford: Pergamon, p. 1471, ISBN 0-08-022057-6
  3. ^ Toxicological Profile For Plutonium (PDF), su atsdr.cdc.gov, U.S. Department of Health and Human Services, 27 settembre 2007. URL consultato il 12 maggio 2011.

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