De totale aardse hoeveelheid plutonium van werkelijk natuurlijke oorsprong wordt geschat op enkele grammen. Daarentegen zijn vele honderden tonnen plutonium door de mens geproduceerd, speciaal voor de vervaardiging van kernwapens. Het testen van kernbommen heeft vele duizenden kilo’s in de aardse atmosfeer gebracht. Plutonium ontstaat ook als bijproduct in reguliere kernreactoren.

Symbool

Pu

Protonen/elektronen

94

Groep

-

Isotopen

238Pu, 239Pu, 240Pu

Periode

7

Elektronenconfiguratie

[Rn] 5f67s2

Blok

f

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,32,24,8,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,3 (Pauling)

Dichtheid

19700 kg m-3

Atoomstraal

159 . 10-12m

Smeltpunt

640 oC (913 K)

Relatieve atoommassa

244

Kookpunt

3228 oC (3501 K)

Soortelijke warmte

Warmtegeleidingscoëfficiënt

Selecteer

Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Nucleaire batterij

Het isotoop 238Pu levert al in kleine hoeveelhe­den relatief veel  warmte als resultaat van het radioactieve verval. De warmte is via een thermo-elek­trisch-element (bijvoorbeeld met lood en telluur) om te zetten in elek­tri­sche energie. Het is een stabiele en zeer betrouwbare cel, die wordt gebruikt in satellieten. Deze cel diende ook als voeding bij het Apollo-project en voor seismische apparatuur in meetstati­ons op de maan.

Aanvankelijk werd deze batterij ook toegepast in pacema­kers, waarvoor slechts 200 mg van een 238Pu-verbinding voldoende was. Tegenwoordig vind je daar vooral lithium-jood batterijen.

238Pu wordt nog wel toegepast als warmtebron in een verwar­mingselement voor speciale diepzeeduikers uitrustingen.

Kernreactorbrandstof

Hiervoor wordt meestal plutoniumoxide (PuO2) gebruikt, eventueel in combi­natie met uraanoxide. Ook andere verbindingen zoals carbiden, nitriden en carboni­triden zijn bruikbaar. Vanwege het lage smeltpunt is metallisch plutonium ongeschikt voor kernreactoren. Met name de isotopen 239Pu en 241Pu zijn geschikte ‘brandstoffen’ voor een gecontroleerde kernreactie.

Atoombom

Voor een atoombom met 239Pu bedraagt de kritieke massa ongeveer 5,6 kg – een bol van slechts 8,2 cm doorsnede. De kernexplosie van dit materiaal kan een effect hebben vergelijkbaar met dat van ruim honderd miljoen kilo springstof (TNT).

De atoombom die in 9 augustus boven de Japanse stad Nagasaki tot ontploffing werd gebracht (foto) bevatte een bolvormige kern van 239Pu van ongeveer 6,2 kilo (9 cm doorsnede). Hiervan werd minder dan twintig procent benut. De kracht van de kernexplosie bedroeg ongeveer 21 duizend ton TNT.

Na de Tweede Wereldoorlog is op grote schaal (vele honderden tonnen) plutonium geproduceerd voor gebruik in kernwapens.

Naam

De naam plutonium is afgeleid van de planeet Pluto, die weer vernoemd is naar de gelijknamige Griekse god. Het was de god van de rijkdommen van het binnenste der aarde, later vooral de god van de onderwe­reld. Opmerkelijk detail is dat die naam ook werd gekozen omdat de eerste twee eerste letters overeenkomen met de initialen van Percival Lowell – de stichter van de sterrenwacht waar de planeet ontdekt werd (in Flagstaff, Verenigde Staten). Het element werd vooral naar Pluto vernoemd omdat die planeet achter Neptunus staat, net zoals in het periodiek systeem plutonium als element op neptunium volgt.

Dat de afkorting nu Pu is in plaats van Pl schijnt een grap te zijn van één van de ontdekkers, Glenn Seaborg. De Engelse uitspraak van p-u (pie-joe) komt overeen met de kreet van kinderen die iets vies zien of ruiken (vergelijk het Nederlandse ‘gatsie’). Seaborg had verwacht het nodige commentaar te zullen oogsten, maar de afkorting werd zomaar geaccepteerd.

Ontdekking

Op 14 december 1940 maakten de Amerikaanse wetenschappers Glenn SeaborgArthur C. WahlEdwin M. MacMillan en Joseph. W. Kenne­dy plutonium in het cyclotron van de Universiteit van Californië in Berkeley (foto). Zij bombardeerden uranium met deute­ronen en neutronen, wat tot de vorming van neptunium-238 leidde. Het verval van dat isotoop leidde tot plutonium-238, dat ze vervolgens isoleerden en op 23 februari 1943 chemisch karakteriseerden.

U92238 + H12  Np93238 + 2n

.

Np93238  Pu94238 + e

Voorkomen

Er is bijzonder weinig plutonium van natuurlijke oorsprong. Het is in uiterst kleine hoe­veel­heden aanwezig in een aantal uraanertsen, waarin het kan ontstaan als 238U neutronen invangt. De totale natuurlijke hoeveelheid wordt geschat op enkele grammen. Op het gewicht van de aardkorst is dat een minuscule  2.10-19 %.

De totale hoeveelheid door mensen geproduceerd plutonium is aanzienlijk groter. Het ontstaat als bijproduct tijdens reguliere kernsplijting, maar werd jarenlang in speciale ‘productiereactoren’ gemaakt, voor gebruik in kernwapens. Zo hebben de Verenigde Staten nog ongeveer 100 ton plutonium ‘op voorraad’.

Door het testen van atoombommen is er tussen 1940 en 1980 naar schatting 10 ton plutonium in de atmosfeer terechtgekomen.

Plutonium is ook gevonden in materiaal afkomstig van meteorieten.

Vroeger

In de Tweede Wereldoorlog maakten de Amerikanen het eerste plutoni­um door grote hoeveelheden uranium met neutronen te bombarde­ren. Dit gebeurde bij de ontwikkeling van de atoombom in het zogenoem­de Manhattan-project, waarin veel geleerden samenwerkten. Het bombardement resulteerde in de vorming van zowel neptuni­um als plutonium. Deze zijn van elkaar te scheiden door het verschil in eigen­schappen bij de oxidatie met bromaat.

In 1942 was plutonium nog slechts op microgram schaal te isoleren. Voor de grootschaliger productie van het element werden in 1943 verschillende kernreactoren in gebruik genomen. In de eerste plutonium-atoombom (afgeworpen boven Nagasaki) werd uiteindelijk ruim zes kilo toegepast.

Tegenwoordig

Plutonium (met name 239Pu) wordt nu gewonnen uit gebruikte splijtstofelementen van kernreactoren. Een gemiddelde kernreactor levert jaarlijks ongeveer 200 kg 239Pu op.

U92238 + n  Np93239 + e

.

U92239  Np93239 + e

.

 Np93238  Pu94238 + e

Het plutonium is uit de splijtstofelementen te isoleren via een reactie met tributylfosfaat, waarmee de staven worden geëxtraheerd.

Het verkregen plutonium is niet direct geschikt voor atoom­bommen. Daarvoor zijn teveel verstorende isotopen aanwezig, zoals 240Pu. Voor gebruik in kernwapens moet het plutonium eerst worden verrijkt. Een andere manier om zuiver 239Pu te maken is met behulp van zogenoemde zwaar-water-kweekreacto­ren (zie ook 92 – Uraan).

Het metaal kan worden bereid door het tri- of tetrafluoride te redu­ce­ren met natrium of calcium.

Bekijk foto’s en filmpjes
filmpje icoon Plutonium - Periodic Videos
Filmpje
Plutonium - Periodic Videos
Bekijk het filmpje
afbeelding icoon Plutonium - Elektronenschillen
Afbeelding
Plutonium - Elektronenschillen
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Plutonium - bol
Afbeelding
Plutonium - bol
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Plutonium - ring
Afbeelding
Plutonium - ring
Bekijk de afbeelding
afbeelding icoon Plutonium - metaalstukken
Afbeelding
Plutonium - metaalstukken
Bekijk de afbeelding
Beluister podcasts (Engels)
podcast icoon Plutonium - Royal Society of Chemistry
Podcast
Plutonium - Royal Society of Chemistry
Luister de podcast

Scheikunde studeren

Wat vinden zij van de studies en het werk?

studieorientatie icoon Waarom ik moleculen opsluit in een kooi? Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Waarom ik moleculen opsluit in een kooi?
Anne onderzoekt reactie- omstandigheden van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Werken aan nieuwe technieken voor windenergie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Vierdejaars student Mart vindt zijn hbo-opleiding top!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren
Lara is chemisch analist bij het bedrijf Astellas.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog is elke dag anders Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog is elke dag anders
Ontdek wat Catrien zo leuk vindt aan haar baan als technoloog.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent wel met serieus werk bezig Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Docenten en studenten vertellen over de hbo-studie Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Slim membranen maken; in water Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Slim membranen maken; in water
Wiebe doet onderzoek naar membranen in water.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Katalysatoren tegen klimaatverandering Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Katalysatoren tegen klimaatverandering
Charlotte probeert CO2 om te zetten in waardevolle stoffen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik ben echt een spin in het web Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Ik ben echt een spin in het web
Isabelle deed Chemische Technologie en is nu continuverbetercoördinator.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een huid voor robots Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een huid voor robots
Professor Zhenan werkt aan kunstmatige elektronische huid.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Kunnen we een implantaat 3D printen? Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Kunnen we een implantaat 3D printen?
Tosca is op zoek naar bruikbare materialen voor 3D printen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Het mooie aan deze studie zijn de grote labs Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Studenten laten je alle ins and outs zien van hbo Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Hbo | Chemie
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
De wereld van chemie is groter dan je denkt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Een chemische gereedschapskist voor de toekomst Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een chemische gereedschapskist voor de toekomst
Danny werkt aan alternatieven voor aardolie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Hbo | Chemie
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Lees waarom Femke koos voor het hbo na het vwo.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Verliefd op moleculen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Verliefd op moleculen
Bert Meijer doet onderzoek naar de dynamica van moleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Bo koos voor Chemische Technologie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
Bo is enthousiast over haar hbo-opleiding. Bekijk de filmpjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik leer ook van dingen naast mijn studie Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Nick studeert Chemie en heeft een top tijd.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemie is altijd mijn passie geweest Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Chemie is altijd mijn passie geweest
Nick Das studeerde hbo-Chemie en is nu laboratoriummanager.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Orgaanschade omkeren Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Orgaanschade omkeren
Patricia doet onderzoek naar synthetische materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Hbo | Chemie
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Volgens Hylke doorgrond je met de juiste formules elk proces.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Van het laboratorium naar Pinkpop Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Van het laboratorium naar Pinkpop
Bekijk Koen als research and development technologist.
Bekijk de story
studieorientatie icoon Levend materiaal op basis van de natuur Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Levend materiaal op basis van de natuur
Peter onderzoekt slim materiaal gebaseerd op de natuur.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Jij en chemie? Dat geloof ik niet Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Elisa is nu vierdejaarsstudent Chemie in Amsterdam.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Spioneren met je immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Spioneren met je immuunsysteem
Frans onderzoekt het immuun-systeem voor betere vaccins.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Een stromend, staalhard materiaal Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een stromend, staalhard materiaal
Lauri ontwerpt chemische bouw-stenen voor nieuwe materialen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Positief bijdragen aan het leven van mensen
Hbo | Chemie
Bedrijf | Beroep
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Anna, David en Joeri kijken terug op hun studietijd.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Praktijklessen vind ik leuk om te doen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Nighel studeert Chemie, bekijk zijn filmpje!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Je bent bij deze studie geen nummer!
Hbo | Chemie
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Lees hoe Marjolein Chemische Technologie vindt.
Bekijk het interview
studieorientatie icoon Een duurzame coating Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Een duurzame coating
Hung Chien zoekt een duurzame manier om coatings te maken.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Student Sanne vertelt over de studie Chemie aan de HAN.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Op kleine schaal grote problemen oplossen Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Op kleine schaal grote problemen oplossen
Krzysztof doet onderzoek naar macromoleculen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Vicky vond de bèta vakken leuk Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Vicky vond de bèta vakken leuk
Bij Chemische Technologie zit ze nu op haar plek.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Tom loopt stage bij Teijin Aramid Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Bedrijf | Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Tom is student Chemische Technologie en laat zijn stagewerkplek zien.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Goed persoonlijk contact met docenten Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Matthew koos na het mbo voor de opleiding Chemie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon De wereld voeden met licht Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
De wereld voeden met licht
Daniel heeft een kunstmatig fotosynthese proces ontwikkeld.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Medicijnen maken van rotte appels Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Uniek project van studenten Chemische Technologie.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Foute keuzes bestaan niet
Hbo | Chemie
Studie
Foute keuzes bestaan niet
Judesha vertelt over haar studiekeuze proces.
Bekijk het artikel
studieorientatie icoon Chemie is meer dan alleen maar deeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Ontdek de studie Chemische Technologie samen met Miriam!
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Timo is chemisch technoloog en projectmanager Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Techniek & Ontwerp
Bedrijf | Beroep
Timo is chemisch technoloog en projectmanager
Hij deelt zijn werkervaringen graag met jou.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch analist moet je kritisch zijn Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch analist moet je kritisch zijn
Lara vertelt over werk als chemisch analist
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen
Ontdek wat Fabrice zo leuk vindt aan chemisch technoog zijn.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Voorsprong met een chemische achtergrond Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Beroep
Voorsprong met een chemische achtergrond
Bekijk Ruben als management trainee bij Remondis.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon We hebben hier een geweldig lab Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Sanne, Justus en Boyd vertellen waarom zij kozen voor Utrecht.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon CO2-recycling Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
CO2-recycling
Francesco werkt aan CO2 omzetten naar chemicaliën.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Oersoep en afvalwater Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Oersoep en afvalwater
Saskia probeert waardevolle moleculen uit afvalwater te halen.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes Indicatie dat de post een filmpje is
Wo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes
Lotte doet onderzoek naar nanodeeltjes.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Chemische Technologie studeren in Groningen Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Chemie
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Wenke en Jeroen laten je zien wat de opleiding inhoudt.
Bekijk het filmpje
studieorientatie icoon Aanval door ons eigen immuunsysteem Indicatie dat de post een filmpje is
Hbo | Onderzoek & Wetenschap
Beroep
Aanval door ons eigen immuunsysteem
Kim onderzoekt enzymen van auto-immuunziekten.
Bekijk het filmpje