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應用領域

同(tong)位素钚(bu)-239是核武器(qi)中(zhong)最重要的(de)(de)裂變(bian)成份。將钚(bu)核置(zhi)入反(fan)(fan)射體（質量數大的(de)(de)物(wu)質的(de)(de)反(fan)(fan)射層）中(zhong)，能(neng)使逃逸的(de)(de)中(zhong)子(zi)再反(fan)(fan)射回彈心，減少中(zhong)子(zi)的(de)(de)損失(shi)，進(jin)而降低钚(bu)達到(dao)臨界質量的(de)(de)標準(zhun)量：從原需16公(gong)斤的(de)(de)钚(bu)，可減少至(zhi)10公(gong)斤，即一個直徑約10厘米的(de)(de)球(qiu)體的(de)(de)量。它的(de)(de)臨界質量約僅有鈾-235的(de)(de)三(san)分之一。

曼哈頓計(ji)(ji)劃期間制造的“胖子原子彈(dan)”型钚(bu)彈(dan)，為了(le)達到(dao)(dao)極高(gao)的密(mi)度而(er)選擇使用(yong)易爆(bao)炸(zha)(zha)、壓縮(suo)的钚(bu)，再結(jie)合中(zhong)心(xin)中(zhong)子源，以刺激反應進行、提高(gao)反應效率。因此，钚(bu)彈(dan)只需6.2公斤钚(bu)便可達到(dao)(dao)爆(bao)炸(zha)(zha)當(dang)量，相當(dang)于兩萬噸的三硝基甲苯（TNT）。在理想假設中(zhong)，僅僅4公斤的钚(bu)原料（甚至(zhi)更少），只要搭配(pei)復(fu)雜的裝配(pei)設計(ji)(ji)，就可制造出一個(ge)原子彈(dan)。

核(he)廢料(liao)(liao)：一般輕水反(fan)應爐所產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)核(he)廢料(liao)(liao)中(zhong)(zhong)含有钚(bu)，但為钚(bu)-242、钚(bu)-239和钚(bu)-238的(de)(de)(de)(de)混(hun)合物。它的(de)(de)(de)(de)濃度不(bu)足以(yi)制(zhi)作成核(he)武器，不(bu)過可以(yi)改用作一次性的(de)(de)(de)(de)混(hun)氧燃料(liao)(liao)（MOX fuel）。在反(fan)應爐中(zhong)(zhong)以(yi)慢(man)速熱中(zhong)(zhong)子放(fang)射線照射钚(bu)時(shi)，會偶(ou)然發生(sheng)中(zhong)(zhong)子俘獲，而增加钚(bu)-242和钚(bu)-240的(de)(de)(de)(de)量。因此(ci)反(fan)應進行到第(di)二(er)輪之后，钚(bu)只(zhi)能和快中(zhong)(zhong)子反(fan)應堆反(fan)應、消(xiao)耗。在反(fan)應器中(zhong)(zhong)沒有快中(zhong)(zhong)子時(shi)（普遍(bian)情況下），剩余的(de)(de)(de)(de)钚(bu)通常會被遺棄，形成壽命長、處(chu)理棘手的(de)(de)(de)(de)核(he)廢料(liao)(liao)。

歷史沿革

1934年(nian)(nian)，恩里(li)科·費(fei)(fei)米和(he)羅馬大(da)學的研究(jiu)團隊發布消(xiao)息表(biao)示他們發現了元素94。1783年(nian)(nian)胡塞·德盧亞(ya)爾和(he)浮士圖·德盧亞(ya)爾兄(xiong)弟發現從黑鎢礦(kuang)可以(yi)獲得同樣的酸。費(fei)(fei)米將元素取名“hesperium”，并曾(ceng)在他1938年(nian)(nian)的諾貝(bei)爾獎演(yan)說中提及。然而(er)，他們的研究(jiu)成果其實是鋇、氪(ke)等許多其他元素的混合物。但(dan)由于(yu)當時核分裂尚未發現，這(zhe)個誤會便一直延續。

1940年(nian)美(mei)國G.T.西博格、E.M.埃德(de)溫·麥克米倫、J.W.肯尼(ni)迪和(he)A.C.沃爾(er)用(yong)152.4cm回旋加速器加速的16兆電子伏氘核(he)轟擊鈾時發(fa)現钚(bu)-238。第二年(nian)又發(fa)現钚(bu)的最重要的同位素(su)钚(bu)-239。

1941年，經找到(dao)周期(qi)表(biao)中最后一個可(ke)能存(cun)在的元素，而(er)考慮過“ultimium”或“extremium”等名(ming)稱(cheng)。

元素簡介

钚(bu)（Plutonium），原(yuan)子序數為94，元素(su)符號(hao)是Pu，是一種(zhong)具放(fang)射性(xing)的超鈾元素(su)。半衰期為24萬(wan)5千年(nian)。它屬于錒(a)系(xi)金屬，外表呈(cheng)銀白色，接觸空氣后(hou)容易銹蝕、氧化，在表面生(sheng)成無光澤的二氧化钚(bu)。

钚有(you)六(liu)種(zhong)同位素(su)(su)和四種(zhong)氧化態(tai)，易和碳、鹵素(su)(su)、氮、硅起化學反應。钚暴露在潮濕的(de)空(kong)氣中時(shi)會產生氧化物(wu)和氫化物(wu)，其體積最大(da)可膨(peng)脹70%，屑狀(zhuang)的(de)钚能(neng)自(zi)燃。它也是(shi)一種(zhong)放射性毒物(wu)，會于骨髓中富集。因此，操作、處理钚元(yuan)素(su)(su)具有(you)一定的(de)危險性。

物理性質

钚(bu)(bu)和(he)多數金屬(shu)一樣具銀灰(hui)色外表，又(you)與鎳特別相似，但它在(zai)氧化后會迅(xun)速轉為暗灰(hui)色（有時呈(cheng)黃色或橄欖(lan)綠）。钚(bu)(bu)在(zai)室溫下以α型存在(zai)，是(shi)元(yuan)素最普(pu)遍(bian)的(de)(de)結構(gou)型態（同(tong)素異形體），質(zhi)地(di)如鑄(zhu)鐵(tie)般堅而質(zhi)脆，但與其他(ta)金屬(shu)制成合金后又(you)變得柔(rou)軟而富(fu)延(yan)展(zhan)性(xing)。钚(bu)(bu)和(he)多數金屬(shu)不(bu)同(tong)，它不(bu)是(shi)熱和(he)電的(de)(de)良好導體。它的(de)(de)熔點很低（640°C），而沸點異常的(de)(de)高（3235°C）。

钚在室溫(wen)時(shi)(shi)的電阻(zu)率(lv)比一(yi)般金屬(shu)高很(hen)多(duo)，而且钚和多(duo)數金屬(shu)相(xiang)反，其電阻(zu)率(lv)隨溫(wen)度降低而提(ti)高。但(dan)研究指出，當溫(wen)度降至100K以下時(shi)(shi)，钚的電阻(zu)率(lv)會急劇降低。電阻(zu)率(lv)由于輻射損傷，會在20K之后逐(zhu)漸提(ti)高，速(su)率(lv)因(yin)同位素結(jie)構而異。

钚具有自(zi)發輻(fu)射性質(zhi)，使得晶(jing)體(ti)結構產生疲(pi)勞，即原有秩序的(de)原子排列(lie)因(yin)為輻(fu)射而隨時間產生紊亂。然而，當溫(wen)度(du)上升超過100K時，自(zi)發輻(fu)射也能(neng)導致退(tui)火，削(xue)弱(ruo)疲(pi)勞現象。

钚和多(duo)數金(jin)屬(shu)不(bu)同：它的密度在(zai)熔化時變大（約2.5%），但液態(tai)金(jin)屬(shu)的密度又隨溫度呈(cheng)線(xian)性(xing)下降(jiang)。另(ling)外，接(jie)近熔點時，钚的液態(tai)金(jin)屬(shu)具有很高的黏(nian)性(xing)和表面張(zhang)力（相較(jiao)于(yu)其他金(jin)屬(shu)）。

钚(bu)(bu)最普遍釋放的游(you)離(li)輻射(she)(she)類型(xing)是α粒子(zi)發射(she)(she)（即釋放出(chu)高能(neng)的氦(hai)原子(zi)核(he)）。最典型(xing)的一種核(he)武器核(he)心即是以5公斤（約(yue)12.5×1024個(ge)(ge)）钚(bu)(bu)原子(zi)構成。由(you)于钚(bu)(bu)的半衰期為24100年，故其每秒約(yue)有(you)11.5×1012個(ge)(ge)钚(bu)(bu)原子(zi)產生衰變(bian)，發射(she)(she)出(chu)5.157MeV的α粒子(zi)，相(xiang)當于9.68瓦(wa)特能(neng)量。α粒子(zi)的減速會(hui)釋放出(chu)熱能(neng)，使觸摸時(shi)感覺溫(wen)暖。

化學性質

钚(bu)及其(qi)(qi)同位素因為其(qi)(qi)放射性而(er)(er)有一定危(wei)險性。钚(bu)產生的(de)(de)α射線并不(bu)(bu)會穿(chuan)透人(ren)體的(de)(de)皮膚而(er)(er)進(jin)入(ru)人(ren)體，但钚(bu)可能(neng)被人(ren)體吸(xi)入(ru)或消化(hua)而(er)(er)進(jin)入(ru)人(ren)體從(cong)而(er)(er)對內臟造(zao)成(cheng)不(bu)(bu)利影(ying)響。α射線會造(zao)成(cheng)細胞的(de)(de)損(sun)傷、染色體的(de)(de)損(sun)傷，理論上(shang)可能(neng)導致(zhi)癌(ai)癥(zheng)發病率的(de)(de)上(shang)升(sheng)。但是(shi)這種(zhong)影(ying)響并不(bu)(bu)會比其(qi)(qi)它能(neng)放出(chu)α射線的(de)(de)放射性物(wu)質(zhi)危(wei)害更大(da)(da)。相(xiang)比之下，钚(bu)的(de)(de)半衰期很長，使得(de)單位時間里的(de)(de)輻射量相(xiang)對要(yao)小(xiao)，危(wei)害也就(jiu)更小(xiao)。在自然(ran)界廣泛(fan)存在的(de)(de)氡的(de)(de)放射危(wei)害就(jiu)要(yao)比钚(bu)大(da)(da)的(de)(de)多。钚(bu)容易在人(ren)體的(de)(de)肝臟和骨骼中聚集，但該過(guo)程非常(chang)緩慢。

在20世(shi)紀四十年代，美國就有26名工作人(ren)員(yuan)因(yin)核武(wu)器研究，受到了钚(bu)的(de)污染。但是在他(ta)們身上并沒有出現嚴重的(de)健康(kang)影(ying)響，更(geng)沒有人(ren)因(yin)此而死亡。

在一般情況下，钚有六種同(tong)素異(yi)形(xing)體，并在高溫、限定壓力范(fan)圍(wei)下有第(di)七種（zeta，ζ）存在。這些(xie)同(tong)素異(yi)形(xing)體的(de)內能(neng)相近，但(dan)擁有截然(ran)不(bu)同(tong)的(de)密度(du)(du)和晶(jing)體結(jie)構。因(yin)此(ci)钚對(dui)溫度(du)(du)、壓力以及化學性質的(de)變化十分(fen)敏(min)感，各(ge)同(tong)素異(yi)形(xing)體的(de)體積并隨(sui)相變而(er)具有極大差異(yi)性。密度(du)(du)因(yin)同(tong)素異(yi)形(xing)體而(er)異(yi)，范(fan)圍(wei)自16.00g/cm3到(dao)19.86g/cm3不(bu)等(deng)。

諸多(duo)同素(su)(su)異(yi)形體的(de)(de)存在，造成钚(bu)的(de)(de)狀態易變，使钚(bu)元素(su)(su)的(de)(de)制(zhi)造變得非常困難。例(li)如，α型(xing)存在于(yu)室溫(wen)(wen)的(de)(de)純钚(bu)中。它(ta)和鑄鐵有許多(duo)相似加工后(hou)性(xing)(xing)質，但只要(yao)稍微提高溫(wen)(wen)度，便會轉(zhuan)成具有可(ke)塑性(xing)(xing)和可(ke)鍛造性(xing)(xing)的(de)(de)β型(xing)。造成钚(bu)復(fu)雜相圖的(de)(de)背(bei)后(hou)因素(su)(su)迄今仍(reng)未(wei)被完整(zheng)解惑(huo)。α型(xing)屬于(yu)低對稱性(xing)(xing)的(de)(de)單斜(xie)結構，因此(ci)促成它(ta)的(de)(de)易碎性(xing)(xing)、強度、壓(ya)縮性(xing)(xing)及低傳(chuan)導性(xing)(xing)。

钚(bu)(bu)是(shi)一(yi)(yi)種具放射(she)性的(de)(de)(de)錒系金屬。它(ta)的(de)(de)(de)5f電子(zi)(zi)是(shi)離域(yu)和定(ding)域(yu)之(zhi)間的(de)(de)(de)過(guo)渡界線。钚(bu)(bu)因此常被認為是(shi)最復雜的(de)(de)(de)元素之(zhi)一(yi)(yi)。它(ta)的(de)(de)(de)同(tong)位素钚(bu)(bu)-239是(shi)三個最重要的(de)(de)(de)易(yi)裂(lie)(lie)變同(tong)位素之(zhi)一(yi)(yi)（另(ling)外二者為鈾-233和鈾-235）；钚(bu)(bu)-241也具有高(gao)度易(yi)裂(lie)(lie)變性。所謂的(de)(de)(de)具“易(yi)裂(lie)(lie)變性”（fissile），是(shi)指同(tong)位素的(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)核(he)受到慢(man)中子(zi)(zi)撞(zhuang)擊(ji)后，能夠產生(sheng)核(he)分裂(lie)(lie)，并另(ling)釋放出(chu)足以支(zhi)持核(he)連鎖反(fan)應、進一(yi)(yi)步促使原(yuan)子(zi)(zi)核(he)分裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)中子(zi)(zi)。

環狀金屬(shu)钚重5.3公斤，直(zhi)徑約11厘米，足夠制作一枚核彈。它(ta)的形(xing)狀有助于維系臨界安全。

钚(bu)(bu)(bu)有二(er)十種(zhong)放(fang)射性同(tong)(tong)位(wei)素(su)。在自(zi)然界中(zhong)只找(zhao)(zhao)到兩種(zhong)钚(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)位(wei)素(su)，一(yi)種(zhong)是(shi)從氟碳鈰鑭(lan)礦(kuang)中(zhong)找(zhao)(zhao)到的(de)(de)(de)微量(liang)钚(bu)(bu)(bu)-244，已知钚(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)中(zhong)壽命最長的(de)(de)(de)是(shi)钚(bu)(bu)(bu)-244，半衰期是(shi)8.26×107年(nian)，它(ta)具有足夠長的(de)(de)(de)半衰期，可能是(shi)地球上原始(shi)存在的(de)(de)(de)。另(ling)一(yi)種(zhong)是(shi)從含鈾礦(kuang)物中(zhong)找(zhao)(zhao)到的(de)(de)(de)钚(bu)(bu)(bu)-239，是(shi)鈾-238吸收自(zi)然界里的(de)(de)(de)中(zhong)子(zi)而形成的(de)(de)(de)。其他钚(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)位(wei)素(su)都(dou)是(shi)通過人工核(he)反應合成的(de)(de)(de)。

其中壽命最長的有钚(bu)(bu)-244（半(ban)衰期(qi)為8080萬年）、钚(bu)(bu)-242（半(ban)衰期(qi)為373300年）及钚(bu)(bu)-239（半(ban)衰期(qi)為24110年）。其余的放射性(xing)同位(wei)素半(ban)衰期(qi)都低于7000年。钚(bu)(bu)也有八種亞穩態(tai)，但狀態(tai)并不穩定、半(ban)衰期(qi)都不超過(guo)一秒。

钚的(de)同(tong)(tong)位(wei)素的(de)質(zhi)量數(shu)范圍從228到247不等(deng)。其中質(zhi)量數(shu)低于钚-244（最(zui)穩定(ding)的(de)同(tong)(tong)位(wei)素）的(de)同(tong)(tong)位(wei)素，主要(yao)的(de)衰(shuai)變(bian)(bian)方(fang)式(shi)是自發裂(lie)變(bian)(bian)和α衰(shuai)變(bian)(bian)，衰(shuai)變(bian)(bian)產(chan)物通常生成鈾（92個質(zhi)子）和镎(na)（93個質(zhi)子）的(de)同(tong)(tong)位(wei)素（忽略裂(lie)變(bian)(bian)過(guo)程(cheng)產(chan)生之二(er)子核的(de)大范圍）。質(zhi)量數(shu)大于钚-244的(de)同(tong)(tong)位(wei)素則以(yi)β衰(shuai)變(bian)(bian)為主要(yao)衰(shuai)變(bian)(bian)方(fang)式(shi)，衰(shuai)變(bian)(bian)產(chan)物多為镅（95個質(zhi)子）。钚-241是镎(na)衰(shuai)變(bian)(bian)系的(de)母(mu)同(tong)(tong)位(wei)素，透過(guo)β粒子或(huo)電子放射衰(shuai)變(bian)(bian)成镅-241。

钚(bu)-238和(he)钚(bu)-239是最普遍的人造同位素。钚(bu)-239是使(shi)用(yong)鈾(you)（U）和(he)中(zhong)子（n），并以镎(na)（Np-239）作(zuo)為中(zhong)間(jian)體，產生(sheng)β衰變（β）。透過(guo)反(fan)應1合(he)成。

鈾(you)(you)-235裂(lie)變(bian)中的(de)中子被鈾(you)(you)-238原子核俘獲、形(xing)(xing)成(cheng)鈾(you)(you)-239；β衰變(bian)將一個中子轉變(bian)成(cheng)質子，形(xing)(xing)成(cheng)镎-239（半(ban)衰期為(wei)2.36日），另(ling)一次(ci)β衰變(bian)則形(xing)(xing)成(cheng)钚-239。合金(jin)管計劃(hua)的(de)學者曾在1940年推導出此反(fan)應式。

钚-238是(shi)以氘(dao)核（D，重(zhong)氫的原子核）撞擊鈾-238。透過反(fan)應(ying)2合(he)成。

在(zai)此反應過程中(zhong)，一個氘核撞擊鈾-238，生成(cheng)(cheng)兩個中(zhong)子和镎(na)-238；镎(na)-238再發(fa)射(she)負β粒子、產生自發(fa)衰變，形(xing)成(cheng)(cheng)钚-238。

钚(bu)同(tong)位(wei)素(su)會(hui)發(fa)生放射性衰變(bian)(bian)，釋(shi)放出(chu)衰變(bian)(bian)熱。不同(tong)的同(tong)位(wei)素(su)，單位(wei)質(zhi)量所釋(shi)出(chu)的熱量也(ye)有所差異。衰變(bian)(bian)熱的單位(wei)通常以“瓦特/公(gong)斤”或“毫瓦特/公(gong)克”計。所有同(tong)位(wei)素(su)在衰變(bian)(bian)時都會(hui)釋(shi)放出(chu)微弱(ruo)的伽馬射線。

它最穩定的(de)同(tong)位素是钚-244，半衰期約為八千萬年，足夠(gou)使钚以微(wei)量存(cun)在(zai)于自然(ran)環境中。

钚(bu)最重(zhong)要(yao)的同位素是钚(bu)-239，半衰期為24100年，常被用制核(he)子武器。钚(bu)-239和钚(bu)-241都(dou)易于裂(lie)變，即(ji)它們的原子核(he)可以(yi)在慢速熱中子撞擊下產生(sheng)核(he)分裂(lie)，釋(shi)放出能量、伽馬射(she)線（γ射(she)線）以(yi)及中子輻射(she)，從而形成(cheng)核(he)連鎖反應，并應用在核(he)武器與核(he)反應爐上。

钚(bu)-238的半衰(shuai)期為88年，并放(fang)出阿爾法粒(li)子(zi)（α粒(li)子(zi)）。它是放(fang)射性同位(wei)素熱電機的熱量來源，常(chang)用于驅動太空船。

钚-240自發裂變的比率很高，容易(yi)造成中子通(tong)量激(ji)增(zeng)，因而(er)影(ying)響了钚作(zuo)為核武及反應(ying)器燃料的適用性。

分離钚同(tong)位(wei)素的過程(cheng)成本極高(gao)又(you)耗時費力，因(yin)此钚的特(te)定同(tong)位(wei)素時幾乎都是以特(te)殊反應合(he)成。

1940年(nian)，格(ge)(ge)倫(lun)·西奧多·西博(bo)格(ge)(ge)和埃(ai)德溫·麥(mai)克米(mi)倫(lun)首度(du)在(zai)柏(bo)克萊加州大學實(shi)驗(yan)(yan)室，以氘撞擊鈾(you)-238而合成(cheng)钚(bu)元素(su)(su)。麥(mai)克米(mi)倫(lun)將(jiang)這個(ge)新(xin)元素(su)(su)取名Pluto（意為冥王星），西博(bo)格(ge)(ge)便開(kai)玩笑提(ti)議定(ding)其元素(su)(su)符號為Pu（音類(lei)似英語(yu)中(zhong)表(biao)嫌惡時的口語(yu)“pew”）。科學家隨后(hou)在(zai)自然界中(zhong)發現了微(wei)(wei)量的钚(bu)。二(er)次大戰(zhan)(zhan)時曼哈頓計劃則首度(du)將(jiang)制(zhi)造微(wei)(wei)量钚(bu)元素(su)(su)列為主要任務(wu)之一(yi)，曼哈頓計劃后(hou)來成(cheng)功研制(zhi)出第(di)一(yi)個(ge)原子彈。1945年(nian)7月的第(di)一(yi)次核(he)(he)(he)試驗(yan)(yan)“三一(yi)原子彈”，以及(ji)第(di)二(er)次、投(tou)于長崎市的“胖子原子彈”，都使用(yong)了钚(bu)制(zhi)作內核(he)(he)(he)部分。關于钚(bu)元素(su)(su)的人體輻射實(shi)驗(yan)(yan)研究(jiu)并在(zai)未經(jing)受試者同(tong)意之下(xia)進行，二(er)次大戰(zhan)(zhan)期(qi)間及(ji)戰(zhan)(zhan)后(hou)都有數(shu)次核(he)(he)(he)試驗(yan)(yan)相(xiang)關意外，其中(zhong)有的甚至造成(cheng)傷亡。核(he)(he)(he)能(neng)發電(dian)廠核(he)(he)(he)廢料的清除，以及(ji)冷戰(zhan)(zhan)期(qi)間所(suo)打造的核(he)(he)(he)武建設(she)在(zai)核(he)(he)(he)武裁減后(hou)的廢用(yong)，都延伸出日后(hou)核(he)(he)(he)武擴散(san)以及(ji)環境等問題。非陸(lu)上核(he)(he)(he)試驗(yan)(yan)也會(hui)釋出殘余的原子塵(chen)，現已依《部分禁止核(he)(he)(he)試驗(yan)(yan)條約》明令禁止。

晶體結構

單斜晶(jing)(jing)(jing)系。單斜晶(jing)(jing)(jing)型(xing)(xing)（钚α和钚β）、斜方(fang)晶(jing)(jing)(jing)型(xing)(xing)（钚γ）、面心立方(fang)晶(jing)(jing)(jing)型(xing)(xing)（钚δ）、體心四方(fang)晶(jing)(jing)(jing)型(xing)(xing)（钚δ'）、體心立方(fang)晶(jing)(jing)(jing)型(xing)(xing)（钚ε）。

室溫(wen)時，純钚金屬是銀灰色(se)、但因氧(yang)化而(er)銹蝕。钚在(zai)水溶(rong)液中形(xing)成四(si)種離子(zi)氧(yang)化態：

Pu（III）—Pu3+（藍紫色）

Pu（IV）—Pu4+（黃棕色）

Pu（V）—PuO2+（粉紅(hong)色）

Pu（VI）—PuO22+（粉桔色）

Pu（VII）—PuO53-（綠色）七價離子較稀有(you)钚溶(rong)液所(suo)呈現的顏色決定于氧化態(tai)和(he)酸陰離子的性質。

钚(bu)的酸陰離子種類影響了錯合（原(yuan)子與中(zhong)心(xin)原(yuan)子結合）的程度。

三(san)氟(fu)化(hua)钚為(wei)藍(lan)紫色固體，熔點為(wei)1425±3℃；在(zai)(zai)沒有鋁或(huo)鋯離子存在(zai)(zai)時，很難溶(rong)于酸中。三(san)氟(fu)化(hua)钚可由钚(IV)的(de)硝酸鹽、氧化(hua)物、氫氧化(hua)物等化(hua)合物與無水(shui)氟(fu)化(hua)氫在(zai)(zai)550~600℃反應制(zhi)得，也可在(zai)(zai)含钚(III)的(de)水(shui)溶(rong)液(ye)中加入(ru)氟(fu)離子沉淀而制(zhi)得。三(san)氟(fu)化(hua)钚是還(huan)原法(fa)制(zhi)金屬钚的(de)原料。

四(si)氟化(hua)钚(bu)(bu)為淡棕色（PuF4·2.5H2O為粉紅色），熔點(dian)為1037℃，沸點(dian)約1277℃；微溶(rong)于水，只能溶(rong)于含有硼酸(suan)、鋁(III)或鐵(tie)(III)的(de)溶(rong)液(ye)中。四(si)氟化(hua)钚(bu)(bu)可由钚(bu)(bu)(IV)的(de)氧(yang)化(hua)物、硝酸(suan)鹽(yan)、草(cao)酸(suan)鹽(yan)等化(hua)合物在(zai)有氧(yang)氣存在(zai)的(de)條件下(xia)與無水氟化(hua)氫進行(xing)高溫反應而制(zhi)得。四(si)氟化(hua)钚(bu)(bu)也是(shi)還原法(fa)制(zhi)金屬钚(bu)(bu)的(de)原料。

六(liu)(liu)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)在-180℃時是(shi)白色(se)固體，液態和氣態呈棕色(se)到紅(hong)棕色(se)，熔(rong)點為(wei)(wei)51.59℃，沸點為(wei)(wei)62.16℃；六(liu)(liu)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)在熱力學(xue)上是(shi)不穩定的(de)(de)，它(ta)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)很強的(de)(de)氧化(hua)(hua)劑；能(neng)與四(si)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)鈾(you)、二(er)氧化(hua)(hua)硫、一(yi)(yi)氧化(hua)(hua)碳、二(er)氧化(hua)(hua)碳等反(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)四(si)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)，與潮(chao)濕(shi)空氣或水發生非常激(ji)烈的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)；六(liu)(liu)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)由于α輻(fu)解而(er)不斷生成(cheng)四(si)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)。六(liu)(liu)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)可由二(er)氧化(hua)(hua)钚(bu)(bu)或四(si)氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)在500~700℃高溫下與氟(fu)(fu)(fu)(fu)氣反(fan)應(ying)(ying)制得。钚(bu)(bu)(VI)的(de)(de)其他氟(fu)(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)物有PuO2F2、M2PuO2F4·H2O和MPuO2F3·H2O（M為(wei)(wei)NH4、Na、K等）。

三(san)氯化(hua)钚(bu)是(shi)藍(lan)至綠(lv)色的(de)固(gu)體，熔(rong)點(dian)為(wei)750℃，沸點(dian)為(wei)1767℃；易(yi)吸潮，易(yi)溶于酸和水。三(san)氯化(hua)钚(bu)可由(you)(you)多(duo)種方法制備，通常由(you)(you)二(er)氧化(hua)钚(bu)與光氣在高溫下反應而(er)制得。在制備中，大多(duo)數其他元素生成揮(hui)發性的(de)氯化(hua)物，而(er)三(san)氯化(hua)钚(bu)不揮(hui)發，因而(er)钚(bu)的(de)純度較高。三(san)氯化(hua)钚(bu)也(ye)是(shi)制備金屬(shu)钚(bu)的(de)一(yi)種化(hua)合物。

四(si)氯化钚是不穩定化合物(wu)(wu)，容易分(fen)解，不易制得。钚(IV)的其(qi)他氯化物(wu)(wu)有M2PuCl6（M為Cs、Rb、K、Na等）。

其他已(yi)經(jing)制得的化(hua)合(he)物還有：三(san)溴(xiu)化(hua)钚，熔(rong)點(dian)約(yue)為681℃；三(san)碘(dian)化(hua)钚，熔(rong)點(dian)約(yue)777℃。

二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)是綠棕色(se)到(dao)(dao)黃(huang)棕色(se)的(de)固(gu)體，在(zai)(zai)氦(hai)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)熔(rong)(rong)(rong)點(dian)為(wei)(wei)2280±30℃，蒸氣(qi)壓很低；它的(de)化(hua)(hua)學惰(duo)(duo)性很大，在(zai)(zai)鹽酸和硝酸中(zhong)(zhong)溶解極慢且不(bu)完全(quan)，在(zai)(zai)沸騰的(de)氫溴酸中(zhong)(zhong)溶解較快，用(yong)硫酸氫鈉等(deng)熔(rong)(rong)(rong)劑在(zai)(zai)熔(rong)(rong)(rong)融條(tiao)件下可溶解二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)；高(gao)溫下二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)可與(yu)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)氫反應生(sheng)成三(san)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)，有(you)氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)存在(zai)(zai)時生(sheng)成四(si)氟(fu)(fu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)；高(gao)溫下與(yu)氟(fu)(fu)作用(yong)生(sheng)成六氟(fu)(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)，與(yu)鋅鎂合(he)金反應還原生(sheng)成金屬(shu)钚(bu)(bu)。由(you)(you)(you)于二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)具有(you)高(gao)熔(rong)(rong)(rong)點(dian)、輻照穩定、同金屬(shu)互(hu)容(rong)以(yi)及容(rong)易(yi)制(zhi)備等(deng)特性，是核燃料的(de)一種適用(yong)的(de)組成形(xing)式。二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)可由(you)(you)(you)金屬(shu)钚(bu)(bu)或其化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)（磷(lin)酸鹽除外(wai)）在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)中(zhong)(zhong)灼燒(shao)制(zhi)得(de)，也可由(you)(you)(you)含氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)在(zai)(zai)真(zhen)空(kong)或惰(duo)(duo)性氣(qi)氛中(zhong)(zhong)加熱到(dao)(dao)1000℃而制(zhi)得(de)。β-三(san)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)二(er)(er)(er)钚(bu)(bu)的(de)熔(rong)(rong)(rong)點(dian)為(wei)(wei)2085±25℃；可由(you)(you)(you)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)與(yu)碳(tan)在(zai)(zai)氦(hai)中(zhong)(zhong)加熱到(dao)(dao)1625℃制(zhi)得(de)。α-三(san)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)二(er)(er)(er)钚(bu)(bu)可由(you)(you)(you)在(zai)(zai)真(zhen)空(kong)中(zhong)(zhong)加熱二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)到(dao)(dao)1650～1800℃而制(zhi)得(de)。α-三(san)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)二(er)(er)(er)钚(bu)(bu)由(you)(you)(you)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)(hua)時損(sun)失氧(yang)(yang)(yang)而制(zhi)得(de)，其熔(rong)(rong)(rong)點(dian)為(wei)(wei)2360±20℃。

碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)：已知(zhi)有二(er)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)三钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、三碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)和(he)(he)二(er)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)。室(shi)溫下(xia)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)空氣中穩(wen)定，但(dan)在(zai)400℃時則劇烈(lie)燃燒；不(bu)與冷水(shui)作(zuo)用，但(dan)與熱水(shui)反應生(sheng)成三價氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)、氫(qing)和(he)(he)甲烷的(de)(de)混合物(wu)，以(yi)及(ji)少量的(de)(de)其他碳(tan)(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)；碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)與冷硝酸作(zuo)用很慢。三碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)性質(zhi)與碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)略有不(bu)同，三碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)高溫下(xia)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)作(zuo)用及(ji)在(zai)酸和(he)(he)沸水(shui)中的(de)(de)水(shui)解作(zuo)用都比(bi)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)弱。钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)可(ke)(ke)由金屬钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)或(huo)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)高溫下(xia)與石(shi)墨反應而(er)制得(de)。反應條件不(bu)同，可(ke)(ke)以(yi)制得(de)不(bu)同組(zu)分的(de)(de)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)。钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)由于具有較高的(de)(de)導熱性、低(di)的(de)(de)蒸氣壓和(he)(he)較大的(de)(de)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)密度，可(ke)(ke)以(yi)做核反應堆的(de)(de)燃料。

氮(dan)(dan)化物：已知钚(bu)(bu)的唯一氮(dan)(dan)化物為(wei)氮(dan)(dan)化钚(bu)(bu)。氮(dan)(dan)化钚(bu)(bu)在氬氣氛中熔點為(wei)2450±50℃；遇冷水(shui)緩慢水(shui)解并生成二氧化钚(bu)(bu)，氮(dan)(dan)化钚(bu)(bu)易溶(rong)于無機(ji)酸中；與(yu)氮(dan)(dan)化鈾能形(xing)成一系列固(gu)溶(rong)體。氮(dan)(dan)化钚(bu)(bu)具(ju)備核(he)燃料的

某些(xie)特性(xing)，如熔點(dian)高、钚密度高和好的導熱性(xing)，但(dan)它的主要缺點(dian)是在(zai)高溫下揮發性(xing)較高和易分(fen)解。氮化(hua)(hua)钚可(ke)由(you)氫化(hua)(hua)钚與氮在(zai)高于230℃時反應而制得。

草(cao)(cao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)：钚(bu)(III)的(de)(de)草(cao)(cao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)Pu2(C2O4)3·10H2O和钚(bu)(IV)的(de)(de)Pu(C2O4)2·6H2O都是難(nan)溶性化合物(wu)，隨著加熱，它(ta)們逐漸失(shi)去(qu)其結晶(jing)水，隨后分解，最終(zhong)產物(wu)為二氧化钚(bu)。钚(bu)的(de)(de)草(cao)(cao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)可由钚(bu)的(de)(de)相應氧化態(tai)的(de)(de)鹽(yan)的(de)(de)稀酸(suan)(suan)(suan)溶液(ye)與(yu)草(cao)(cao)酸(suan)(suan)(suan)或草(cao)(cao)酸(suan)(suan)(suan)鈉沉淀而制(zhi)得。

能(neng)源(yuan)與(yu)熱(re)(re)源(yuan)：同(tong)位素钚-238的(de)半衰期為87.74年(nian)。它(ta)會放出(chu)大量熱(re)(re)能(neng)，伴隨(sui)著低(di)能(neng)的(de)伽馬和自(zi)發裂變射(she)線/粒子。它(ta)是(shi)α輻(fu)射(she)體，同(tong)時具有(you)高輻(fu)射(she)能(neng)及低(di)穿透性，故僅需低(di)度防(fang)護措施。單一紙(zhi)張就可以抵(di)擋(dang)钚-238所放射(she)出(chu)的(de)α粒子；同(tong)時，每公斤的(de)钚-238可產生約570瓦特熱(re)(re)能(neng)。

毒性分析

對钚毒(du)性(xing)的(de)(de)誤(wu)解由(you)來(lai)已久，關(guan)于它是劇毒(du)的(de)(de)物質、“一丁點就能致人死亡”的(de)(de)說法在(zai)西(xi)方世(shi)界也(ye)同樣流(liu)傳廣(guang)泛(fan)。推測(ce)，钚可能是受到了(le)劇毒(du)的(de)(de)釙的(de)(de)牽連。兩者的(de)(de)衰變類型相同，化學符號接近（Po、Pu），連中(zhong)文寫法、讀音都那么那么的(de)(de)相近，也(ye)難怪不(bu)明真(zhen)相的(de)(de)群眾們(men)把他們(men)的(de)(de)各類性(xing)質掰到一起去。

流言

據BBC報道，前(qian)英(ying)國政(zheng)府輻(fu)射事務(wu)顧問(wen)巴斯比(bi)博士(shi)表(biao)示(shi)，日本核電(dian)站(zhan)的(de)問(wen)題極為嚴(yan)重，尤其令人擔心的(de)是(shi)福島(dao)核電(dian)站(zhan)三號(hao)反應(ying)堆(dui)。他稱，該(gai)反應(ying)堆(dui)遇到麻(ma)煩，因為它(ta)使(shi)用的(de)是(shi)一種不(bu)同(tong)的(de)燃料：它(ta)不(bu)是(shi)鈾(you)，而(er)是(shi)一種鈾(you)钚(bu)混合燃料，而(er)钚(bu)是(shi)極為危險的(de)，因此一旦(dan)這種物質(zhi)(zhi)泄漏出來，將使(shi)海嘯災難雪上(shang)加霜(shuang)。钚(bu)是(shi)世界上(shang)毒(du)性(xing)第二大(da)的(de)物質(zhi)(zhi)（世界上(shang)毒(du)性(xing)第一大(da)的(de)物質(zhi)(zhi)為釙(li)）。一片藥(yao)片大(da)小的(de)钚(bu)，足(zu)以(yi)毒(du)死(si)2億人，5克(ke)的(de)钚(bu)足(zu)以(yi)毒(du)死(si)所有人類。钚(bu)的(de)毒(du)性(xing)比(bi)砒霜(shuang)大(da)4．86億倍(bei)。

真相

2011年3月(yue)14日(ri)凌晨03：11的(de)(de)BBC新(xin)(xin)聞，報道(dao)了前英國政府輻射事務(wu)顧問(wen)巴斯比博士（Dr Christopher Busby）對福島核電站3號(hao)(hao)機組的(de)(de)擔憂(you)。這條新(xin)(xin)聞的(de)(de)背景(jing)是(shi)(shi)(shi)日(ri)本(ben)內閣官(guan)房長官(guan)枝野幸(xing)男2011年3月(yue)13日(ri)警(jing)告說，福島第一核電站3號(hao)(hao)機組反應(ying)堆面臨遭遇外部氫(qing)氣(qi)爆炸風險(xian)。但是(shi)(shi)(shi)關于钚(bu)的(de)(de)毒性(xing)問(wen)題，卻不似(si)流言(yan)所描(miao)述的(de)(de)那么可怕。“一片(pian)藥片(pian)大小的(de)(de)钚(bu)足以(yi)毒死2億(yi)人，5克的(de)(de)钚(bu)足以(yi)毒死所有人類”的(de)(de)說法更是(shi)(shi)(shi)沒有任何的(de)(de)科學依據(ju)。香港無線電視的(de)(de)新(xin)(xin)聞節目曾引(yin)用此謠傳，結果被當地監管機構(gou)警(jing)告，指報道(dao)令觀眾驚恐，未有提供足夠證據(ju)確(que)保(bao)報道(dao)準(zhun)確(que)。

結論

钚的(de)(de)毒性并沒有謠言描述(shu)的(de)(de)那么可(ke)怕(pa)，“5克(ke)的(de)(de)钚足以毒死(si)所有人類(lei)”純(chun)屬無(wu)稽之談。使(shi)(shi)用(yong)鈾钚混合燃料的(de)(de)反應堆(dui)如(ru)果發生爆炸泄露，并不會比使(shi)(shi)用(yong)鈾燃料的(de)(de)傳統反應堆(dui)要來(lai)(lai)的(de)(de)更危險(xian)。對(dui)于钚危害的(de)(de)擔憂，更多的(de)(de)是來(lai)(lai)自于钚的(de)(de)電離輻(fu)射(she)能力。

钚衰變時會(hui)產(chan)生α射線。α射線的穿透能力非常弱(ruo)，在空(kong)氣中(zhong)前進幾厘米就將能量耗盡。對于環境(jing)中(zhong)的钚并不用太擔心。一旦钚進入到(dao)人(ren)體內，形成的內照射會(hui)對人(ren)體有一定(ding)的影響。

根據報(bao)導，中國(guo)核(he)科學家(jia)鄧稼先曾在1979年(nian)一次核(he)航彈空投(tou)試(shi)驗失敗后接觸過用于(yu)制造其核(he)裝置的(de)(de)钚，最終仍(reng)活到1986年(nian)（死因為長(chang)期放射(she)傷害導致(zhi)的(de)(de)癌癥），可見钚并沒有如謠言(yan)中所描述(shu)的(de)(de)劇烈(lie)急(ji)毒性。

而英(ying)國女王伊莉莎白二(er)世訪問哈(ha)維爾核(he)子實驗(yan)室時，就曾受邀(yao)觸摸了一(yi)塊以塑料包裹的(de)钚(bu)環，以親自體會(hui)其(qi)溫暖(nuan)的(de)觸感。基于钚(bu)本身(shen)的(de)化(hua)學毒性并不(bu)(bu)那(nei)么大，電離輻射能力也不(bu)(bu)比(bi)其(qi)它放(fang)射性元素(su)要來的(de)特殊，加上(shang)鈾钚(bu)混(hun)合燃(ran)(ran)料里钚(bu)也只(zhi)有7%，3號(hao)反應堆如(ru)果(guo)發生(sheng)爆炸(zha)泄露，并不(bu)(bu)會(hui)比(bi)其(qi)它使用鈾燃(ran)(ran)料的(de)反應堆要來的(de)更危險。