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應用領域

同位素钚-239是核(he)武器(qi)中最(zui)重要的(de)(de)(de)(de)裂變成份。將钚核(he)置入反射(she)體（質量(liang)(liang)(liang)數大的(de)(de)(de)(de)物(wu)質的(de)(de)(de)(de)反射(she)層）中，能使逃(tao)逸的(de)(de)(de)(de)中子再反射(she)回彈心(xin)，減少中子的(de)(de)(de)(de)損失，進(jin)而降低钚達到臨(lin)界質量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)標準量(liang)(liang)(liang)：從(cong)原需16公斤的(de)(de)(de)(de)钚，可減少至10公斤，即一個(ge)直(zhi)徑約10厘米(mi)的(de)(de)(de)(de)球體的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)。它的(de)(de)(de)(de)臨(lin)界質量(liang)(liang)(liang)約僅有鈾(you)-235的(de)(de)(de)(de)三分之一。

曼(man)哈(ha)頓(dun)計劃期間制造的“胖子原(yuan)子彈(dan)”型钚彈(dan)，為了達到(dao)極高的密度而(er)選擇使用易(yi)爆炸(zha)、壓縮的钚，再結合中心(xin)中子源，以刺激反應進行、提高反應效率。因此，钚彈(dan)只需6.2公斤钚便可達到(dao)爆炸(zha)當(dang)量，相當(dang)于兩萬噸的三(san)硝基甲苯(ben)（TNT）。在理想假設中，僅(jin)僅(jin)4公斤的钚原(yuan)料（甚至(zhi)更(geng)少(shao)），只要搭配(pei)(pei)復雜(za)的裝配(pei)(pei)設計，就可制造出(chu)一個原(yuan)子彈(dan)。

核廢料(liao)：一(yi)般輕水(shui)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)爐(lu)所產生(sheng)的(de)核廢料(liao)中(zhong)(zhong)含有钚(bu)(bu)(bu)(bu)，但為钚(bu)(bu)(bu)(bu)-242、钚(bu)(bu)(bu)(bu)-239和(he)钚(bu)(bu)(bu)(bu)-238的(de)混合物(wu)。它的(de)濃度不(bu)(bu)足以制作成核武器，不(bu)(bu)過可以改用作一(yi)次性的(de)混氧燃(ran)料(liao)（MOX fuel）。在(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)爐(lu)中(zhong)(zhong)以慢速熱中(zhong)(zhong)子(zi)放射線照射钚(bu)(bu)(bu)(bu)時(shi)，會偶然發生(sheng)中(zhong)(zhong)子(zi)俘(fu)獲，而增加钚(bu)(bu)(bu)(bu)-242和(he)钚(bu)(bu)(bu)(bu)-240的(de)量。因(yin)此(ci)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)進行(xing)到(dao)第二輪之后(hou)，钚(bu)(bu)(bu)(bu)只能(neng)和(he)快(kuai)中(zhong)(zhong)子(zi)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)堆反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)、消耗。在(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)器中(zhong)(zhong)沒有快(kuai)中(zhong)(zhong)子(zi)時(shi)（普遍(bian)情況下），剩余的(de)钚(bu)(bu)(bu)(bu)通常(chang)會被遺棄，形成壽命(ming)長、處(chu)理棘手的(de)核廢料(liao)。

歷史沿革

1934年(nian)，恩里科·費米和羅(luo)馬大(da)學的(de)(de)(de)研究團隊(dui)發布消息表示(shi)他(ta)們(men)發現(xian)了(le)元(yuan)素(su)(su)94。1783年(nian)胡(hu)塞(sai)·德盧亞(ya)爾(er)和浮士圖·德盧亞(ya)爾(er)兄(xiong)弟發現(xian)從黑鎢礦可(ke)以(yi)獲得(de)同樣的(de)(de)(de)酸。費米將元(yuan)素(su)(su)取名(ming)“hesperium”，并曾在他(ta)1938年(nian)的(de)(de)(de)諾貝爾(er)獎(jiang)演說中提及。然而，他(ta)們(men)的(de)(de)(de)研究成(cheng)果其實(shi)是鋇、氪(ke)等許多其他(ta)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)混合物(wu)。但(dan)由(you)于當(dang)時核分裂尚未發現(xian)，這(zhe)個誤會便(bian)一直延續。

1940年美國G.T.西博格(ge)、E.M.埃(ai)德溫·麥克米倫、J.W.肯尼迪和A.C.沃爾用(yong)152.4cm回旋加速器加速的(de)16兆(zhao)電(dian)子伏氘核轟擊鈾(you)時發(fa)現(xian)钚-238。第(di)二(er)年又(you)發(fa)現(xian)钚的(de)最重要的(de)同位素钚-239。

1941年，經找到周期表(biao)中(zhong)最后一(yi)個(ge)可(ke)能存(cun)在(zai)的元素，而考慮過“ultimium”或“extremium”等(deng)名稱。

元素簡介

钚（Plutonium），原子序數為94，元(yuan)素符號是Pu，是一種具放射(she)性(xing)的(de)超鈾元(yuan)素。半衰期為24萬5千年。它(ta)屬于錒系金屬，外(wai)表呈(cheng)銀白(bai)色，接觸(chu)空氣(qi)后容(rong)易銹蝕、氧化，在表面生成無光澤的(de)二氧化钚。

钚有六種同(tong)位素和四種氧(yang)化(hua)態(tai)，易和碳、鹵(lu)素、氮、硅起(qi)化(hua)學反應。钚暴(bao)露在潮濕的(de)(de)空氣中時會產生氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)和氫(qing)化(hua)物(wu)(wu)，其體(ti)積最(zui)大(da)可膨脹70%，屑狀的(de)(de)钚能自燃(ran)。它也是一種放射性(xing)毒物(wu)(wu)，會于骨髓中富集。因(yin)此，操作(zuo)、處理(li)钚元素具有一定的(de)(de)危險性(xing)。

物理性質

钚(bu)和多(duo)數金(jin)屬一樣具銀(yin)灰色外表，又與鎳特別相似(si)，但它(ta)在氧化(hua)后會迅(xun)速轉為暗灰色（有時呈黃色或橄(gan)欖綠(lv)）。钚(bu)在室溫下以(yi)α型(xing)存在，是元素最普遍(bian)的(de)結構型(xing)態（同素異(yi)形(xing)體），質(zhi)(zhi)地如鑄鐵(tie)般堅而(er)(er)質(zhi)(zhi)脆，但與其(qi)他(ta)金(jin)屬制成合(he)金(jin)后又變得柔軟而(er)(er)富延展性。钚(bu)和多(duo)數金(jin)屬不(bu)同，它(ta)不(bu)是熱和電的(de)良好導體。它(ta)的(de)熔點很低（640°C），而(er)(er)沸點異(yi)常的(de)高（3235°C）。

钚在(zai)室溫(wen)時(shi)的(de)電阻(zu)(zu)率(lv)(lv)比一般金(jin)屬(shu)高(gao)很多，而且钚和多數金(jin)屬(shu)相反，其電阻(zu)(zu)率(lv)(lv)隨溫(wen)度降低而提高(gao)。但研究指出，當溫(wen)度降至100K以下時(shi)，钚的(de)電阻(zu)(zu)率(lv)(lv)會急劇降低。電阻(zu)(zu)率(lv)(lv)由(you)于(yu)輻(fu)射損(sun)傷，會在(zai)20K之(zhi)后逐漸提高(gao)，速率(lv)(lv)因同位素(su)結構而異。

钚具有自發(fa)輻射性質，使(shi)得晶體結構產(chan)(chan)生疲勞(lao)，即原有秩序的原子排列因為輻射而(er)隨時間產(chan)(chan)生紊亂(luan)。然而(er)，當溫(wen)度(du)上升超過100K時，自發(fa)輻射也能導致退火，削弱疲勞(lao)現象。

钚(bu)和(he)多數金屬(shu)(shu)不同(tong)：它的密度在熔化時(shi)(shi)變(bian)大（約2.5%），但液態金屬(shu)(shu)的密度又隨溫度呈線性下降。另外，接近熔點(dian)時(shi)(shi)，钚(bu)的液態金屬(shu)(shu)具有很(hen)高的黏性和(he)表(biao)面張力（相(xiang)較于(yu)其(qi)他金屬(shu)(shu)）。

钚(bu)最(zui)普遍釋(shi)(shi)放的游離輻射(she)類型(xing)是(shi)α粒子(zi)發(fa)射(she)（即(ji)釋(shi)(shi)放出高能(neng)的氦原(yuan)子(zi)核(he)）。最(zui)典型(xing)的一種核(he)武器(qi)核(he)心即(ji)是(shi)以(yi)5公(gong)斤(jin)（約12.5×1024個）钚(bu)原(yuan)子(zi)構成。由于(yu)钚(bu)的半衰期為24100年，故其(qi)每秒約有11.5×1012個钚(bu)原(yuan)子(zi)產(chan)生衰變，發(fa)射(she)出5.157MeV的α粒子(zi)，相當于(yu)9.68瓦特能(neng)量(liang)。α粒子(zi)的減(jian)速會釋(shi)(shi)放出熱能(neng)，使(shi)觸摸時(shi)感覺溫暖。

化學性質

钚(bu)及其(qi)同位(wei)素因為其(qi)放(fang)(fang)射(she)性(xing)而有一定(ding)危(wei)險性(xing)。钚(bu)產(chan)生的(de)(de)(de)α射(she)線(xian)(xian)并(bing)不會(hui)穿透人(ren)(ren)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)皮膚而進(jin)入人(ren)(ren)體(ti)(ti)，但钚(bu)可能被人(ren)(ren)體(ti)(ti)吸入或消化(hua)而進(jin)入人(ren)(ren)體(ti)(ti)從而對內臟造(zao)成(cheng)(cheng)不利影響。α射(she)線(xian)(xian)會(hui)造(zao)成(cheng)(cheng)細胞的(de)(de)(de)損傷(shang)、染色體(ti)(ti)的(de)(de)(de)損傷(shang)，理(li)論(lun)上可能導致(zhi)癌癥發病率(lv)的(de)(de)(de)上升。但是這種(zhong)影響并(bing)不會(hui)比其(qi)它能放(fang)(fang)出α射(she)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)放(fang)(fang)射(she)性(xing)物質危(wei)害(hai)更(geng)大(da)。相比之下，钚(bu)的(de)(de)(de)半衰期很長，使得單位(wei)時間(jian)里的(de)(de)(de)輻射(she)量相對要小(xiao)，危(wei)害(hai)也就(jiu)(jiu)更(geng)小(xiao)。在自(zi)然界廣泛存在的(de)(de)(de)氡的(de)(de)(de)放(fang)(fang)射(she)危(wei)害(hai)就(jiu)(jiu)要比钚(bu)大(da)的(de)(de)(de)多。钚(bu)容易在人(ren)(ren)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)肝臟和(he)骨(gu)骼中聚集，但該(gai)過程非常(chang)緩慢。

在(zai)(zai)20世紀四十年(nian)代，美國就有26名(ming)工(gong)作人員因核武器研(yan)究，受到了(le)钚(bu)的污染。但是在(zai)(zai)他們身上并沒有出現嚴重的健康影響，更(geng)沒有人因此而死亡。

在(zai)一般(ban)情況(kuang)下，钚有(you)六種同素異(yi)(yi)(yi)(yi)形(xing)體(ti)，并(bing)在(zai)高(gao)溫、限定壓力范圍(wei)下有(you)第七種（zeta，ζ）存在(zai)。這(zhe)些同素異(yi)(yi)(yi)(yi)形(xing)體(ti)的(de)內能相近，但擁(yong)有(you)截然(ran)不同的(de)密度(du)和晶體(ti)結構。因(yin)此钚對溫度(du)、壓力以及化學(xue)性質的(de)變(bian)化十分(fen)敏感(gan)，各同素異(yi)(yi)(yi)(yi)形(xing)體(ti)的(de)體(ti)積(ji)并(bing)隨相變(bian)而具有(you)極大差異(yi)(yi)(yi)(yi)性。密度(du)因(yin)同素異(yi)(yi)(yi)(yi)形(xing)體(ti)而異(yi)(yi)(yi)(yi)，范圍(wei)自(zi)16.00g/cm3到19.86g/cm3不等。

諸(zhu)多(duo)同素異形體的存在，造(zao)(zao)(zao)成钚的狀(zhuang)態(tai)易變，使钚元素的制造(zao)(zao)(zao)變得非(fei)常困難。例如，α型(xing)存在于室溫(wen)的純钚中。它和鑄鐵(tie)有(you)許(xu)多(duo)相似加工后性(xing)(xing)質，但只要稍(shao)微提高溫(wen)度，便會轉成具有(you)可塑性(xing)(xing)和可鍛造(zao)(zao)(zao)性(xing)(xing)的β型(xing)。造(zao)(zao)(zao)成钚復(fu)雜相圖的背后因(yin)素迄今仍未被完整(zheng)解惑。α型(xing)屬于低對稱性(xing)(xing)的單斜結(jie)構，因(yin)此(ci)促成它的易碎性(xing)(xing)、強度、壓縮性(xing)(xing)及低傳(chuan)導性(xing)(xing)。

钚(bu)(bu)是一(yi)種具放射性(xing)(xing)的錒系金屬。它(ta)的5f電子是離域和(he)定域之(zhi)間(jian)的過渡界(jie)線。钚(bu)(bu)因此常被認為是最(zui)復雜(za)的元素之(zhi)一(yi)。它(ta)的同位(wei)素钚(bu)(bu)-239是三個最(zui)重要的易(yi)裂(lie)變同位(wei)素之(zhi)一(yi)（另外二者為鈾-233和(he)鈾-235）；钚(bu)(bu)-241也(ye)具有高(gao)度易(yi)裂(lie)變性(xing)(xing)。所(suo)謂的具“易(yi)裂(lie)變性(xing)(xing)”（fissile），是指(zhi)同位(wei)素的原子核受到慢中子撞擊后，能(neng)夠(gou)產生核分裂(lie)，并(bing)另釋放出足以支持核連鎖(suo)反應、進一(yi)步促使原子核分裂(lie)的中子。

環狀(zhuang)金屬钚重5.3公斤，直徑約11厘米，足夠(gou)制作一枚核彈。它的形狀(zhuang)有助于(yu)維系(xi)臨界安全。

钚(bu)(bu)有(you)二(er)十種(zhong)放射(she)性同位(wei)素。在自然(ran)界(jie)中(zhong)只(zhi)找(zhao)到兩(liang)種(zhong)钚(bu)(bu)同位(wei)素，一種(zhong)是(shi)從氟碳鈰鑭礦中(zhong)找(zhao)到的(de)(de)(de)微量钚(bu)(bu)-244，已知钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)同位(wei)素中(zhong)壽命(ming)最長的(de)(de)(de)是(shi)钚(bu)(bu)-244，半(ban)衰期是(shi)8.26×107年，它具有(you)足夠長的(de)(de)(de)半(ban)衰期，可(ke)能是(shi)地球上(shang)原始存在的(de)(de)(de)。另(ling)一種(zhong)是(shi)從含鈾礦物中(zhong)找(zhao)到的(de)(de)(de)钚(bu)(bu)-239，是(shi)鈾-238吸收自然(ran)界(jie)里的(de)(de)(de)中(zhong)子而形成(cheng)的(de)(de)(de)。其他钚(bu)(bu)同位(wei)素都是(shi)通(tong)過(guo)人工核反應(ying)合成(cheng)的(de)(de)(de)。

其中壽命最長的(de)有钚-244（半(ban)衰期(qi)為8080萬年）、钚-242（半(ban)衰期(qi)為373300年）及钚-239（半(ban)衰期(qi)為24110年）。其余的(de)放(fang)射性同位素(su)半(ban)衰期(qi)都低(di)于7000年。钚也有八種亞穩態，但(dan)狀態并不穩定、半(ban)衰期(qi)都不超過一(yi)秒。

钚(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)同位素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)數范(fan)圍(wei)(wei)從228到247不等。其(qi)中質量(liang)數低(di)于(yu)钚(bu)-244（最穩定的(de)(de)(de)(de)(de)同位素(su)）的(de)(de)(de)(de)(de)同位素(su)，主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)方式是自發裂(lie)變(bian)(bian)(bian)和α衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)，衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)產物通(tong)常生(sheng)成(cheng)鈾（92個(ge)質子(zi)）和镎(na)（93個(ge)質子(zi)）的(de)(de)(de)(de)(de)同位素(su)（忽略裂(lie)變(bian)(bian)(bian)過(guo)程產生(sheng)之二子(zi)核的(de)(de)(de)(de)(de)大范(fan)圍(wei)(wei)）。質量(liang)數大于(yu)钚(bu)-244的(de)(de)(de)(de)(de)同位素(su)則以(yi)β衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)為主要(yao)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)方式，衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)產物多(duo)為镅(mei)（95個(ge)質子(zi)）。钚(bu)-241是镎(na)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)母(mu)同位素(su)，透過(guo)β粒子(zi)或電(dian)子(zi)放射(she)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)成(cheng)镅(mei)-241。

钚(bu)-238和(he)钚(bu)-239是最普(pu)遍的人造(zao)同位素。钚(bu)-239是使用鈾(you)（U）和(he)中(zhong)子（n），并以镎（Np-239）作為中(zhong)間體(ti)，產生β衰(shuai)變（β）。透過反(fan)應1合成。

鈾-235裂變(bian)中的中子(zi)被鈾-238原子(zi)核俘獲(huo)、形(xing)成(cheng)鈾-239；β衰變(bian)將(jiang)一個中子(zi)轉變(bian)成(cheng)質(zhi)子(zi)，形(xing)成(cheng)镎-239（半(ban)衰期為2.36日(ri)），另一次β衰變(bian)則形(xing)成(cheng)钚(bu)-239。合金管計劃(hua)的學者曾在1940年推導出此反應式。

钚-238是以氘(dao)核（D，重氫的(de)原子核）撞擊鈾-238。透過(guo)反(fan)應2合成。

在此(ci)反應過程中(zhong)(zhong)，一(yi)個氘(dao)核撞擊(ji)鈾-238，生成(cheng)兩個中(zhong)(zhong)子和镎(na)-238；镎(na)-238再發射負β粒(li)子、產(chan)生自發衰變，形成(cheng)钚-238。

钚同(tong)(tong)位(wei)(wei)素會發生(sheng)放射(she)性衰(shuai)變(bian)，釋放出(chu)衰(shuai)變(bian)熱。不同(tong)(tong)的同(tong)(tong)位(wei)(wei)素，單位(wei)(wei)質量所(suo)釋出(chu)的熱量也有(you)所(suo)差異(yi)。衰(shuai)變(bian)熱的單位(wei)(wei)通常以“瓦特(te)(te)/公斤”或“毫瓦特(te)(te)/公克”計。所(suo)有(you)同(tong)(tong)位(wei)(wei)素在(zai)衰(shuai)變(bian)時都會釋放出(chu)微弱的伽馬射(she)線。

它最穩定的同位素是钚(bu)-244，半衰期約為八千萬年，足夠(gou)使钚(bu)以(yi)微量存在于(yu)自然環境中(zhong)。

钚(bu)最重要的同位(wei)素是钚(bu)-239，半(ban)衰期(qi)為(wei)24100年(nian)，常被(bei)用(yong)制核(he)子(zi)(zi)武器。钚(bu)-239和钚(bu)-241都易于裂變，即(ji)它們的原子(zi)(zi)核(he)可以(yi)在慢速熱(re)中子(zi)(zi)撞擊下產(chan)生(sheng)核(he)分裂，釋放出能(neng)量(liang)、伽馬射(she)線（γ射(she)線）以(yi)及中子(zi)(zi)輻(fu)射(she)，從而形成(cheng)核(he)連(lian)鎖反應(ying)(ying)，并應(ying)(ying)用(yong)在核(he)武器與核(he)反應(ying)(ying)爐上。

钚-238的半衰期為88年，并(bing)放出阿爾法粒子（α粒子）。它是放射性同位素熱(re)(re)電機的熱(re)(re)量來源，常用于(yu)驅(qu)動太空船。

钚-240自(zi)發裂變的(de)比率很高(gao)，容(rong)易造成中子通量激增，因而影響了钚作為核武(wu)及(ji)反應器燃料的(de)適用(yong)性。

分離(li)钚(bu)(bu)同(tong)位素的(de)過(guo)程(cheng)成本極高又耗時費力，因(yin)此钚(bu)(bu)的(de)特定(ding)同(tong)位素時幾乎都是(shi)以特殊反應合成。

1940年，格倫·西(xi)奧多·西(xi)博格和埃德溫·麥(mai)克(ke)米倫首(shou)度在柏(bo)克(ke)萊加州大(da)(da)學實驗室，以(yi)氘(dao)撞(zhuang)擊(ji)鈾-238而(er)合成钚(bu)元素。麥(mai)克(ke)米倫將(jiang)這個新元素取(qu)名Pluto（意為(wei)冥王(wang)星），西(xi)博格便開玩笑提議定其(qi)元素符號(hao)為(wei)Pu（音類似英語中(zhong)表嫌惡時的(de)(de)(de)口語“pew”）。科學家隨后(hou)(hou)在自然界中(zhong)發現(xian)了微量的(de)(de)(de)钚(bu)。二(er)次(ci)大(da)(da)戰(zhan)時曼哈(ha)頓計劃則首(shou)度將(jiang)制(zhi)(zhi)造(zao)微量钚(bu)元素列為(wei)主要任務之一(yi)，曼哈(ha)頓計劃后(hou)(hou)來成功研制(zhi)(zhi)出(chu)(chu)第一(yi)個原(yuan)子(zi)(zi)(zi)彈。1945年7月的(de)(de)(de)第一(yi)次(ci)核(he)試驗“三一(yi)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)彈”，以(yi)及第二(er)次(ci)、投(tou)于(yu)長崎市的(de)(de)(de)“胖子(zi)(zi)(zi)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)彈”，都(dou)使用了钚(bu)制(zhi)(zhi)作內核(he)部分。關于(yu)钚(bu)元素的(de)(de)(de)人體輻射實驗研究(jiu)并在未經受試者同意之下進行，二(er)次(ci)大(da)(da)戰(zhan)期間及戰(zhan)后(hou)(hou)都(dou)有數次(ci)核(he)試驗相(xiang)關意外，其(qi)中(zhong)有的(de)(de)(de)甚至造(zao)成傷亡。核(he)能發電廠核(he)廢料的(de)(de)(de)清除，以(yi)及冷(leng)戰(zhan)期間所打(da)造(zao)的(de)(de)(de)核(he)武(wu)(wu)建設在核(he)武(wu)(wu)裁減后(hou)(hou)的(de)(de)(de)廢用，都(dou)延伸(shen)出(chu)(chu)日后(hou)(hou)核(he)武(wu)(wu)擴散以(yi)及環境等問(wen)題(ti)。非陸上(shang)核(he)試驗也會釋出(chu)(chu)殘余的(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)塵，現(xian)已依《部分禁止核(he)試驗條約(yue)》明令禁止。

晶體結構

單(dan)斜晶系。單(dan)斜晶型(xing)(xing)（钚(bu)α和钚(bu)β）、斜方晶型(xing)(xing)（钚(bu)γ）、面心立方晶型(xing)(xing)（钚(bu)δ）、體心四(si)方晶型(xing)(xing)（钚(bu)δ'）、體心立方晶型(xing)(xing)（钚(bu)ε）。

室溫時，純钚金屬(shu)是(shi)銀灰色(se)、但因氧(yang)化而銹蝕。钚在水(shui)溶液(ye)中(zhong)形(xing)成四種離子氧(yang)化態：

Pu（III）—Pu3+（藍紫色）

Pu（IV）—Pu4+（黃(huang)棕色）

Pu（V）—PuO2+（粉紅色）

Pu（VI）—PuO22+（粉桔色）

Pu（VII）—PuO53-（綠色）七價離子(zi)較稀有钚溶液所呈現的(de)顏色決定于氧化(hua)態和酸陰離子(zi)的(de)性質。

钚的酸(suan)陰離(li)子(zi)種(zhong)類影響了錯合（原子(zi)與中心原子(zi)結合）的程度。

三氟(fu)化(hua)(hua)钚(bu)為藍(lan)紫色(se)固(gu)體，熔點為1425±3℃；在沒有鋁或鋯離子存在時，很難溶于酸中(zhong)。三氟(fu)化(hua)(hua)钚(bu)可(ke)由(you)钚(bu)(IV)的硝酸鹽、氧化(hua)(hua)物(wu)、氫氧化(hua)(hua)物(wu)等化(hua)(hua)合物(wu)與(yu)無(wu)水氟(fu)化(hua)(hua)氫在550~600℃反應制(zhi)得，也可(ke)在含(han)钚(bu)(III)的水溶液中(zhong)加(jia)入氟(fu)離子沉淀而(er)制(zhi)得。三氟(fu)化(hua)(hua)钚(bu)是還原(yuan)法制(zhi)金屬钚(bu)的原(yuan)料。

四氟(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)為淡棕色（PuF4·2.5H2O為粉紅(hong)色），熔點為1037℃，沸(fei)點約1277℃；微溶于水(shui)，只能溶于含有硼酸(suan)、鋁(lv)(III)或鐵(III)的溶液(ye)中。四氟(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)可(ke)由钚(bu)(bu)(IV)的氧化(hua)(hua)物、硝酸(suan)鹽(yan)(yan)、草酸(suan)鹽(yan)(yan)等化(hua)(hua)合(he)物在有氧氣(qi)存在的條件(jian)下與(yu)無水(shui)氟(fu)化(hua)(hua)氫進行高溫反應而制得(de)。四氟(fu)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)也是還原(yuan)(yuan)法制金屬钚(bu)(bu)的原(yuan)(yuan)料(liao)。

六氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚在(zai)-180℃時(shi)是(shi)(shi)白色固體，液(ye)態(tai)(tai)和(he)氣態(tai)(tai)呈棕色到紅(hong)棕色，熔點為(wei)51.59℃，沸點為(wei)62.16℃；六氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚在(zai)熱(re)力學上是(shi)(shi)不穩定的，它是(shi)(shi)一個很強的氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑；能與四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈾(you)、二(er)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硫、一氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳、二(er)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳等反(fan)應生成四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚，與潮濕(shi)空(kong)氣或水發生非常激(ji)烈的反(fan)應；六氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚由于α輻解(jie)而不斷生成四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚。六氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚可由二(er)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚或四(si)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚在(zai)500~700℃高溫下與氟(fu)氣反(fan)應制得。钚(VI)的其他氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物有PuO2F2、M2PuO2F4·H2O和(he)MPuO2F3·H2O（M為(wei)NH4、Na、K等）。

三(san)(san)氯化(hua)(hua)钚(bu)是藍至綠色的(de)(de)固體，熔點為(wei)750℃，沸點為(wei)1767℃；易吸潮，易溶(rong)于酸和水。三(san)(san)氯化(hua)(hua)钚(bu)可由多種(zhong)方(fang)法制備，通(tong)常由二氧化(hua)(hua)钚(bu)與光氣在高溫下反應而(er)制得。在制備中，大多數其他元素生(sheng)成揮(hui)發性的(de)(de)氯化(hua)(hua)物，而(er)三(san)(san)氯化(hua)(hua)钚(bu)不(bu)揮(hui)發，因而(er)钚(bu)的(de)(de)純度較高。三(san)(san)氯化(hua)(hua)钚(bu)也(ye)是制備金屬钚(bu)的(de)(de)一種(zhong)化(hua)(hua)合(he)物。

四氯化钚(bu)是不穩定化合物(wu)，容易分(fen)解，不易制得。钚(bu)(IV)的(de)其他氯化物(wu)有M2PuCl6（M為Cs、Rb、K、Na等）。

其他已經制(zhi)得(de)的(de)化(hua)合物(wu)還有：三(san)(san)溴化(hua)钚，熔點約(yue)為681℃；三(san)(san)碘化(hua)钚，熔點約(yue)777℃。

二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)是(shi)綠棕色到(dao)黃棕色的(de)(de)(de)固體，在(zai)(zai)(zai)(zai)氦氣(qi)中的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點為2280±30℃，蒸氣(qi)壓很(hen)低；它的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)惰性很(hen)大，在(zai)(zai)(zai)(zai)鹽酸(suan)和(he)硝(xiao)酸(suan)中溶(rong)解(jie)極慢(man)且不完(wan)全，在(zai)(zai)(zai)(zai)沸騰的(de)(de)(de)氫(qing)溴酸(suan)中溶(rong)解(jie)較快，用(yong)硫酸(suan)氫(qing)鈉(na)等熔(rong)(rong)劑在(zai)(zai)(zai)(zai)熔(rong)(rong)融條件下可(ke)溶(rong)解(jie)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)；高溫下二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)可(ke)與氟化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)反應生成(cheng)三(san)氟化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物，有(you)氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)時(shi)生成(cheng)四氟化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物；高溫下與氟作用(yong)生成(cheng)六氟化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)，與鋅鎂(mei)合(he)金反應還原生成(cheng)金屬钚(bu)(bu)。由(you)于二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)具(ju)有(you)高熔(rong)(rong)點、輻照穩定、同(tong)金屬互容以(yi)及容易制(zhi)備等特(te)性，是(shi)核燃料的(de)(de)(de)一種適用(yong)的(de)(de)(de)組成(cheng)形式。二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)可(ke)由(you)金屬钚(bu)(bu)或其(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物（磷酸(suan)鹽除外(wai)）在(zai)(zai)(zai)(zai)空(kong)氣(qi)中灼燒制(zhi)得(de)(de)，也可(ke)由(you)含氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物在(zai)(zai)(zai)(zai)真空(kong)或惰性氣(qi)氛中加熱到(dao)1000℃而(er)制(zhi)得(de)(de)。β-三(san)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點為2085±25℃；可(ke)由(you)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)與碳在(zai)(zai)(zai)(zai)氦中加熱到(dao)1625℃制(zhi)得(de)(de)。α-三(san)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)可(ke)由(you)在(zai)(zai)(zai)(zai)真空(kong)中加熱二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)到(dao)1650～1800℃而(er)制(zhi)得(de)(de)。α-三(san)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)由(you)二(er)(er)(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)損失(shi)氧(yang)(yang)(yang)而(er)制(zhi)得(de)(de)，其(qi)熔(rong)(rong)點為2360±20℃。

碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物：已知(zhi)有(you)(you)二(er)(er)(er)(er)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)三钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、三碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)和(he)(he)二(er)(er)(er)(er)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)。室溫下(xia)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)(zai)(zai)空氣(qi)中穩定，但在(zai)(zai)(zai)400℃時則劇烈燃燒；不(bu)與(yu)冷水作(zuo)用，但與(yu)熱(re)水反應生成三價氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物、氫(qing)(qing)和(he)(he)甲烷的(de)(de)(de)(de)混合物，以及少量的(de)(de)(de)(de)其他碳(tan)(tan)(tan)(tan)氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合物；碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)與(yu)冷硝(xiao)酸(suan)作(zuo)用很慢(man)。三碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性質與(yu)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)略有(you)(you)不(bu)同(tong)(tong)，三碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)(zai)(zai)高溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作(zuo)用及在(zai)(zai)(zai)酸(suan)和(he)(he)沸水中的(de)(de)(de)(de)水解作(zuo)用都比碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)弱(ruo)。钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物可由(you)金屬钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、二(er)(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)或氫(qing)(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)(zai)(zai)高溫下(xia)與(yu)石墨反應而(er)制得。反應條件(jian)不(bu)同(tong)(tong)，可以制得不(bu)同(tong)(tong)組分的(de)(de)(de)(de)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物。钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物由(you)于具有(you)(you)較高的(de)(de)(de)(de)導(dao)熱(re)性、低的(de)(de)(de)(de)蒸氣(qi)壓和(he)(he)較大的(de)(de)(de)(de)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)密度(du)，可以做核(he)反應堆的(de)(de)(de)(de)燃料。

氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)物：已知钚(bu)(bu)(bu)的唯(wei)一(yi)氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)物為氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)。氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)在氬氣氛中(zhong)熔點(dian)為2450±50℃；遇冷(leng)水(shui)緩慢水(shui)解并生成二氧化(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)，氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)易溶于無機酸中(zhong)；與氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)鈾能(neng)形成一(yi)系(xi)列(lie)固溶體。氮(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)具(ju)備核燃料(liao)的

某些特性(xing)，如熔點(dian)高、钚密度高和好(hao)的導熱性(xing)，但(dan)它的主(zhu)要缺(que)點(dian)是在(zai)高溫下揮發性(xing)較高和易分(fen)解。氮化(hua)钚可由氫化(hua)钚與(yu)氮在(zai)高于(yu)230℃時反(fan)應而制得(de)。

草(cao)酸(suan)鹽(yan)：钚(bu)(bu)(III)的(de)(de)(de)草(cao)酸(suan)鹽(yan)Pu2(C2O4)3·10H2O和钚(bu)(bu)(IV)的(de)(de)(de)Pu(C2O4)2·6H2O都是難溶性化(hua)合物，隨著加熱(re)，它們逐漸(jian)失去其結晶(jing)水，隨后(hou)分(fen)解，最終產物為二氧化(hua)钚(bu)(bu)。钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)草(cao)酸(suan)鹽(yan)可由钚(bu)(bu)的(de)(de)(de)相應氧化(hua)態的(de)(de)(de)鹽(yan)的(de)(de)(de)稀酸(suan)溶液與草(cao)酸(suan)或(huo)草(cao)酸(suan)鈉沉(chen)淀(dian)而制得。

能(neng)源與熱源：同(tong)位素钚(bu)(bu)-238的(de)半衰期為87.74年。它(ta)(ta)會(hui)放出大量(liang)熱能(neng)，伴隨著低能(neng)的(de)伽(jia)馬和自(zi)發裂變射線/粒子。它(ta)(ta)是(shi)α輻射體，同(tong)時(shi)具(ju)有高輻射能(neng)及(ji)低穿透性(xing)，故僅需低度(du)防護措施。單(dan)一(yi)紙張就可(ke)以抵擋(dang)钚(bu)(bu)-238所放射出的(de)α粒子；同(tong)時(shi)，每公(gong)斤的(de)钚(bu)(bu)-238可(ke)產(chan)生約570瓦特(te)熱能(neng)。

毒性分析

對钚(bu)(bu)毒(du)性(xing)的(de)誤解由(you)來(lai)已久，關于它(ta)是(shi)劇毒(du)的(de)物質、“一丁點就能(neng)致人死亡”的(de)說法(fa)在西方世界也同樣流傳廣泛。推(tui)測，钚(bu)(bu)可能(neng)是(shi)受(shou)到了(le)劇毒(du)的(de)釙的(de)牽(qian)連(lian)。兩者的(de)衰變類(lei)型相(xiang)同，化(hua)學符號接近（Po、Pu），連(lian)中(zhong)文寫法(fa)、讀音都(dou)那(nei)么那(nei)么的(de)相(xiang)近，也難怪不明真(zhen)相(xiang)的(de)群眾們(men)把他們(men)的(de)各(ge)類(lei)性(xing)質掰到一起去。

流言

據(ju)BBC報(bao)道，前英國政府輻射事務(wu)顧問(wen)巴斯比博(bo)士表示，日(ri)本核(he)電站的(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)極(ji)為嚴重，尤其令人(ren)擔心(xin)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)福(fu)島核(he)電站三號反應(ying)堆。他稱，該反應(ying)堆遇到麻煩，因(yin)為它使用的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)一種不(bu)同的(de)(de)(de)(de)燃料：它不(bu)是(shi)(shi)鈾，而是(shi)(shi)一種鈾钚(bu)混合燃料，而钚(bu)是(shi)(shi)極(ji)為危險的(de)(de)(de)(de)，因(yin)此一旦這種物(wu)質(zhi)泄漏出來(lai)，將使海嘯(xiao)災(zai)難雪(xue)上(shang)(shang)加霜(shuang)。钚(bu)是(shi)(shi)世界(jie)上(shang)(shang)毒性第二大的(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)（世界(jie)上(shang)(shang)毒性第一大的(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)為釙）。一片藥片大小的(de)(de)(de)(de)钚(bu)，足以毒死(si)2億人(ren)，5克(ke)的(de)(de)(de)(de)钚(bu)足以毒死(si)所有(you)人(ren)類。钚(bu)的(de)(de)(de)(de)毒性比砒霜(shuang)大4．86億倍。

真相

2011年(nian)3月14日(ri)凌晨03：11的BBC新聞，報道了(le)前英國政(zheng)府輻射事務(wu)顧(gu)問巴斯比博士（Dr Christopher Busby）對福(fu)島核(he)電(dian)(dian)站3號機(ji)(ji)組的擔憂。這條新聞的背景是日(ri)本內閣官房長官枝(zhi)野幸男2011年(nian)3月13日(ri)警告說(shuo)，福(fu)島第(di)一核(he)電(dian)(dian)站3號機(ji)(ji)組反應堆(dui)面臨遭遇(yu)外部氫氣爆炸風(feng)險(xian)。但是關于钚的毒(du)性問題，卻不(bu)似流言所(suo)描述的那么可怕。“一片(pian)藥片(pian)大小(xiao)的钚足以(yi)毒(du)死(si)2億人，5克的钚足以(yi)毒(du)死(si)所(suo)有(you)人類”的說(shuo)法更是沒有(you)任何的科學依據(ju)。香港無(wu)線電(dian)(dian)視的新聞節目曾引(yin)用此(ci)謠傳，結果(guo)被當地監(jian)管機(ji)(ji)構(gou)警告，指報道令觀眾(zhong)驚恐(kong)，未有(you)提供足夠證據(ju)確保報道準確。

結論

钚(bu)的毒(du)性(xing)并沒有(you)謠言描(miao)述的那么可怕，“5克(ke)的钚(bu)足(zu)以毒(du)死所有(you)人類”純(chun)屬無稽之談。使用鈾(you)钚(bu)混合燃料的反應堆如果發生(sheng)爆炸泄露，并不會比使用鈾(you)燃料的傳統反應堆要來的更危險。對于钚(bu)危害的擔憂，更多的是來自于钚(bu)的電(dian)離輻(fu)射(she)能力。

钚(bu)衰(shuai)變時會產生α射(she)線。α射(she)線的(de)穿透能力(li)非常弱，在空氣中前(qian)進(jin)幾(ji)厘米(mi)就將能量(liang)耗盡。對于環(huan)境中的(de)钚(bu)并不用太擔心。一(yi)旦钚(bu)進(jin)入到人體(ti)內，形成的(de)內照射(she)會對人體(ti)有一(yi)定的(de)影(ying)響。

根據報導，中(zhong)國核科學(xue)家鄧稼(jia)先曾在1979年一次(ci)核航彈空投試(shi)驗失(shi)敗后接觸過用于(yu)制造(zao)其核裝置(zhi)的(de)钚，最終仍活(huo)到1986年（死因為長(chang)期(qi)放射(she)傷害導致的(de)癌癥），可見钚并沒(mei)有(you)如(ru)謠言中(zhong)所描(miao)述的(de)劇(ju)烈急毒性。

而英國(guo)女王伊莉莎白二世訪問哈維(wei)爾核子實驗(yan)室時，就曾(ceng)受邀(yao)觸(chu)摸了(le)一塊以(yi)塑料包(bao)裹的(de)钚(bu)(bu)(bu)環，以(yi)親自體會其溫暖的(de)觸(chu)感。基于(yu)钚(bu)(bu)(bu)本身(shen)的(de)化學(xue)毒性并不那么(me)大，電離輻(fu)射能力也不比(bi)其它(ta)放射性元素要來(lai)的(de)特殊，加上鈾(you)钚(bu)(bu)(bu)混合(he)燃料里钚(bu)(bu)(bu)也只(zhi)有(you)7%，3號反應堆如果發生(sheng)爆(bao)炸泄(xie)露，并不會比(bi)其它(ta)使用(yong)鈾(you)燃料的(de)反應堆要來(lai)的(de)更危險(xian)。