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應用領域

同位素钚(bu)-239是核武器中(zhong)最重要(yao)的(de)裂變成份。將钚(bu)核置入(ru)反(fan)射(she)(she)體(ti)（質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)數大的(de)物質(zhi)(zhi)的(de)反(fan)射(she)(she)層(ceng)）中(zhong)，能使(shi)逃逸的(de)中(zhong)子再反(fan)射(she)(she)回彈心(xin)，減少中(zhong)子的(de)損失，進而降低钚(bu)達(da)到臨界質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)的(de)標準量(liang)(liang)(liang)：從原需16公斤的(de)钚(bu)，可(ke)減少至(zhi)10公斤，即一個直徑約(yue)10厘米的(de)球體(ti)的(de)量(liang)(liang)(liang)。它的(de)臨界質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)約(yue)僅有鈾(you)-235的(de)三分之一。

曼(man)哈頓(dun)計(ji)劃期間制(zhi)造的(de)“胖子(zi)原子(zi)彈”型钚彈，為了達到極高(gao)的(de)密度而(er)選擇使用(yong)易爆炸、壓縮的(de)钚，再結合中心中子(zi)源，以刺激反(fan)應進行、提高(gao)反(fan)應效率。因(yin)此，钚彈只需6.2公斤(jin)钚便(bian)可達到爆炸當(dang)量(liang)，相當(dang)于兩萬噸的(de)三硝基甲苯（TNT）。在理(li)想假(jia)設(she)中，僅(jin)僅(jin)4公斤(jin)的(de)钚原料（甚至更(geng)少），只要搭配復雜(za)的(de)裝配設(she)計(ji)，就(jiu)可制(zhi)造出一(yi)個(ge)原子(zi)彈。

核廢料(liao)：一般輕(qing)水(shui)反(fan)應(ying)爐所產生的(de)(de)核廢料(liao)中含有钚(bu)(bu)，但為钚(bu)(bu)-242、钚(bu)(bu)-239和钚(bu)(bu)-238的(de)(de)混合物。它的(de)(de)濃度不足(zu)以(yi)制作成(cheng)核武器，不過可以(yi)改用作一次(ci)性的(de)(de)混氧燃料(liao)（MOX fuel）。在(zai)反(fan)應(ying)爐中以(yi)慢速熱中子(zi)放射線(xian)照射钚(bu)(bu)時(shi)，會(hui)(hui)偶然發生中子(zi)俘獲，而增加钚(bu)(bu)-242和钚(bu)(bu)-240的(de)(de)量。因(yin)此反(fan)應(ying)進行(xing)到第二輪之后，钚(bu)(bu)只能和快中子(zi)反(fan)應(ying)堆(dui)反(fan)應(ying)、消耗。在(zai)反(fan)應(ying)器中沒有快中子(zi)時(shi)（普遍情況下），剩余的(de)(de)钚(bu)(bu)通常會(hui)(hui)被遺(yi)棄，形成(cheng)壽(shou)命(ming)長、處理棘手的(de)(de)核廢料(liao)。

歷史沿革

1934年(nian)，恩里科·費(fei)米和羅(luo)馬大學的研究團隊(dui)發布消息表示他(ta)們(men)發現了元素(su)94。1783年(nian)胡塞·德盧亞(ya)爾和浮士圖(tu)·德盧亞(ya)爾兄弟發現從黑鎢礦可(ke)以獲得同樣(yang)的酸。費(fei)米將(jiang)元素(su)取名“hesperium”，并曾在他(ta)1938年(nian)的諾貝爾獎演(yan)說中(zhong)提及。然而，他(ta)們(men)的研究成果其實是(shi)鋇、氪等(deng)許多其他(ta)元素(su)的混合物(wu)。但由于當時核分裂尚未(wei)發現，這個誤會便一直延續。

1940年美(mei)國G.T.西博(bo)格(ge)、E.M.埃德溫·麥(mai)克米倫、J.W.肯尼迪和A.C.沃爾(er)用(yong)152.4cm回(hui)旋加速(su)器加速(su)的16兆(zhao)電子伏氘核轟擊鈾(you)時發現(xian)钚-238。第二年又發現(xian)钚的最(zui)重要的同位素钚-239。

1941年，經找(zhao)到周期表(biao)中(zhong)最后(hou)一個可能(neng)存在的元素，而(er)考慮過“ultimium”或“extremium”等名稱。

元素簡介

钚（Plutonium），原(yuan)子序數為94，元素(su)符號是Pu，是一(yi)種具放射性的超鈾元素(su)。半衰期為24萬5千(qian)年。它屬于錒系金(jin)屬，外表呈銀白(bai)色(se)，接觸(chu)空氣后容(rong)易銹蝕、氧(yang)化，在表面生成無(wu)光澤(ze)的二氧(yang)化钚。

钚(bu)有六種同位(wei)素(su)(su)和四(si)種氧化(hua)(hua)(hua)態，易和碳(tan)、鹵(lu)素(su)(su)、氮、硅起化(hua)(hua)(hua)學反應。钚(bu)暴露(lu)在(zai)潮濕(shi)的(de)空氣中(zhong)時會產生氧化(hua)(hua)(hua)物和氫化(hua)(hua)(hua)物，其體(ti)積最大可膨(peng)脹70%，屑狀的(de)钚(bu)能自燃。它也是一種放射性毒物，會于骨髓中(zhong)富集。因此，操作、處(chu)理钚(bu)元素(su)(su)具有一定的(de)危(wei)險(xian)性。

物理性質

钚(bu)(bu)和多(duo)數金屬一(yi)樣具銀灰色(se)外(wai)表(biao)，又與(yu)鎳特別相似，但它在氧化后會迅速轉(zhuan)為(wei)暗灰色(se)（有時呈黃色(se)或橄(gan)欖綠）。钚(bu)(bu)在室溫下(xia)以α型(xing)(xing)存在，是元素最普遍的(de)結構型(xing)(xing)態（同素異形體），質地如鑄鐵般堅而(er)質脆，但與(yu)其他金屬制成(cheng)合(he)金后又變(bian)得柔軟而(er)富(fu)延展性。钚(bu)(bu)和多(duo)數金屬不同，它不是熱和電的(de)良好導體。它的(de)熔點(dian)很低（640°C），而(er)沸點(dian)異常的(de)高（3235°C）。

钚在(zai)室溫(wen)(wen)時的(de)(de)電(dian)阻(zu)率比一(yi)般(ban)金屬高(gao)很多，而(er)且钚和多數金屬相反，其電(dian)阻(zu)率隨溫(wen)(wen)度降(jiang)(jiang)低(di)而(er)提高(gao)。但研究指出，當溫(wen)(wen)度降(jiang)(jiang)至100K以(yi)下時，钚的(de)(de)電(dian)阻(zu)率會急劇降(jiang)(jiang)低(di)。電(dian)阻(zu)率由于(yu)輻射損傷，會在(zai)20K之(zhi)后逐漸提高(gao)，速率因同位(wei)素結構而(er)異。

钚(bu)具有(you)自發輻(fu)(fu)射(she)性質，使得晶體結構產生疲勞，即原有(you)秩序(xu)的原子排列因(yin)為(wei)輻(fu)(fu)射(she)而(er)隨時(shi)間產生紊亂(luan)。然而(er)，當溫度上升超過100K時(shi)，自發輻(fu)(fu)射(she)也能導致退火，削弱疲勞現象。

钚(bu)和(he)多數(shu)金屬(shu)(shu)不(bu)同：它(ta)的(de)密度在(zai)熔(rong)化時變大（約(yue)2.5%），但液態金屬(shu)(shu)的(de)密度又(you)隨(sui)溫度呈(cheng)線性下降。另(ling)外，接近熔(rong)點時，钚(bu)的(de)液態金屬(shu)(shu)具有很(hen)高的(de)黏(nian)性和(he)表(biao)面(mian)張(zhang)力（相(xiang)較于其他金屬(shu)(shu)）。

钚(bu)(bu)最普遍釋放的(de)游離(li)輻射類型是α粒(li)子(zi)發射（即釋放出(chu)高能(neng)(neng)的(de)氦原(yuan)子(zi)核）。最典(dian)型的(de)一種核武器核心即是以5公斤（約12.5×1024個）钚(bu)(bu)原(yuan)子(zi)構(gou)成。由于钚(bu)(bu)的(de)半衰期為(wei)24100年(nian)，故(gu)其每秒約有11.5×1012個钚(bu)(bu)原(yuan)子(zi)產生衰變，發射出(chu)5.157MeV的(de)α粒(li)子(zi)，相當于9.68瓦特能(neng)(neng)量。α粒(li)子(zi)的(de)減速會釋放出(chu)熱能(neng)(neng)，使觸(chu)摸時感覺溫暖。

化學性質

钚(bu)及其(qi)同位(wei)素因為其(qi)放(fang)(fang)射(she)性而(er)有一(yi)定危(wei)險性。钚(bu)產生的(de)α射(she)線(xian)并(bing)不(bu)會(hui)穿透(tou)人體(ti)的(de)皮膚而(er)進入(ru)人體(ti)，但钚(bu)可能被(bei)人體(ti)吸入(ru)或(huo)消化而(er)進入(ru)人體(ti)從而(er)對(dui)(dui)內臟造成(cheng)不(bu)利影(ying)響。α射(she)線(xian)會(hui)造成(cheng)細(xi)胞的(de)損(sun)傷、染色(se)體(ti)的(de)損(sun)傷，理論上可能導致癌癥發病(bing)率的(de)上升(sheng)。但是這種影(ying)響并(bing)不(bu)會(hui)比其(qi)它能放(fang)(fang)出α射(she)線(xian)的(de)放(fang)(fang)射(she)性物(wu)質(zhi)危(wei)害更大。相(xiang)(xiang)比之(zhi)下，钚(bu)的(de)半(ban)衰期很長，使得單(dan)位(wei)時間里的(de)輻射(she)量相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)要(yao)小，危(wei)害也就更小。在自然界廣泛(fan)存在的(de)氡的(de)放(fang)(fang)射(she)危(wei)害就要(yao)比钚(bu)大的(de)多。钚(bu)容易在人體(ti)的(de)肝臟和骨骼中聚集，但該過程非常(chang)緩慢(man)。

在20世(shi)紀(ji)四十年代，美(mei)國(guo)就(jiu)有(you)26名工(gong)作人(ren)員因(yin)(yin)核武(wu)器(qi)研究，受到了(le)钚的污染。但是在他們(men)身上并沒(mei)(mei)有(you)出(chu)現嚴重的健康影響，更沒(mei)(mei)有(you)人(ren)因(yin)(yin)此而死亡。

在(zai)一般情況下，钚有六(liu)種同(tong)素(su)異(yi)形(xing)體(ti)(ti)，并在(zai)高溫、限定壓力范(fan)圍(wei)下有第(di)七(qi)種（zeta，ζ）存在(zai)。這些同(tong)素(su)異(yi)形(xing)體(ti)(ti)的內能(neng)相(xiang)近(jin)，但擁有截(jie)然不(bu)(bu)同(tong)的密度和晶體(ti)(ti)結構。因此钚對(dui)溫度、壓力以及化學(xue)性質的變(bian)化十分敏(min)感，各同(tong)素(su)異(yi)形(xing)體(ti)(ti)的體(ti)(ti)積并隨相(xiang)變(bian)而具有極大差異(yi)性。密度因同(tong)素(su)異(yi)形(xing)體(ti)(ti)而異(yi)，范(fan)圍(wei)自(zi)16.00g/cm3到19.86g/cm3不(bu)(bu)等。

諸(zhu)多同素(su)異形體(ti)的(de)存在，造成钚(bu)的(de)狀態易變，使(shi)钚(bu)元素(su)的(de)制造變得非常困難。例如，α型(xing)存在于(yu)室溫的(de)純(chun)钚(bu)中(zhong)。它和鑄鐵有(you)許(xu)多相似加工后性(xing)(xing)質，但只(zhi)要稍微提(ti)高(gao)溫度，便(bian)會轉成具有(you)可塑性(xing)(xing)和可鍛(duan)造性(xing)(xing)的(de)β型(xing)。造成钚(bu)復雜相圖的(de)背(bei)后因(yin)素(su)迄今仍未被(bei)完整解惑。α型(xing)屬于(yu)低(di)對稱性(xing)(xing)的(de)單斜(xie)結構，因(yin)此促(cu)成它的(de)易碎性(xing)(xing)、強(qiang)度、壓縮性(xing)(xing)及低(di)傳(chuan)導性(xing)(xing)。

钚(bu)是(shi)一(yi)種具放射性的(de)錒系(xi)金屬。它(ta)的(de)5f電子(zi)是(shi)離域和定域之間的(de)過渡(du)界(jie)線。钚(bu)因此常被認(ren)為是(shi)最復雜的(de)元素之一(yi)。它(ta)的(de)同位素钚(bu)-239是(shi)三個最重(zhong)要的(de)易裂(lie)變(bian)同位素之一(yi)（另外二者為鈾-233和鈾-235）；钚(bu)-241也(ye)具有高度易裂(lie)變(bian)性。所(suo)謂的(de)具“易裂(lie)變(bian)性”（fissile），是(shi)指同位素的(de)原子(zi)核受(shou)到(dao)慢中(zhong)子(zi)撞擊后(hou)，能夠(gou)產(chan)生核分(fen)裂(lie)，并另釋放出足以(yi)支持核連鎖反應、進一(yi)步(bu)促使(shi)原子(zi)核分(fen)裂(lie)的(de)中(zhong)子(zi)。

環(huan)狀金屬钚重5.3公(gong)斤(jin)，直徑約11厘米(mi)，足夠制作一枚(mei)核(he)彈。它(ta)的(de)形(xing)狀有助于維系(xi)臨界安全(quan)。

钚有二十(shi)種(zhong)放射性同位素(su)。在自然界(jie)中(zhong)(zhong)只找到兩種(zhong)钚同位素(su)，一種(zhong)是(shi)從氟碳(tan)鈰(shi)鑭礦(kuang)中(zhong)(zhong)找到的(de)(de)(de)微量钚-244，已知钚的(de)(de)(de)同位素(su)中(zhong)(zhong)壽命最長的(de)(de)(de)是(shi)钚-244，半衰(shuai)期是(shi)8.26×107年，它具有足夠長的(de)(de)(de)半衰(shuai)期，可能是(shi)地球上原(yuan)始存(cun)在的(de)(de)(de)。另一種(zhong)是(shi)從含鈾(you)礦(kuang)物(wu)中(zhong)(zhong)找到的(de)(de)(de)钚-239，是(shi)鈾(you)-238吸收自然界(jie)里的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)子而形成的(de)(de)(de)。其他钚同位素(su)都是(shi)通(tong)過(guo)人工核(he)反應合成的(de)(de)(de)。

其中壽命最長的有钚(bu)-244（半(ban)衰(shuai)(shuai)期為(wei)(wei)8080萬年）、钚(bu)-242（半(ban)衰(shuai)(shuai)期為(wei)(wei)373300年）及(ji)钚(bu)-239（半(ban)衰(shuai)(shuai)期為(wei)(wei)24110年）。其余的放(fang)射性同位素半(ban)衰(shuai)(shuai)期都低(di)于(yu)7000年。钚(bu)也有八種(zhong)亞(ya)穩(wen)態，但狀態并不(bu)穩(wen)定、半(ban)衰(shuai)(shuai)期都不(bu)超過一秒(miao)。

钚的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)的(de)(de)質量(liang)數(shu)(shu)范圍從228到(dao)247不等(deng)。其中質量(liang)數(shu)(shu)低于(yu)钚-244（最(zui)穩定的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)）的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)，主要(yao)的(de)(de)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)方式是(shi)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(chan)物(wu)通常生成鈾(you)（92個質子）和镎（93個質子）的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)（忽(hu)略裂(lie)變(bian)(bian)(bian)過(guo)程產(chan)生之二子核(he)的(de)(de)大范圍）。質量(liang)數(shu)(shu)大于(yu)钚-244的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(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(chan)物(wu)多為镅(mei)（95個質子）。钚-241是(shi)镎衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)系的(de)(de)母(mu)同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)(su)，透(tou)過(guo)β粒子或電(dian)子放射衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)(bian)成镅(mei)-241。

钚(bu)-238和(he)钚(bu)-239是最普遍的人造(zao)同位素(su)。钚(bu)-239是使用鈾（U）和(he)中子（n），并以镎(na)（Np-239）作為(wei)中間體，產生β衰變（β）。透過(guo)反應(ying)1合成。

鈾(you)(you)-235裂變(bian)(bian)中的(de)中子(zi)(zi)被鈾(you)(you)-238原子(zi)(zi)核俘獲、形(xing)成(cheng)鈾(you)(you)-239；β衰(shuai)變(bian)(bian)將一個中子(zi)(zi)轉變(bian)(bian)成(cheng)質子(zi)(zi)，形(xing)成(cheng)镎-239（半(ban)衰(shuai)期為2.36日），另一次β衰(shuai)變(bian)(bian)則形(xing)成(cheng)钚-239。合金管計劃的(de)學者曾在1940年推導出此反(fan)應式。

钚-238是以(yi)氘核(he)（D，重氫(qing)的原子核(he)）撞擊鈾-238。透過反應2合成。

在此反應過程中，一(yi)個(ge)氘核撞擊鈾-238，生成(cheng)兩個(ge)中子和镎-238；镎-238再(zai)發射負(fu)β粒子、產(chan)生自發衰變，形成(cheng)钚-238。

钚同位(wei)素(su)會發生放射性衰變，釋(shi)放出衰變熱。不同的同位(wei)素(su)，單位(wei)質量所釋(shi)出的熱量也有(you)所差異(yi)。衰變熱的單位(wei)通常(chang)以“瓦特(te)/公(gong)斤”或“毫瓦特(te)/公(gong)克”計。所有(you)同位(wei)素(su)在衰變時(shi)都會釋(shi)放出微弱的伽馬(ma)射線。

它最(zui)穩定的同位(wei)素是钚(bu)-244，半衰期約為八千萬(wan)年(nian)，足夠使钚(bu)以微量存在(zai)于自(zi)然(ran)環境中。

钚(bu)(bu)最重要(yao)的同位素是钚(bu)(bu)-239，半衰期為24100年，常被用制(zhi)核(he)子(zi)武器。钚(bu)(bu)-239和钚(bu)(bu)-241都易(yi)于裂變(bian)，即(ji)它們的原子(zi)核(he)可以(yi)在慢(man)速熱(re)中子(zi)撞(zhuang)擊下產(chan)生核(he)分裂，釋放出能(neng)量、伽馬射(she)線(xian)（γ射(she)線(xian)）以(yi)及中子(zi)輻(fu)射(she)，從而形成(cheng)核(he)連鎖反應，并(bing)應用在核(he)武器與核(he)反應爐上。

钚-238的半衰(shuai)期(qi)為88年(nian)，并(bing)放(fang)(fang)出(chu)阿爾(er)法粒子（α粒子）。它(ta)是放(fang)(fang)射性同(tong)位素熱(re)(re)電(dian)機的熱(re)(re)量來源，常用于(yu)驅(qu)動太(tai)空船。

钚-240自發裂(lie)變(bian)的比率很(hen)高，容易造成(cheng)中(zhong)子通量激(ji)增，因而影(ying)響了钚作(zuo)為核武及(ji)反(fan)應器燃料的適(shi)用性。

分離钚同位素的過程成本極高(gao)又耗時(shi)費力，因此钚的特定同位素時(shi)幾乎都是以特殊反應合成。

1940年，格倫·西(xi)奧(ao)多(duo)·西(xi)博(bo)格和埃德溫·麥克(ke)米倫首度(du)(du)在柏克(ke)萊加州(zhou)大學實驗室，以(yi)(yi)氘撞(zhuang)擊鈾-238而合成(cheng)钚(bu)(bu)元(yuan)素(su)。麥克(ke)米倫將(jiang)這個新元(yuan)素(su)取名Pluto（意(yi)(yi)為(wei)冥(ming)王星），西(xi)博(bo)格便(bian)開玩(wan)笑提議定其(qi)元(yuan)素(su)符號為(wei)Pu（音類似(si)英語中表嫌惡時(shi)的(de)(de)(de)口語“pew”）。科學家(jia)隨后在自(zi)然(ran)界中發(fa)現了微量的(de)(de)(de)钚(bu)(bu)。二次(ci)(ci)大戰(zhan)時(shi)曼哈(ha)頓計劃則首度(du)(du)將(jiang)制(zhi)造微量钚(bu)(bu)元(yuan)素(su)列為(wei)主要任務之一(yi)，曼哈(ha)頓計劃后來成(cheng)功研(yan)制(zhi)出(chu)第一(yi)個原(yuan)子(zi)彈(dan)。1945年7月的(de)(de)(de)第一(yi)次(ci)(ci)核(he)(he)(he)試驗“三(san)一(yi)原(yuan)子(zi)彈(dan)”，以(yi)(yi)及第二次(ci)(ci)、投于(yu)長(chang)崎市的(de)(de)(de)“胖子(zi)原(yuan)子(zi)彈(dan)”，都(dou)使用了钚(bu)(bu)制(zhi)作內核(he)(he)(he)部(bu)分。關于(yu)钚(bu)(bu)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)人體(ti)輻(fu)射(she)實驗研(yan)究并在未(wei)經(jing)受試者(zhe)同(tong)意(yi)(yi)之下進行，二次(ci)(ci)大戰(zhan)期(qi)間及戰(zhan)后都(dou)有數次(ci)(ci)核(he)(he)(he)試驗相關意(yi)(yi)外，其(qi)中有的(de)(de)(de)甚至造成(cheng)傷亡。核(he)(he)(he)能發(fa)電(dian)廠核(he)(he)(he)廢料(liao)的(de)(de)(de)清除，以(yi)(yi)及冷戰(zhan)期(qi)間所打(da)造的(de)(de)(de)核(he)(he)(he)武(wu)建設在核(he)(he)(he)武(wu)裁減后的(de)(de)(de)廢用，都(dou)延伸(shen)出(chu)日(ri)后核(he)(he)(he)武(wu)擴散以(yi)(yi)及環境等問題。非陸(lu)上核(he)(he)(he)試驗也會釋出(chu)殘(can)余(yu)的(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)塵，現已依《部(bu)分禁止(zhi)核(he)(he)(he)試驗條約》明令禁止(zhi)。

晶體結構

單斜(xie)晶(jing)(jing)系。單斜(xie)晶(jing)(jing)型（钚α和(he)钚β）、斜(xie)方晶(jing)(jing)型（钚γ）、面(mian)心(xin)(xin)立(li)方晶(jing)(jing)型（钚δ）、體心(xin)(xin)四(si)方晶(jing)(jing)型（钚δ'）、體心(xin)(xin)立(li)方晶(jing)(jing)型（钚ε）。

室溫時，純钚金屬是銀灰色、但因氧化而銹蝕。钚在水溶液中形成(cheng)四(si)種離子氧化態：

Pu（III）—Pu3+（藍紫色(se)）

Pu（IV）—Pu4+（黃棕色）

Pu（V）—PuO2+（粉(fen)紅(hong)色(se)）

Pu（VI）—PuO22+（粉(fen)桔色）

Pu（VII）—PuO53-（綠(lv)色(se)）七價離子(zi)較稀有钚(bu)溶液(ye)所呈現的顏色(se)決定于氧(yang)化(hua)態和酸陰(yin)離子(zi)的性(xing)質。

钚的(de)酸陰離子(zi)種(zhong)類影響了(le)錯合（原子(zi)與中心(xin)原子(zi)結合）的(de)程度(du)。

三(san)氟(fu)化(hua)(hua)钚為藍紫色(se)固體，熔點為1425±3℃；在沒有鋁(lv)或(huo)鋯離子存在時，很(hen)難溶于酸中。三(san)氟(fu)化(hua)(hua)钚可由钚(IV)的(de)(de)硝酸鹽、氧化(hua)(hua)物(wu)、氫氧化(hua)(hua)物(wu)等化(hua)(hua)合物(wu)與無水(shui)氟(fu)化(hua)(hua)氫在550~600℃反應制(zhi)得(de)，也可在含(han)钚(III)的(de)(de)水(shui)溶液中加入氟(fu)離子沉(chen)淀而制(zhi)得(de)。三(san)氟(fu)化(hua)(hua)钚是還原法制(zhi)金(jin)屬钚的(de)(de)原料。

四(si)氟(fu)化钚為淡棕色（PuF4·2.5H2O為粉紅色），熔點為1037℃，沸點約1277℃；微溶(rong)于(yu)水(shui)，只能溶(rong)于(yu)含有硼酸、鋁(lv)(III)或(huo)鐵(tie)(III)的溶(rong)液中(zhong)。四(si)氟(fu)化钚可由(you)钚(IV)的氧化物(wu)、硝酸鹽、草酸鹽等化合(he)物(wu)在有氧氣存在的條件下與(yu)無水(shui)氟(fu)化氫進行高溫反應而制(zhi)得(de)。四(si)氟(fu)化钚也是還原(yuan)法制(zhi)金(jin)屬钚的原(yuan)料。

六(liu)氟(fu)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在-180℃時(shi)是白(bai)色(se)固體，液態(tai)和氣態(tai)呈棕色(se)到紅(hong)棕色(se)，熔點為(wei)51.59℃，沸點為(wei)62.16℃；六(liu)氟(fu)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在熱力學(xue)上(shang)是不穩定的(de)，它是一個很強(qiang)的(de)氧(yang)化劑(ji)；能與(yu)四(si)氟(fu)化鈾、二(er)氧(yang)化硫、一氧(yang)化碳(tan)、二(er)氧(yang)化碳(tan)等反(fan)(fan)應生成四(si)氟(fu)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)，與(yu)潮濕空氣或水發生非(fei)常激烈的(de)反(fan)(fan)應；六(liu)氟(fu)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)由于(yu)α輻(fu)解而不斷(duan)生成四(si)氟(fu)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)。六(liu)氟(fu)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)可由二(er)氧(yang)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)或四(si)氟(fu)化钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在500~700℃高溫下與(yu)氟(fu)氣反(fan)(fan)應制得(de)。钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(VI)的(de)其他氟(fu)化物有PuO2F2、M2PuO2F4·H2O和MPuO2F3·H2O（M為(wei)NH4、Na、K等）。

三(san)氯(lv)化(hua)钚是藍至(zhi)綠色(se)的(de)(de)固體(ti)，熔點為750℃，沸點為1767℃；易(yi)吸(xi)潮(chao)，易(yi)溶(rong)于酸和水(shui)。三(san)氯(lv)化(hua)钚可(ke)由多種方法制(zhi)備(bei)，通常(chang)由二氧化(hua)钚與(yu)光氣在(zai)高溫下反應而制(zhi)得。在(zai)制(zhi)備(bei)中，大多數其他元素(su)生成揮發性的(de)(de)氯(lv)化(hua)物(wu)(wu)，而三(san)氯(lv)化(hua)钚不揮發，因而钚的(de)(de)純度較高。三(san)氯(lv)化(hua)钚也是制(zhi)備(bei)金屬钚的(de)(de)一(yi)種化(hua)合(he)物(wu)(wu)。

四(si)氯(lv)化(hua)钚是不穩定化(hua)合物(wu)(wu)，容(rong)易分解，不易制得。钚(IV)的其他氯(lv)化(hua)物(wu)(wu)有M2PuCl6（M為Cs、Rb、K、Na等）。

其他已(yi)經制得的化(hua)合物(wu)還有：三(san)溴化(hua)钚，熔(rong)點約為681℃；三(san)碘(dian)化(hua)钚，熔(rong)點約777℃。

二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)是綠棕色到(dao)(dao)黃棕色的固體，在(zai)(zai)氦氣(qi)中(zhong)的熔(rong)(rong)點為2280±30℃，蒸氣(qi)壓很(hen)低；它的化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)惰(duo)性(xing)(xing)很(hen)大，在(zai)(zai)鹽酸(suan)和硝酸(suan)中(zhong)溶(rong)解極慢(man)且不完全，在(zai)(zai)沸(fei)騰的氫溴酸(suan)中(zhong)溶(rong)解較快，用(yong)硫酸(suan)氫鈉等熔(rong)(rong)劑在(zai)(zai)熔(rong)(rong)融條(tiao)件下可溶(rong)解二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)；高(gao)(gao)溫下二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)可與(yu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫反(fan)應(ying)生成(cheng)三(san)(san)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物，有氧(yang)(yang)氣(qi)存在(zai)(zai)時(shi)生成(cheng)四氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物；高(gao)(gao)溫下與(yu)氟(fu)作用(yong)生成(cheng)六氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)，與(yu)鋅鎂合(he)金(jin)反(fan)應(ying)還原(yuan)生成(cheng)金(jin)屬(shu)钚(bu)(bu)(bu)。由(you)于二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)具有高(gao)(gao)熔(rong)(rong)點、輻照穩定、同(tong)金(jin)屬(shu)互容以(yi)及容易制備等特性(xing)(xing)，是核燃料(liao)的一種適用(yong)的組成(cheng)形式。二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)可由(you)金(jin)屬(shu)钚(bu)(bu)(bu)或其化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物（磷酸(suan)鹽除(chu)外）在(zai)(zai)空氣(qi)中(zhong)灼燒(shao)制得(de)，也(ye)可由(you)含氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物在(zai)(zai)真(zhen)(zhen)空或惰(duo)性(xing)(xing)氣(qi)氛中(zhong)加(jia)熱到(dao)(dao)1000℃而制得(de)。β-三(san)(san)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)的熔(rong)(rong)點為2085±25℃；可由(you)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)與(yu)碳在(zai)(zai)氦中(zhong)加(jia)熱到(dao)(dao)1625℃制得(de)。α-三(san)(san)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)可由(you)在(zai)(zai)真(zhen)(zhen)空中(zhong)加(jia)熱二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)到(dao)(dao)1650～1800℃而制得(de)。α-三(san)(san)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)由(you)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)損失氧(yang)(yang)而制得(de)，其熔(rong)(rong)點為2360±20℃。

碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)：已知有(you)二(er)(er)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)三钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、三碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)和二(er)(er)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)。室溫(wen)下碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)空氣(qi)中穩定，但(dan)在(zai)400℃時則(ze)劇烈(lie)燃(ran)燒；不(bu)與(yu)冷(leng)水(shui)作用，但(dan)與(yu)熱水(shui)反(fan)應(ying)生成三價氫(qing)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)、氫(qing)和甲烷的(de)(de)(de)混合物(wu)，以及(ji)少(shao)量的(de)(de)(de)其(qi)他碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)；碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)與(yu)冷(leng)硝酸作用很慢。三碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性質(zhi)與(yu)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)略有(you)不(bu)同(tong)，三碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二(er)(er)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)高(gao)溫(wen)下的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)作用及(ji)在(zai)酸和沸水(shui)中的(de)(de)(de)水(shui)解作用都(dou)比碳(tan)(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)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)可由(you)金屬钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)、二(er)(er)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)或(huo)氫(qing)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)在(zai)高(gao)溫(wen)下與(yu)石(shi)墨反(fan)應(ying)而制得。反(fan)應(ying)條件不(bu)同(tong)，可以制得不(bu)同(tong)組分的(de)(de)(de)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)。钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)由(you)于具有(you)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)導(dao)熱性、低的(de)(de)(de)蒸氣(qi)壓和較(jiao)大的(de)(de)(de)钚(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)密(mi)度(du)，可以做核反(fan)應(ying)堆的(de)(de)(de)燃(ran)料。

氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)：已知钚(bu)(bu)的(de)唯一(yi)氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)為(wei)氮化(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)。氮化(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)在氬氣氛中熔點為(wei)2450±50℃；遇冷水緩慢水解并生成二氧化(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)，氮化(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)易溶(rong)于(yu)無機酸中；與(yu)氮化(hua)(hua)(hua)鈾能形(xing)成一(yi)系列(lie)固(gu)溶(rong)體。氮化(hua)(hua)(hua)钚(bu)(bu)具備核燃料的(de)

某些特性(xing)，如熔點高(gao)、钚密度高(gao)和(he)好的導熱性(xing)，但它的主要(yao)缺點是在(zai)高(gao)溫下揮發性(xing)較高(gao)和(he)易分解。氮(dan)化钚可由氫化钚與氮(dan)在(zai)高(gao)于230℃時反應而(er)制得。

草酸鹽(yan)(yan)(yan)：钚(bu)(III)的(de)草酸鹽(yan)(yan)(yan)Pu2(C2O4)3·10H2O和钚(bu)(IV)的(de)Pu(C2O4)2·6H2O都是難(nan)溶(rong)性化合物，隨(sui)(sui)著加熱，它(ta)們逐漸失去(qu)其結晶水(shui)，隨(sui)(sui)后(hou)分(fen)解，最終產物為二氧(yang)化钚(bu)。钚(bu)的(de)草酸鹽(yan)(yan)(yan)可由(you)钚(bu)的(de)相應氧(yang)化態的(de)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)稀酸溶(rong)液與草酸或草酸鈉(na)沉淀而(er)制(zhi)得。

能(neng)源(yuan)與(yu)熱源(yuan)：同(tong)位素钚(bu)-238的(de)(de)(de)半(ban)衰期為87.74年。它(ta)會放(fang)出大量熱能(neng)，伴隨著低能(neng)的(de)(de)(de)伽馬和自發裂變射(she)線(xian)/粒(li)子。它(ta)是α輻射(she)體，同(tong)時具有高輻射(she)能(neng)及低穿透性，故(gu)僅需低度防護措施。單(dan)一紙張就可(ke)以抵擋钚(bu)-238所放(fang)射(she)出的(de)(de)(de)α粒(li)子；同(tong)時，每公(gong)斤的(de)(de)(de)钚(bu)-238可(ke)產(chan)生(sheng)約(yue)570瓦特熱能(neng)。

毒性分析

對钚毒性的(de)(de)誤解由來已久(jiu)，關于它是(shi)劇(ju)毒的(de)(de)物質(zhi)、“一丁點就能致人死亡(wang)”的(de)(de)說法在西方世(shi)界也同(tong)樣(yang)流傳(chuan)廣(guang)泛。推測(ce)，钚可能是(shi)受到(dao)了劇(ju)毒的(de)(de)釙的(de)(de)牽(qian)連。兩者(zhe)的(de)(de)衰變類型相同(tong)，化(hua)學符號接近(jin)（Po、Pu），連中文寫(xie)法、讀(du)音都那(nei)(nei)么那(nei)(nei)么的(de)(de)相近(jin)，也難(nan)怪不明真相的(de)(de)群眾(zhong)們把他們的(de)(de)各(ge)類性質(zhi)掰到(dao)一起去。

流言

據BBC報道，前(qian)英(ying)國政府(fu)輻射事務顧問(wen)巴斯比博士表(biao)示(shi)，日本(ben)核電站的問(wen)題極為(wei)嚴重(zhong)，尤其令人(ren)擔心的是福(fu)島核電站三號反應堆。他稱，該反應堆遇到麻煩，因為(wei)它(ta)使用的是一(yi)(yi)種(zhong)不(bu)同的燃料：它(ta)不(bu)是鈾，而是一(yi)(yi)種(zhong)鈾钚(bu)混合(he)燃料，而钚(bu)是極為(wei)危(wei)險(xian)的，因此(ci)一(yi)(yi)旦這種(zhong)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)泄漏出(chu)來，將使海嘯(xiao)災難雪上加(jia)霜。钚(bu)是世(shi)界上毒性(xing)第(di)二大的物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)（世(shi)界上毒性(xing)第(di)一(yi)(yi)大的物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)為(wei)釙）。一(yi)(yi)片藥(yao)片大小的钚(bu)，足以毒死2億人(ren)，5克的钚(bu)足以毒死所(suo)有人(ren)類(lei)。钚(bu)的毒性(xing)比砒(pi)霜大4．86億倍(bei)。

真相

2011年3月(yue)14日(ri)凌晨03：11的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)BBC新聞(wen)，報(bao)道了(le)前(qian)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(dian)(dian)站3號機組(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擔憂。這條(tiao)新聞(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)背(bei)景(jing)是(shi)日(ri)本內閣官房長官枝野(ye)幸(xing)男2011年3月(yue)13日(ri)警(jing)告說，福島第一核電(dian)(dian)站3號機組(zu)反應(ying)堆面臨遭遇外部氫氣爆炸風險(xian)。但是(shi)關于钚的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)毒(du)性問(wen)題，卻(que)不似(si)流言所(suo)描述(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)那(nei)么(me)可怕。“一片藥片大小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)钚足以毒(du)死2億人(ren)，5克的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)钚足以毒(du)死所(suo)有(you)人(ren)類”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)說法更是(shi)沒有(you)任何的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)科學(xue)依據。香港(gang)無線電(dian)(dian)視的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新聞(wen)節目曾引用此(ci)謠傳，結果被當地(di)監管機構警(jing)告，指報(bao)道令(ling)觀眾驚恐，未有(you)提供足夠證(zheng)據確(que)保報(bao)道準確(que)。

結論

钚的(de)毒性并沒有謠言描述的(de)那么可(ke)怕，“5克的(de)钚足以毒死所(suo)有人類(lei)”純屬無稽之(zhi)談。使(shi)用(yong)鈾钚混合(he)燃料的(de)反應堆(dui)如果發生爆炸泄露，并不會比使(shi)用(yong)鈾燃料的(de)傳(chuan)統反應堆(dui)要(yao)來的(de)更危(wei)險。對于钚危(wei)害的(de)擔憂，更多的(de)是來自于钚的(de)電離輻射能力。

钚衰變(bian)時會(hui)產生α射(she)線(xian)。α射(she)線(xian)的(de)穿透能(neng)力非常弱，在空氣(qi)中前(qian)進(jin)幾厘米就將能(neng)量耗盡。對于(yu)環境中的(de)钚并不用太擔心(xin)。一(yi)旦钚進(jin)入到人體內，形成的(de)內照射(she)會(hui)對人體有(you)一(yi)定的(de)影響。

根(gen)據報(bao)導，中(zhong)國核科學家鄧稼先曾在1979年一次核航彈空投試驗失(shi)敗(bai)后接觸過用于制造其核裝(zhuang)置(zhi)的(de)钚，最終仍活到1986年（死(si)因(yin)為長期放射傷(shang)害導致的(de)癌癥），可(ke)見钚并(bing)沒有如謠言中(zhong)所描述(shu)的(de)劇烈急毒性。

而英(ying)國女王伊莉莎白二世訪問哈維(wei)爾(er)核子實驗室(shi)時，就曾受(shou)邀觸(chu)摸(mo)了一(yi)塊以塑料包裹的(de)(de)钚(bu)環，以親(qin)自體(ti)會(hui)其溫暖的(de)(de)觸(chu)感。基(ji)于(yu)钚(bu)本身的(de)(de)化(hua)學毒性(xing)并不那么大，電離輻射能力也不比(bi)其它放射性(xing)元素要來的(de)(de)特殊，加上鈾钚(bu)混合燃料里钚(bu)也只有(you)7%，3號(hao)反應堆(dui)如果發生爆炸泄露，并不會(hui)比(bi)其它使用(yong)鈾燃料的(de)(de)反應堆(dui)要來的(de)(de)更危(wei)險。