Visión general

El plutonio es un elemento metálico pesado y de color plateado, con el símbolo químico Pu y número atómico 94. Pertenece a la serie de los actínidos y al grupo de los elementos transuránicos, producidos después del uranio en la tabla periódica. El metal recién expuesto presenta un aspecto brillante, pero se empaña rápidamente y adquiere tonos gris opaco, amarillentos o verde oliva cuando entra en contacto con el aire. El plutonio es fuertemente radiactivo y muestra un comportamiento físico y químico complejo que lo distingue de muchos otros metales.

Propiedades físicas y químicas principales

El plutonio presenta varias formas cristalinas (alótropos) que cambian con la temperatura y la presión, lo que da al metal un comportamiento inusual de expansión y contracción. Reacciona con oxígeno, vapor de agua y una variedad de no metales para formar compuestos como óxidos e hidruros. Cuando las superficies de plutonio se oxidan o se hidrogenan pueden hincharse y descascararse; el plutonio finamente dividido puede arder en el aire. El metal también forma aleaciones y compuestos intermetálicos con otros elementos, y puede combinarse químicamente con halógenos y con elementos como el carbono y el silicio en las condiciones apropiadas.

Isótopos, producción y propiedades nucleares

Existen varios isótopos del plutonio, producidos artificialmente en reactores o, en cantidades mínimas, de forma natural. El isótopo más importante para aplicaciones nucleares es el plutonio-239, que es fisible —capaz de sostener una reacción en cadena nuclear— y tiene una vida media del orden de decenas de miles de años. El plutonio-238, un intenso emisor de calor con una vida media mucho más corta, se utiliza en generadores termoeléctricos de radioisótopos. El plutonio-244, de larga vida, persiste el tiempo suficiente para encontrarse en cantidades naturales ínfimas. La mayor parte del plutonio se produce por captura de neutrones en combustible de uranio dentro de reactores nucleares y por desintegraciones beta posteriores, o como subproducto de detonaciones y pruebas nucleares.

Usos e importancia

  • Militar: El plutonio-239 se ha utilizado como material fisible central en muchas armas nucleares; sus propiedades influyeron en el diseño de armas durante la mitad del siglo XX (armas).
  • Energía nuclear civil: El plutonio producido a partir del uranio puede reciclarse como combustible nuclear en ciertos tipos de reactores o mezclarse en combustible de óxidos mixtos (MOX) para mejorar el aprovechamiento del combustible.
  • Espacio y energía remota: Isótopos como el plutonio-238 sirven como fuentes de calor de larga duración para sistemas de energía por radioisótopos usados en naves espaciales e instalaciones remotas.

Seguridad y consideraciones ambientales y sanitarias

El plutonio presenta riesgos tanto radiológicos como químicos. Su radiación alfa es perjudicial si las partículas se inhalan o ingieren; la exposición externa penetra menos, pero su manipulación exige controles estrictos. Además de su radiotoxicidad, el plutonio es químicamente tóxico para los órganos si entra en el organismo. En el manejo industrial y de investigación se emplean cajas de guantes, manipuladores remotos, controles de contaminación y medidas de seguridad de criticidad para evitar reacciones en cadena accidentales. Las liberaciones al medio ambiente, procedentes de pruebas y accidentes, han provocado contaminación persistente, aunque por lo general a niveles bajos; el monitoreo y la remediación siguen marcos regulatorios estrictos.

Historia y datos notables

El plutonio fue identificado y aislado por primera vez durante investigaciones a comienzos de la década de 1940 y más tarde se volvió central tanto para aplicaciones bélicas como pacíficas de la energía nuclear. El elemento recibió su nombre del planeta enano Plutón, siguiendo la tradición de nombrar elementos con referencias a planetas situados más allá en el sistema solar. Debido a sus múltiples isótopos, a la persistencia radiológica a largo plazo de algunas especies y a su carácter de doble uso para energía y armas, el plutonio sigue siendo uno de los elementos más estudiados y regulados de la química moderna y de la ciencia nuclear.

Para definiciones concisas y detalles técnicos, consulte la entrada del elemento, la referencia sobre el número atómico 94, las propiedades de la radiación radiactividad, las aplicaciones militares armas, términos de desintegración como vida media, la producción a partir de uranio, su comportamiento fisible, el uso como combustible nuclear, su clasificación entre los elementos transuránicos, la reactividad con halógenos, las interacciones con silicio, la formación de óxidos y la formación de hidruros.