Plutonium(IV)-oxid

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

keine Einstufung verfügbar

H- und P-Sätze

H: siehe oben

P: siehe oben

Radioaktivität

Radioaktiv

Plutonium(IV)-oxid, meistens als Plutoniumdioxid bezeichnet, ist das chemisch stabilste Oxid des Plutoniums. Es ist ein kristalliner gelb-brauner Feststoff mit hoher Schmelztemperatur.

Kristallstruktur

__ Pu⁴⁺ __ O²⁻
Kristallsystem	kubisch
Raumgruppe	Fm3m (Nr. 225)
Gitterparameter	a = 540 pm
Koordinationszahlen	Pu[8], O[4]
Allgemeines
Name	Plutonium(IV)-oxid
Andere Namen	Plutoniumdioxid
Verhältnisformel	PuO₂
Kurzbeschreibung	gelbbraune kubische Kristalle
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	12059-95-9
EG-Nummer	235-037-3
ECHA-InfoCard	100.031.840
PubChem	9795444
Eigenschaften
Molare Masse	276,06 g/mol
Aggregatzustand	fest
Dichte	11,5 g/cm³
Schmelzpunkt	2400 °C
Siedepunkt	2800 °C
Löslichkeit	schwer löslich in Säuren

Eigenschaften

Plutoniumdioxid ist wenig reaktiv und wird von Wasser oder salzhaltigem Wasser fast nicht angegriffen. Es kann auch zukeramischem Material gesintert werden.

Plutoniumdioxid weist ein kubisches Kristallsystem auf, hat die Raumgruppe Fm3m (Nr. 225), die Elementarzellen haben als Gitterparameter a = 540 pm, der Strukturtyp ist der CaF₂-Typ (Fluorit) und die Koordinationszahlen sind Pu[8], O[4].

Plutoniumdioxid ist ein olivgrünes bis graugrünes Pulver. Einkristalle, die sich zum Beispiel aus der Schmelze oder aus der Zersetzung von Plutonium(IV)-sulfat gewinnen lassen, liegen als schwarze glänzende Kristalle vor. Mikrokugeln, die sich durch Einschmelzen von Plutoniumdioxid-Pulver in einer Plasmaflamme darstellen lassen, sind rotbraun bis bernsteingelb.

Darstellung

Plutoniumdioxid entsteht spontan durch die Oxidation von Plutoniummetall in einer oxidierenden Atmosphäre bei Normaltemperatur und -druck.

Bei der Wiederaufarbeitung von Kernbrennstäben wird es gewonnen, indem Plutonium(IV)-oxalat Hexahydrat oder Decahydrat bei Temperaturen ab 1000 °C kalziniert wird. Auch beim Erhitzen von Plutonium(IV)-nitrat und Plutoniumperoxid entsteht es.

${\ce {Pu2(C2O4) . 10 H2O + O2 -> 2 PuO2 + 3 CO + 3 CO2 + 10 H2O}}$

${\ce {Pu2(C2O4) . 6 H2O -> PuO2 + 2 CO + 2 CO2 + 6 H2O}}$

Verwendung

Ein PuO₂-Pellet (²³⁸Pu) glüht durch den eigenen radioaktiven Zerfall

Gesintertes Plutoniumdioxid wird in Radionuklidbatterien verwendet und als Material für Brennstäbe eingesetzt.

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, obwohl die chemische Giftigkeit von Plutonium bekannt ist. Wichtig sind die auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren. Plutoniumdioxid ist je nach Art der verwendeten Plutoniumisotope unterschiedlich radioaktiv und durch die beim radioaktiven Zerfall entstehende Wärme bei kurzlebigen Alphastrahlern auch Hitze.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de