Plutonium(IV)-oxid

Kristallstruktur
Struktur von Plutonium(IV)-oxid
Vorlage:Farbe Pu4+ 0 Vorlage:Farbe O2−
Kristallsystem	kubisch
Raumgruppe
Gitterparameter	a = 540 pm
Koordinationszahlen	Pu[8], O[4]
Allgemeines
Name	Plutonium(IV)-oxid
Andere Namen	Plutoniumdioxid
Verhältnisformel	PuO2
Kurzbeschreibung	gelbbraune kubische Kristalle<ref name="CRC" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 235-037-3 ECHA-InfoCard 100.031.840 PubChem 9795444 ChemSpider 10617028 DrugBank Vorlage:Wikidata-Einbindung Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	276,06 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	11,5 g·cm−3<ref name="CRC">Vorlage:CRC Handbook</ref>
Schmelzpunkt	2400 °C<ref name="CRC" />
Siedepunkt	2800 °C<ref name="webelements">Plutoniumdioxid bei www.webelements.com.</ref>
Löslichkeit	schwer löslich in Säuren<ref name="brauer" />
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Datei:ISO 7010 W003.svg Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar<ref name="NV">Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden. </ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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

Eigenschaften

Datei:Plutoniumdioxid.jpg

Plutoniumdioxid

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

Plutoniumdioxid weist ein kubisches Kristallsystem auf, hat die Raumgruppe Vorlage:Raumgruppe, 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.<ref name="brauer" />

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.<ref name="brauer">Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1305.</ref>

<chem>Pu(C2O4)2 . 10 H2O + O2 -> PuO2 + 2 CO2 + 10 H2O</chem>

<chem>Pu(C2O4)2 . 6 H2O -> PuO2 + 2 CO + 6 H2O</chem>

Verwendung

Gesintertes Plutoniumdioxid wird in Radionuklid-Heizelementen und Radionuklidbatterien<ref>Tilmann Althaus: „Cassini und die Nuklearenergie“, in: Sterne und Weltraum, 1998, 37 (3), S. 220–223.</ref><ref>saturn.jpl.nasa.gov: Vorlage:Webarchiv/WaybackVorlage:Webarchiv/Wartung/URL (PDF; 30 kB).</ref> verwendet und als Material für Brennstäbe in Atomreaktoren eingesetzt.

Sicherheitshinweise

Datei:Plutonium pellet.jpg

PuO₂ glüht durch den Zerfall des enthaltenen Isotops ²³⁸Pu

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 heiß.

Es gibt eine Studie über die möglichen Gefahren, die durch die Radionuklidbatterie und das enthaltene Plutoniumdioxid auf der Raumsonde New Horizons bestehen.<ref></ref><ref></ref>

Einzelnachweise

<references />

Literatur

• David L. Clark, Siegfried S. Hecker, Gordon D. Jarvinen, Mary P. Neu: Plutonium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 813–1264 ().