钚

克里斯•史密斯

大家好，这周的化学元素是一种大多数人认为是人造的物质，但实际上经常出现在恒星的中心。当它在合适的弹头中时，它还能产生巨大的核冲击，还能成为超导体。唯一的问题是它的无线电活动，这意味着当它衰变时，它倾向于解体。当然了钚剑桥大学的伊恩·法尔南将为大家详细讲解。

伊恩Farnan

钚通常被称为“人类已知的毒性最强的物质”。仅仅是钚这个词就会在人们的脑海中灌输一种恐惧——正是钚的早期历史确立了它的阴暗面——从那以后，它的名声就很难摆脱。

格伦·西博格发现了钚1940年，他在伯克利大学进行了研究，第二年春天，当发现这种物质可以维持核连锁反应时，他秘密写信给罗斯福总统，告诉他这种物质有可能成为强大的核能来源。从那一刻起，为一个代号为曼哈顿工程区的秘密项目生产大量物资的竞赛开始了，该项目的目标是制造一枚核弹。

任何熟悉蘑菇云这一标志性图像的人都明白，正确控制钚爆炸所具有的巨大爆炸威力。能量密度令人难以置信:一个直径10厘米、重量仅8公斤的金属球体，就足以产生至少相当于1945年摧毁长崎的爆炸。

但除了军事用途之外，钚还是所有元素中化学成分最丰富的元素之一。有六种不同形式的钚，被称为同素异形体，它们都存在于不同的温度下，表现不同。

例如，在室温下，钚非常脆，但加热到100摄氏度左右，它就会变成一种更具延展性的金属。科学家们发现，他们可以通过添加少量的维生素d来模仿这种效果镓这使得室温金属与高温金属具有相似的性能，这使得它更容易处理。

将钚与其他金属混合还可以产生具有其他有趣性质的物质。例如，增加一些钴镓可以产生一种在低温下表现为超导体的材料。它的电子连接成一种紧密的排列，称为铜对，它允许电流在没有阻力的情况下自由流动。

但不幸的是，这种安排并没有持续很长时间。因为钚-239会自我毁灭，通过释放高能粒子产生铀-235来进行放射性衰变。

但当粒子离开时，它会导致铀核像刚开过的枪一样反冲，这就破坏了材料的结构，破坏了成对电子，慢慢地破坏了超导性。

所以从这个意义上说，钚是它自己最大的敌人。它的放射性意味着很难在许多化合物中利用其丰富的化学成分，而且正如它的名声所示，钚作为一种技术材料也很难被接受。

尽管名声不太好，但钚在一些人心中确实占有一席之地，因为钚的一种同位素钚- 238在衰变时产生大量热量，因此它被用作早期心脏起搏器的持久热电发电机。

现在它已经被更好的电池所取代，但它仍然受到太空科学家的欢迎，他们用它来为探索远离太阳的遥远行星的探测器提供动力，比如被送往土星的卡西尼号，以及正在前往冥王星的新视野号。

钚是元素周期表中锕系元素的一部分钍和镤。西博格将锕系元素命名为锕系元素，并在这个过程中重新排列了元素周期表，这是基于它们的电子的不寻常排列，这赋予了这些物质不寻常的磁性，以及具有多种氧化态的能力。以钚为例，它有5个原子，这使它能够形成各种不同寻常的化合物，而科学家们才刚刚开始掌握这些化合物。

有人说钚是人类创造的邪恶元素，但它实际上是一种由核合成过程产生的自然元素，这种过程发生在超新星爆炸中，垂死的恒星将自己炸成碎片。

地球上天然的氢元素并不多，因为大部分同位素的半衰期都很短。在太阳系形成以来的46亿年里，它们中的大多数都已经衰减到非常微小的数量。大部分来自反应堆和核试验。

钚有严重的危险，但与大多数危险材料一样，可以通过小心处理和严格的保障措施来减轻这些危险。

但无论你怎么看待钚，它的历史，无论多么曲折，都揭示了一些迷人的化学成分。尽管蘑菇云仍然是它最著名的图像。

克里斯•史密斯

伊恩·法尔南，在拆钚。下集《化学元素》每年拯救成千上万生命的有毒化学物质。

彼得Wothers

拉瓦锡列出了当时已知的元素，其中包括了azote一词，意思是没有生命，但用于向汽车安全气囊中充气的化合物是叠氮化钠，这是一种钠和氮的化合物氮。当被触发时，这种化合物会爆炸分解，释放出氮气，使袋子膨胀。这种氮化合物非但没有毁灭生命，反而拯救了成千上万的生命。

克里斯•史密斯

彼得·沃特斯在下周的《化学元素》杂志上谈论氮，这将是一篇爆炸性的文章。我是Chris Smith，谢谢收听，下次见。