Plutônio (Pu)

Principais propriedades

O plutônio é um dos metais mais estranhos que se conhece. Apresenta seis formas cristalinas diferentes à pressão ambiente, com densidades que variam de modo acentuado entre elas, de modo que o metal encolhe e expande ao mudar de fase durante o aquecimento. Conduz calor e eletricidade mal para um metal, é frágil em algumas fases e dúctil em outras, e oxida rapidamente ao ar.

Amostras do elemento ficam mornas ao toque por causa do calor liberado no próprio decaimento radioativo, propriedade que está na base de suas aplicações como fonte de energia. Em solução, exibe uma variedade rara de estados de oxidação, que podem coexistir e conferir cores distintas ao meio, o que faz da separação química do plutônio um problema clássico da química dos actinídeos.

Ocorrência na natureza

O plutônio é considerado artificial, embora existam traços naturais em minérios de urânio, formados por captura de nêutrons. Detectou-se também quantidade extremamente pequena de um isótopo de vida muito longa em materiais terrestres, possivelmente remanescente da formação do sistema solar ou trazido por eventos astrofísicos. Além disso, há plutônio disperso no ambiente em nível de traços em razão dos ensaios nucleares atmosféricos realizados no século XX.

Processo de obtenção

O elemento se forma dentro de reatores nucleares quando núcleos de urânio capturam nêutrons e sofrem transformações sucessivas, e é depois separado quimicamente do material irradiado em instalações licenciadas e blindadas. Toda produção, transporte, uso e contabilidade do plutônio estão submetidos a salvaguardas internacionais rigorosas, e nenhuma etapa ocorre fora do controle de autoridades reguladoras.

Aplicações

A aplicação civil mais visível é energética: um isótopo específico do plutônio, escolhido por liberar calor de forma estável e previsível, alimenta geradores termoelétricos que fornecem eletricidade a sondas enviadas para regiões distantes do Sol, onde painéis solares não funcionam. Missões conhecidas do público, como as sondas que deixaram o sistema solar e os veículos exploradores em Marte, dependem dessas fontes. Outro isótopo pode ser aproveitado como combustível em reatores de potência, na forma de combustível de óxidos mistos. Fora disso, o elemento existe apenas em contexto de pesquisa e de gestão de materiais nucleares.

Importância biológica

O plutônio não tem função biológica e é um dos materiais radioativos mais restritos que existem. Ingerido, é muito pouco absorvido pelo intestino; o risco relevante está na inalação de partículas finas, que podem ficar retidas nos pulmões e, a partir da corrente sanguínea, depositar-se em ossos e fígado, onde a radiação emitida atua a curta distância sobre tecidos vizinhos. Por essa razão a proteção contra a incorporação interna é o foco central das medidas de segurança em instalações que lidam com o elemento.

Riscos e precauções

O plutônio é perigoso principalmente pela radiação emitida no interior do organismo, e não pela exposição externa, já que sua radiação predominante é barrada por uma folha de papel ou pela camada superficial da pele. Na forma de pó fino, também é pirofórico. Não existe qualquer circunstância em que o elemento apareça em ambiente doméstico ou comercial, e seu ciclo completo ocorre sob licenciamento, contenção e fiscalização internacional. Informações técnicas devem ser obtidas na ficha de informações de segurança, junto aos órgãos reguladores de energia nuclear e com profissionais habilitados.

História da descoberta

O elemento 94 foi produzido em 1940 por Glenn Seaborg, Edwin McMillan, Joseph Kennedy e Arthur Wahl, na Califórnia, a partir do bombardeio de urânio em um acelerador, e identificado quimicamente no início de 1941. A descoberta foi mantida em sigilo durante a Segunda Guerra Mundial e só divulgada depois do conflito. As primeiras amostras pesáveis do metal foram obtidas em 1942 e 1943, em quantidades microscópicas, e a química do plutônio precisou ser deduzida a partir delas, um dos trabalhos analíticos mais delicados já realizados.

Origem do nome

De Plutão, então classificado como o planeta seguinte a Netuno, mantendo a sequência iniciada pelo urânio. O símbolo escolhido foi Pu, e não Pl, decisão que a equipe descreveu depois como uma brincadeira que acabou aceita oficialmente.

Isótopos relevantes

Todos os isótopos são radioativos; ²³⁹Pu e ²⁴⁴Pu são os mais citados, o segundo com a meia-vida mais longa.

Isótopos são átomos do mesmo elemento com quantidades diferentes de nêutrons. Eles compartilham o comportamento químico, mas diferem em massa e em estabilidade nuclear. Veja a definição no glossário.

Curiosidades

• É um dos poucos metais com seis formas cristalinas distintas em condições ambientes, o que o torna um caso de estudo em ciência dos materiais.
• As sondas Voyager continuam transmitindo dados desde 1977 alimentadas por geradores movidos ao calor do decaimento do plutônio.
• Nos anos 1970, marca-passos cardíacos alimentados por plutônio chegaram a ser implantados em pacientes, prática abandonada com o avanço das baterias convencionais.