O isótopo de plutônio 238 Pu foi obtido artificialmente pela primeira vez em 23 de fevereiro de 1941 por um grupo de cientistas americanos liderados por G. Seaborg, irradiando núcleos de urânio com deutérios. Só então o plutônio foi descoberto na natureza: o 239 Pu é geralmente encontrado em quantidades insignificantes nos minérios de urânio como produto da transformação radioativa do urânio. O plutônio é o primeiro elemento artificial obtido em quantidades disponíveis para pesagem (1942) e o primeiro cuja produção teve início em escala industrial.
O nome do elemento dá continuidade ao tema astronômico: tem o nome de Plutão, o segundo planeta depois de Urano.
Estar na natureza, recebendo:
Nos minérios de urânio, como resultado da captura de nêutrons (por exemplo, nêutrons da radiação cósmica) pelos núcleos de urânio, forma-se neptúnio (239 Np), o produto b- cuja decomposição é o plutônio-239 natural. No entanto, o plutónio é formado em quantidades tão microscópicas (0,4-15 partes de Pu por 10 12 partes de U) que a sua extracção a partir de minérios de urânio está fora de questão.
O plutônio é produzido em reatores nucleares. Em poderosos fluxos de nêutrons, ocorre a mesma reação que nos minérios de urânio, mas a taxa de formação e acúmulo de plutônio no reator é muito maior - um bilhão de bilhões de vezes. Para a reação de conversão do urânio-238 de lastro em plutônio-239 de grau energético, são criadas condições ideais (dentro dos aceitáveis).
O plutônio-244 também se acumulou em um reator nuclear. Isótopo do elemento nº 95 - amerício, 243 Am, tendo capturado um nêutron, transformou-se em amerício-244; o amerício-244 foi transformado em cúrio, mas em um em cada 10 mil casos ocorreu uma transição para o plutônio-244. Uma preparação de plutônio-244 pesando apenas alguns milionésimos de grama foi isolada de uma mistura de amerício e cúrio. Mas foram suficientes para determinar a meia-vida deste interessante isótopo - 75 milhões de anos. Mais tarde foi refinado e acabou sendo igual a 82,8 milhões de anos. Em 1971, vestígios deste isótopo foram encontrados no mineral de terras raras bastnäsita. 244 Pu é o isótopo de elementos transurânicos de vida mais longa.
Propriedades físicas:
Metal branco prateado, possui 6 modificações alotrópicas. Ponto de fusão 637°C, ponto de ebulição - 3235°C. Densidade: 19,82 g/cm3.
Propriedades quimicas:
O plutônio é capaz de reagir com o oxigênio para formar óxido (IV), que, como todos os primeiros sete actinídeos, tem um caráter básico fraco.
Pu + O 2 = PuO 2
Reage com ácidos sulfúrico, clorídrico e perclórico diluídos.
Pu + 2HCl(p) = PuCl2 + H2; Pu + 2H 2 SO 4 = Pu(SO 4) 2 + 2H 2
Não reage com ácidos nítrico e sulfúrico concentrado. A valência do plutônio varia de três a sete. Quimicamente, os compostos mais estáveis (e, portanto, os mais comuns e mais estudados) são o plutônio tetravalente. A separação de actinídeos com propriedades químicas semelhantes - urânio, neptúnio e plutônio - pode ser baseada na diferença nas propriedades de seus compostos tetra e hexavalentes.
As conexões mais importantes:
Óxido de plutônio (IV), PuO 2 , tem um caráter básico fraco.
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Aplicativo:
O plutônio foi amplamente utilizado na produção de armas nucleares (o chamado “plutônio para armas”). O primeiro dispositivo nuclear baseado em plutônio foi detonado em 16 de julho de 1945 no local de testes de Alamogordo (codinome de teste Trinity).
É usado (experimentalmente) como combustível nuclear para reatores nucleares para fins civis e de pesquisa.
O plutônio-242 é importante como “matéria-prima” para a acumulação relativamente rápida de elementos transurânicos superiores em reatores nucleares. Se o plutônio-239 for irradiado em um reator convencional, serão necessários cerca de 20 anos para acumular quantidades de microgramas de, por exemplo, Califórnia-251 a partir de gramas de plutônio. O plutônio-242 não é físsil por nêutrons térmicos e, mesmo em grandes quantidades, pode ser irradiado em intensos fluxos de nêutrons. Portanto, nos reatores, todos os elementos, do califórnio ao einstênio, são “feitos” desse isótopo e acumulados em quantidades pesadas.
Kovalenko O.A.
HF Universidade Estadual de Tyumen
Fontes:
"Produtos químicos nocivos: substâncias radioativas" Diretório L. 1990 p.
Rabinovich V.A., Khavin Z.Ya. "Um breve livro de referência química" L.: Chemistry, 1977 p.
EM. Beckmann. Plutônio. (livro didático, 2009)
História
Descoberto em 1940 por Glenn Seaborg, Edwin McMillan, Kennedy e Arthur Wahl em 1940 em Berkeley (EUA) durante o bombardeio de um alvo de urânio com deutérios acelerados em um ciclotron.
origem do nome
O plutônio recebeu o nome do planeta Plutão, já que o elemento químico descoberto anteriormente se chamava Neptúnio.
Recibo
O plutônio é produzido em reatores nucleares.
O isótopo 238 U, que constitui a maior parte do urânio natural, não é muito adequado para fissão. Para reatores nucleares, o urânio é ligeiramente enriquecido, mas a participação de 235 U no combustível nuclear permanece pequena (aproximadamente 5%). A parte principal das barras de combustível é o 238 U. Durante a operação de um reator nuclear, parte dos núcleos de 238 U captura nêutrons e se transforma em 239 Pu, que posteriormente pode ser isolado.
É muito difícil distinguir o plutônio entre os produtos das reações nucleares, uma vez que o plutônio (como o urânio, o tório, o neptúnio) pertence aos actinídeos com propriedades químicas muito semelhantes. A tarefa é complicada pelo fato de que entre os produtos de decomposição continham elementos de terras raras, cujas propriedades químicas também são semelhantes às do plutônio. Métodos radioquímicos tradicionais são usados - precipitação, extração, troca iônica, etc. O produto final desta tecnologia de vários estágios são os óxidos de plutônio PuO 2 ou fluoretos (PuF 3, PuF 4).
O plutônio é extraído pelo método metalotermia (redução de metais ativos de óxidos e sais no vácuo):
PuF 4 +2 Ba = 2BaF 2 + Pu
Isótopos
São conhecidos mais de uma dúzia de isótopos de plutônio, todos eles radioativos.
O isótopo mais importante 239 Pu, capaz de fissão nuclear e reações nucleares em cadeia. É o único isótopo adequado para uso em armas nucleares. Possui melhores características de absorção e dispersão de nêutrons do que o urânio-235, o número de nêutrons por fissão (cerca de 3 versus 2,3) e, consequentemente, uma massa crítica menor. Sua meia-vida é de cerca de 24 mil anos. Outros isótopos de plutônio são considerados principalmente do ponto de vista de sua nocividade para uso primário (arma).
Isótopo 238Pu possui radioatividade alfa poderosa e, como consequência, geração significativa de calor (567 W/kg). Isto é problemático para uso em armas nucleares, mas tem aplicações em baterias nucleares. Quase todas as espaçonaves que voaram além da órbita de Marte possuem reatores de radioisótopos usando 238 Pu. No plutônio do reator, a proporção desse isótopo é muito pequena.
Isótopo 240Pué o principal contaminante do plutônio para armas. Tem uma alta taxa de decaimento espontâneo e cria um alto fundo de nêutrons, o que complica significativamente a detonação de cargas nucleares. Acredita-se que sua participação em armas não deva ultrapassar 7%.
241Pu tem baixo fundo de nêutrons e emissão térmica moderada. Sua participação é ligeiramente inferior a 1% e não afeta as propriedades do plutônio para armas. Porém, com sua meia-vida, o 1914 se transforma em amerício-241, que gera muito calor, o que pode criar um problema de superaquecimento das cargas.
242Pu tem uma seção transversal muito pequena para a reação de captura de nêutrons e se acumula em reatores nucleares, embora em quantidades muito pequenas (menos de 0,1%). Não afeta as propriedades do plutônio para armas. É usado principalmente para outras reações nucleares na síntese de elementos de transplutônio: os nêutrons térmicos não causam fissão nuclear, portanto, qualquer quantidade desse isótopo pode ser irradiada com poderosos fluxos de nêutrons.
Outros isótopos de plutónio são extremamente raros e não têm qualquer efeito no fabrico de armas nucleares. Os isótopos pesados são formados em quantidades muito pequenas, têm uma vida útil curta (menos de alguns dias ou horas) e, através do decaimento beta, são convertidos nos isótopos correspondentes de amerício. Entre eles destaca-se 244 Pu– sua meia-vida é de cerca de 82 milhões de anos. É o mais isótopo de todos os elementos transurânicos.
Aplicativo
No final de 1995, o mundo tinha produzido cerca de 1.270 toneladas de plutónio, das quais 257 toneladas eram para uso militar, para o qual apenas o isótopo 239 Pu é adequado. É possível utilizar o 239 Pu como combustível em reatores nucleares, mas é inferior ao urânio em termos econômicos. O custo do reprocessamento do combustível nuclear para extrair plutônio é muito maior do que o custo do urânio pouco enriquecido (~5% 235 U). Apenas o Japão possui um programa para o uso energético de plutônio.
Modificações alotrópicas
Na forma sólida, o plutônio tem sete modificações alotrópicas (no entanto, as fases ? e ? 1 são às vezes combinadas e consideradas uma fase). À temperatura ambiente, o plutônio é uma estrutura cristalina chamada ?-Estágio. Os átomos estão conectados por uma ligação covalente (em vez de uma ligação metálica), de modo que as propriedades físicas estão mais próximas das dos minerais do que dos metais. É um material duro e quebradiço que quebra em certas direções. Possui baixa condutividade térmica entre todos os metais, baixa condutividade elétrica, com exceção do manganês. A fase ? não pode ser processada utilizando tecnologias metálicas convencionais.
Quando a temperatura muda, o plutônio sofre uma reestruturação e sofre mudanças extremamente fortes. Algumas transições entre fases são acompanhadas por mudanças de volume simplesmente marcantes. Em duas dessas fases (? e?1), o plutônio tem uma propriedade única - um coeficiente de expansão de temperatura negativo, ou seja, ele se contrai com o aumento da temperatura.
Nas fases gama e delta, o plutônio apresenta as propriedades usuais dos metais, em particular a maleabilidade. No entanto, na fase delta, o plutônio apresenta instabilidade. Sob leve pressão, ele tenta se estabelecer em uma fase alfa densa (25%). Esta propriedade é utilizada em dispositivos de implosão de armas nucleares.
No plutônio puro a pressões acima de 1 quilobar, a fase delta não existe. Em pressões acima de 30 quilobares, existem apenas as fases alfa e beta.
Metalurgia do plutônio
O plutônio pode ser estabilizado na fase delta à pressão normal e à temperatura ambiente, formando uma liga com metais trivalentes, como gálio, alumínio, cério, índio, em uma concentração de vários por cento molares. É nesta forma que o plutónio é utilizado em armas nucleares.
Plutônio armado
Para produzir armas nucleares é necessário atingir uma pureza do isótopo desejado (235 U ou 239 Pu) superior a 90%. A criação de cargas a partir do urânio requer muitas etapas de enriquecimento (porque a proporção de 235 U no urânio natural é inferior a 1%), enquanto a proporção de 239 Pu no plutônio do reator é geralmente de 50% a 80% (ou seja, quase 100 vezes mais). E em alguns modos de operação do reator é possível obter plutônio contendo mais de 90% de 239 Pu - esse plutônio não requer enriquecimento e pode ser usado diretamente para a fabricação de armas nucleares.
Papel biológico
O plutônio é uma das substâncias mais tóxicas conhecidas. A toxicidade do plutónio não se deve tanto às suas propriedades químicas (embora o plutónio seja talvez tão tóxico como qualquer metal pesado), mas sim à sua radioactividade alfa. As partículas alfa são retidas mesmo por finas camadas de materiais ou tecidos. Digamos que alguns milímetros de pele absorvam completamente seu fluxo, protegendo os órgãos internos. Mas as partículas alfa são extremamente prejudiciais aos tecidos com os quais entram em contato. Portanto, o plutônio representa um sério perigo se entrar no corpo. É muito pouco absorvido no trato gastrointestinal, mesmo que chegue na forma solúvel. Mas a ingestão de meio grama de plutônio pode levar à morte em semanas devido à irradiação aguda do trato digestivo.
A inalação de um décimo de grama de pó de plutônio resulta em morte por edema pulmonar em dez dias. A inalação de uma dose de 20 mg leva à morte por fibrose dentro de um mês. Doses menores causam efeito cancerígeno. A ingestão de 1 mcg de plutônio aumenta a probabilidade de câncer de pulmão em 1%. Portanto, 100 microgramas de plutônio no corpo quase garantem o desenvolvimento do câncer (dentro de dez anos, embora danos nos tecidos possam ocorrer mais cedo).
Em sistemas biológicos, o plutônio geralmente está no estado de oxidação +4 e apresenta semelhanças com o ferro. Uma vez no sangue, provavelmente se concentrará nos tecidos que contêm ferro: medula óssea, fígado, baço. Se até 1-2 microgramas de plutônio se depositarem na medula óssea, a imunidade se deteriorará significativamente. O período de remoção do plutônio do tecido ósseo é de 80 a 100 anos, ou seja, ele permanecerá lá praticamente durante toda a vida.
A Comissão Internacional de Proteção Radiológica fixou a absorção máxima anual de plutónio em 280 nanogramas.
Esse metal é chamado de precioso, mas não por sua beleza, mas por sua insubstituibilidade. Na tabela periódica de Mendeleev, esse elemento ocupa a célula número 94. É nele que os cientistas depositam suas maiores esperanças, e é o plutônio que chamam de metal mais perigoso para a humanidade.
Plutônio: descrição
Na aparência é um metal branco prateado. É radioativo e pode ser representado na forma de 15 isótopos com meias-vidas diferentes, por exemplo:
- Pu-238 – cerca de 90 anos
- Pu-239 – cerca de 24 mil anos
- Pu-240 – 6580 anos
- Pu-241 – 14 anos
- Pu-242 – 370 mil anos
- Pu-244 – cerca de 80 milhões de anos
Esse metal não pode ser extraído do minério, pois é produto da transformação radioativa do urânio.
Como o plutônio é obtido?
A produção de plutônio requer a fissão do urânio, o que só pode ser feito em reatores nucleares. Se falarmos da presença do elemento Pu na crosta terrestre, então para 4 milhões de toneladas de minério de urânio haverá apenas 1 grama de plutônio puro. E esse grama é formado pela captura natural de nêutrons pelos núcleos de urânio. Assim, para obter esse combustível nuclear (geralmente o isótopo 239-Pu) na quantidade de vários quilogramas, é necessário realizar um complexo processo tecnológico em um reator nuclear.
Propriedades do plutônio
O metal radioativo plutônio possui as seguintes propriedades físicas:
- densidade 19,8 g/cm3
- ponto de fusão – 641°C
- ponto de ebulição – 3232°C
- condutividade térmica (a 300 K) – 6,74 W/(m·K)
O plutônio é radioativo, por isso é quente ao toque. Além disso, este metal é caracterizado pela menor condutividade térmica e elétrica. O plutônio líquido é o mais viscoso de todos os metais existentes.
A menor mudança na temperatura do plutônio leva a uma mudança instantânea na densidade da substância. Em geral, a massa do plutônio muda constantemente, uma vez que os núcleos desse metal estão em estado de fissão constante em núcleos menores e nêutrons. A massa crítica do plutônio é o nome dado à massa mínima de uma substância físsil na qual a fissão (uma reação nuclear em cadeia) permanece possível. Por exemplo, a massa crítica do plutônio para uso militar é de 11 kg (para comparação, a massa crítica do urânio altamente enriquecido é de 52 kg).
O urânio e o plutônio são os principais combustíveis nucleares. Para obter plutônio em grandes quantidades, são utilizadas duas tecnologias:
- irradiação de urânio
- irradiação de elementos transurânicos obtidos a partir de combustível irradiado
Ambos os métodos envolvem a separação de plutônio e urânio como resultado de uma reação química.
Para obter plutônio-238 puro, é usada a irradiação de nêutrons de neptúnio-237. O mesmo isótopo está envolvido na criação do plutônio-239 para uso militar, em particular, é um produto de decaimento intermediário; 1 milhão de dólares é o preço de 1 kg de plutónio-238.
Descoberto em 1940-41 pelos cientistas americanos G. Seaborg, E. McMillan, J. Kennedy e A. Wahl, que obtiveram o isótopo 238 Pu como resultado da irradiação de urânio com núcleos pesados de hidrogênio - deutérios. Nomeado em homenagem ao planeta Plutão, assim como os antecessores de Plutônio na tabela periódica - Urânio e Netúnio, cujos nomes também vieram dos planetas Urano e Netuno. Os isótopos de plutônio são conhecidos com números de massa de 232 a 246. Traços dos isótopos 247 Pu e 255 Pu foram encontrados na poeira coletada após explosões de bombas termonucleares. O isótopo de plutônio de vida mais longa é o α-radioativo 244 Pu (meia-vida T ½ cerca de 7,5 10 7 anos). Os valores de T ½ de todos os isótopos de plutônio são muito menores que a idade da Terra e, portanto, todo o plutônio primário (que existia em nosso planeta durante sua formação) decaiu completamente. No entanto, pequenas quantidades de 239 Pu são constantemente formadas durante o decaimento β do 239 Np, que, por sua vez, ocorre durante a reação nuclear do urânio com nêutrons (por exemplo, nêutrons da radiação cósmica). Portanto, vestígios de plutônio são encontrados em minérios de urânio.
O plutônio é um metal branco brilhante, em temperaturas desde a temperatura ambiente até 640°C (t pl) e existe em seis modificações alotrópicas. As transformações alotrópicas do plutônio são acompanhadas por mudanças abruptas na densidade. Uma característica única do Plutônio metálico é que quando aquecido de 310 a 480 °C, ele não se expande como outros metais, mas se contrai. A configuração das três camadas eletrônicas externas do átomo de Pu é 5s 2 5p 6 5d 10 5f 6 6s 2 6p 2 7s 2. As propriedades químicas do plutônio são em muitos aspectos semelhantes às propriedades de seus antecessores na tabela periódica - urânio e neptúnio. O plutônio forma compostos com estados de oxidação de +2 a +7. São conhecidos os óxidos PuO, Pu 2 O 3, PuO 2 e a fase de composição variável Pu 2 O 3 - Pu 4 O 7. Em compostos com halogênios, o plutônio geralmente exibe o estado de oxidação +3, mas os halogenetos PuF 4, PuF 6 e PuCl 4 também são conhecidos. Em soluções, o plutônio existe nas formas Pu 3+, Pu 4+, PuO 2 (íon plutonil), PuO 2+ (íon plutonil) e PuO s 3-, correspondendo aos estados de oxidação de +3 a +7. Esses íons (exceto PuO 3-5) podem estar na solução ao mesmo tempo em equilíbrio. Os íons de plutônio de todos os estados de oxidação são propensos à hidrólise e à formação de complexos.
De todos os isótopos de Plutônio, o mais importante é o α-radioativo 239 Pu (T ½ = 2,4 10 4 anos). 239 núcleos de Pu são capazes de uma reação de fissão em cadeia sob a influência de nêutrons, portanto 239 Pu pode ser usado como fonte de energia atômica (a energia liberada durante a fissão de 1 g de 239 Pu é equivalente ao calor liberado durante a combustão de 4.000 kg de carvão). Na URSS, os primeiros experimentos para a produção de 239 Pu começaram em 1943-44 sob a liderança dos acadêmicos I.V. Pela primeira vez na URSS, o plutônio foi isolado do urânio irradiado com nêutrons em 1945. Em um tempo extremamente curto, foram realizadas extensas pesquisas sobre as propriedades do Plutônio e, em 1949, a primeira planta de separação radioquímica do Plutônio começou a operar na URSS.
A produção industrial de 239 Pu baseia-se na interação de núcleos de 238 U com nêutrons em reatores nucleares. A subsequente separação de Pu de U, Np e produtos de fissão altamente radioativos é realizada por métodos radioquímicos (co-precipitação, extração, troca iônica e outros). O metal plutônio é geralmente obtido pela redução de PuF 3 , PuF 4 ou PuCO 2 com vapor de bário, cálcio ou lítio. Como material físsil, o 238 Pu é usado em reatores nucleares e em bombas atômicas e termonucleares. O isótopo 238 Pu é utilizado para a fabricação de baterias elétricas atômicas, cuja vida útil chega a 5 anos ou mais. Essas baterias podem ser utilizadas, por exemplo, em geradores de corrente que estimulam o coração.
Plutônio no corpo. O plutônio é concentrado em organismos marinhos: seu coeficiente de acumulação (ou seja, a proporção das concentrações no corpo e no ambiente externo) para algas é 1.000-9.000, para plâncton (misto) - cerca de 2.300, para moluscos - até 380, para estrelas do mar - cerca de 1.000, para músculos, ossos, fígado e estômago de peixes - 5, 570, 200 e 1.060, respectivamente. As plantas terrestres absorvem o plutônio principalmente através do sistema radicular e o acumulam até 0,01% de sua massa. No corpo humano, o plutônio é retido principalmente no esqueleto e no fígado, de onde quase não é excretado (especialmente dos ossos). O 239 Pu mais tóxico causa distúrbios hematopoiéticos, osteossarcomas e câncer de pulmão. Desde a década de 70 do século XX, a participação do Plutônio na contaminação radioativa da biosfera tem aumentado (assim, a irradiação de invertebrados marinhos devido ao Plutônio torna-se maior do que devido ao 90 Sr e 137 Cs).
O plutônio, elemento número 94, foi descoberto por Glenn Seaborg, Edwin McMillan, Kennedy e Arthur Wahl em 1940 em Berkeley, bombardeando um alvo de urânio com deutérios de um ciclotron de sessenta polegadas. Em maio de 1940, as propriedades do plutônio foram previstas por Lewis Turner.
Em dezembro de 1940, o isótopo de plutônio Pu-238 foi descoberto, com meia-vida de aproximadamente 90 anos, seguido um ano depois pelo mais importante Pu-239 com meia-vida de aproximadamente 24.000 anos.
O Pu-239 está presente no urânio natural na forma de vestígios (a quantidade é de uma parte por 1015); ele é formado ali como resultado da captura de um nêutron pelo núcleo do U-238; Quantidades extremamente pequenas de Pu-244 (o isótopo de plutônio de vida mais longa, com meia-vida de 80 milhões de anos) foram encontradas no minério de cério, aparentemente remanescente da formação da Terra.
Há um total de 15 isótopos conhecidos de plutônio, todos radioativos. O mais significativo para o projeto de armas nucleares:
Pu238 -> (86 anos, decaimento alfa) -> U234
Pu239 -> (24.360 anos, decaimento alfa) -> U235
Pu240 -> (6580 anos, decaimento alfa) -> U236
Pu241 -> (14,0 anos, decaimento beta) -> Am241
Pu242 -> (370.000 anos, decaimento alfa) -> U238 Propriedades físicas do plutônio
O plutônio é um metal prateado muito pesado, brilhante como o níquel quando recentemente refinado. É um elemento extremamente eletronegativo e quimicamente reativo, muito mais que o urânio. Ele desaparece rapidamente para formar um filme iridescente (como um filme de óleo iridescente), inicialmente amarelo claro, eventualmente tornando-se roxo escuro. Se a oxidação for bastante severa, um pó de óxido verde oliva (PuO2) aparece em sua superfície.
O plutônio oxida facilmente e corrói rapidamente, mesmo na presença de leve umidade. Estranhamente, enferruja numa atmosfera de gás inerte com vapor de água muito mais rápido do que em ar seco ou oxigênio puro. A razão para isto é que a ação direta do oxigênio forma uma camada de óxido na superfície do plutônio, o que evita maior oxidação. A exposição à umidade produz uma mistura solta de óxido e hidreto. Um forno de secagem é necessário para evitar oxidação e corrosão.
O plutônio tem quatro valências, III-VI. Dissolve-se bem apenas em meios muito ácidos, como ácidos nítrico ou clorídrico; também se dissolve bem em ácidos iodídrico e perclórico; Os sais de plutônio hidrolisam prontamente em contato com soluções neutras ou alcalinas, criando hidróxido de plutônio insolúvel. Soluções concentradas de plutônio são instáveis devido à decomposição radiolítica que leva à precipitação.
Devido à sua radioatividade, o plutônio é quente ao toque. Um grande pedaço de plutônio em uma concha termicamente isolada é aquecido a uma temperatura que excede o ponto de ebulição da água.
Propriedades físicas básicas do plutônio:
Ponto de fusão: 641 °C;
Ponto de ebulição: 3232 °C;
Densidade: 19,84 (em fase alfa).
O plutônio tem muitas propriedades específicas. Possui a menor condutividade térmica de todos os metais, a menor condutividade elétrica, com exceção do manganês (segundo outras fontes, ainda é o mais baixo de todos os metais). Na sua fase líquida é o metal mais viscoso.
Quando a temperatura muda, o plutônio sofre as mudanças de densidade mais severas e não naturais. O plutônio tem seis fases diferentes (estruturas cristalinas) na forma sólida, mais do que qualquer outro elemento (na verdade, em termos mais rigorosos, há sete). Algumas transições entre fases são acompanhadas por mudanças dramáticas no volume. Em duas dessas fases - delta e delta prime - o plutônio tem a propriedade única de se contrair à medida que a temperatura aumenta, e nas demais apresenta um coeficiente de expansão de temperatura extremamente alto. Quando derretido, o plutônio se contrai, permitindo que o plutônio não derretido flutue. Na sua forma mais densa, a fase alfa, o plutônio é o sexto elemento mais denso (apenas o ósmio, o irídio, a platina, o rênio e o neptúnio são mais pesados). Na fase alfa, o plutônio puro é frágil, mas existem ligas flexíveis.
