Plutoniumiv-Oxid: Chemische Verbindung

Es ist ein kristalliner gelb-brauner Feststoff mit hoher Schmelztemperatur.

Kristallstruktur
_ Pu4+ 0 _ O2−
Kristallsystem	kubisch
Raumgruppe	Fm3m (Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/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 ChemSpider 10617028 Wikidata Q413258
Eigenschaften
Molare Masse	276,06 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	11,5 g·cm−3
Schmelzpunkt	2400 °C
Siedepunkt	2800 °C
Löslichkeit	schwer löslich in Säuren
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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 Fm3m (Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/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.

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.

${\displaystyle {\ce {Pu(C2O4)2 . 10 H2O + O2 -> PuO2 + 2 CO2 + 10 H2O}}}$ 

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

Gesintertes Plutoniumdioxid wird in Radionuklid-Heizelementen und Radionuklidbatterien verwendet und als Material für Brennstäbe in Atomreaktoren eingesetzt.

 

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.

• 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 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_7).