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Concept
Allotropie du plutonium
Résumé
redresse=1.5|vignette|Diagramme des allotropes du plutonium à pression atmosphérique. Les volumes atomiques sont exprimés en Å.
redresse=1.5|vignette|Diagramme de phases du plutonium, .
redresse=1.5|vignette|Diagramme de phases du plutonium, .
Il existe six allotropes du plutonium aux pressions et températures ambiantes, notés par les lettres grecques alpha (α), bêta (β), gamma (γ), delta (δ), delta prime (δ’) et epsilon (ε) ; un septième allotrope, noté zêta (ζ), n'existe qu'à partir d'environ à , remplaçant les phases γ, δ et δ’ au-delà d'environ . Ces allotropes présentent une énergie interne très proche, ce qui les rend très sensibles aux variations de température, de pression et de conditions chimiques environnantes ; ils présentent en revanche des structures cristallines très différentes, qui conduisent à des masses volumiques variant de près de 25 % entre la phase α à température ambiante et la phase δ à , soit un allongement de près de 7 %. Les transitions de phase s'accompagnent ainsi de brusques variations de volume. De plus, les allotropes α, β, γ et ε ont un coefficient de dilatation élevé ( pour la phase α, par exemple), ce qui signifie qu'ils se dilatent fortement lorsqu'ils sont chauffés, tandis que les allotropes δ et δ’ ont un coefficient de dilatation négatif ( pour la phase δ), ce qui signifie qu'ils se contractent lorsque la température augmente. Le plutonium est également l'un des rares éléments chimiques qui se contractent lorsqu'ils fondent, avec un accroissement de masse volumique de 2,5 %.
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ Phases du plutonium à pression atmosphérique
|-
! Phase
! Système cristallin
! Température detransition de phase
! Masse volumique
|-
| α
| style="text-align:left" | Monoclinique simple
| —
|
|-
| β
| style="text-align:left" | Monoclinique à bases centrées
|
|
|-
| γ
| style="text-align:left" | Orthorhombique à faces centrées
|
|
|-
| δ
| style="text-align:left" | Cubique à faces centrées
|
|
|-
| δ’
| style="text-align:left" | Quadratique centré
|
|
|-
| ε
| style="text-align:left" | Cubique centré
|
|
|-
| colspan="2" | Liquide
| ~
|
|}
L'existence de ces allotropes aux propriétés si différentes rend l'usinage du plutonium particulièrement délicat.
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