Plutonium
Isotop plutonium memiliki bilangan massa yang berkisar dari 228 sampai dengan 247. Modus peluruhan utama isotop dengan bilangan massa yang lebih rendah daripada isotop paling stabil Pu-244 adalah fisi spontan dan emisi alfa. Kebanyakan akan menjadi isotop uranium (92 proton) dan neptunium (93 proton) sebagai produk peluruhan (dengan mengabaikan anang inti ("daughter nuclei") yang dihasilkan selama proses
fisi). Modus peluruhan utama isotop yang memiliki bilangan massa lebih tinggi daripada Pu-244 adalah emisi beta, kebanyakan akan menjadi isotop amerisium (95 proton) sebagai produk peluruhan. Pu-241 merupakan isotop induk deret peluruhan neptunium, meluruh menjadi amerisium-241 via emisi beta maupun elektron.
Pu-238 dan Pu-239 adalah isotop yang paling sering disintesis. Pu-239 disintesis via reaksi berikut yang menggunakan uranium (U) dan neutron (n) via peluruhan beta () dengan neptunium (Np) sebagai zat antara:
Dengan kata lain, neutron yang berasal dari fisi U-235 ditangkap oleh inti U-238, menjadi U-239; peluruhan beta akan menambahkan sebuah proton, menjadi Np-239 (umur paruh 2.36 hari), dan peluruhan beta lebih lanjut akan mengubahnya menjadi Pu-239.
Pada persamaan ini, deuteron menghantam U-238 dan menghasilkan dua neutron berserta Np-238. Np-238 secara spontan meluruh dengan memancarkan partikel beta negatif menjadi Pu-238.
Isotop plutonium mengalami peluruhan radioaktif dan menghasilkan panas peluruhan. Isotop yang berbeda menghasilkan panas per massa yang berbeda. Panas peluruhan biasanya dinyatakan dengan satuan watt/kilogram atau milliwatt/gram. Pada plutonium dengan jumlah besar dan pembuangan panas yang tidak cukup maka panas ini dapat berdampak signifikan. Semua isotop menghasilkan gamma lemah ketika meluruh.
Pada suhu kamar, plutonium murni berwarna perak dan ia akan mengusam ketika teroksidasi. Unsur ini menunjukkan empat keadaan oksidasi ionik dalam larutan:
Warna larutan yang ditampilkan oleh larutan plutonium bergantung pada keadaan oksidasi dan sifat-sifat anion asam. Anion asam akan memengaruhi derajat kompleksasi plutonium.
Logam plutonium dihasilkan dengan mereaksikan plutonium (IV) fluorida dengan barium, kalsium ataupun litium pada suhu 1200 °C. Ia akan diserang oleh asam, oksigen, dan uap, namun tidak oleh alkali dan akan larut dengan mudahnya ke dalam asam klorida, asam iodat, dan asam perklorat pekat. Lelehan logam plutonium harus disimpan dalam keadaan vakum ataupun pada atmosfer
inert untuk menghindari terjadinya reaksi dengan udara. Pada suhu 135 °C, logam plutonium akan menyala dan meledak jika diletakkan dalam karbon tetraklorida. Plutonium merupakan logam yang reaktif. Pada kelembaban udara ataupun argon, logam ini akan teroksidasi dengan cepat, menghasilkan campuran oksida dan hidrida. Jika logam tersebut terpapar cukup lama dengan
sejumlah uap air, permukaan berbentuk bubuk PuO yang membungkus logam akan terbentuk. Selain itu, juga terbentuk plutonium hidrida. Apabila terpapar dengan uap air yang berlebihan, hanya akan terbentuk PuO.
Dengan adanya pembungkusan hidrida ini, logam plutonium bersifat piroforik, yang berarti ia akan menyala secara spontan. Oleh karena itu, logam plutonium biasanya ditangani dalam atmosfer yang inert dan kering (misalnya argon dan nitrogen). Oksigen akan memperlambat efek-efek yang disebabkan oleh kelembaban dan berperan sebagai agen pemasifan.
Plutonium bereaksi dengan oksigen menjadi PuO dan PuO beserta intermediat oksida lainnya; plutonium oksida memiliki volume 40% lebih besar daipada logam plutonium. Ia bereaksi dengan halogen dan menghasilkan senyawa seperti PuX (X dapat berupa F, Cl, Br ataupun I); PuF dan oksihalida seperti PuOCl, PuOBr dan PuOI juga dilaporkan terbentuk. Selain itu, reaksi dengan karbon menjadi PuC, nitrogen menjadi PuN, dan silikon menjadi PuSi juga dapat terjadi.
Krus yang digunakan untuk menampung plutonium haruslah tahan terhadap lingkungan reduksi yang kuat. Logam tahan api seperti tantalum dan tungsten berserta oksida stabil borida, karbida, nitrida, dan silikida dapat menoleransi lingkungan seperti ini. Peleburan pada tungku busur elektrik dapat digunakan untuk menghasilkan batangan logam kecil tanpa memerlukan krus.
Plutonium dapat membentuk aloi dengan kebanyakan logam. Pengecualian terdapat pada logam alkali seperti litium, kalium, dan natrium, logam alkali tanah seperti barium, kalsium, dan stronsium, dan logam tanah nadir seperti europium dan iterbium. Pengecualian parsial terdapat pada logam tahan api seperti kromium, molibdenum, niobium, tantalum, dan tungsten, yang dapat larut dalam plutonium cair, namun tidak dapat larut pada plutonium padat.
Plutonium dapat membentuk logam paduan dan senyawa intermediet dengan kebanyakan logam lainnya. Perkecualian dengan litium, natrium, kalium, rubidium dan sesium dari logam alkali; dan magnesium, kalsium, stronsium, dan barium dari logam alkali tanah; dan europium dan ytterbium dari logam tanah jarang. Perkecualian parsial diantaranya dengan kromium, molybdenum, niobium, tantalum, dan tungsten, yang larut pada
plutonium cair, namun tidak larut atau larut sedikit pada plutonium padat. Galium, aluminium, americium, skandium dan serium dapat menstabilkan fase- plutonium dalam suhu ruang. Silikon, indium, zinc dan zirkonium dapat membentuk fase metastabil  ketika didinginkan cepat. Sejumlah besar hafnium, holmium dan talium juga dapat mempertahankan fase- pada suhu ruang. Neptunium
adalah satu-satunya elemen yang dapat menstabilkan fase- pada suhu tinggi.Sejumlah kecil isotop plutonium (Pu-239 dan Pu-244) dapat ditemukan di alam. Pu-244 dapat ditemukan dalam jumlah kecil karena ia merupakan produk minor peluruhan pada bijih uranium dan mempunyai umur paruh sekitar 80 juta tahun yang cukup panjang. Pu-239 dapat
ditemukan dalam jumlah yang lebih kecil lagi (dalam satuan bagian per triliun) dan produk peluruhannya dapat secara alami ditemukan pada beberapa bijih uranium
Sejumlah kecil plutonium juga dapat ditemukan pada tubuh manusia oleh karena uji nuklir di atas daratan dan beberapa kecelakaan nuklir besar yang pernah terjadi. Kebanyakan uji nuklir atsmosferik telah dihentikan sejak tahun 1963, namun Perancis masih terus melakukannya sampai dengan tahun 1980-an. Selain itu, beberapa negara juga masih terus melakukan uji
nuklir tersebut setelah tahun 1963. Oleh karena Pu-239 merupakan hasil peluruhan radioaktif bijih uranium serta isotop plutonium yang paling banyak dibuat, ia merupakan isotop yang paling melimpah.
Pada tahun 1934, Enrico Fermi dan sekelompok ilmuwan Universitas Roma La Sapienza melaporkan bahwa mereka telah menemukan unsur 94. Fermi menyebut unsur ini sebagai "hesperium". Namun, sampel yang diduga sebagai unsur 94 ini sebenarnya hanyalah campuran barium, kripton, dan unsur-unsur lainnya. Tetapi hal ini tidak diketahui pada saat itu karena fisi nuklir masih belum
ditemukan. Plutonium (Pu-238) pertama kali diproduksi dan diisolasi pada tanggal 14 Desember 1940 oleh Dr. Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy, Z. M. Tatom, dan A. C. Wahl dengan menembakkan uranium dengan deuteron. Unsur ini kemudian berhasil diidentifikasi secara kimiawi pada 23 Februari 1941. Pada percobaan tahun 1940, neptunium-238 berhasil dihasilkan secara langsung dengan penghantaman, tetapi
ia kemudian meluruh dengan mamancarkan emisi beta dua hari kemudian. Hal ini mengindikasikan terbentuknya unsur 94.
Sebuah laporan ilmiah yang mendokumentasikan penemuan unsur plutonium kemudian dipersiapkan oleh para ilmuwan Universitas California, Berkeley tersebut dan dikirim ke jurnal "Physical Review" pada Maret 1941. Tetapi laporan tersebut ditarik kembali sebelum publikasi, setelah ditemukan bahwa isotop unsur baru tersebut (Pu-239) dapat menjalani fisi nuklir yang dapat digunakan pada bom atom. Publikasi penemuan
unsur tersebut kemudian ditunda setahun setelah akhir Perang Dunia II oleh karena kekhawatiran pada masalah keamanan dunia.