О торий, символ Th и атомен номер 90, е актинид. Това е елемент с общо около 30 изотопа, шест от които се срещат в природата. Има степен на окисление +4 и образува съединения с повечето от неметали на периодичната таблица. Има изобилие, сравнимо с това на водя в земната кора и може да бъде извлечен в търговската мрежа от някои минерали, като монацит.
Торият почти винаги се произвежда като страничен продукт от получаването на други метали и се откроява с добрата си термична устойчивост, което го прави подходящ за космически кораби и ракети. Ториев оксид, ThO2, има най-висока точка на топене, освен че има висок коефициент на пречупване. торий също е изследвано като гориво за атомни електроцентрали, чието приложение има предимства пред конвенционално използвания уран.
Прочетете също:Актин — актинид, който може да се използва за лечение на рак
Теми в тази статия
- 1 - Резюме за тория
- 2 - Свойства на тория
- 3 - Характеристики на тория
- 4 - Къде може да се намери торий?
- 5 - Получаване на торий
- 6 - Приложения на торий
- 7 - Торий и радиоактивност
- 8 - История на тория
обобщение за тория
Торият е метал, принадлежащ към групата на актинидите.
Той има повече от 30 изотопа, шест от които се срещат в природата.
Той е химически реактивен и образува съединения с повечето неметали.
Има добра концентрация в земната кора, близка до тази на оловото.
Комерсиално се извлича от минерали, в които не е основният елемент, като монацит и аланит.
Той има приложение в аерокосмическата индустрия, при производството на висококачествени лещи и се очертава да се използва като ядрено гориво.
Открит е през 1828 г. от шведския химик Йонс Якоб Берцелиус.
Свойства на тория
символ: Th
атомно число: 90
атомна маса: 232.03806 c.u.s.
електроотрицателност: 1,3
Точка на сливане: 1750 °C
Точка на кипене: 4788 °С
Плътност: 11,72 g.cm-3
Електронна конфигурация: [Rn] 7s2 6г2
Химическа серия: актиниди
Не спирай сега... След рекламата има още ;)
характеристики на тория
Торий, символ Th и атомно число 90, това е а метал, принадлежащ към групата на актинидите. Когато е в метална форма, той има ярък сребрист цвят, освен че има най-високата точка на топене сред всички актиниди. Въпреки това, с изключение на актиния, Th има най-ниско плътност наред с другите елементи в тази категория.
Има най-малко 30 изотопа на тория, обаче, само тези с маса 227, 228, 230, 231, 232 и 234 са естествени (открити в природата). Останалите се произвеждат в лаборатория или от реакциите на разпад на други елементи, произведени в лабораторията, и следователно се считат за синтетични.
Сред естествените изотопи, 232Th, чиито полуживот е в диапазона от 14 милиарда години. Това е така, защото голяма част от тория, открит в природата, идва от реакции на разпад на естествени изотопи на уран, както и да е 232Той е единственият, открит в руди без уран.
THE Химичната реактивност на тория е висока: при високи температури лесно се атакува от кислород, водород, азот, халогени и сяра. Въглеродът и фосфорът са в състояние да образуват бинарни съединения с Th.
При фино разделяне, Торият е дори пирофорен (спонтанно се възпламенява при контакт с въздух), обаче, когато е в суров вид и при условия на околната среда, реагира бавно с въздуха, но въпреки това се усеща корозия.
С киселини, торий реагира енергично с солна киселина, оставяйки след себе си черен остатък с формула ThO(X)H, където X е смес от ОН йони- и Cl-. С останалите киселини Th практически не реагира.
Къде може да се намери торий?
тория има добро масово участие в земната кора. Смята се, че е три пъти по-изобилно от калай, два пъти по-изобилни от арсен и в изобилие като олово и молибден. Данните показват, че концентрацията му в земната кора е 10 ppm (част на милион или милиграм на килограм), докато тази на оловото за сравнение е 16 ppm.
В природата се среща в четиривалентна форма., Th4+и често се свързва с U4+, Zr4+, Hf4+ и Ce4+, плюс някои тривалентни редкоземни метали (заряд 3+) с йонен радиус подобен. В океаните концентрацията на Th4+ не повече от 0,5 х 10-3 g/m³, тъй като четиривалентната форма е слабо разтворима.
Ториеви и уранови оксиди, ThO2 и OU2, имат сходни структури и следователно могат да образуват твърд разтвор. Ако сместа има до 15 мол.% ThO2, сме изправени пред уранитовата руда. Въпреки това, ако има повече от 75% по мол ThO2, рудата се нарича торианит. Ето защо торият е примес, който винаги присъства в минералните проби от смола.
Друг минерал с високо съдържание на торий е торит, ториев силикат (ThSiO4), чрез който е открит елементът, но и торит, и торианит са редки минерали.
И така, в търговската мрежа, Основните източници на торий са монацит, аланит и циркон (или цирконий). В тези минерали, както и в другите, показани в таблицата по-долу, торият е малцинствена съставка.
Минерал |
Th съдържание (ppm) |
монацит |
25 000 до 200 000 |
аланит |
От 1000 до 20 000 |
циркон |
50 до 4000 |
титанит |
100 до 600 |
епидот |
50 до 500 |
апатит |
20 до 150 |
магнетит |
0,3 до 20 |
Монацитът, златист или кафеникав редкоземен фосфат, е важен източник на торий под формата на ThO2, тъй като е разпространен върху почти цялата планета, а някои находища са доста обширни. За отбелязване са находищата в Индия, Египет, Южна Африка, Съединените щати и Канада, с 200-400 kton (килотона, 10³ тона) ThO2 във всяка страна.
Прочетете също: Америций — актинид, широко използван в детекторите за дим
Получаване на торий
Тъй като торият почти винаги се намира свързан с метали от голям търговски интерес (като напр ниобий, уран и цирконий), подобно на лантаноидите, той се произвежда като страничен продукт.
В В случая на монацит има две форми за да започнете да получавате торий:
атака от силни киселини, способни да трансформират фосфатни йони (PO43-) в H2ПРАХ4- и Х3ПРАХ4, оставяйки по този начин металните йони под формата на водоразтворими соли;
или използвайте силно алкални разтвори, които ще превърнат неразтворимите фосфати в хидроксиди неразтворими метали, които по-късно могат да бъдат разтворени с киселина след отделяне на супернатант.
В случай на киселинен път, след разтваряне, торият се отделя от другите редкоземни елементи чрез утаяване след регулиране на рН на 1.0. След това утайката, ториев фосфат, се обработва с алкален разтвор за отстраняване на фосфатите. нежелани вещества и след това се разтварят в азотна киселина, за да бъдат пречистени с трибутил фосфат в керосин.
При алкалния път ториевият хидроксид се отделя от другите редкоземни хидроксиди чрез добавяне на солна киселина и регулиране на рН между 5,0 и 6,0, което само утаява ториевото съединение. Оттам торият също се разтваря в азотна киселина и допълнително се пречиства с трибутил фосфат в керосин.
И в двата случая торият се извлича под формата на Th (NO3)4т.е. ториев IV нитрат.
За производството на метален торий вече е използвано редуцирането на Th халогениди и дихалогениди с натрий, калий или калций. THE електролиза също може да се приложи, при което ториевият хлорид или флуоридът е слят с натриев или калиев хлорид. ThO2 също така е източник на метален торий чрез редукционни процеси, какъвто е случаят с процеса на Силвания (при който калцият е редуктор).
Торийни приложения
тория има голяма термична устойчивост. Металната сплав между торий и магнезий (Mag-Thor) се използва в космически кораби и ракети. ThO2, оксид най-висока точка на топене, има висок коефициент на пречупване и ниска дисперсия, използван във висококачествени оптични лещи.
Съединенията на тория могат да се използват и като катализатори във важни промишлени процеси, като напр напукване на маслото, синтеза на сярна киселина и процеса на Оствалд за синтез на азотна киселина.
Торий обаче се отличи в ядрената химия. Той има предимство пред урана: почти целият естествен торий е под формата на 232Th, без нужда от обогатяване. Торий-232 не е делящ се, но може да се преобразува чрез абсорбция на неутрон в 233U, отлично делящо се гориво.
Друг момент в полза на използването му за производство на енергия е, че Остатъците от торий стават безопасни за по-кратък период от време в сравнение с урановите остатъци. Докато отпадъците от уран са опасни в продължение на хиляди години, около 83% от течните отпадъци от ториев флуорид ще бъдат безопасни след 10 години, докато останалите 17% ще бъдат безопасни след около 300 години.
не е чудно, че Индия, с голямо количество ториеви отлагания и ниско количество уран, търси развитие на атомни електроцентрали, използващи торий.
Вижте го в нашия подкаст:Как работят атомните електроцентрали?
Торий и радиоактивност
тория не се приема лесно от тялото ни, освен че има ниски концентрации във въздуха, във водата, която пием и в храната. По този начин е малко вероятно да видим проблеми, причинени от торий в общата популация. Повечето от проучванията оценяват работници, които са били изложени на големи количества от този материал, като миньорите.
за радиоактивностМеждународната агенция за изследване на рака (IARC) класифицира тория като човешки канцероген. Това обаче казва Министерството на здравеопазването и човешките услуги на САЩ Все още е твърде рано да се заключи, че торият е канцерогенен за хората.
От 1928 до 1955 г. се използва като контраст при радиологични изследвания, Thorotrast, който съдържа 25% ThO2 и беше леко радиоактивен. По-голям брой ракови заболявания на черния дроб, жлъчния мехур и кръвта са наблюдавани при пациенти, които са получавали големи дози от този контраст.
история на тория
През 1815 г., химикът Йонс Якоб Берцелиус получи проба от рядък минерал от окръг Фалун, Швеция. По това време химикът предположи, че в този минерал ще има нов елемент, който той нарече торий, по отношение на скандинавския бог на гръмотевиците и войната, тор. Въпреки това, 10 години по-късно беше потвърдено, че минералът е обикновена проба от ксенотим, итриев фосфат.
През 1928 г. обаче Берцелиус получава нова минерална проба от норвежкия преподобен и минералог Ханс Мортен Тране Есмарк. В този нов минерал, най-накрая, на Шведски химик откри нов елемент, давайки му същото име. Следователно той го нарече tory (тория), чието по-късно името е променено на torita (торит).
От Стефано Араужо Новаис
Учител по химия
