Ó thorium, symbol Th a atomové číslo 90, je aktinid. Je to prvek s celkem asi 30 izotopy, z nichž šest se nachází v přírodě. Má oxidační stav +4 a tvoří sloučeniny s většinou nekovy periodické tabulky. Má hojnost srovnatelnou s Vést v zemské kůře a může být komerčně extrahován z některých minerálů, jako je monazit.
Thorium se téměř vždy vyrábí jako vedlejší produkt při získávání jiných kovy a vyniká svou dobrou tepelnou odolností, díky které je vhodný pro kosmické lodě a střely. Oxid thoria, ThO2, má nejvyšší bod tání, kromě toho, že má vysoký index lomu. také thorium byl studován jako palivo pro jaderné elektrárny, jehož aplikace má výhody oproti konvenčně používanému uranu.
Přečtěte si také:Actin — aktinid, který lze použít k léčbě rakoviny
shrnutí o thorium
Thorium je kov patřící do skupiny aktinidů.
Má více než 30 izotopů, z nichž šest se nachází v přírodě.
Je chemicky reaktivní a tvoří sloučeniny s většinou nekovů.
Má dobrou koncentraci v zemské kůře, blízkou koncentraci olova.
Komerčně se získává z minerálů, ve kterých není hlavním prvkem, jako je monazit a allanit.
Má uplatnění v leteckém průmyslu, při výrobě vysoce kvalitních čoček a objevuje se pro použití jako jaderné palivo.
Objevil ho v roce 1828 švédský chemik Jöns Jacob Berzelius.
Vlastnosti thoria
Symbol: Th
protonové číslo: 90
atomová hmotnost: 232.03806 c.u.s.
elektronegativita: 1,3
Fúzní bodTeplota tání: 1750 °C
Bod varuTeplota tání: 4788 °C
Hustota: 11,72 g.cm-3
Elektronická konfigurace: [Rn] 7s2 6d2
Chemická řada: aktinidy
vlastnosti thoria
Thorium, symbol Th and protonové číslo 90, je to a kov patřící do skupiny aktinidů. Když je ve své kovové formě, má jasně stříbrnou barvu, kromě toho, že má nejvyšší bod tání mezi všemi aktinidy. Th má však s výjimkou aktinia nejnižší hustota mezi ostatní prvky v této kategorii.
Existuje nejméně 30 izotopů thoriaavšak pouze ty o hmotnosti 227, 228, 230, 231, 232 a 234 jsou přirozené (nacházejí se v přírodě). Ostatní jsou vyrobeny v laboratoři nebo odvozeny z rozkladových reakcí jiných prvků vyrobených v laboratoři, a proto jsou považovány za syntetické.
Mezi přírodní izotopy patří 232Th, jehož poločas rozpadu je v rozmezí 14 miliard let. Je to proto, že velká část thoria nalezeného v přírodě pochází z rozkladných reakcí přírodních izotopů uran, nicméně, 232Th je jediný nalezený v rudách bez uranu.
THE Chemická reaktivita thoria je vysoká: při vysokých teplotách je snadno napaden kyslík, vodík, dusík, halogeny a síra. Uhlík a fosfor jsou schopny vytvářet binární sloučeniny s Th.
Když je jemně rozdělena, Thorium je dokonce samozápalné (při styku se vzduchem se samovolně vznítí), v surové formě a za okolních podmínek však se vzduchem reaguje pomalu, ale i tak je koroze vnímána.
S kyselinythorium energicky reaguje s kyselina chlorovodíkovázanechávající za sebou černý zbytek vzorce ThO(X)H, kde X je směs OH iontů- a Cl-. S ostatními kyselinami Th prakticky nereaguje.
Kde lze thorium nalézt?
thorium má dobrou masovou účast v zemské kůře. Odhaduje se, že je třikrát hojnější než cín, dvakrát tak hojný než arsen a tak hojný jako olovo a molybden. Údaje naznačují, že jeho koncentrace v zemské kůře je 10 ppm (částic na milion nebo miligram na kilogram), zatímco koncentrace olova je pro srovnání 16 ppm.
V přírodě se vyskytuje ve čtyřmocné formě., Th4+a často spojován s U4+, Zr4+, Hf4+ a Ce4+, plus některé trojmocné kovy vzácných zemin (náboj 3+) s iontový poloměr podobný. V oceánech je koncentrace Th4+ ne více než 0,5 x 10-3 g/m³, protože čtyřmocná forma je špatně rozpustná.
Thorium a oxidy uranu, ThO2 a OU2, mají podobnou strukturu, a proto mohou tvořit pevný roztok. Pokud má směs do 15 % mol ThO2, stojíme před uraninitovou rudou. Pokud je však více než 75 % mol ThO2, ruda se nazývá thorianit. To je důvod, proč je thorium nečistotou, která je vždy přítomna ve vzorcích smolných minerálů.
Dalším minerálem s vysokým obsahem thoria je thorit, křemičitan thoria (ThSiO4), kterým byl prvek objeven, ale thorit i thorianit jsou vzácné minerály.
Takže obchodně, hlavními zdroji thoria jsou monazit, allanit a zirkon (nebo oxid zirkoničitý). V těchto minerálech a v dalších uvedených v tabulce níže je thorium menšinovou složkou.
Minerální |
Obsah (ppm) |
monazit |
25 000 až 200 000 |
allanit |
1000 až 20 000 |
zirkon |
50 až 4000 |
titanit |
100 až 600 |
epidot |
50 až 500 |
apatit |
20 až 150 |
magnetit |
0,3 až 20 |
Monazit, zlatý nebo nahnědlý fosforečnan vzácných zemin, je důležitým zdrojem thoria ve formě ThO2, jelikož je rozšířen téměř po celé planetě a některá ložiska jsou poměrně rozsáhlá. Za zmínku stojí ložiska v Indii, Egyptě, Jižní Africe, Spojených státech a Kanadě s 200-400 ktony (kilotun, 10³ tun) ThO2 v každé zemi.
Přečtěte si také: Americium — aktinid široce používaný v detektorech kouře
Získání thoria
Protože thorium je téměř vždy spojováno s kovy velkého komerčního zájmu (jako např niob, uran a zirkonium), stejně jako lanthanoidy, vzniká jako vedlejší produkt.
Na V případě monazitu existují dvě formy jak začít získávat thorium:
útok silnými kyselinami, schopnými transformovat fosfátové ionty (PO43-) v H2PRACH4- a H3PRACH4a tím ponechání kovových iontů ve formě solí rozpustných ve vodě;
nebo použijte silně alkalické roztoky, které přemění nerozpustné fosforečnany na hydroxidy nerozpustné kovy, které lze později po oddělení rozpustit kyselinou supernatant.
V případě kyselé cesty se thorium po rozpuštění oddělí od ostatních vzácných zemin vysrážením po úpravě pH na 1,0. Sraženina, fosforečnan thorium, se poté zpracuje alkalickým roztokem, aby se odstranily fosforečnany. nežádoucích látek, a poté rozpuštěny v kyselině dusičné, aby byly čištěny tributylfosfátem v petrolej.
Při alkalické cestě se hydroxid thoria odděluje od ostatních hydroxidů vzácných zemin přidáním kyseliny chlorovodíkové a úpravou pH mezi 5,0 a 6,0, čímž se pouze vysráží sloučenina thoria. Odtud se také thorium rozpustí v kyselině dusičné a dále se čistí tributylfosfátem v petroleji.
V obou případech se thorium získává ve formě Th (NO3)4t. j. dusičnan thorium IV.
Pro výrobu kovového thoria se již využívá redukce Th halogenidů a dihalogenidů sodíkem, draslíkem nebo vápníkem. THE elektrolýza lze také aplikovatkde chlorid nebo fluorid thoria je kondenzován s chloridem sodným nebo draselným. The ThO2 je také zdrojem kovového thoria prostřednictvím redukčních procesů, jako je tomu v případě Sylvania procesu (ve kterém je vápník redukčním činidlem).
Aplikace thoria
thorium má velkou tepelnou odolnost. Kovová slitina mezi thoriem a hořčík (Mag-Thor) se používá v kosmických lodích a raketách. The ThO2, kysličník nejvyšší bod tání, má vysoký index lomu a nízkou disperzi, používá se ve vysoce kvalitních optických čočkách.
Sloučeniny thoria mohou být také použity jako katalyzátory v důležitých průmyslových procesech, jako je např praskání oleje, syntéza kyselina sírová a Ostwaldův proces pro syntézu kyseliny dusičné.
Nicméně thorium vynikl v jaderné chemii. Oproti uranu má výhodu: prakticky veškeré přírodní thorium je ve formě 232Th, nepotřebuje obohacení. Thorium-232 není štěpné, ale může být přeměněno absorbcí neutronů na 233U, vynikající štěpné palivo.
Dalším bodem ve prospěch jeho využití pro výrobu energie je to Zbytky thoria se stávají bezpečnými v kratší době ve srovnání s uranovými zbytky. Zatímco uranový odpad je nebezpečný po tisíce let, asi 83 % kapalného odpadu s fluoridem thorium by bylo bezpečné za 10 let, zatímco zbývajících 17 % by bylo v bezpečí asi za 300 let.
není divu Indie, s vysokým množstvím ložisek thoria a nízkým množstvím uranu, usiluje o rozvoj jaderných elektráren využívajících thorium.
Podívejte se na náš podcast:Jak fungují jaderné elektrárny?
Thorium a radioaktivita
thorium naše tělo nepřijímá snadno, kromě toho, že mají nízké koncentrace ve vzduchu, ve vodě, kterou pijeme, a v potravinách. Je tedy nepravděpodobné, že bychom viděli problémy způsobené thoriem v běžné populaci. Většina studií hodnotila pracovníky, kteří byli vystaveni velkému množství tohoto materiálu, například horníky.
o radioaktivitaMezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) klasifikovala thorium jako lidský karcinogen. Tvrdí to však americké ministerstvo zdravotnictví a sociálních služeb Na závěr, že thorium je pro člověka karcinogenní, je ještě příliš brzy.
Od roku 1928 do roku 1955 se používal jako kontrast při radiologických vyšetřeních, Thorotrast, který obsahoval 25 % ThO2 a byl mírně radioaktivní. U pacientů, kteří dostávali velké dávky tohoto kontrastu, bylo pozorováno větší množství rakoviny jater, žlučníku a krve.
historie thoria
V roce 1815, chemik Jöns Jacob Berzelius dostal vzorek vzácného minerálu z okresu Falun ve Švédsku. V té době chemik předpokládal, že v tomto minerálu bude nový prvek, který nazval thorium, v odkazu na skandinávského boha hromu a války, Thor. O 10 let později se však potvrdilo, že minerál je jednoduchým vzorkem xenotimu, fosforečnanu yttria.
V roce 1928 však Berzelius obdržel nový vzorek minerálu od norského reverenda a mineraloga Hanse Mortena Thrane Esmarka. V tomto novém minerálu konečně Švédský chemik objevil nový prvekse stejným názvem. Následně ji pojmenoval tory (thoria), který byl později změněn na torita (thorit).
Autor: Stefano Araújo Novais
Učitel chemie
