Ö Thorium, Symbol Th und Ordnungszahl 90, ist ein Aktinid. Es ist ein Element mit insgesamt etwa 30 Isotopen, von denen sechs in der Natur vorkommen. Es hat eine Oxidationsstufe von +4 und bildet mit den meisten Verbindungen Verbindungen Nichtmetalle des Periodensystems. Es hat eine Fülle vergleichbar mit der von führen in der Erdkruste und kann aus einigen Mineralien wie Monazit kommerziell gewonnen werden.
Thorium entsteht fast immer als Nebenprodukt bei der Gewinnung anderer Metalle und zeichnet sich durch seine gute thermische Beständigkeit aus, wodurch es für Raumfahrzeuge und Flugkörper geeignet ist. Thoriumoxid, ThO2, hat neben einem hohen Brechungsindex den höchsten Schmelzpunkt. Thorium auch wurde als Brennstoff für Kernkraftwerke untersucht, dessen Anwendung Vorteile gegenüber herkömmlich verwendetem Uran hat.
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Themen in diesem Artikel
- 1 - Zusammenfassung über Thorium
- 2 - Eigenschaften von Thorium
- 3 - Eigenschaften von Thorium
- 4 - Wo ist Thorium zu finden?
- 5 - Gewinnung von Thorium
- 6 - Anwendungen von Thorium
- 7 - Thorium und Radioaktivität
- 8 - Geschichte des Thoriums
Zusammenfassung über Thorium
Thorium ist ein Metall aus der Gruppe der Aktinide.
Es hat mehr als 30 Isotope, von denen sechs in der Natur vorkommen.
Es ist chemisch reaktiv und bildet mit den meisten Nichtmetallen Verbindungen.
Es hat eine gute Konzentration in der Erdkruste, nahe der von Blei.
Es wird kommerziell aus Mineralien extrahiert, in denen es nicht das Hauptelement ist, wie Monazit und Allanit.
Es findet Anwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie, bei der Herstellung hochwertiger Linsen und entwickelt sich zur Verwendung als Kernbrennstoff.
Es wurde 1828 vom schwedischen Chemiker Jöns Jacob Berzelius entdeckt.
Eigenschaften von Thorium
Symbol: Th
Ordnungszahl: 90
Atommasse: 232.03806 c.u.s.
Elektronegativität: 1,3
Fusionspunkt: 1750°C
Siedepunkt: 4788 °C
Dichte: 11,72 g.cm-3
Elektronische Konfiguration: [Rn] 7s2 6d2
Chemische Reihe: Aktiniden
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Eigenschaften von Thorium
Thorium, Symbol Th und Ordnungszahl 90, es ist ein Metall, das zur Aktinidengruppe gehört. Wenn es in seiner metallischen Form vorliegt, hat es eine leuchtend silberne Farbe und außerdem den höchsten Schmelzpunkt unter allen Aktiniden. Mit Ausnahme von Actinium hat Th jedoch den niedrigsten Wert Dichte unter den anderen Elementen in dieser Kategorie.
Es gibt mindestens 30 Isotope von Thorium, jedoch sind nur die mit den Massen 227, 228, 230, 231, 232 und 234 natürlich (in der Natur zu finden). Die anderen werden im Labor oder aus den Zerfallsreaktionen anderer im Labor hergestellter Elemente hergestellt und gelten daher als synthetisch.
Unter den natürlichen Isotopen sind die 232Th, dessen Halbwertszeit liegt im Bereich von 14 Milliarden Jahren. Dies liegt daran, dass ein Großteil des in der Natur vorkommenden Thoriums aus Zerfallsreaktionen natürlicher Isotope stammt Uran, jedoch die 232Th ist das einzige, das in uranfreien Erzen gefunden wird.
DAS Die chemische Reaktivität von Thorium ist hoch: bei hohen Temperaturen wird es leicht angegriffen Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff-, Halogene und Schwefel. Kohlenstoff und Phosphor können mit Th binäre Verbindungen bilden.
Wenn es fein verteilt ist, Thorium ist sogar pyrophor (Es entzündet sich spontan bei Kontakt mit Luft), jedoch reagiert es in roher Form und unter Umgebungsbedingungen langsam mit Luft, aber dennoch wird Korrosion wahrgenommen.
Mit Säuren, Thorium reagiert heftig mit der Salzsäure, wobei ein schwarzer Rückstand der Formel ThO(X)H zurückbleibt, wobei X ein Gemisch der OH-Ionen ist- und Cl-. Mit den anderen Säuren reagiert Th praktisch nicht.
Wo ist Thorium zu finden?
das Thorium hat eine gute Massenbeteiligung an der Erdkruste. Es wird geschätzt, dass es dreimal häufiger vorkommt als die Zinn, doppelt so häufig wie die Arsen und so reichlich wie Blei und Molybdän. Daten zeigen, dass seine Konzentration in der Erdkruste 10 ppm (Teile pro Million oder Milligramm pro Kilogramm) beträgt, während die von Blei zum Vergleich 16 ppm beträgt.
Es kommt in der Natur in vierwertiger Form vor., Th4+, und oft mit dem U verbunden4+, Zr4+, Hf4+ und Ce4+, plus einige dreiwertige Seltenerdmetalle (Ladung 3+) mit Ionenradius ähnlich. In den Ozeanen ist die Konzentration von Th4+ nicht mehr als 0,5 x 10-3 g/m³, da die vierwertige Form schwer löslich ist.
Thorium- und Uranoxide, ThO2 und OU2, haben ähnliche Strukturen und können daher eine feste Lösung bilden. Wenn die Mischung bis zu 15 Mol-% ThO enthält2, stehen wir vor dem Uraniterz. Wenn jedoch mehr als 75 Mol-% ThO vorhanden sind2, das Erz heißt Thorianit. Aus diesem Grund ist Thorium eine Verunreinigung, die immer in Pechblende-Mineralproben vorhanden ist.
Ein weiteres Mineral mit hohem Thoriumgehalt ist Thorit, ein Thoriumsilikat (ThSiO4), durch die das Element entdeckt wurde, aber sowohl Thorit als auch Thorianit sind seltene Mineralien.
Kommerziell also Hauptquellen für Thorium sind Monazit, Allanit und Zirkon (oder Zirkonia). In diesen Mineralien und in den anderen in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Mineralien ist Thorium ein Minderheitsbestandteil.
Mineral |
Th-Gehalt (ppm) |
Monazit |
25.000 bis 200.000 |
Allanit |
1000 bis 20.000 |
Zirkon |
50 bis 4000 |
Titanit |
100 bis 600 |
Epidot |
50 bis 500 |
Apatit |
20 bis 150 |
Magnetit |
0,3 bis 20 |
Monazit, ein goldenes oder bräunliches Seltenerdphosphat, ist eine wichtige Quelle für Thorium in Form von ThO2, da es über fast den gesamten Planeten verteilt ist und einige Vorkommen recht umfangreich sind. Hervorzuheben sind Vorkommen in Indien, Ägypten, Südafrika, den Vereinigten Staaten und Kanada mit 200-400 kton (Kilotonnen, 10³ Tonnen) ThO2 in jedem Land.
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Thorium erhalten
Da Thorium fast immer in Verbindung mit Metallen von großem kommerziellem Interesse gefunden wird (wie z Niob, Uran u Zirkonium) wird wie die Lanthanoide als Nebenprodukt produziert.
Bei der Bei Monazit gibt es zwei Formen um mit der Gewinnung von Thorium zu beginnen:
Angriff durch starke Säuren, die Phosphationen (PO43-) bei h2STAUB4- und h3STAUB4, wodurch die Metallionen in Form von wasserlöslichen Salzen verbleiben;
oder verwenden Sie stark alkalische Lösungen, die unlösliche Phosphate in Hydroxide umwandeln unlösliche Metalle, die nach Abtrennung später mit Säure gelöst werden können Überstand.
Bei der sauren Route wird das Thorium nach der Solubilisierung durch Fällung nach der Einstellung von den anderen Seltenen Erden getrennt pH-Wert bei 1.0. Der Niederschlag, ein Thoriumphosphat, wird dann mit alkalischer Lösung behandelt, um Phosphate zu entfernen. unerwünschte Substanzen, und dann in Salpetersäure gelöst, um mit Tributylphosphat darin gereinigt zu werden Kerosin.
Auf alkalischem Weg wird Thoriumhydroxid durch Zugabe von Salzsäure und Einstellen des pH-Werts zwischen 5,0 und 6,0 von den anderen Seltenerdhydroxiden getrennt, wodurch nur die Thoriumverbindung ausgefällt wird. Von dort wird Thorium ebenfalls in Salpetersäure gelöst und mit Tributylphosphat in Kerosin weiter gereinigt.
In beiden Fällen wird Thorium in Form von Th (NO3)4, d. h. Thorium-IV-Nitrat.
Zur Herstellung von metallischem Thorium wurde bereits die Reduktion von Th-Halogeniden und Dihalogeniden durch Natrium, Kalium oder Calcium genutzt. DAS Elektrolyse kann auch angewendet werdenVerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Thoriumchlorid oder -fluorid mit Natrium- oder Kaliumchlorid kondensiert ist. Das THO2 Es ist auch eine Quelle für metallisches Thorium durch Reduktionsprozesse, wie im Fall des Sylvania-Prozesses (bei dem Calcium das Reduktionsmittel ist).
Thorium-Anwendungen
das Thorium hat eine große Wärmebeständigkeit. Die Metalllegierung zwischen Thorium u Magnesium (Mag-Thor) wird in Raumfahrzeugen und Raketen verwendet. Das THO2, Oxid höchsten Schmelzpunkt, hat einen hohen Brechungsindex und eine geringe Dispersion und wird in hochwertigen optischen Linsen verwendet.
Thoriumverbindungen können auch als Katalysatoren in wichtigen industriellen Prozessen eingesetzt werden, wie z Öl knacken, die Synthese von Schwefelsäure und das Ostwald-Verfahren zur Salpetersäuresynthese.
Allerdings Thorium hat sich in der Kernchemie hervorgetan. Es hat einen Vorteil gegenüber Uran: Praktisch alles natürliche Thorium liegt in Form von vor 232Th, braucht keine Bereicherung. Thorium-232 ist nicht spaltbar, kann aber durch Neutronenabsorption in umgewandelt werden 233U, ein ausgezeichneter spaltbarer Brennstoff.
Ein weiterer Punkt, der für die Verwendung zur Energieerzeugung spricht, ist das Thoriumrückstände werden in kürzerer Zeit sicher im Vergleich zu Uranrückständen. Während Uranabfälle Jahrtausende lang gefährlich sind, wären etwa 83 % der flüssigen Thoriumfluoridabfälle in 10 Jahren sicher, während die restlichen 17 % in etwa 300 Jahren sicher wären.
kein wunder das Indien, mit einer großen Menge an Thoriumvorkommen und einer geringen Menge an Uran, strebt die Entwicklung von Kernkraftwerken an, die Thorium verwenden.
Hör es dir in unserem Podcast an:Wie funktionieren Kernkraftwerke?
Thorium und Radioaktivität
das Thorium wird von unserem Körper nicht leicht aufgenommen, zusätzlich zu niedrigen Konzentrationen in der Luft, im Wasser, das wir trinken, und in Lebensmitteln. Daher ist es unwahrscheinlich, dass durch Thorium verursachte Probleme in der allgemeinen Bevölkerung auftreten. Die meisten Studien untersuchten Arbeiter, die großen Mengen dieses Materials ausgesetzt waren, wie etwa Bergleute.
über die Radioaktivitäthat die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) Thorium als krebserzeugend für den Menschen eingestuft. Das sagt jedoch das US-Gesundheitsministerium Es ist noch zu früh, um den Schluss zu ziehen, dass Thorium für den Menschen krebserregend ist.
Von 1928 bis 1955 wurde es als Kontrastmittel bei radiologischen Untersuchungen verwendet, das Thorotrast, das 25 % ThO enthielt2 und war leicht radioaktiv. Eine größere Anzahl von Leber-, Gallenblasen- und Blutkrebs wurde bei Patienten beobachtet, die große Dosen dieses Kontrastmittels erhielten.
Geschichte des Thoriums
Im Jahr 1815 wurde die Chemiker Jöns Jacob Berzelius erhielt eine Probe eines seltenen Minerals aus dem Bezirk Falun, Schweden. Der Chemiker ging damals von einem neuen Element in diesem Mineral aus, das er in Anlehnung an den skandinavischen Donner- und Kriegsgott Thorium nannte. Thor. Zehn Jahre später wurde jedoch bestätigt, dass es sich bei dem Mineral um eine einfache Probe von Xenotim, Yttriumphosphat, handelt.
1928 erhielt Berzelius jedoch eine neue Mineralprobe von dem norwegischen Pfarrer und Mineralogen Hans Morten Thrane Esmark. In diesem neuen Mineral endlich die Schwedischer Chemiker entdeckt ein neues Element, ihm den gleichen Namen gebend. Folglich nannte er es Tory (Thoria), dessen Name später in Torita (Thorit).
Von Stefano Araújo Novais
Chemielehrer
