O torium, symboli Th ja atominumero 90, on aktinidi. Se on alkuaine, jossa on kaikkiaan noin 30 isotooppia, joista kuusi löytyy luonnosta. Sen hapetusaste on +4 ja se muodostaa yhdisteitä suurimman osan kanssa epämetallit jaksollisesta järjestelmästä. Sen runsaus on verrattavissa siihen johtaa Maankuoressa ja voidaan kaupallisesti uuttaa joistakin mineraaleista, kuten monatsiitista.
Toriumia tuotetaan lähes aina sivutuotteena muun saamisen yhteydessä metallit ja erottuu hyvästä lämmönkestävyydestään, mikä tekee siitä sopivan avaruusaluksiin ja ohjuksiin. Toriumoksidi, ThO2, jolla on korkein sulamispiste korkean taitekertoimen lisäksi. myös torium on tutkittu ydinvoimalaitosten polttoaineena, jonka sovelluksella on etuja tavanomaiseen uraaniin verrattuna.
Lue myös:Aktiini – aktinidi, jota voidaan käyttää syövän hoitoon
Tämän artikkelin aiheet
- 1 - Yhteenveto toriumista
- 2 - Toriumin ominaisuudet
- 3 - Toriumin ominaisuudet
- 4 - Mistä toriumia löytyy?
- 5 - Toriumin saaminen
- 6 - Toriumin käyttö
- 7 - Torium ja radioaktiivisuus
- 8 - Thoriumin historia
yhteenveto toriumista
Torium on aktinidiryhmään kuuluva metalli.
Siinä on yli 30 isotooppia, joista kuusi löytyy luonnosta.
Se on kemiallisesti reaktiivinen ja muodostaa yhdisteitä useimpien epämetallien kanssa.
Sillä on hyvä pitoisuus maankuoressa, lähellä lyijyä.
Sitä uutetaan kaupallisesti mineraaleista, joissa se ei ole pääalkuaine, kuten monatsiitista ja allaniitista.
Sillä on käyttöä ilmailuteollisuudessa, korkealaatuisten linssien valmistuksessa, ja se on tulossa käytettäväksi ydinpolttoaineena.
Sen löysi vuonna 1828 ruotsalainen kemisti Jöns Jacob Berzelius.
Toriumin ominaisuudet
Symboli: Th
atominumero: 90
atomimassa: 232.03806 c.u.s.
elektronegatiivisuus: 1,3
Fuusiopiste: 1750 °C
Kiehumispiste: 4788 °C
Tiheys: 11,72 g.cm-3
Sähköinen konfigurointi: [Rn] 7s2 6d2
Kemiallinen sarja: aktinidit
Älä lopeta nyt... Mainoksen jälkeen on muutakin ;)
toriumin ominaisuudet
Torium, symboli Th ja atominumero 90, se on a metalli, joka kuuluu aktinidiryhmään. Metallisessa muodossaan sillä on kirkkaan hopeanvärinen väri, minkä lisäksi sillä on korkein sulamispiste kaikista aktinideista. Kuitenkin, aktiniumia lukuun ottamatta, Th on alhaisin tiheys muiden tämän luokan elementtien joukossa.
Toriumissa on vähintään 30 isotooppiakuitenkin vain ne, joiden massa on 227, 228, 230, 231, 232 ja 234, ovat luonnollisia (löytyy luonnosta). Muut valmistetaan laboratoriossa tai muiden laboratoriossa valmistettujen alkuaineiden hajoamisreaktioista, ja siksi niitä pidetään synteettisinä.
Luonnollisten isotooppien joukossa on 232Th, kenen puolikas elämä on 14 miljardin vuoden alueella. Tämä johtuu siitä, että suuri osa luonnossa esiintyvästä toriumista tulee luonnollisten isotooppien hajoamisreaktioista uraani, Kuitenkin 232Tämä on ainoa, joka löytyy uraanittomista malmeista.
THE Toriumin kemiallinen reaktiivisuus on korkea: korkeissa lämpötiloissa, se voi hyökätä helposti happi, vety, typpeä, halogeenit ja rikki. Hiili ja fosfori pystyvät muodostamaan binäärisiä yhdisteitä Th.
Hienoksi jaettuna, Torium on jopa pyroforinen (syttyy spontaanisti joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa), mutta raakamuodossa ja ympäristöolosuhteissa se reagoi hitaasti ilman kanssa, mutta silti korroosiota havaitaan.
Kanssa hapot, torium reagoi voimakkaasti suolahappojättäen jälkeensä mustan jäännöksen, jonka kaava on ThO(X)H, jossa X on OH-ionien seos- ja Cl-. Th ei käytännössä reagoi muiden happojen kanssa.
Mistä toriumia löytyy?
torium sillä on hyvä massaosuus maankuoresta. Sen arvioidaan olevan kolme kertaa runsaampi kuin tina, kaksi kertaa niin paljon kuin arseeni ja yhtä runsaasti kuin lyijyä ja molybdeeni. Tiedot osoittavat, että sen pitoisuus maankuoressa on 10 ppm (miljoonasosa tai milligramma kilogrammaa kohti), kun taas lyijyn pitoisuus on vertailuna 16 ppm.
Sitä esiintyy luonnossa neliarvoisessa muodossa., Th4+ja se yhdistetään usein Yhdysvaltoihin4+, Zr4+, Hf4+ ja Ce4+, sekä joitakin kolmiarvoisia harvinaisia maametalleja (lataus 3+). ionisäde samanlainen. Valtamerissä Th4+ enintään 0,5 x 10-3 g/m³, koska neliarvoinen muoto on huonosti liukeneva.
Torium- ja uraanioksidit, ThO2 ja OU2, joilla on samanlaiset rakenteet ja siksi ne voivat muodostaa kiinteän liuoksen. Jos seoksessa on enintään 15 mooliprosenttia ThO: ta2, olemme edessämme uraniittimalmin. Kuitenkin, jos ThO: ta on enemmän kuin 75 mooliprosenttia2, malmia kutsutaan torianiitiksi. Tästä syystä torium on epäpuhtaus, jota on aina pikisekoitetun mineraalinäytteissä.
Toinen mineraali, jolla on korkea toriumpitoisuus, on toriitti, toriumsilikaatti (ThSiO4), jolla alkuaine löydettiin, mutta sekä toriitti että torianiitti ovat harvinaisia mineraaleja.
Joten kaupallisesti pääasialliset toriumin lähteet ovat monatsiitti, allaniitti ja zirkoni (tai zirkonia). Näissä ja muissa alla olevassa taulukossa esitetyissä mineraaleissa torium on vähemmistöainesosa.
Mineraali |
Sisältö (ppm) |
monatsiitti |
25 000 - 200 000 |
allaniitti |
1000-20 000 |
zirkonia |
50-4000 |
titaniitti |
100-600 |
epidootti |
50-500 |
apatiitti |
20-150 |
magnetiitti |
0,3-20 |
Monatsiitti, kultainen tai ruskehtava harvinaisen maametallin fosfaatti, on tärkeä toriumin lähde ThO: n muodossa2, koska se on jakautunut lähes koko planeetalle, ja jotkut esiintymät ovat melko laajoja. Huomionarvoisia ovat esiintymät Intiassa, Egyptissä, Etelä-Afrikassa, Yhdysvalloissa ja Kanadassa, joissa on 200-400 kilotonnia (kilotonnia, 10³ tonnia) ThO: ta.2 jokaisessa maassa.
Lue myös: Americium - aktinidi, jota käytetään laajalti savunilmaisimissa
Toriumin saanti
Koska toriumia on lähes aina yhdistetty kaupallisesti erittäin kiinnostaviin metalleihin (esim niobium, uraani ja zirkonium), kuten lantanidit, sitä tuotetaan sivutuotteena.
klo Monatsiitin tapauksessa on kaksi muotoa aloittaaksesi toriumin hankkimisen:
vahvojen happojen hyökkäys, joka kykenee muuttamaan fosfaatti-ioneja (PO43-) kirjassa H2PÖLY4- ja H3PÖLY4jättäen metalli-ionit vesiliukoisten suolojen muodossa;
tai käytä vahvasti emäksisiä liuoksia, jotka muuttavat liukenemattomat fosfaatit hydroksideiksi liukenemattomia metalleja, jotka voidaan myöhemmin liuottaa hapolla erotuksen jälkeen supernatantti.
Happoreitin tapauksessa liukenemisen jälkeen torium erotetaan muista harvinaisista maametallista saostamalla pH klo 1.0. Sakka, toriumfosfaatti, käsitellään sitten alkalisella liuoksella fosfaattien poistamiseksi. ei-toivotut aineet ja liuotetaan sitten typpihappoon ja puhdistetaan tributyylifosfaatilla kerosiini.
Alkalisella reitillä toriumhydroksidi erotetaan muista harvinaisten maametallien hydroksideista lisäämällä kloorivetyhappoa ja säätämällä pH välillä 5,0-6,0, mikä vain saostaa toriumyhdistettä. Sieltä torium liuotetaan myös typpihappoon ja puhdistetaan edelleen kerosiinissa olevalla tributyylifosfaatilla.
Molemmissa tapauksissa torium otetaan talteen Th: n muodossa (NO3)4ts. torium IV -nitraatti.
Metallisen toriumin valmistukseen on jo käytetty Th-halogenidien ja dihalogenidien pelkistämistä natriumilla, kaliumilla tai kalsiumilla. THE elektrolyysi voidaan myös soveltaajossa toriumkloridi tai fluoridi on fuusioitu natrium- tai kaliumkloridiin. ThO2 se on myös metallisen toriumin lähde pelkistysprosessien kautta, kuten Sylvania-prosessissa (jossa kalsium on pelkistysaine).
Torium-sovellukset
torium on suuri lämmönkestävyys. Toriumin ja toriumin välinen metalliseos magnesium (Mag-Thor) käytetään avaruusaluksissa ja ohjuksissa. ThO2, oksidi korkein sulamispiste, korkea taitekerroin ja alhainen dispersio, jota käytetään korkealaatuisissa optisissa linsseissä.
Toriumyhdisteitä voidaan käyttää myös katalyytteinä tärkeissä teollisissa prosesseissa, kuten öljyn halkeilua, synteesi rikkihappo ja Ostwaldin prosessi typpihapon synteesiä varten.
Kuitenkin torium on menestynyt ydinkemiassa. Sillä on etu uraaniin verrattuna: käytännössä kaikki luonnollinen torium on muodossa 232Th, ei tarvitse rikastamista. Torium-232 ei ole halkeavaa, mutta se voidaan muuttaa neutroniabsorptiolla 233U, erinomainen fissioituva polttoaine.
Toinen seikka, joka kannattaa sen käyttöä energiantuotannossa, on se Toriumjäämät tulevat turvallisiksi lyhyemmässä ajassa verrattuna uraanijäämiin. Vaikka uraanijäte on vaarallista tuhansia vuosia, noin 83 % nestemäisestä toriumfluoridijätteestä olisi turvallista 10 vuodessa, kun taas loput 17 % olisivat turvallisia noin 300 vuodessa.
ei ihme että Intia, jossa on paljon toriumesiintymiä ja vähän uraania, pyrkii kehittämään toriumia käyttäviä ydinvoimaloita.
Katso se podcastistamme:Miten ydinvoimalat toimivat?
Torium ja radioaktiivisuus
torium kehomme ei ota sitä helposti, sen lisäksi, että pitoisuudet ovat alhaiset ilmassa, juomassamme vedessä ja ruoassa. Näin ollen emme todennäköisesti näe toriumin aiheuttamia ongelmia väestössä. Suurin osa tutkimuksista arvioi työntekijöitä, jotka altistuivat suurille määrille tätä materiaalia, kuten kaivostyöläisiä.
aiheesta radioaktiivisuusKansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC) on luokitellut toriumin ihmisille syöpää aiheuttavaksi aineeksi. Yhdysvaltain terveys- ja henkilöstöministeriö kuitenkin sanoo niin On vielä liian aikaista päätellä, että torium on syöpää aiheuttava ihmisille.
Vuodesta 1928 vuoteen 1955 sitä käytettiin kontrastina radiologisissa tutkimuksissa, Thorotrastia, joka sisälsi 25 % ThO: ta.2 ja oli hieman radioaktiivinen. Suurempi määrä maksa-, sappirakon ja veren syöpiä havaittiin potilailla, jotka saivat suuria annoksia tätä varjoainetta.
toriumin historia
Vuonna 1815 kemisti Jöns Jacob Berzelius sai näytteen harvinaisesta mineraalista Falunin alueelta, Ruotsista. Tuolloin kemisti oletti, että tässä mineraalissa olisi uusi alkuaine, jota hän kutsui toriumiksi viitaten skandinaaviseen ukkosen ja sodan jumalaan. Thor. Kuitenkin 10 vuotta myöhemmin mineraali vahvistettiin yksinkertaiseksi ksenotiimin, yttriumfosfaatin, näytteeksi.
Vuonna 1928 Berzelius sai kuitenkin uuden mineraalinäytteen norjalaiselta pastorilta ja mineralogilta Hans Morten Thrane Esmarkilta. Tässä uudessa mineraalissa vihdoin Ruotsalainen kemisti löysi uuden alkuaineen, antaa sille saman nimen. Tästä syystä hän antoi sille nimen tory (Thoria), jonka nimi muutettiin myöhemmin toritaksi (toriitti).
Kirjailija: Stefano Araújo Novais
Kemian opettaja