हे थोरियम, प्रतीक Th और परमाणु क्रमांक 90, एक एक्टिनाइड है। यह लगभग 30 समस्थानिकों वाला एक तत्व है, जिनमें से छह प्रकृति में पाए जाते हैं। इसकी ऑक्सीकरण अवस्था +4 है और अधिकांश के साथ यौगिक बनाती है nonmetals आवर्त सारणी के. इसकी तुलना में इसकी बहुतायत है प्रमुख पृथ्वी की पपड़ी में और कुछ खनिजों, जैसे मोनाजाइट से व्यावसायिक रूप से निकाला जा सकता है।
थोरियम लगभग हमेशा अन्य प्राप्त करने के उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित होता है धातुओं और इसके अच्छे थर्मल प्रतिरोध के लिए खड़ा है, जो इसे अंतरिक्ष यान और मिसाइलों के लिए उपयुक्त बनाता है। थोरियम ऑक्साइड, ThO2उच्च अपवर्तनांक होने के अलावा, इसका गलनांक उच्चतम होता है। थोरियम भी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए ईंधन के रूप में अध्ययन किया गया है, जिनके अनुप्रयोग में पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले यूरेनियम पर फायदे हैं।
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थोरियम के बारे में सारांश
थोरियम एक्टिनाइड समूह से संबंधित धातु है।
इसमें 30 से अधिक समस्थानिक हैं, जिनमें से छह प्रकृति में पाए जाते हैं।
यह रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील है और अधिकांश अधातुओं के साथ यौगिक बनाता है।
सीसे के करीब, पृथ्वी की पपड़ी में इसकी अच्छी सांद्रता है।
यह व्यावसायिक रूप से खनिजों से निकाला जाता है जिसमें यह मुख्य तत्व नहीं है, जैसे कि मोनाजाइट और एलानाइट।
इसका एयरोस्पेस उद्योग में, उच्च गुणवत्ता वाले लेंस के निर्माण में अनुप्रयोग है, और यह परमाणु ईंधन के रूप में उपयोग के लिए उभर रहा है।
इसकी खोज 1828 में स्वीडिश रसायनज्ञ जोंस जैकब बर्जेलियस ने की थी।
थोरियम गुण
चिन्ह, प्रतीक: वां
परमाणु क्रमांक: 90
परमाणु भार: 232.03806 सी.यू.एस.
वैद्युतीयऋणात्मकता: 1,3
संलयन बिंदु: 1750 डिग्री सेल्सियस
क्वथनांक: 4788 डिग्री सेल्सियस
घनत्व: 11.72 ग्राम सेमी-3
इलेक्ट्रोनिक विन्यास: [आरएन] 7s2 6डी2
रासायनिक श्रृंखला: एक्टिनाइड्स
थोरियम की विशेषताएं
थोरियम, प्रतीक थ और परमाणु क्रमांक 90, यह एक है एक्टिनाइड समूह से संबंधित धातु. जब अपने धात्विक रूप में, इसमें सभी एक्टिनाइड्स के बीच उच्चतम गलनांक होने के अलावा, एक चमकदार चांदी का रंग होता है। हालांकि, एक्टिनियम के अपवाद के साथ, Th में सबसे कम है घनत्व इस श्रेणी के अन्य तत्वों में।
थोरियम के कम से कम 30 समस्थानिक होते हैंहालांकि, केवल 227, 228, 230, 231, 232 और 234 द्रव्यमान वाले ही प्राकृतिक (प्रकृति में पाए जाते हैं) हैं। अन्य प्रयोगशाला में उत्पादित होते हैं या प्रयोगशाला में बने अन्य तत्वों की क्षय प्रतिक्रियाओं से प्राप्त होते हैं, और इसलिए उन्हें सिंथेटिक माना जाता है।
प्राकृतिक समस्थानिकों में, 232गु, जिसका हाफ लाइफ 14 अरब वर्ष की सीमा में है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रकृति में पाया जाने वाला अधिकांश थोरियम प्राकृतिक समस्थानिकों की क्षय प्रतिक्रियाओं से आता है यूरेनियम, हालांकि 232यूरेनियम मुक्त अयस्कों में केवल Th ही पाया जाता है।
थोरियम रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता उच्च है: उच्च तापमान पर, यह आसानी से हमला करता है ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, हैलोजन तथा गंधक. कार्बन और फास्फोरस, Th के साथ द्विआधारी यौगिक बनाने में सक्षम हैं।
बारीक बंटने पर, थोरियम भी पायरोफोरिक है (हवा के संपर्क में आने पर यह स्वतः ही प्रज्वलित हो जाता है), हालाँकि, जब कच्चे रूप में और परिवेशी परिस्थितियों में, यह हवा के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है, लेकिन फिर भी, जंग को माना जाता है।
साथ अम्लथोरियम के साथ जोरदार प्रतिक्रिया करता है हाइड्रोक्लोरिक एसिड, सूत्र ThO(X)H के एक काले अवशेष को पीछे छोड़ते हुए, जहां X OH आयनों का मिश्रण है- और क्लू-. अन्य अम्लों के साथ, Th व्यावहारिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है।
थोरियम कहाँ पाया जाता है?
थोरियम पृथ्वी की पपड़ी में अच्छी जन भागीदारी है. इसकी तुलना में तीन गुना अधिक प्रचुर मात्रा में होने का अनुमान है टिन, के रूप में दुगना प्रचुर मात्रा में हरताल और सीसा के रूप में भरपूर मात्रा में और मोलिब्डेनम. डेटा इंगित करता है कि पृथ्वी की पपड़ी में इसकी एकाग्रता 10 पीपीएम (प्रति मिलियन या मिलीग्राम प्रति किलोग्राम) है, जबकि तुलना के लिए सीसा 16 पीपीएम है।
यह प्रकृति में टेट्रावैलेंट रूप में पाया जाता है।, वां4+, और अक्सर U. से जुड़ा होता है4+, ज़ू4+, एचएफ4+ और सीई4+, साथ ही कुछ त्रिसंयोजक दुर्लभ-पृथ्वी धातु (चार्ज 3+) के साथ आयनिक त्रिज्या एक जैसा। महासागरों में, Th. की सांद्रता4+ 0.5 x 10. से अधिक नहीं-3 g/m³, क्योंकि टेट्रावैलेंट रूप खराब घुलनशील है।
थोरियम और यूरेनियम ऑक्साइड, ThO2 और कहां2, समान संरचनाएं हैं और इसलिए, एक ठोस समाधान बना सकते हैं। यदि मिश्रण में ThO. के mol से 15% तक है2, हम यूरेनाइट अयस्क का सामना कर रहे हैं। तथापि, यदि मोल द्वारा थो का 75% से अधिक है2अयस्क को थोरियनाइट कहते हैं। यही कारण है कि थोरियम एक अशुद्धता है जो हमेशा पिचब्लेंड खनिज नमूनों में मौजूद होती है।
उच्च थोरियम सामग्री वाला एक अन्य खनिज थोराइट है, एक थोरियम सिलिकेट (ThSiO .)4) जिसके द्वारा तत्व की खोज की गई थी, लेकिन थोराइट और थोरियनाइट दोनों ही दुर्लभ खनिज हैं।
तो, व्यावसायिक रूप से, थोरियम के मुख्य स्रोत मोनाजाइट, एलानाइट और जिरकोन हैं (या जिरकोनिया)। इन खनिजों में, और नीचे दी गई तालिका में दिखाए गए अन्य खनिजों में, थोरियम एक अल्पसंख्यक घटक है।
खनिज |
गु सामग्री (पीपीएम) |
monazite |
25,000 से 200,000 |
एलानाइट |
1000 से 20,000 |
जिक्रोन |
50 से 4000 |
टाइटेनाईट |
100 से 600 |
एपिडोट |
50 से 500 |
एपेटाइट |
20 से 150 |
मैग्नेटाइट |
0.3 से 20 |
मोनाजाइट, एक सुनहरा या भूरा दुर्लभ-पृथ्वी फॉस्फेट, थोरियम का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, जो थो के रूप में है।2, क्योंकि यह लगभग पूरे ग्रह पर वितरित है, और कुछ जमा काफी व्यापक हैं। 200-400 kton (किलोटन, 10³ टन) ThO के साथ भारत, मिस्र, दक्षिण अफ्रीका, संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा में जमा हैं।2 प्रत्येक देश में।
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थोरियम प्राप्त करना
चूंकि थोरियम लगभग हमेशा महान व्यावसायिक हित की धातुओं से जुड़ा पाया जाता है (जैसे कि नाइओबियम, यूरेनियम और zirconium), लैंथेनाइड्स की तरह, इसे उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित किया जाता है।
पर मोनाजाइट के मामले में, दो रूप हैं थोरियम प्राप्त करना शुरू करने के लिए:
मजबूत एसिड द्वारा हमला, फॉस्फेट आयनों को बदलने में सक्षम (पीओ .)43-) एच में2धूल4- और वह3धूल4, इस प्रकार धातु आयनों को पानी में घुलनशील लवण के रूप में छोड़ देता है;
या दृढ़ता से क्षारीय समाधान का उपयोग करें, जो अघुलनशील फॉस्फेट को हाइड्रॉक्साइड में बदल देगा अघुलनशील धातु, जो बाद में अलग होने के बाद एसिड के साथ भंग हो सकती है सतह पर तैरनेवाला
अम्ल मार्ग के मामले में, घुलनशीलता के बाद, थोरियम को अन्य दुर्लभ पृथ्वी से अलग कर दिया जाता है, जिसमें समायोजन के बाद वर्षा होती है पीएच 1.0 पर अवक्षेप, एक थोरियम फॉस्फेट, को फिर फॉस्फेट को हटाने के लिए क्षारीय घोल से उपचारित किया जाता है। अवांछित पदार्थ, और फिर नाइट्रिक एसिड में भंग, ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट के साथ शुद्ध करने के लिए मिटटी तेल।
क्षारीय मार्ग में, थोरियम हाइड्रॉक्साइड को हाइड्रोक्लोरिक एसिड जोड़कर और 5.0 और 6.0 के बीच पीएच को समायोजित करके अन्य दुर्लभ-पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड से अलग किया जाता है, जो केवल थोरियम यौगिक को अवक्षेपित करता है। वहां से थोरियम भी नाइट्रिक एसिड में घुल जाता है और केरोसिन में ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट से शुद्ध किया जाता है।
दोनों ही स्थितियों में थोरियम Th (NO .) के रूप में प्राप्त होता है3)4, यानी थोरियम IV नाइट्रेट।
धात्विक थोरियम के उत्पादन के लिए, सोडियम, पोटेशियम या कैल्शियम द्वारा Th halides और dihalides की कमी का उपयोग पहले ही किया जा चुका है। इलेक्ट्रोलीज़ भी लागू किया जा सकता है, जिसमें थोरियम क्लोराइड या फ्लोराइड को सोडियम या पोटेशियम क्लोराइड में मिलाया जाता है। थो2 यह धातु थोरियम का एक स्रोत भी है, कमी प्रक्रियाओं के माध्यम से, जैसा कि सिल्वेनिया प्रक्रिया (जिसमें कैल्शियम रिडक्टेंट है) के मामले में है।
थोरियम अनुप्रयोग
थोरियम महान तापीय प्रतिरोध है. थोरियम और के बीच धातु मिश्र धातु मैग्नीशियम (Mag-Thor) का उपयोग अंतरिक्ष यान और मिसाइलों में किया जाता है। थो2, ऑक्साइड उच्चतम गलनांक, उच्च अपवर्तक सूचकांक और कम फैलाव है, जिसका उपयोग उच्च गुणवत्ता वाले ऑप्टिकल लेंस में किया जा रहा है।
थोरियम यौगिकों का उपयोग महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में भी किया जा सकता है, जैसे कि तेल टूटना, का संश्लेषण सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड संश्लेषण के लिए ओस्टवाल्ड प्रक्रिया।
हालांकि, थोरियम परमाणु रसायन विज्ञान में उत्कृष्ट प्रदर्शन किया है. यूरेनियम पर इसका एक फायदा है: वस्तुतः सभी प्राकृतिक थोरियम के रूप में है 232गु, संवर्धन की आवश्यकता नहीं है। थोरियम-232 विखंडनीय नहीं है, हालांकि, इसे न्यूट्रॉन अवशोषण के माध्यम से परिवर्तित किया जा सकता है 233यू, एक उत्कृष्ट विखंडनीय ईंधन।
ऊर्जा उत्पादन के लिए इसका उपयोग करने के पक्ष में एक और बात यह है कि थोरियम के अवशेष कम समय में सुरक्षित हो जाते हैं यूरेनियम अवशेषों की तुलना यूरेनियम अपशिष्ट हजारों वर्षों के लिए खतरनाक है, जबकि तरल थोरियम फ्लोराइड अपशिष्ट का लगभग 83% 10 वर्षों में सुरक्षित होगा, जबकि शेष 17% लगभग 300 वर्षों में सुरक्षित होगा।
कोई आश्चर्य नहीं भारतथोरियम की उच्च मात्रा और यूरेनियम की कम मात्रा के साथ, थोरियम का उपयोग करके परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का विकास करना चाहता है।
इसे हमारे पॉडकास्ट पर देखें:परमाणु ऊर्जा संयंत्र कैसे काम करते हैं?
थोरियम और रेडियोधर्मिता
थोरियम हमारे शरीर द्वारा आसानी से नहीं लिया जाता है, हवा में कम सांद्रता होने के अलावा, हम जो पानी पीते हैं और भोजन में। इस प्रकार, हमें सामान्य आबादी में थोरियम के कारण होने वाली समस्याओं को देखने की संभावना नहीं है। अधिकांश अध्ययनों ने उन श्रमिकों का मूल्यांकन किया जो इस सामग्री की बड़ी मात्रा में उजागर हुए थे, जैसे कि खनिक।
के बारे में रेडियोधर्मिताइंटरनेशनल एजेंसी फॉर रिसर्च ऑन कैंसर (IARC) ने थोरियम को मानव कार्सिनोजेन के रूप में वर्गीकृत किया है। हालांकि, अमेरिकी स्वास्थ्य और मानव सेवा विभाग का कहना है कि यह निष्कर्ष निकालना अभी भी जल्दबाजी होगी कि थोरियम मनुष्यों के लिए कार्सिनोजेनिक है.
1928 से 1955 तक, यह रेडियोलॉजिकल परीक्षाओं में एक विपरीत के रूप में इस्तेमाल किया गया था, थोरोट्रास्ट, जिसमें 25% ThO शामिल था2 और थोड़ा रेडियोधर्मी था। इस कंट्रास्ट की बड़ी खुराक प्राप्त करने वाले रोगियों में यकृत, पित्ताशय की थैली और रक्त के कैंसर की अधिक संख्या देखी गई।
थोरियम का इतिहास
वर्ष 1815 में, रसायनज्ञ जोंस जैकब बर्ज़ेलियस को एक दुर्लभ खनिज का नमूना मिला फालुन जिला, स्वीडन से। उस समय, रसायनज्ञ ने यह मान लिया था कि इस खनिज में एक नया तत्व होगा, जिसे उन्होंने थोरियम कहा, गड़गड़ाहट और युद्ध के स्कैंडिनेवियाई देवता के संदर्भ में, थोर. हालांकि, 10 साल बाद, खनिज को ज़ेनोटाइम, येट्रियम फॉस्फेट का एक साधारण नमूना होने की पुष्टि की गई थी।
1928 में, हालांकि, बर्ज़ेलियस को नॉर्वेजियन श्रद्धेय और खनिज विज्ञानी हैंस मोर्टन थ्रेन एस्मार्क से एक नया खनिज नमूना प्राप्त हुआ। इस नए खनिज में, अंत में, स्वीडिश रसायनज्ञ ने एक नए तत्व की खोज की, इसे एक ही नाम दे रहा है। नतीजतन, उन्होंने इसे टोरी नाम दिया (थोिरया), जिसका बाद में नाम बदलकर टोरिटा कर दिया गया (थैराइट).
स्टेफ़ानो अराउजो नोवाइस द्वारा
रसायन विज्ञान शिक्षक
