O tórium, a Th szimbólum és a 90-es rendszám, egy aktinida. Ez egy olyan elem, amely összesen körülbelül 30 izotópot tartalmaz, amelyek közül hat megtalálható a természetben. Oxidációs állapota +4, és a legtöbb vegyülettel vegyületet képez nemfémek a periódusos rendszerből. A bősége összemérhető a vezet a földkéregben, és kereskedelmi forgalomban kinyerhető egyes ásványokból, például a monacitból.
A tórium szinte mindig más előállítás melléktermékeként keletkezik fémek és kiemelkedik jó hőállóságával, ami alkalmassá teszi űrhajókra és rakétákra. Tórium-oxid, ThO2, a legmagasabb olvadásponttal rendelkezik, emellett magas törésmutatója van. tórium is atomerőművek üzemanyagaként tanulmányozták, amelynek alkalmazása előnyökkel jár a hagyományosan használt uránnal szemben.
Olvasd el te is:Actin – aktinid, amely rák kezelésére használható
összefoglaló a tóriumról
A tórium az aktinidák csoportjába tartozó fém.
Több mint 30 izotópja van, amelyek közül hat megtalálható a természetben.
Kémiailag reaktív, és a legtöbb nemfémmel vegyületet képez.
Jó koncentrációja van a földkéregben, közel az ólomhoz.
Kereskedelmi forgalomban olyan ásványokból nyerik ki, amelyekben nem ez a fő elem, mint például a monacit és az allanit.
Alkalmazható a repülőgépiparban, kiváló minőségű lencsék gyártásában, és egyre inkább nukleáris fűtőanyagként használható.
Jöns Jacob Berzelius svéd kémikus fedezte fel 1828-ban.
A tórium tulajdonságai
Szimbólum: Th
atomszám: 90
atomtömeg: 232.03806 c.u.s.
elektronegativitás: 1,3
Fúziós pontOlvadáspont: 1750 °C
ForráspontOlvadáspont: 4788 °C
Sűrűség: 11,72 g.cm-3
Elektronikus konfiguráció: [Rn] 7s2 6d2
Kémiai sorozat: aktinidák
A tórium jellemzői
Tórium, szimbólum Th és atomszám 90, ez a az aktinidák csoportjába tartozó fém. Fémes formájában élénk ezüst színű, ráadásul az összes aktinidák közül a legmagasabb olvadásponttal rendelkezik. Az aktínium kivételével azonban a Th rendelkezik a legalacsonyabb értékkel sűrűség a kategória többi eleme között.
A tóriumnak legalább 30 izotópja vanazonban csak a 227, 228, 230, 231, 232 és 234 tömegűek természetesek (a természetben találhatók). A többit laboratóriumban állítják elő, vagy más, laboratóriumban előállított elemek bomlási reakcióiból származnak, ezért szintetikusnak minősülnek.
A természetes izotópok közül a 232Th, kinek fél élet 14 milliárd év tartományba esik. Ennek az az oka, hogy a természetben található tórium nagy része a természetes izotópok bomlási reakcióiból származik uránium, Azonban a 232Ez az egyetlen, amelyet uránmentes ércekben találtak.
AZ A tórium kémiai reakcióképessége magas: magas hőmérsékleten könnyen megtámadja oxigén, hidrogén, nitrogén, halogének és kén. A szén és a foszfor képes bináris vegyületeket létrehozni Th-vel.
Finoman elosztva, A tórium még piroforos is (levegővel érintkezve spontán meggyullad), azonban nyers formában és környezeti viszonyok között lassan reagál a levegővel, de még így is érzékelhető a korrózió.
Val vel savak, tórium hevesen reagál a sósav, ThO(X)H képletű fekete maradékot hagyva maga után, ahol X az OH ionok keveréke- és Cl-. A többi savval a Th gyakorlatilag nem lép reakcióba.
Hol található a tórium?
a tórium jó tömegrésze van a földkéregben. Becslések szerint háromszor nagyobb mennyiségben van jelen, mint a ón-, kétszer olyan bőséges, mint a arzén és olyan bőséges, mint az ólom és molibdén. Az adatok azt mutatják, hogy koncentrációja a földkéregben 10 ppm (rész per millió vagy milligramm/kg), míg az ólomé összehasonlításképpen 16 ppm.
A természetben négyértékű formában fordul elő., Th4+, és gyakran kapcsolódik az U4+, Zr4+, Hf4+ és Ce4+, plusz néhány háromértékű ritkaföldfém (töltés 3+) a ionos sugár hasonló. Az óceánokban a Th4+ nem több, mint 0,5 x 10-3 g/m³, mivel a négyértékű forma rosszul oldódik.
Tórium- és urán-oxidok, ThO2 és az OU2hasonló szerkezetűek, ezért szilárd oldatot képezhetnek. Ha a keverék legfeljebb 15 mol% ThO-t tartalmaz2, az uraninit érccel állunk szemben. Ha azonban több mint 75 mol% ThO2, az ércet torianitnak nevezik. Ez az oka annak, hogy a tórium olyan szennyeződés, amely mindig jelen van a szurokkeverék ásványmintákban.
Egy másik magas tóriumtartalmú ásvány a torit, egy tórium-szilikát (ThSiO4), amellyel az elemet felfedezték, de mind a torit, mind a torianit ritka ásvány.
Tehát kereskedelmileg A tórium fő forrásai a monacit, az allanit és a cirkon (vagy cirkónia). Ezekben az ásványokban és az alábbi táblázatban látható többi ásványban a tórium kisebbségi összetevő.
Ásványi |
tartalom (ppm) |
monacita |
25 000 és 200 000 között |
allanit |
1000 és 20 000 között |
cirkon |
50 és 4000 között |
titanit |
100-600 között |
epidóta |
50-től 500-ig |
apatit |
20-tól 150-ig |
magnetit |
0,3 és 20 között |
A monacit, egy aranyszínű vagy barnás színű ritkaföldfém-foszfát, fontos tóriumforrás ThO formájában.2, mivel szinte az egész bolygón eloszlik, és egyes lerakódások meglehetősen kiterjedtek. Figyelemre méltóak az indiai, egyiptomi, dél-afrikai, egyesült államokbeli és kanadai lelőhelyek, amelyek 200-400 kton (kiotonna, 10³ tonna) ThO-val rendelkeznek.2 minden országban.
Olvasd el te is: Americium – füstérzékelőkben széles körben használt aktinid
Tórium beszerzése
Mivel a tóriumot szinte mindig a nagy kereskedelmi érdeklődésre számot tartó fémekkel (pl nióbium, urán és cirkónium), a lantanidokhoz hasonlóan melléktermékként keletkezik.
A A monacitnak két formája van a tórium beszerzésének megkezdéséhez:
erős savak támadása, amelyek képesek foszfát ionok átalakítására (PO43-) a H2POR4- és H3POR4, így a fémionok vízoldható sók formájában maradnak;
vagy használjon erősen lúgos oldatokat, amelyek az oldhatatlan foszfátokat hidroxidokká alakítják oldhatatlan fémek, amelyek később az elválasztás után savval oldhatók fel felülúszó.
A savas út esetén a szolubilizálást követően a tóriumot kicsapással választják el a többi ritkaföldfémtől pH 1.0-nál. A csapadékot, egy tórium-foszfátot, ezután lúgos oldattal kezelik a foszfátok eltávolítására. nem kívánt anyagokat, majd salétromsavban feloldva tributil-foszfáttal tisztítják kerozin.
Lúgos úton a tórium-hidroxidot sósav hozzáadásával választják el a többi ritkaföldfém-hidroxidtól, és a pH-t 5,0 és 6,0 közé állítják, ami csak a tóriumvegyületet csapja ki. Innen a tóriumot is feloldják salétromsavban, és tovább tisztítják petróleumos tributil-foszfáttal.
A tórium mindkét esetben Th (NO3)4, azaz tórium IV-nitrát.
A fémes tórium előállításához már alkalmazták a Th-halogenidek és dihalogenidek nátriummal, káliummal vagy kalciummal történő redukcióját. AZ elektrolízis is alkalmazhatóahol a tórium-klorid vagy fluorid nátrium- vagy kálium-kloriddal van fuzionálva. A ThO2 fémes tórium forrása is, redukciós folyamatokon keresztül, mint a Sylvania eljárás esetében (amelyben a kalcium a redukálószer).
Tórium alkalmazások
a tórium nagy hőállósággal rendelkezik. A fémötvözet a tórium és a magnézium (Mag-Thor) űrhajókban és rakétákban használják. A ThO2, oxid legmagasabb olvadáspontja, magas törésmutatója és alacsony diszperziója, kiváló minőségű optikai lencsékben használják.
A tóriumvegyületek katalizátorként is használhatók fontos ipari folyamatokban, mint pl olajrepedés, szintézise kénsav és az Ostwald-eljárás salétromsavszintézisre.
Azonban a tórium kiválóan teljesített a nukleáris kémiában. Előnye az uránnal szemben: gyakorlatilag az összes természetes tórium formában van 232Th, nem szorul dúsításra. A tórium-232 nem hasadó, de neutronabszorpcióval átalakítható 233U, kiváló hasadó üzemanyag.
Egy másik szempont az energiatermelésre való felhasználás mellett az, hogy A tóriummaradványok rövidebb idő alatt válnak biztonságossá az uránmaradványokhoz képest. Míg az uránhulladék több ezer évig veszélyes, a folyékony tórium-fluorid-hulladék körülbelül 83%-a 10 éven belül, míg a maradék 17%-a körülbelül 300 év múlva lenne biztonságos.
nem csoda, hogy India, nagy mennyiségű tóriumlerakódással és kevés urániummal, tóriumot használó atomerőművek fejlesztésére törekszik.
Nézd meg podcastunkban:Hogyan működnek az atomerőművek?
A tórium és a radioaktivitás
a tórium nem könnyen veszi be a szervezetünk, amellett, hogy alacsony a koncentrációja a levegőben, a vízben, amit iszunk és az élelmiszerekben. Így nem valószínű, hogy a tórium okozta problémákat látjuk az általános populációban. A legtöbb tanulmány olyan munkavállalókat értékelt, akik nagy mennyiségű anyagnak voltak kitéve, például bányászokat.
valamivel kapcsolatban radioaktivitás, a Nemzetközi Rákkutató Ügynökség (IARC) a tóriumot az emberi rákkeltő anyagok közé sorolta. Az Egyesült Államok Egészségügyi és Humánszolgáltatási Minisztériuma azonban ezt állítja Még mindig túl korai azt a következtetést levonni, hogy a tórium rákkeltő az emberre.
1928-tól 1955-ig a radiológiai vizsgálatok kontrasztjaként használták a Thorotrasztot, amely 25% ThO-t tartalmazott.2 és enyhén radioaktív volt. Nagyobb számú máj-, epehólyag- és vérrákot észleltek azoknál a betegeknél, akik nagy dózisban kapták ezt a kontrasztot.
a tórium története
1815-ben a Jöns Jacob Berzelius vegyész kapott mintát egy ritka ásványból a svédországi Falun körzetből. Akkoriban a kémikus azt feltételezte, hogy egy új elem lesz ebben az ásványban, amit tóriumnak nevezett el, utalva a skandináv mennydörgés és háború istenére. Thor. 10 évvel később azonban bebizonyosodott, hogy az ásvány a xenotime, ittrium-foszfát egyszerű mintája.
1928-ban azonban Berzelius új ásványmintát kapott Hans Morten Thrane Esmark norvég tiszteletestől és ásványkutatótól. Ebben az új ásványban végül a Egy svéd vegyész új elemet fedezett fel, ugyanazt a nevet adva neki. Következésképpen torynak nevezte el (thoria), melynek neve később toritára változott (torit).
Írta: Stefano Araújo Novais
Kémia tanár
