o torio, simbolo Th e numero atomico 90, è un attinide. È un elemento con circa 30 isotopi in tutto, sei dei quali si trovano in natura. Ha uno stato di ossidazione di +4 e forma composti con la maggior parte del non metalli della Tavola Periodica. Ha un'abbondanza paragonabile a quella di piombo nella crosta terrestre e può essere commercialmente estratto da alcuni minerali, come la monazite.
Il torio è quasi sempre prodotto come sottoprodotto dell'ottenimento di altro metalli e si distingue per la sua buona resistenza termica, che lo rende adatto per veicoli spaziali e missili. Ossido di torio, ThO2, ha il punto di fusione più alto, oltre ad avere un elevato indice di rifrazione. anche torio è stato studiato come combustibile per le centrali nucleari, la cui applicazione presenta vantaggi rispetto all'uranio usato convenzionalmente.
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riassunto sul torio
Il torio è un metallo appartenente al gruppo degli attinidi.
Ha più di 30 isotopi, sei dei quali si trovano in natura.
È chimicamente reattivo e forma composti con la maggior parte dei non metalli.
Ha una buona concentrazione nella crosta terrestre, vicina a quella del piombo.
Viene estratto commercialmente da minerali di cui non è l'elemento principale, come monazite e allanite.
Ha applicazione nell'industria aerospaziale, nella produzione di lenti di alta qualità e sta emergendo per l'uso come combustibile nucleare.
Fu scoperto nel 1828 dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius.
Proprietà del torio
Simbolo: Th
numero atomico: 90
massa atomica: 232.03806 c.u.s.
elettronegatività: 1,3
Punto di fusione: 1750 °C
Punto di ebollizione: 4788 °C
Densità: 11,72 g.cm-3
Configurazione elettronica: [Rn] 7s2 6d2
Serie chimica: attinidi
caratteristiche del torio
Torio, simbolo Th e numero atomico 90, è un metallo appartenente al gruppo degli attinidi. Quando nella sua forma metallica, ha un colore argento brillante, oltre ad avere il punto di fusione più alto tra tutti gli attinidi. Tuttavia, con l'eccezione dell'attinio, Th ha il valore più basso densità tra gli altri elementi di questa categoria.
Ci sono almeno 30 isotopi del torio, tuttavia, sono naturali (trovati in natura) solo quelli di massa 227, 228, 230, 231, 232 e 234. Gli altri sono prodotti in laboratorio o derivano da reazioni di decadimento di altri elementi realizzati in laboratorio, e quindi sono considerati sintetici.
Tra gli isotopi naturali, il 232Th, di cui metà vita è nell'intervallo di 14 miliardi di anni. Questo perché gran parte del torio che si trova in natura proviene dalle reazioni di decadimento degli isotopi naturali di uranio, in ogni caso, il 232Questo è l'unico che si trova nei minerali privi di uranio.
IL La reattività chimica del torio è elevata: alle alte temperature è facilmente attaccabile ossigeno, idrogeno, azoto, alogeni e zolfo. Carbonio e fosforo sono in grado di formare composti binari con Th.
Quando finemente diviso, Il torio è persino piroforico (si accende spontaneamente a contatto con l'aria), tuttavia, allo stato grezzo e in condizioni ambientali, reagisce lentamente con l'aria, ma anche così si percepisce la corrosione.
Insieme a acidi, torio reagisce vigorosamente con il acido cloridrico, lasciando un residuo nero della formula ThO(X)H, dove X è una miscela degli ioni OH- e Cl-. Con gli altri acidi, Th praticamente non reagisce.
Dove si trova il torio?
il torio ha una buona partecipazione di massa nella crosta terrestre. Si stima che sia tre volte più abbondante del lattina, due volte più abbondante del arsenico e abbondante come piombo e molibdeno. I dati indicano che la sua concentrazione nella crosta terrestre è di 10 ppm (parte per milione o milligrammo per chilogrammo), mentre quella del piombo, per confronto, è di 16 ppm.
Si trova in natura nella forma tetravalente., Th4+, e spesso associato all'U4+, Zr4+, HF4+ e Ce4+, più alcuni metalli trivalenti delle terre rare (carica 3+) con raggio ionico simile. Negli oceani, la concentrazione di Th4+ non più di 0,5 x 10-3 g/m³, in quanto la forma tetravalente è poco solubile.
Ossidi di torio e di uranio, ThO2 e UO2, hanno strutture simili e, quindi, possono formare una soluzione solida. Se la miscela contiene fino al 15% in mole di ThO2, siamo di fronte al minerale di uraninite. Tuttavia, se c'è più del 75% in mole di ThO2, il minerale è chiamato torianite. Questo è il motivo per cui il torio è un'impurità che è sempre presente nei campioni di minerali di pechblenda.
Un altro minerale ad alto contenuto di torio è la torite, un silicato di torio (ThSiO4) da cui è stato scoperto l'elemento, ma sia la torite che la torianite sono minerali rari.
Quindi, commercialmente, le principali fonti di torio sono monazite, allanite e zircone (o zirconia). In questi minerali, e negli altri mostrati nella tabella seguente, il torio è un costituente minoritario.
Minerale |
Il contenuto (ppm) |
monazite |
Da 25.000 a 200.000 |
allanite |
Da 1000 a 20.000 |
zircone |
Da 50 a 4000 |
titanite |
Da 100 a 600 |
epidoto |
Da 50 a 500 |
apatite |
Da 20 a 150 |
magnetite |
Da 0,3 a 20 |
La monazite, un fosfato di terre rare dorato o brunastro, è un'importante fonte di torio sotto forma di ThO2, poiché è distribuito su quasi tutto il pianeta e alcuni depositi sono piuttosto estesi. Da segnalare i depositi in India, Egitto, Sud Africa, Stati Uniti e Canada, con 200-400 kton (kiloton, 10³ tonnellate) di ThO2 in ogni paese.
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Ottenere il torio
Poiché il torio si trova quasi sempre associato a metalli di grande interesse commerciale (come niobio, uranio e zirconio), come i lantanidi, è prodotto come sottoprodotto.
Al Nel caso della monazite, ci sono due forme per iniziare a ottenere il torio:
attacco da parte di acidi forti, capaci di trasformare ioni fosfato (PO43-) in H2POLVERE4- e H3POLVERE4, lasciando così gli ioni metallici sotto forma di sali idrosolubili;
oppure utilizzare soluzioni fortemente alcaline, che convertono i fosfati insolubili in idrossidi metalli insolubili, che possono essere successivamente disciolti con acido dopo la separazione dei supernatante.
Nel caso della via acida, dopo solubilizzazione, il torio viene separato dalle altre terre rare per precipitazione dopo l'aggiustamento della pH a 1.0. Il precipitato, un torio fosfato, viene quindi trattato con una soluzione alcalina per rimuovere i fosfati. sostanze indesiderate, e poi sciolto in acido nitrico, per essere purificato con tributilfosfato in cherosene.
Nella via alcalina, l'idrossido di torio viene separato dagli altri idrossidi di terre rare aggiungendo acido cloridrico e regolando il pH tra 5,0 e 6,0, che precipita solo il composto di torio. Da lì, il torio viene anche sciolto in acido nitrico e ulteriormente purificato con tributilfosfato in cherosene.
In entrambi i casi, il torio viene recuperato sotto forma di Th (NO3)4, cioè nitrato di torio IV.
Per la produzione del torio metallico è già stata utilizzata la riduzione degli alogenuri e dialogenuri Th da parte di sodio, potassio o calcio. IL elettrolisi può anche essere applicato, in cui il cloruro o fluoruro di torio è fuso con cloruro di sodio o potassio. Il ThO2 è anche fonte di torio metallico, attraverso processi di riduzione, come nel caso del processo Sylvania (in cui il calcio è il riducente).
Applicazioni al torio
il torio ha una grande resistenza termica. La lega metallica tra torio e magnesio (Mag-Thor) è utilizzato in veicoli spaziali e missili. Il ThO2, ossido punto di fusione più alto, ha un alto indice di rifrazione e bassa dispersione, essendo utilizzato in lenti ottiche di alta qualità.
I composti di torio possono essere utilizzati anche come catalizzatori in importanti processi industriali, come ad esempio cracking dell'olio, la sintesi di acido solforico e il processo di Ostwald per la sintesi dell'acido nitrico.
Tuttavia, torio eccelle in chimica nucleare. Ha un vantaggio rispetto all'uranio: praticamente tutto il torio naturale è sotto forma di 232Th, non ha bisogno di arricchimento. Il torio-232 non è fissile, tuttavia può essere convertito tramite assorbimento di neutroni in 233U, un ottimo combustibile fissile.
Un altro punto a favore dell'utilizzo per la produzione di energia è quello I residui di torio diventano sicuri in un periodo di tempo più breve rispetto ai residui di uranio. Sebbene i rifiuti di uranio siano pericolosi per migliaia di anni, circa l'83% dei rifiuti di fluoruro di torio liquido sarebbe sicuro in 10 anni, mentre il restante 17% sarebbe sicuro in circa 300 anni.
non c'è da stupirsi il India, con un'elevata quantità di depositi di torio e una bassa quantità di uranio, cerca lo sviluppo di centrali nucleari che utilizzano il torio.
Dai un'occhiata al nostro podcast:Come funzionano le centrali nucleari?
Torio e radioattività
il torio non è facilmente assunta dal nostro corpo, oltre ad avere basse concentrazioni nell'aria, nell'acqua che beviamo e negli alimenti. Pertanto, è improbabile che si verifichino problemi causati dal torio nella popolazione generale. La maggior parte degli studi ha valutato i lavoratori che sono stati esposti a grandi quantità di questo materiale, come i minatori.
riguardo a radioattività, l'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) ha classificato il torio come cancerogeno per l'uomo. Tuttavia, lo afferma il Dipartimento della salute e dei servizi umani degli Stati Uniti È ancora troppo presto per concludere che il torio sia cancerogeno per l'uomo.
Dal 1928 al 1955 fu usato come mezzo di contrasto negli esami radiologici, il Thorotrast, che conteneva il 25% di ThO2 ed era leggermente radioattivo. Un maggior numero di tumori del fegato, della cistifellea e del sangue è stato osservato in pazienti che hanno ricevuto grandi dosi di questo contrasto.
storia del torio
Nell'anno 1815, il il chimico Jöns Jacob Berzelius ha ricevuto un campione di un minerale raro dal distretto del Falun, Svezia. A quel tempo, il chimico supponeva che ci sarebbe stato un nuovo elemento in questo minerale, che chiamò torio, in riferimento al dio scandinavo del tuono e della guerra, Thor. Tuttavia, 10 anni dopo, è stato confermato che il minerale era un semplice campione di xenotempo, fosfato di ittrio.
Nel 1928, tuttavia, Berzelius ricevette un nuovo campione di minerale dal reverendo e mineralogista norvegese Hans Morten Thrane Esmark. In questo nuovo minerale, infine, il Il chimico svedese ha scoperto un nuovo elemento, dandogli lo stesso nome. Di conseguenza, lo chiamò tory (torio), che in seguito cambiò nome in torita (torite).
Di Stefano Araújo Novais
Insegnante di chimica
