トリウム：特性、用途、発見

O トリウム、記号Thおよび原子番号90は、アクチニドです。全部で約30個の同位体を含む元素で、そのうち6個は自然界に存在します。それは+4の酸化状態を持ち、ほとんどの非金属周期表の。それに匹敵する豊富さを持っていますリード地球の地殻にあり、モナザイトなどのいくつかの鉱物から商業的に抽出することができます。

トリウムは、ほとんどの場合、他のものを入手することの副産物として生成されます金属優れた熱抵抗で際立っており、宇宙船やミサイルに適しています。酸化トリウム、ThO₂は、屈折率が高いことに加えて、融点が最も高くなります。トリウムも 原子力発電所の燃料として研究されてきた、その用途は、従来使用されているウランよりも優れています。

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この記事のトピック

1-トリウムについての要約

2-トリウムの特性
3-トリウムの特徴
4-トリウムはどこにありますか？
5-トリウムの入手
6-トリウムの用途
7-トリウムと放射性
8-トリウムの歴史

トリウムについての要約

トリウムはアクチニド族に属する金属です。
30を超える同位体があり、そのうち6つは自然界に存在します。
それは化学的に反応性であり、ほとんどの非金属と化合物を形成します。
それは、鉛のそれに近い、地球の地殻に良い濃度を持っています。
モナザイトや褐簾石など、主成分ではない鉱物から商業的に抽出されています。
航空宇宙産業、高品質レンズの製造に応用されており、核燃料として使用されるようになっています。
1828年にスウェーデンの化学者イェンス・ヤコブ・ベルゼリウスによって発見されました。

トリウムの特性

シンボル：Th
原子番号: 90
原子質量：232.03806 c.u.s.
電気陰性度: 1,3
融点：1750°C
沸点：4788°C
密度：11.72 g.cm^-3
電子配置： [Rn]7秒² 6d²
化学シリーズ： アクチニド

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トリウムの特徴

トリウム、記号Thおよび原子番号 90、それは アクチニド基に属する金属. 金属の形であるとき、それはすべてのアクチニドの中で最も高い融点を持っていることに加えて、明るい銀色を持っています。ただし、アクチニウムを除いて、Thは最低です密度このカテゴリの他の要素の中で。

トリウムの同位体は少なくとも30個あります

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ただし、質量227、228、230、231、232、および234のものだけが自然です（自然界に見られます）。他のものは実験室で、または実験室で作られた他の元素の崩壊反応から生成されるため、合成と見なされます。

天然同位体の中で、 ²³²Th、その人生の半分 140億年の範囲です。これは、自然界に見られるトリウムの多くが、ウラン、しかし ²³²これは、ウランを含まない鉱石で見つかった唯一のものです。

THE トリウムの化学反応性が高い：高温では、簡単に攻撃されます空気, 水素, 窒素, ハロゲンと硫黄. 炭素とリンはThと二元化合物を作ることができます。

細かく分割すると、 トリウムは自然発火性です （空気と接触すると自然発火します）しかし、生の状態で周囲条件下では、空気とゆっくりと反応しますが、それでも腐食が認識されます。

と酸、トリウム と激しく反応します 塩酸、式ThO（X）Hの黒い残留物を残します。ここで、XはOHイオンの混合物です。^- とCl^-. 他の酸では、Thは実際には反応しません。

トリウムはどこにありますか？

トリウム 地球の地殻に大量に参加している. の3倍の量と推定されています錫、2倍豊富砒素鉛と同じくらい豊富でモリブデン. データによると、地球の地殻中の濃度は10 ppm（100万分の1または1キログラムあたりのミリグラム）ですが、比較のために、鉛の濃度は16ppmです。

自然界では4価の形で見られます。、Th⁴⁺、および多くの場合Uに関連付けられています⁴⁺、Zr⁴⁺、Hf⁴⁺ とCe⁴⁺、およびいくつかの三価希土類金属（電荷3+）イオン半径似ている。海では、Thの濃度⁴⁺ 0.5x10以下^-3 g /m³、4価の形態は難溶性であるため。

トリウムとウランの酸化物、ThO₂ およびOU₂、は同様の構造を持っているため、固溶体を形成できます。混合物に最大15モル％のThOが含まれている場合₂、私たちは閃ウラン鉱鉱石に直面しています。ただし、ThOが75モルを超える場合₂、鉱石はトリアナイトと呼ばれます。これが、トリウムがピッチブレンデ鉱物サンプルに常に存在する不純物である理由です。

トリウム含有量の高い別の鉱物は、ケイ酸トリウム（ThSiO）であるトール石です。₄）元素が発見されたが、トール石とトリアナイトはどちらも希土類鉱物である。

だから、商業的に、 トリウムの主な供給源は、モナザイト、褐簾石、ジルコンです。 （またはジルコニア）。これらの鉱物、および下の表に示されている他の鉱物では、トリウムは少数の成分です。

ミネラル	Th含有量（ppm）
モナザイト	25,000〜200,000
褐簾石	1000から20,000
ジルコン	50〜4000
チタン石	100〜600
緑簾石	50から500
アパタイト	20〜150
マグネタイト	0.3〜20

金色または茶色がかった希土類リン酸塩であるモナザイトは、ThOの形でトリウムの重要な供給源です。₂、それは惑星のほぼ全体に分布しており、いくつかの堆積物は非常に広範囲に及ぶためです。注目すべきは、インド、エジプト、南アフリカ、米国、カナダの鉱床で、200〜400 kton（キロトン、10³トン）のThOがあります。₂ 各国で。

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トリウムの取得

トリウムはほとんどの場合、商業的に非常に興味深い金属（ニオブ、ウランとジルコニウム）、ランタニドのように、それは副産物として生成されます。

で モナザイトの場合、2つの形態があります トリウムの入手を開始するには：

リン酸イオン（PO）を変換できる強酸による攻撃₄^3-）Hで₂ほこり₄^- およびH₃ほこり₄したがって、金属イオンを水溶性塩の形で残す。
または、不溶性のリン酸塩を水酸化物に変換する強アルカリ性溶液を使用します不溶性金属。これは、分離後に酸で溶解することができます。上澄み。

酸性経路の場合、可溶化後、調整後の沈殿によりトリウムが他の希土類から分離されます。 pH 1.0で。次に、沈殿物であるリン酸トリウムをアルカリ性溶液で処理して、リン酸塩を除去します。不要な物質を硝酸に溶解し、リン酸トリブチルで精製します。灯油。

アルカリ性ルートでは、塩酸を添加し、pHを5.0〜6.0に調整することにより、トリウム水酸化物を他の希土類水酸化物から分離します。これにより、トリウム化合物のみが沈殿します。そこから、トリウムも硝酸に溶解し、灯油中のリン酸トリブチルでさらに精製されます。

どちらの場合も、トリウムはThの形で回収されます（NO₃)₄、すなわち、硝酸トリウムIV。

金属トリウムの製造には、ナトリウム、カリウム、またはカルシウムによるハロゲン化Thおよび二ハロゲン化物の還元がすでに使用されています。 THE 電解 適用することもできますここで、塩化トリウムまたはフッ化物は、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムに融合されている。 ThO₂また、シルバニアプロセス（カルシウムが還元剤である）の場合のように、還元プロセスを通じて金属トリウムの供給源でもあります。

トリウムアプリケーション

トリウム 耐熱性に優れています. トリウムとの間の金属合金マグネシウム（Mag-Thor）は宇宙船やミサイルで使用されています。 ThO₂, 酸化物最高融点、高屈折率、低分散で、高品質の光学レンズに使用されています。

トリウム化合物は、次のような重要な工業プロセスの触媒としても使用できます。オイルクラッキング、の合成硫酸硝酸合成のためのオストワルドプロセス。

しかし、トリウム 核化学に優れています. それはウランよりも有利です：事実上すべての天然トリウムは次の形をしています ²³²Th、濃縮は必要ありません。トリウム232は核分裂性ではありませんが、中性子吸収によって次のように変換できます。 ²³³U、優れた核分裂性燃料。

エネルギー生産にそれを使用することを支持するもう一つのポイントはそれです トリウム残留物はより短い期間で安全になります ウラン残留物と比較して。ウラン廃棄物は何千年もの間危険ですが、液体フッ化物トリウム廃棄物の約83％は10年で安全であり、残りの17％は約300年で安全です。

不思議ではありませんインドは、トリウムの堆積物が多く、ウランの量が少ないため、トリウムを使用した原子力発電所の開発を目指しています。

ポッドキャストでチェックしてください：原子力発電所はどのように機能しますか？

トリウムと放射性

トリウム 私たちの体に簡単に奪われることはありません、空気中、私たちが飲む水の中、そして食べ物の中の濃度が低いことに加えて。したがって、一般の人々にトリウムによって引き起こされる問題が見られる可能性は低いです。ほとんどの研究では、鉱夫など、この物質に大量にさらされた労働者を評価しました。

関して放射能、国際がん研究機関（IARC）は、トリウムをヒトの発がん性物質として分類しています。ただし、米国保健社会福祉省は次のように述べています。 トリウムが人間に対して発がん性があると結論付けるにはまだ時期尚早です.

1928年から1955年まで、25％のThOを含むトロトラストである放射線検査の対比として使用されました。₂ わずかに放射性でした。この造影剤を大量に投与された患者では、肝臓、胆嚢、および血液の癌の数が多く見られました。

トリウムの歴史

1815年、 化学者イェンス・ジェイコブ・ベルセリウスが希少鉱物のサンプルを受け取りました スウェーデンのファルン地区から。当時、化学者は、スカンジナビアの雷と戦争の神に関連して、彼がトリウムと呼んだこの鉱物に新しい元素があると想定していましたが、ソー. しかし、10年後、この鉱物はゼノタイムの単純なサンプルであるリン酸イットリウムであることが確認されました。

しかし、1928年に、ベルセリウスはノルウェーの牧師で鉱物学者のハンス・モーテン・スレーン・エスマルクから新しい鉱物サンプルを受け取りました。この新しいミネラルで、ついに、 スウェーデンの化学者が新しい元素を発見、同じ名前を付けます。その結果、彼はそれをトリーと名付けました（トリア）、後にその名前がトリタに変更されました（トール石).

StefanoAraújoNovais著
化学の先生