영형 토륨, 기호 Th 및 원자 번호 90은 악티늄족입니다. 모두 30여 종의 동위원소를 갖고 있는 원소로 이 중 6종은 자연계에 존재한다. 그것은 +4의 산화 상태를 가지며 대부분의 화합물을 형성합니다. 비금속 주기율표의. 에 견줄만한 풍부함을 가지고 있다. 선두 지각에 있으며 모나자이트와 같은 일부 광물에서 상업적으로 추출할 수 있습니다.
토륨은 거의 항상 다른 물질을 얻을 때 부산물로 생성됩니다. 궤조 내열성이 뛰어나 우주선과 미사일에 적합합니다. 토륨 산화물, ThO2, 굴절률이 높을 뿐만 아니라 융점이 가장 높습니다. 토륨도 원자력 발전소의 연료로 연구되었습니다., 그 응용 프로그램은 기존에 사용된 우라늄에 비해 장점이 있습니다.
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이 기사의 주제
- 1 - 토륨에 대한 요약
- 2 - 토륨 속성
- 3 - 토륨의 특성
- 4 - 토륨은 어디에서 찾을 수 있습니까?
- 5 - 토륨 얻기
- 6 - 토륨의 응용
- 7 - 토륨과 방사능
- 8 - 토륨의 역사
토륨에 대한 요약
토륨은 악티늄족에 속하는 금속이다.
그것은 30개 이상의 동위 원소를 가지고 있으며 그 중 6개는 자연에서 발견됩니다.
그것은 화학적으로 반응성이며 대부분의 비금속과 화합물을 형성합니다.
그것은 납에 가까운 지각에 좋은 농도를 가지고 있습니다.
모나자이트, 알라나이트 등 주원소가 아닌 광물에서 상업적으로 추출한다.
그것은 항공 우주 산업, 고품질 렌즈 제조에 적용되며 핵 연료로 사용하기 위해 부상하고 있습니다.
1828년 스웨덴 화학자 Jöns Jacob Berzelius에 의해 발견되었습니다.
토륨 속성
상징: 일
원자 번호: 90
원자 질량: 232.03806 c.u.s.
전기 음성도: 1,3
퓨전 포인트: 1750 °C
비점: 4788 °C
밀도: 11.72g.cm-3
전자 구성: [Rn] 7초2 6d2
화학 시리즈: 악티늄족
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토륨의 특성
토륨, 기호 Th 및 원자 번호 90, 그것은 악티늄족에 속하는 금속. 금속 형태일 때 모든 악티늄족 중에서 융점이 가장 높을 뿐만 아니라 밝은 은색을 띤다. 그러나 악티늄을 제외하고 Th가 가장 낮습니다. 밀도 이 범주의 다른 요소 중에서.
토륨의 동위원소는 30개 이상그러나 질량이 227, 228, 230, 231, 232 및 234인 것들만 자연적입니다(자연에서 발견됨). 나머지는 실험실에서 생성되거나 실험실에서 만들어진 다른 요소의 붕괴 반응에서 생성되므로 합성으로 간주됩니다.
천연 동위원소 중에서 232누구의 반감기 140억 년의 범위에 있습니다. 이는 자연에서 발견되는 토륨의 대부분이 천연 동위원소의 붕괴 반응에서 비롯되기 때문입니다. 우라늄, 그러나, 그 232Th는 우라늄이 없는 광석에서 발견되는 유일한 것입니다.
그만큼 토륨 화학 반응성이 높다: 고온에서 쉽게 공격받음 산소, 수소, 질소, 할로겐 그리고 황. 탄소와 인은 Th로 이원 화합물을 만들 수 있습니다.
잘게 나누면, 토륨은 심지어 발화성입니다. (공기와 접촉하면 자연 발화됨) 그러나 원시 형태 및 주변 조건에서는 공기와 천천히 반응하지만 그렇더라도 부식이 감지됩니다.
와 함께 산, 토륨 에 격렬하게 반응한다. 염산, 식 ThO(X)H의 검은색 잔류물을 남깁니다. 여기서 X는 OH 이온의 혼합물입니다.- 및 Cl-. 다른 산과 함께 Th는 실제로 반응하지 않습니다.
토륨은 어디에서 찾을 수 있습니까?
토륨 지각에 많은 양의 참여가 있습니다.. 에 비해 3배 이상 풍부한 것으로 추산된다. 주석, 2배 풍부 비소 납만큼 풍부하고 몰리브덴. 데이터에 따르면 지각의 납 농도는 10ppm(백만분의 일 또는 킬로그램당 밀리그램)인 반면 비교를 위해 납의 농도는 16ppm입니다.
그것은 4가 형태로 자연에서 발견됩니다., 일4+, 그리고 종종 U와 관련이 있습니다.4+, Zr4+, Hf4+ 및 세륨4+, 및 일부 3가 희토류 금속(충전 3+) 이온 반경 비슷한. 바다에서 Th의 농도4+ 0.5 x 10 이하-3 g/m³, 4가 형태는 잘 녹지 않습니다.
토륨 및 우라늄 산화물, ThO2 그리고 OU2, 유사한 구조를 가지므로 고용체를 형성할 수 있습니다. 혼합물이 최대 15 mol%의 ThO를 갖는 경우2, 우리는 우라닌 광석에 직면하고 있습니다. 다만, ThO가 75몰% 이상인 경우2, 광석은 thrianite라고합니다. 이것이 토륨이 피치블렌드 광물 시료에 항상 존재하는 불순물인 이유입니다.
토륨 함량이 높은 또 다른 광물은 토륨 실리케이트(ThSiO4)에 의해 원소가 발견되었지만 thorite와 thrianite는 모두 희귀 광물입니다.
그래서 상업적으로, 토륨의 주요 공급원은 모나자이트, 알라나이트 및 지르콘입니다. (또는 지르코니아). 이 광물들과 아래 표에 나와 있는 다른 광물들에서 토륨은 소수의 성분입니다.
광물 |
목 함량(ppm) |
모나자이트 |
25,000 ~ 200,000 |
알라나이트 |
1000 ~ 20,000 |
지르콘 |
50 ~ 4000 |
타이타나이트 |
100 ~ 600 |
에피소드 |
50 ~ 500 |
인회석 |
20 ~ 150 |
자철광 |
0.3 ~ 20 |
황금색 또는 갈색을 띤 희토류 인산염인 모나자이트는 ThO 형태의 중요한 토륨 공급원입니다.2, 그것은 거의 전체 행성에 분포되어 있으며 일부 퇴적물은 상당히 광범위합니다. 주목할만한 것은 인도, 이집트, 남아프리카 공화국, 미국 및 캐나다에 있으며 200-400kton(킬로톤, 10³톤)의 ThO가 매장되어 있습니다.2 각 국가에서.
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토륨 획득
토륨은 거의 항상 상업적 관심이 큰 금속(예: 니오브, 우라늄 및 지르코늄), 란탄족과 마찬가지로 부산물로 생성됩니다.
에서 모나자이트의 경우 두 가지 형태가 있습니다. 토륨을 얻기 시작하려면:
인산 이온(PO)을 변형시킬 수 있는 강산의 공격43-) H2먼지4- 그리고 H3먼지4, 따라서 수용성 염의 형태로 금속 이온을 남기고;
또는 불용성 인산염을 수산화물로 전환시키는 강알칼리성 용액을 사용하십시오. 불용성 금속, 나중에 분리 후 산으로 용해될 수 있음 상등액.
산성 루트의 경우 가용화 후 토륨은 농도 조절 후 침전에 의해 다른 희토류와 분리된다. pH 1.0에서. 그런 다음 침전물인 인산 토륨을 알칼리 용액으로 처리하여 인산염을 제거합니다. 원치 않는 물질을 질산에 녹여 트리부틸 포스페이트로 정제 둥유.
알칼리 경로에서 수산화 토륨은 염산을 추가하고 pH를 5.0에서 6.0 사이로 조정하여 다른 희토류 수산화물과 분리되며, 이는 토륨 화합물만 침전시킵니다. 거기에서 토륨도 질산에 용해되고 등유에 있는 인산 트리부틸로 추가로 정제됩니다.
두 경우 모두 토륨은 Th(NO3)4, 즉 토륨 IV 질산염.
금속 토륨 생산을 위해 나트륨, 칼륨 또는 칼슘에 의한 Th 할로겐화물 및 이할로겐화물의 환원이 이미 사용되었습니다. 그만큼 전기분해 도 적용할 수 있습니다여기서, 염화토륨 또는 불화물은 염화나트륨 또는 염화칼륨에 융합된다. 더 토2 또한 Sylvania 공정(칼슘이 환원제)의 경우와 같이 환원 공정을 통해 금속 토륨의 공급원이기도 합니다.
토륨 응용
토륨 내열성이 크다. 토륨과 금속 사이의 합금 마그네슘 (Mag-Thor)는 우주선과 미사일에 사용됩니다. 더 토2, 산화물 융점이 가장 높고 굴절률이 높고 분산이 낮아 고품질 광학 렌즈에 사용됩니다.
토륨 화합물은 다음과 같은 중요한 산업 공정에서 촉매로 사용될 수도 있습니다. 오일 크래킹, 합성 황산 질산 합성을 위한 Ostwald 공정.
그러나 토륨 핵화학에서 두각을 나타냈다. 우라늄에 비해 장점이 있습니다. 거의 모든 천연 토륨은 다음과 같은 형태입니다. 232Th, 농축이 필요하지 않습니다. 토륨-232는 핵분열성이 아니지만 중성자 흡수를 통해 233U, 우수한 핵분열성 연료.
에너지 생산을 위해 그것을 사용하는 것에 찬성하는 또 다른 요점은 토륨 잔류물은 더 짧은 시간에 안전해집니다. 우라늄 잔류물에 비해. 우라늄 폐기물은 수천 년 동안 유해하지만 액체 불화 토륨 폐기물의 약 83%는 10년 안에 안전할 것이고 나머지 17%는 약 300년 안에 안전할 것입니다.
당연하지 인도, 다량의 토륨 매장량과 적은 양의 우라늄으로 토륨을 이용한 원자력 발전소 개발을 모색하고 있습니다.
팟캐스트에서 확인하세요:원자력 발전소는 어떻게 작동합니까?
토륨과 방사능
토륨 우리 몸에 쉽게 흡수되지 않는, 공기 중, 우리가 마시는 물 및 음식에서 낮은 농도를 갖는 것 외에도. 따라서 일반 인구에서 토륨으로 인한 문제를 볼 가능성은 거의 없습니다. 대부분의 연구는 광부와 같이 다량의 이 물질에 노출된 근로자를 평가했습니다.
대한 방사능, 국제 암 연구 기관(IARC)은 토륨을 인체 발암 물질로 분류했습니다. 그러나 미국 보건복지부는 다음과 같이 말합니다. 토륨이 인체에 발암물질이라고 결론짓기는 아직 이르다.
1928년부터 1955년까지 25%의 ThO를 함유한 Thorotrast라는 방사선 검사의 조영제로 사용되었습니다.2 그리고 약간의 방사능이 있었습니다. 이 조영제를 다량 투여받은 환자에서 간, 담낭 및 혈액의 암이 더 많이 나타났습니다.
토륨의 역사
1815년에, 화학자 Jöns Jacob Berzelius는 희귀 광물 샘플을 받았습니다. 스웨덴 파룬구 출신. 당시 그 화학자는 스칸디나비아의 천둥과 전쟁의 신을 참고하여 이 광물에 새로운 원소가 있을 것이라고 가정했는데, 이를 토륨이라고 불렀습니다. 토르. 그러나 10년 후 이 광물은 제노타임(xenotime), 인산이트륨(yttrium phosphate)의 단순 시료임이 확인되었습니다.
그러나 1928년 Berzelius는 노르웨이 목사이자 광물학자인 Hans Morten Thrane Esmark로부터 새로운 광물 샘플을 받았습니다. 이 새로운 광물에서 마침내 스웨덴의 화학자가 새로운 원소를 발견했습니다., 같은 이름을 부여합니다. 결과적으로 그는 그것을 tory(토리아), 나중에 이름이 torita(토라이트).
스테파노 아라우조 노바이스
화학 선생님
