O torio, simbolis Th ir atominis skaičius 90, yra aktinidas. Tai elementas, kuriame iš viso yra apie 30 izotopų, iš kurių šeši randami gamtoje. Jo oksidacijos būsena yra +4 ir sudaro junginius su dauguma nemetalai periodinės lentelės. Jo gausa yra panaši į vadovauti žemės plutoje ir gali būti komerciškai išgaunamas iš kai kurių mineralų, pavyzdžiui, monazito.
Toris beveik visada gaminamas kaip šalutinis produktas gavus kitą metalai ir išsiskiria gera šilumine varža, todėl tinka erdvėlaiviams ir raketoms. Torio oksidas, ThO2, turi aukščiausią lydymosi temperatūrą, be to, turi aukštą lūžio rodiklį. torio taip pat buvo tiriamas kaip kuras atominėms elektrinėms, kurio taikymas turi pranašumų, palyginti su įprastai naudojamu uranu.
Taip pat skaitykite:Aktinas – aktinidas, kuris gali būti naudojamas vėžiui gydyti
santrauka apie torį
Toris yra metalas, priklausantis aktinidų grupei.
Jame yra daugiau nei 30 izotopų, iš kurių šeši randami gamtoje.
Jis yra chemiškai reaktyvus ir sudaro junginius su dauguma nemetalų.
Jo koncentracija žemės plutoje yra gera, artima švino koncentracijai.
Jis komerciniais tikslais išgaunamas iš mineralų, kuriuose jis nėra pagrindinis elementas, pavyzdžiui, monazito ir alanito.
Jis naudojamas aviacijos ir kosmoso pramonėje, gaminant aukštos kokybės lęšius ir pradedamas naudoti kaip branduolinis kuras.
Jį 1828 m. atrado švedų chemikas Jönsas Jacobas Berzelius.
Torio savybės
Simbolis: Th
atominis skaičius: 90
atominė masė: 232.03806 c.u.s.
elektronegatyvumas: 1,3
Susiliejimo taškas: 1750 °C
Virimo taškas: 4788 °C
Tankis: 11,72 g.cm-3
Elektroninė konfigūracija: [Rn] 7s2 6d2
Cheminė serija: aktinidai
torio savybės
Toris, simbolis Th ir atominis skaičius 90, tai a metalas, priklausantis aktinidų grupei. Metalinės formos jis yra ryškiai sidabrinės spalvos, be to, turi aukščiausią lydymosi temperatūrą tarp visų aktinidų. Tačiau Th turi mažiausią, išskyrus aktinį tankis tarp kitų šios kategorijos elementų.
Yra mažiausiai 30 torio izotopų, tačiau tik tie, kurių masė 227, 228, 230, 231, 232 ir 234, yra natūralūs (randami gamtoje). Kiti yra gaminami laboratorijoje arba gaunami iš kitų laboratorijoje pagamintų elementų skilimo reakcijų, todėl laikomi sintetiniais.
Tarp natūralių izotopų, 232Th, kieno pusė gyvenimo yra 14 milijardų metų diapazone. Taip yra todėl, kad didžioji torio dalis gamtoje susidaro dėl natūralių izotopų skilimo reakcijų uranas, tačiau 232Tai vienintelė rūda, kurioje nėra urano.
THE Torio cheminis reaktyvumas yra didelis: esant aukštai temperatūrai, jį lengvai užpuola deguonies, vandenilis, azoto, halogenai ir sieros. Anglis ir fosforas gali sudaryti dvejetainius junginius su Th.
Smulkiai padalijus, Toris yra net piroforinis (savaime užsidega nuo sąlyčio su oru), tačiau būdamas neapdorotas ir aplinkos sąlygomis lėtai reaguoja su oru, tačiau net ir tokiu atveju jaučiama korozija.
Su rūgštys, torio energingai reaguoja su vandenilio chlorido rūgštis, paliekant juodą likutį formulės ThO(X)H, kur X yra OH jonų mišinys- ir Cl-. Su kitomis rūgštimis Th praktiškai nereaguoja.
Kur galima rasti torio?
toris turi gerą masinį dalyvavimą žemės plutoje. Manoma, kad jis yra tris kartus gausesnis nei skarda, dvigubai gausesnis nei arseno o gausu kaip švinas ir molibdenas. Duomenys rodo, kad jo koncentracija žemės plutoje yra 10 ppm (milijoninė dalis arba miligramas kilograme), o švino – 16 ppm.
Gamtoje jis randamas keturiavalentės formos., Th4+ir dažnai siejamas su U4+, Zr4+, Hf4+ ir Ce4+, plius kai kurie trivalenčiai retųjų žemių metalai (3+ krūvis) su joninis spindulys panašus. Vandenynuose Th4+ ne daugiau kaip 0,5x10-3 g/m³, nes keturvalentė forma blogai tirpsta.
Torio ir urano oksidai, ThO2 ir OU2, turi panašią struktūrą ir todėl gali sudaryti kietą tirpalą. Jei mišinyje ThO yra iki 15 mol2, mes susiduriame su uranito rūda. Tačiau jei ThO yra daugiau nei 75 % molių2, rūda vadinama torianitu. Štai kodėl toris yra priemaiša, kurios visada yra pikio mišinio mineralų mėginiuose.
Kitas mineralas, turintis daug torio, yra toritas, torio silikatas (ThSiO4), kurio dėka elementas buvo atrastas, tačiau tiek toritas, tiek torianitas yra reti mineralai.
Taigi, komerciškai, pagrindiniai torio šaltiniai yra monazitas, alanitas ir cirkonis (arba cirkonis). Šiuose mineraluose ir kituose toliau esančioje lentelėje parodytuose mineraluose toris yra mažuma.
Mineralinis |
Turinys (ppm) |
monazitas |
nuo 25 000 iki 200 000 |
alanitas |
nuo 1000 iki 20 000 |
cirkonis |
nuo 50 iki 4000 |
titanitas |
nuo 100 iki 600 |
epidotas |
nuo 50 iki 500 |
apatitas |
nuo 20 iki 150 |
magnetitas |
nuo 0,3 iki 20 |
Monazitas, auksinis arba rusvas retųjų žemių fosfatas, yra svarbus ThO pavidalo torio šaltinis.2, nes jis yra paskirstytas beveik visoje planetoje, o kai kurie telkiniai yra gana dideli. Pažymėtini telkiniai Indijoje, Egipte, Pietų Afrikoje, JAV ir Kanadoje, kuriuose yra 200–400 kilotonų (kilotonų, 10³ tonų) ThO.2 kiekvienoje šalyje.
Taip pat skaitykite: Americium – aktinidas, plačiai naudojamas dūmų detektoriuose
Torio gavimas
Kadangi toris beveik visada randamas siejamas su didelio komercinio susidomėjimo turinčiais metalais (pvz., niobis, urano ir cirkonis), kaip ir lantanidai, jis gaminamas kaip šalutinis produktas.
Prie Monazito atveju yra dvi formos Norėdami pradėti gauti torio:
stiprių rūgščių, galinčių transformuoti fosfato jonus (PO43-) H2DULKĖS4- ir H3DULKĖS4, todėl metalo jonai lieka vandenyje tirpių druskų pavidalu;
arba naudoti stipriai šarminius tirpalus, kurie netirpius fosfatus pavers hidroksidais netirpūs metalai, kurie vėliau gali būti ištirpinti rūgštimi po atskyrimo supernatantas.
Rūgšties būdu, po tirpinimo, toris atskiriamas nuo kitų retųjų žemių medžiagų nusodinant, sureguliavus pH ties 1.0. Tada nuosėdos, torio fosfatas, apdorojamos šarminiu tirpalu, kad būtų pašalinti fosfatai. nepageidaujamos medžiagos, o vėliau ištirpintos azoto rūgštyje, kad būtų išgrynintos tributilo fosfatu. žibalo.
Šarminiu būdu torio hidroksidas atskiriamas nuo kitų retųjų žemių hidroksidų pridedant druskos rūgšties ir reguliuojant pH tarp 5,0 ir 6,0, o tai tik nusodina torio junginį. Iš ten toris taip pat ištirpinamas azoto rūgštyje ir toliau valomas tributilo fosfatu žibale.
Abiem atvejais toris išgaunamas Th (NO3)4t.y. torio IV nitratas.
Metalinio torio gamybai jau buvo naudojamas Th halogenidų ir dihalogenidų redukavimas natriu, kaliu arba kalciu. THE elektrolizė taip pat galima taikyti, kur torio chloridas arba fluoridas yra sulietas su natrio arba kalio chloridu. ThO2 Jis taip pat yra metalinio torio šaltinis redukcijos procese, kaip ir Sylvania proceso atveju (kuriame reduktorius yra kalcis).
Torio aplikacijos
toris turi didelę šiluminę varžą. Metalo lydinys tarp torio ir magnio (Mag-Thor) naudojamas erdvėlaiviuose ir raketose. ThO2, oksidas Aukščiausia lydymosi temperatūra, turi aukštą lūžio rodiklį ir mažą dispersiją, naudojamas aukštos kokybės optiniuose lęšiuose.
Torio junginiai taip pat gali būti naudojami kaip katalizatoriai svarbiuose pramonės procesuose, pvz aliejaus krekingas, sintezė sieros rūgšties ir Ostvaldo procesas azoto rūgšties sintezei.
Tačiau torio pasižymėjo branduoline chemija. Jis turi pranašumą prieš uraną: beveik visas natūralus toris yra tokio pavidalo 232Th, nereikia sodrinti. Toris-232 nėra skilus, tačiau per neutronų absorbciją jis gali būti paverstas į 233U, puikus skilusis kuras.
Kitas dalykas, palankus naudoti jį energijos gamybai, yra tas Torio likučiai tampa saugūs per trumpesnį laiką palyginti su urano likučiais. Nors urano atliekos yra pavojingos tūkstančius metų, apie 83% skysto torio fluorido atliekų būtų saugios per 10 metų, o likusieji 17% būtų saugūs maždaug po 300 metų.
nenuostabu, kad Indija, kuriame yra daug torio nuosėdų ir mažai urano, siekia plėtoti atomines elektrines naudojant torą.
Patikrinkite tai mūsų podcast'e:Kaip veikia atominės elektrinės?
Toris ir radioaktyvumas
toris mūsų organizmas nėra lengvai pasisavinamas, be to, mažos koncentracijos ore, vandenyje, kurį geriame, ir maiste. Taigi vargu ar pamatysime torio sukeltų problemų bendroje populiacijoje. Daugumoje tyrimų buvo vertinami darbuotojai, kurie buvo veikiami dideliais kiekiais šios medžiagos, pavyzdžiui, kalnakasiai.
apie radioaktyvumasTarptautinė vėžio tyrimų agentūra (IARC) torį priskyrė prie žmogaus kancerogenų. Tačiau tai teigia JAV sveikatos ir žmogiškųjų paslaugų departamentas Dar per anksti daryti išvadą, kad toris yra kancerogeninis žmonėms.
1928–1955 m. jis buvo naudojamas kaip kontrastas radiologiniuose tyrimuose, Thorotrast, kuriame buvo 25% ThO.2 ir buvo šiek tiek radioaktyvus. Pacientams, vartojusiems dideles šio kontrasto dozes, buvo pastebėtas didesnis kepenų, tulžies pūslės ir kraujo vėžio atvejų skaičius.
torio istorija
1815 m chemikas Jönsas Jacobas Berzelius gavo reto mineralo pavyzdį iš Faluno rajono, Švedijos. Tuo metu chemikas manė, kad šiame minerale bus naujas elementas, kurį jis pavadino toriu, kalbėdamas apie skandinavų griaustinio ir karo dievą. Thor. Tačiau po 10 metų buvo patvirtinta, kad mineralas yra paprastas ksenotimo, itrio fosfato, pavyzdys.
Tačiau 1928 m. Berzelijus gavo naują mineralų mėginį iš norvegų gerbtojo ir mineralogo Hanso Morteno Thrane'o Esmarko. Pagaliau šiame naujame minerale Švedų chemikas atrado naują elementą, suteikiant jai tą patį pavadinimą. Todėl jis pavadino tai tory (torija), kurios pavadinimas vėliau buvo pakeistas į torita (toritas).
Autorius Stefano Araújo Novais
Chemijos mokytojas
