Torijs: īpašības, pielietojums, atklājums

O torijs, simbols Th un atomskaitlis 90, ir aktinīds. Tas ir elements ar aptuveni 30 izotopiem, no kuriem seši ir sastopami dabā. Tam ir oksidācijas pakāpe +4 un tas veido savienojumus ar lielāko daļu nemetāli periodiskās tabulas. Tā pārpilnība ir salīdzināma ar to svins atrodas zemes garozā, un to var komerciāli iegūt no dažiem minerāliem, piemēram, monacīta.

Torijs gandrīz vienmēr tiek ražots kā blakusprodukts, iegūstot citus metāli un izceļas ar savu labo termisko pretestību, kas padara to piemērotu kosmosa kuģiem un raķetēm. Torija oksīds, ThO2, ir augstākais kušanas punkts, turklāt tam ir augsts refrakcijas indekss. arī torijs ir pētīta kā degviela atomelektrostacijām, kura pielietojumam ir priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionāli izmantoto urānu.

Izlasi arī:Aktīns — aktinīds, ko var izmantot vēža ārstēšanai

Tēmas šajā rakstā

  • 1. Kopsavilkums par toriju
  • 2 - Torija īpašības
  • 3 - torija īpašības
  • 4 - Kur var atrast toriju?
  • 5 - torija iegūšana
  • 6 - Torija pielietojumi
  • 7 - Torijs un radioaktivitāte
  • 8 - Torija vēsture

kopsavilkums par toriju

  • Torijs ir metāls, kas pieder aktinīdu grupai.

  • Tajā ir vairāk nekā 30 izotopu, no kuriem seši ir sastopami dabā.

  • Tas ir ķīmiski reaģējošs un veido savienojumus ar lielāko daļu nemetālu.

  • Tam ir laba koncentrācija zemes garozā, tuvu svina koncentrācijai.

  • To komerciāli iegūst no minerāliem, kuros tas nav galvenais elements, piemēram, monacīts un alanīts.

  • To izmanto aviācijas un kosmosa rūpniecībā, augstas kvalitātes lēcu ražošanā, un to sāk izmantot kā kodoldegvielu.

  • To 1828. gadā atklāja zviedru ķīmiķis Jöns Jacob Berzelius.

Torija īpašības

  • Simbols: Th

  • atomskaitlis: 90

  • atomu masa: 232.03806 c.u.s.

  • elektronegativitāte: 1,3

  • Sadales punkts: 1750 °C

  • Vārīšanās punkts: 4788 °C

  • Blīvums: 11,72 g.cm-3

  • Elektroniskā konfigurācija: [Rn] 7s2 6.d2

  • Ķīmiskā sērija: aktinīdi

Nepārtrauciet tagad... Pēc sludinājuma ir vēl kas ;)

torija īpašības

Torijs, simbols Th un atomskaitlis 90, tas ir a metāls, kas pieder aktinīdu grupai. Metāliskā formā tam ir spilgti sudraba krāsa, turklāt tam ir visaugstākā kušanas temperatūra starp visiem aktinīdiem. Tomēr, izņemot aktīniju, Th ir viszemākais blīvums starp citiem šīs kategorijas elementiem.

Ir vismaz 30 torija izotopi, tomēr tikai tie, kuru masa ir 227, 228, 230, 231, 232 un 234, ir dabiski (atrodami dabā). Pārējie tiek ražoti laboratorijā vai no citu laboratorijā ražotu elementu sabrukšanas reakcijām, un tāpēc tiek uzskatīti par sintētiskiem.

Starp dabiskajiem izotopiem, 232Th, kura Pus dzīve ir 14 miljardu gadu diapazonā. Tas ir tāpēc, ka liela daļa dabā atrodamā torija rodas no dabisko izotopu sabrukšanas reakcijām urānstomēr 232Tas ir vienīgais, kas atrodams urānu nesaturošās rūdās.

THE Torija ķīmiskā reaktivitāte ir augsta: augstā temperatūrā tas viegli uzbrūk skābeklis, ūdeņradis, slāpeklis, halogēni un sērs. Ogleklis un fosfors spēj veidot binārus savienojumus ar Th.

Smalki sadalot, Torijs ir pat pirofors (sakaroties ar gaisu spontāni aizdegas), tomēr neapstrādātā veidā un apkārtējās vides apstākļos tas lēni reaģē ar gaisu, bet pat tad ir jūtama korozija.

Ar skābes, torijs enerģiski reaģē ar sālsskābe, atstājot aiz sevis melnu atlikumu ar formulu ThO(X)H, kur X ir OH jonu maisījums- un Cl-. Ar pārējām skābēm Th praktiski nereaģē.

Kur var atrast toriju?

Monazīta paraugs
Monazīts ir galvenais komerciālais torija avots.

torijs ir laba masveida līdzdalība zemes garozā. Tiek lēsts, ka tas ir trīs reizes bagātīgāks nekā skārda, divreiz bagātīgāks nekā arsēns un tikpat daudz kā svina un molibdēns. Dati liecina, ka tā koncentrācija zemes garozā ir 10 ppm (daļa uz miljonu jeb miligrams uz kilogramu), savukārt svina koncentrācija salīdzinājumam ir 16 ppm.

Dabā tas ir sastopams četrvērtīgā formā., Th4+un bieži vien saistīts ar U4+, Zr4+, Hf4+ un Ce4+, kā arī daži trīsvērtīgie retzemju metāli (lādiņš 3+) ar jonu rādiuss līdzīgi. Okeānos Th4+ ne vairāk kā 0,5x10-3 g/m³, jo četrvērtīgā forma ir slikti šķīstoša.

Torija un urāna oksīdi, ThO2 un OU2, ir līdzīgas struktūras un tāpēc var veidot cietu šķīdumu. Ja maisījumā ir līdz 15% pēc mola ThO2, mēs saskaramies ar uranīna rūdu. Tomēr, ja ThO ir vairāk nekā 75% pēc mola2, rūdu sauc par torianītu. Tāpēc torijs ir piemaisījums, kas vienmēr atrodas piķa maisījuma minerālu paraugos.

Vēl viens minerāls ar augstu torija saturu ir torīts, torija silikāts (ThSiO4), ar kuru elements tika atklāts, bet gan torīts, gan torinīts ir reti sastopami minerāli.

Tātad komerciāli galvenie torija avoti ir monacīts, alanīts un cirkons (vai cirkonija oksīds). Šajos minerālos un citos, kas parādīti tabulā zemāk, torijs ir mazākuma sastāvdaļa.

Minerāls

Th saturs (ppm)

monacīts

25 000 līdz 200 000

alanīts

1000 līdz 20 000

cirkons

50 līdz 4000

titanīts

100 līdz 600

epidots

50 līdz 500

apatīts

20 līdz 150

magnetīts

0,3 līdz 20


Monacīts, zeltains vai brūngans retzemju fosfāts, ir svarīgs torija avots ThO formā.2, jo tas ir izplatīts gandrīz visā planētā, un daži nogulumi ir diezgan plaši. Jāatzīmē atradnes Indijā, Ēģiptē, Dienvidāfrikā, Amerikas Savienotajās Valstīs un Kanādā ar 200–400 kilotonu (kilotonām, 10³ tonnām) ThO.2 katrā valstī.

Izlasi arī: Americium — aktinīds, ko plaši izmanto dūmu detektoros

Torija iegūšana

Tā kā torijs gandrīz vienmēr ir saistīts ar metāliem, kas rada lielu komerciālu interesi (piemēram, niobijs, urāns un cirkonijs), tāpat kā lantanīdi, to ražo kā blakusproduktu.

Pie Monacīta gadījumā ir divas formas lai sāktu iegūt toriju:

  • spēcīgu skābju uzbrukums, kas spēj pārveidot fosfātu jonus (PO43-) H2PUTEKĻI4- un H3PUTEKĻI4, tādējādi atstājot metālu jonus ūdenī šķīstošu sāļu veidā;

  • vai izmantot stipri sārmainus šķīdumus, kas nešķīstošos fosfātus pārvērš hidroksīdos nešķīstošie metāli, kurus vēlāk pēc atdalīšanas var izšķīdināt ar skābi supernatants.

Skābā ceļā pēc izšķīdināšanas torijs tiek atdalīts no citiem retzemju metāliem ar nokrišņiem pēc šķīdināšanas pielāgošanas. pH pie 1.0. Pēc tam nogulsnes, torija fosfātu, apstrādā ar sārma šķīdumu, lai atdalītu fosfātus. nevēlamās vielas un pēc tam izšķīdina slāpekļskābē, lai attīrītu ar tributilfosfātu petroleja.

Sārmainā ceļā torija hidroksīdu atdala no citiem retzemju hidroksīdiem, pievienojot sālsskābi un regulējot pH starp 5,0 un 6,0, kas tikai izgulsnē torija savienojumu. No turienes toriju izšķīdina arī slāpekļskābē un tālāk attīra ar tributilfosfātu petrolejā.

Abos gadījumos torijs tiek reģenerēts Th formā (NO3)4, t.i., torija IV nitrāts.

Metāliskā torija ražošanai jau ir izmantota Th halogenīdu un dihalogenīdu reducēšana ar nātriju, kāliju vai kalciju. THE elektrolīze var arī piemērot, kur torija hlorīds vai fluorīds ir sakausēts ar nātrija vai kālija hlorīdu. ThOtas ir arī metāliskā torija avots, izmantojot reducēšanas procesus, kā tas ir Sylvania procesa gadījumā (kurā kalcijs ir reducētājs).

Torija aplikācijas

torijs ir liela termiskā pretestība. Metālu sakausējums starp toriju un magnijs (Mag-Thor) tiek izmantots kosmosa kuģos un raķetēs. ThO2, oksīds Augstākais kušanas punkts, tam ir augsts refrakcijas indekss un zema dispersija, ko izmanto augstas kvalitātes optiskajās lēcās.

Torija savienojumus var izmantot arī kā katalizatorus svarīgos rūpnieciskos procesos, piemēram eļļas plaisāšana, sintēze sērskābe un Ostvalda process slāpekļskābes sintēzei.

Tomēr torijs ir izcils kodolķīmijā. Tam ir priekšrocība salīdzinājumā ar urānu: praktiski viss dabiskais torijs ir formā 232Th, nav nepieciešama bagātināšana. Torijs-232 nav skaldāms, taču to var pārvērst neitronu absorbcijas ceļā par 233U, lieliska skaldāmā degviela.

Vēl viens punkts par labu tā izmantošanai enerģijas ražošanā ir tas Torija atliekas kļūst drošas īsākā laika periodā salīdzinot ar urāna atlikumiem. Lai gan urāna atkritumi ir bīstami tūkstošiem gadu, aptuveni 83% šķidro torija fluorīda atkritumu būtu droši pēc 10 gadiem, bet atlikušie 17% būtu droši aptuveni 300 gadu laikā.

Indijas atomelektrostacijas skats no gaisa.
Indijas atomelektrostacijas skats no gaisa.

nav brīnums, Indija, ar lielu torija nogulšņu daudzumu un zemu urāna daudzumu, cenšas attīstīt atomelektrostacijas, izmantojot toriju.

Apskatiet to mūsu podkāstā:Kā darbojas atomelektrostacijas?

Torijs un radioaktivitāte

torijs mūsu ķermenis to nav viegli uztvert, papildus tam, ka tā koncentrācija ir zema gaisā, ūdenī, ko dzeram, un pārtikā. Tādējādi maz ticams, ka mēs redzēsim torija radītās problēmas vispārējā populācijā. Lielākajā daļā pētījumu tika novērtēti darbinieki, kuri bija pakļauti lielam šī materiāla daudzumam, piemēram, kalnračiem.

par radioaktivitāteStarptautiskā vēža izpētes aģentūra (IARC) ir klasificējusi toriju kā cilvēku kancerogēnu. Tomēr to saka ASV Veselības un cilvēkresursu departaments Vēl ir pāragri secināt, ka torijs ir kancerogēns cilvēkiem.

No 1928. līdz 1955. gadam to izmantoja kā kontrastu radioloģiskajos izmeklējumos Thorotrast, kas satur 25% ThO2 un bija nedaudz radioaktīvs. Lielāks aknu, žultspūšļa un asins vēža gadījumu skaits tika novērots pacientiem, kuri saņēma lielas šī kontrastvielas devas.

torija vēsture

1815. gadā ķīmiķis Jöns Jacob Berzelius saņēma reta minerāla paraugu no Faluņas apgabala, Zviedrijā. Toreiz ķīmiķis pieļāva, ka šajā minerālā būs jauns elements, ko viņš nosauca par toriju, atsaucoties uz skandināvu pērkona un kara dievu, Thor. Tomēr 10 gadus vēlāk tika apstiprināts, ka minerāls ir vienkāršs ksenotima, itrija fosfāta paraugs.

Tomēr 1928. gadā Bērzeliuss saņēma jaunu minerālu paraugu no norvēģu godātāja un mineraloga Hansa Mortena Treina Esmarka. Šajā jaunajā minerālā, visbeidzot, Zviedru ķīmiķis atklāja jaunu elementu, piešķirot tam tādu pašu nosaukumu. Līdz ar to viņš to nosauca par toriju (torija), kuras nosaukums vēlāk tika mainīts uz torita (torīts).

Autors Stefano Araújo Novais
Ķīmijas skolotājs

Vai esi jau satikusi savu dvēseles radinieku? Uzziniet ar šīm zīmēm

Jau no bērnības mūs vedina ticēt romantisma vadītām attiecībām, vienmēr klausoties šajā dvēseles ...

read more

"Tas ir paklausīgs": jauneklis izraisa izbrīnu, parādot milzu pitonu kā mājdzīvnieku

Ja esat pieraduši suņi, kaķi un putni kā mājdzīvnieki, tāpēc šīs ziņas var šķist meli. Tā ir vien...

read more

Dupla Sena de Easter apbalvos spēlētājus ar līdz pat 35 miljoniem BRL

Kā būtu ar derībām uz Lieldienu duetu Sena? Likmes jau ir atbrīvotas, un balva, kas tiek lēsta 35...

read more