O thorium, symbol Th og atomnummer 90, er et aktinid. Det er et grunnstoff med rundt 30 isotoper i alt, hvorav seks finnes i naturen. Den har en oksidasjonstilstand på +4 og danner forbindelser med det meste ikke-metaller av det periodiske system. Den har en overflod som kan sammenlignes med lede i jordskorpen og kan utvinnes kommersielt fra noen mineraler, for eksempel monazitt.
Thorium produseres nesten alltid som et biprodukt av å skaffe andre metaller og skiller seg ut for sin gode termiske motstand, noe som gjør den egnet for romfartøy og missiler. Thoriumoksid, ThO2, har det høyeste smeltepunktet, i tillegg til å ha høy brytningsindeks. thorium også har blitt studert som drivstoff for kjernekraftverk, hvis anvendelse har fordeler i forhold til konvensjonelt brukt uran.
Les også:Aktin - aktinid som kan brukes til å behandle kreft
Emner i denne artikkelen
- 1 - Sammendrag om thorium
- 2 - Thorium egenskaper
- 3 - Kjennetegn ved thorium
- 4 - Hvor kan thorium finnes?
- 5 - Innhenting av thorium
- 6 - Anvendelser av thorium
- 7 - Thorium og radioaktivitet
- 8 - Thoriums historie
oppsummering om thorium
Thorium er et metall som tilhører aktinidgruppen.
Den har mer enn 30 isotoper, hvorav seks finnes i naturen.
Det er kjemisk reaktivt og danner forbindelser med de fleste ikke-metaller.
Den har en god konsentrasjon i jordskorpen, nær den til bly.
Det er kommersielt utvunnet fra mineraler der det ikke er hovedelementet, som monazitt og allanitt.
Den har bruk i romfartsindustrien, i produksjon av høykvalitetslinser, og dukker opp for bruk som kjernebrensel.
Den ble oppdaget i 1828 av den svenske kjemikeren Jöns Jacob Berzelius.
Thorium egenskaper
Symbol: Th
atomnummer: 90
atommasse: 232.03806 c.u.s.
elektronegativitet: 1,3
Fusjonspunkt: 1750 °C
Kokepunkt: 4788 °C
Tetthet: 11,72 g.cm-3
Elektronisk konfigurasjon: [Rn] 7s2 6d2
Kjemisk serie: aktinider
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonsen ;)
egenskaper til thorium
Thorium, symbol Th og atomnummer 90, det er en metall som tilhører aktinidgruppen. Når den er i metallisk form, har den en lys sølvfarge, i tillegg til å ha det høyeste smeltepunktet blant alle aktinider. Men med unntak av aktinium har Th den laveste tetthet blant de andre elementene i denne kategorien.
Det er minst 30 isotoper av thoriumImidlertid er bare de med masse 227, 228, 230, 231, 232 og 234 naturlige (finnes i naturen). De andre er produsert i laboratoriet eller fra forfallsreaksjoner fra andre grunnstoffer laget i laboratoriet, og anses derfor som syntetiske.
Blant de naturlige isotopene er 232Th, hvis halvt liv er i området 14 milliarder år. Dette er fordi mye av thorium som finnes i naturen kommer fra forfallsreaksjoner av naturlige isotoper av uranimidlertid 232Dette er den eneste som finnes i uranfrie malmer.
DE Thoriums kjemiske reaktivitet er høy: ved høye temperaturer angripes den lett av oksygen, hydrogen, nitrogen, halogener og svovel. Karbon og fosfor er i stand til å lage binære forbindelser med Th.
Når finfordelt, Thorium er til og med pyrofor (det antennes spontant ved kontakt med luft), men når det er i rå form og under omgivelsesforhold, reagerer det sakte med luft, men likevel oppfattes korrosjon.
Med syrer, thorium reagerer kraftig med saltsyre, og etterlater en svart rest med formelen ThO(X)H, hvor X er en blanding av OH-ionene- og Cl-. Med de andre syrene reagerer Th praktisk talt ikke.
Hvor kan thorium finnes?
thoriumet har god massedeltakelse i jordskorpen. Det er anslått å være tre ganger mer rikelig enn tinn, dobbelt så rikelig som arsenikk og så rikelig som bly og molybden. Data indikerer at konsentrasjonen i jordskorpen er 10 ppm (del per million eller milligram per kilogram), mens bly, til sammenligning, er 16 ppm.
Det finnes i naturen i tetravalent form., Th4+, og ofte assosiert med U4+, Zr4+, Hf4+ og Ce4+, pluss noen trivalente sjeldne jordartsmetaller (ladning 3+) med ionisk radius lignende. I havene er konsentrasjonen av Th4+ ikke mer enn 0,5 x 10-3 g/m³, da den tetravalente formen er dårlig løselig.
Thorium og uranoksider, ThO2 og OU2, har lignende strukturer og kan derfor danne en solid løsning. Hvis blandingen har opptil 15 mol% ThO2, vi står overfor uraninittmalmen. Imidlertid, hvis det er mer enn 75 mol% ThO2, malmen kalles thorianitt. Dette er grunnen til at thorium er en urenhet som alltid er tilstede i bekblande mineralprøver.
Et annet mineral med høyt thoriuminnhold er thorite, et thoriumsilikat (ThSiO4) som grunnstoffet ble oppdaget av, men både thoritt og thorianitt er sjeldne mineraler.
Så kommersielt, hovedkildene til thorium er monazitt, allanitt og zirkon (eller zirkonia). I disse mineralene, og i de andre vist i tabellen nedenfor, er thorium en minoritetsbestanddel.
Mineral |
Innhold (ppm) |
monazitt |
25 000 til 200 000 |
allanitt |
1000 til 20 000 |
zirkon |
50 til 4000 |
titanitt |
100 til 600 |
epidot |
50 til 500 |
apatitt |
20 til 150 |
magnetitt |
0,3 til 20 |
Monazit, et gyllent eller brunaktig fosfat fra sjeldne jordarter, er en viktig kilde til thorium i form av ThO2, da den er fordelt over nesten hele planeten, og noen avsetninger er ganske omfattende. Bemerkelsesverdig er forekomster i India, Egypt, Sør-Afrika, USA og Canada, med 200-400 kton (kilotonn, 10³ tonn) ThO2 i hvert land.
Les også: Americium — aktinid mye brukt i røykvarslere
Thorium oppnåelse
Siden thorium nesten alltid finnes assosiert med metaller av stor kommersiell interesse (som f.eks niob, uran og zirkonium), som lantanider, produseres det som et biprodukt.
På Når det gjelder monazitt, er det to former for å begynne å skaffe thorium:
angrep av sterke syrer, i stand til å transformere fosfationer (PO43-) i H2STØV4- og H3STØV4og dermed etterlate metallionene i form av vannløselige salter;
eller bruk sterkt alkaliske løsninger, som vil omdanne uløselige fosfater til hydroksyder uløselige metaller, som senere kan løses opp med syre etter separering av supernatanten.
Når det gjelder den sure ruten, etter solubilisering, separeres thorium fra de andre sjeldne jordartene ved utfelling etter justering av pH på 1,0. Bunnfallet, et thoriumfosfat, behandles deretter med alkalisk løsning for å fjerne fosfater. uønskede stoffer, og deretter oppløst i salpetersyre, for å renses med tributylfosfat i parafin.
I den alkaliske ruten skilles thoriumhydroksid fra de andre sjeldne jordartshydroksidene ved å tilsette saltsyre og justere pH mellom 5,0 og 6,0, som bare utfeller thoriumforbindelsen. Derfra løses også thorium i salpetersyre og renses videre med tributylfosfat i parafin.
I begge tilfeller utvinnes thorium i form av Th (NO3)4thorium IV-nitrat.
For produksjon av metallisk thorium har reduksjonen av Th-halogenider og -dihalogenider allerede blitt brukt med natrium, kalium eller kalsium. DE elektrolyse kan også brukeshvori thoriumklorid eller fluorid er smeltet til natrium- eller kaliumklorid. The ThO2 det er også en kilde til metallisk thorium, gjennom reduksjonsprosesser, som tilfellet er med Sylvania-prosessen (hvor kalsium er reduksjonsmidlet).
Thorium-applikasjoner
thoriumet har stor termisk motstand. Metalllegeringen mellom thorium og magnesium (Mag-Thor) brukes i romfartøy og missiler. The ThO2, oksid høyeste smeltepunkt, har en høy brytningsindeks og lav dispersjon, og brukes i optiske linser av høy kvalitet.
Thoriumforbindelser kan også brukes som katalysatorer i viktige industrielle prosesser, som f.eks oljesprekking, syntesen av svovelsyre og Ostwald-prosessen for salpetersyresyntese.
Imidlertid thorium har utmerket seg innen kjernekjemi. Det har en fordel fremfor uran: praktisk talt alt naturlig thorium er i form av 232Th, trenger ikke berikelse. Thorium-232 er ikke spaltbart, men kan via nøytronabsorpsjon omdannes til 233U, et utmerket spaltbart drivstoff.
Et annet poeng for å bruke det til energiproduksjon er det Thoriumrester blir trygge på kortere tid sammenlignet med uranrester. Mens uranavfall er farlig i tusenvis av år, vil omtrent 83 % av flytende thoriumfluoridavfall være trygt om 10 år, mens de resterende 17 % vil være trygt om omtrent 300 år.
ikke rart India, med en høy mengde thoriumforekomster og en lav mengde uran, søker utvikling av atomkraftverk som bruker thorium.
Sjekk den ut på vår podcast:Hvordan fungerer atomkraftverk?
Thorium og radioaktivitet
thoriumet er ikke lett tatt av kroppen vår, i tillegg til å ha lave konsentrasjoner i luften, i vannet vi drikker og i maten. Det er derfor lite sannsynlig at vi vil se problemer forårsaket av thorium i befolkningen generelt. De fleste av studiene evaluerte arbeidere som ble utsatt for store mengder av dette materialet, for eksempel gruvearbeidere.
om radioaktivitet, Det internasjonale byrået for kreftforskning (IARC) har klassifisert thorium som et kreftfremkallende for mennesker. Det amerikanske departementet for helse og menneskelige tjenester sier imidlertid det Det er fortsatt for tidlig å konkludere med at thorium er kreftfremkallende for mennesker.
Fra 1928 til 1955 ble den brukt som kontrast ved radiologiske undersøkelser, Thorotrast, som inneholdt 25 % ThO2 og var litt radioaktivt. Et større antall kreftformer i leveren, galleblæren og blodet ble sett hos pasienter som fikk store doser av denne kontrasten.
thoriums historie
I år 1815 ble kjemiker Jöns Jacob Berzelius mottok en prøve av et sjeldent mineral fra Falun-distriktet, Sverige. På den tiden antok kjemikeren at det ville være et nytt grunnstoff i dette mineralet, som han kalte thorium, med henvisning til den skandinaviske guden for torden og krig, Thor. Imidlertid, 10 år senere, ble mineralet bekreftet å være en enkel prøve av xenotime, yttriumfosfat.
I 1928 fikk Berzelius imidlertid en ny mineralprøve fra den norske pastor og mineralog Hans Morten Thrane Esmark. I dette nye mineralet, endelig Svensk kjemiker oppdaget et nytt grunnstoff, og gir den samme navn. Følgelig kalte han den tory (thoria), som senere fikk navnet endret til torita (thorite).
Av Stefano Araújo Novais
Kjemilærer
