Toriu: proprietăți, aplicații, descoperire

O toriu, simbolul Th și numărul atomic 90, este o actinidă. Este un element cu aproximativ 30 de izotopi în total, dintre care șase se găsesc în natură. Are o stare de oxidare de +4 și formează compuși cu majoritatea nemetale din Tabelul Periodic. Are o abundență comparabilă cu cea a conduce în scoarța terestră și poate fi extras comercial din unele minerale, precum monazit.

Toriul este aproape întotdeauna produs ca un produs secundar al obținerii altora metale și se remarcă prin rezistența sa termică bună, ceea ce îl face potrivit pentru nave spațiale și rachete. Oxid de toriu, ThO₂, are cel mai mare punct de topire, pe lângă faptul că are un indice de refracție ridicat. toriu de asemenea a fost studiat ca combustibil pentru centralele nucleare, a cărui aplicare prezintă avantaje față de uraniul utilizat în mod convențional.

Citeste si:Actină - actinidă care poate fi utilizată pentru a trata cancerul

Subiecte din acest articol

• 1 - Rezumat despre toriu
• 2 - Proprietăți toriu
• 3 - Caracteristicile toriului
• 4 - Unde poate fi găsit toriu?
• 5 - Obținerea toriumului
• 6 - Aplicații de toriu
• 7 - Toriu și radioactivitate
• 8 - Istoria Toriului

rezumat despre toriu

• Toriul este un metal care aparține grupului actinidelor.

• Are peste 30 de izotopi, dintre care șase se găsesc în natură.

• Este reactiv din punct de vedere chimic și formează compuși cu majoritatea nemetalelor.

• Are o concentrație bună în scoarța terestră, apropiată de cea a plumbului.

• Este extras comercial din minerale în care nu este elementul principal, cum ar fi monazit și alanit.

• Are aplicații în industria aerospațială, în fabricarea de lentile de înaltă calitate și este în curs de dezvoltare pentru utilizare ca combustibil nuclear.

• A fost descoperit în 1828 de chimistul suedez Jöns Jacob Berzelius.

Proprietățile toriului

• Simbol: Th

• numar atomic: 90

• masă atomică: 232,03806 c.u.s.

• electronegativitatea: 1,3

• Punct de fuziune: 1750 °C

• Punct de fierbere: 4788 °C

• Densitate: 11,72 g.cm^-3

• Configuratie electronica: [Rn] 7s² 6d²

• Seria chimică: actinide

Nu te opri acum... Mai sunt dupa anunt ;)

caracteristicile toriului

Toriu, simbolul Th și numar atomic 90, este a metal aparținând grupului actinidelor. Când se află în forma sa metalică, are o culoare argintie strălucitoare, pe lângă faptul că are cel mai înalt punct de topire dintre toate actinidele. Cu toate acestea, cu excepția actiniului, Th are cel mai scăzut densitate printre celelalte elemente din această categorie.

Există cel puțin 30 de izotopi de toriu, totuși, numai cele de masă 227, 228, 230, 231, 232 și 234 sunt naturale (se găsesc în natură). Celelalte sunt produse în laborator sau din reacțiile de degradare ale altor elemente realizate în laborator și, prin urmare, sunt considerate sintetice.

Dintre izotopii naturali, cel ²³²Th, al cărui jumătate de viață este în intervalul de 14 miliarde de ani. Acest lucru se datorează faptului că o mare parte din toriul găsit în natură provine din reacțiile de descompunere a izotopilor naturali uraniu, Însă ²³²Acesta este singurul găsit în minereurile fără uraniu.

THE Reactivitatea chimică a toriului este ridicată: la temperaturi ridicate, este ușor atacat de oxigen, hidrogen, azot, halogeni și sulf. Carbonul și fosforul sunt capabili să facă compuși binari cu Th.

Când este împărțit fin, Toriul este chiar piroforic (se aprinde spontan la contactul cu aerul), insa, in stare bruta si in conditii de mediu, reactioneaza lent cu aerul, dar chiar si asa se percepe coroziune.

Cu acizi, toriu reactioneaza energic cu acid clorhidric, lăsând în urmă un reziduu negru cu formula ThO(X)H, unde X este un amestec de ioni OH^- şi Cl^-. Cu ceilalți acizi, Th practic nu reacționează.

Unde poate fi găsit toriu?

Monazit este principala sursă comercială de toriu.

toriu are o bună participare în masă în scoarța terestră. Se estimează că este de trei ori mai abundent decât staniu, de două ori mai abundent decât cel arsenic şi abundent ca plumbul şi molibden. Datele indică faptul că concentrația sa în scoarța terestră este de 10 ppm (parte per milion sau miligram pe kilogram), în timp ce cea a plumbului, pentru comparație, este de 16 ppm.

Se găsește în natură sub formă tetravalentă., Th⁴⁺, și adesea asociat cu U⁴⁺, Zr⁴⁺, Hf⁴⁺ iar Ce⁴⁺, plus câteva metale trivalente din pământuri rare (sarcină 3+) cu raza ionică asemănătoare. În oceane, concentrația de Th⁴⁺ nu mai mult de 0,5 x 10^-3 g/m³, deoarece forma tetravalentă este slab solubilă.

Toriu și oxizi de uraniu, ThO₂ și OU₂, au structuri similare și, prin urmare, pot forma o soluție solidă. Dacă amestecul are până la 15% în mol de ThO₂, ne confruntăm cu minereul de uraninit. Cu toate acestea, dacă există mai mult de 75% în mol de ThO₂, minereul se numește torianit. Acesta este motivul pentru care toriul este o impuritate care este întotdeauna prezentă în probele de minerale de pitchblendă.

Un alt mineral cu un conținut ridicat de toriu este toritul, un silicat de toriu (ThSiO₄) prin care a fost descoperit elementul, dar atât toritul cât și torianitul sunt minerale rare.

Deci, din punct de vedere comercial, sursele principale de toriu sunt monazit, alanit și zircon (sau zirconiu). În aceste minerale și în celelalte prezentate în tabelul de mai jos, toriul este un constituent minoritar.

Mineral	Conținut Th (ppm)
monazit	25.000 până la 200.000
alanită	1000 până la 20.000
zircon	50 până la 4000
titanit	100 până la 600
epidot	50 până la 500
apatit	20 până la 150
magnetit	0,3 până la 20

Monazit, un fosfat de pământuri rare aurii sau maronii, este o sursă importantă de toriu sub formă de ThO₂, deoarece este distribuit pe aproape întreaga planetă, iar unele zăcăminte sunt destul de extinse. De remarcat sunt zăcămintele din India, Egipt, Africa de Sud, Statele Unite și Canada, cu 200-400 kton (kilotone, 10³ tone) de ThO₂ in fiecare tara.

Citeste si: Americiu - actinidă utilizată pe scară largă în detectoarele de fum

Obținerea toriului

Deoarece toriu se găsește aproape întotdeauna asociat cu metale de mare interes comercial (cum ar fi niobiu, uraniu și zirconiu), ca și lantanidele, este produs ca produs secundar.

La În cazul monazitului, există două forme pentru a începe să obțineți toriu:

• atacul acizilor puternici, capabili să transforme ionii de fosfat (PO₄^3-) în H₂PRAF₄^- si H₃PRAF₄, lăsând astfel ionii metalici sub formă de săruri solubile în apă;

• sau folosiți soluții puternic alcaline, care vor transforma fosfații insolubili în hidroxizi metale insolubile, care pot fi dizolvate ulterior cu acid după separarea supernatant.

În cazul căii acidului, după solubilizare, toriul este separat de celelalte pământuri rare prin precipitare după reglarea pH la 1.0. Precipitatul, un fosfat de toriu, este apoi tratat cu soluție alcalină pentru a elimina fosfații. substanțe nedorite și apoi dizolvate în acid azotic, pentru a fi purificate cu tributil fosfat în kerosenul.

Pe calea alcalină, hidroxidul de toriu este separat de ceilalți hidroxizi de pământuri rare prin adăugarea de acid clorhidric și ajustarea pH-ului între 5,0 și 6,0, care precipită doar compusul de toriu. De acolo, toriul este, de asemenea, dizolvat în acid azotic și purificat în continuare cu tributil fosfat în kerosen.

În ambele cazuri, toriul este recuperat sub formă de Th (NO₃)₄, adică nitrat de toriu IV.

Pentru producerea toriului metalic s-a folosit deja reducerea halogenurilor și dihalogenurilor Th cu sodiu, potasiu sau calciu. THE electroliză poate fi de asemenea aplicat, în care clorura sau fluorura de toriu este topită cu clorura de sodiu sau potasiu. ThO_2­ este, de asemenea, o sursă de toriu metalic, prin procese de reducere, precum este cazul procedeului Sylvania (în care calciul este reductorul).

Aplicații cu toriu

toriu are o rezistență termică mare. Aliajul metalic dintre toriu și magneziu (Mag-Thor) este folosit în nave spațiale și rachete. ThO₂, oxid cel mai înalt punct de topire, are un indice de refracție ridicat și dispersie scăzută, fiind folosit în lentile optice de înaltă calitate.

Compușii de toriu pot fi utilizați și ca catalizatori în procese industriale importante, cum ar fi cracarea uleiului, sinteza de acid sulfuric și procesul Ostwald pentru sinteza acidului azotic.

Cu toate acestea, toriu a excelat în chimia nucleară. Are un avantaj față de uraniu: practic tot toriul natural este sub formă de ²³²Th, nu are nevoie de îmbogățire. Toriul-232 nu este fisionabil, dar poate fi convertit prin absorbția neutronilor în ²³³U, un excelent combustibil fisionabil.

Un alt punct în favoarea utilizării lui pentru producerea de energie este că Reziduurile de toriu devin sigure într-o perioadă mai scurtă de timp comparativ cu reziduurile de uraniu. În timp ce deșeurile de uraniu sunt periculoase de mii de ani, aproximativ 83% din deșeurile lichide de fluorură de toriu ar fi sigure în 10 ani, în timp ce restul de 17% ar fi sigure în aproximativ 300 de ani.

Vedere aeriană a centralei nucleare din India.

nu e de mirare că India, cu o cantitate mare de zăcăminte de toriu și o cantitate redusă de uraniu, urmărește dezvoltarea de centrale nucleare care utilizează toriu.

Consultați-l pe podcastul nostru:Cum funcționează centralele nucleare?

Toriu și radioactivitate

toriu nu este ușor de luat de corpul nostru, pe lângă faptul că au concentrații scăzute în aer, în apa pe care o bem și în alimente. Astfel, este puțin probabil să vedem probleme cauzate de toriu în populația generală. Majoritatea studiilor au evaluat lucrătorii care au fost expuși la cantități mari de acest material, cum ar fi mineri.

despre radioactivitate, Agenția Internațională de Cercetare a Cancerului (IARC) a clasificat toriul drept cancerigen uman. Cu toate acestea, Departamentul de Sănătate și Servicii Umane din SUA spune că Este încă prea devreme pentru a concluziona că toriu este cancerigen pentru oameni.

Din 1928 până în 1955, a fost folosit ca contrast în examinările radiologice, Thorotrast, care conținea 25% ThO₂ și era ușor radioactiv. Un număr mai mare de cancere ale ficatului, vezicii biliare și sângelui au fost observate la pacienții care au primit doze mari de acest contrast.

istoria toriului

În anul 1815, cel chimistul Jöns Jacob Berzelius a primit o mostră dintr-un mineral rar din districtul Falun, Suedia. La acea vreme, chimistul a presupus că va exista un nou element în acest mineral, pe care l-a numit toriu, cu referire la zeul scandinav al tunetului și războiului, Thor. Cu toate acestea, 10 ani mai târziu, s-a confirmat că mineralul este o probă simplă de xenotim, fosfat de ytriu.

În 1928, însă, Berzelius a primit o nouă probă de minerale de la reverendul și mineralogul norvegian Hans Morten Thrane Esmark. În acest nou mineral, în cele din urmă, Chimistul suedez a descoperit un nou element, dându-i același nume. În consecință, l-a numit tory (toria), care mai târziu și-a schimbat numele în torita (torita).

De Stefano Araújo Novais
Profesor de chimie