О торий, символ Th и атомный номер 90, представляет собой актинид. Всего у этого элемента около 30 изотопов, шесть из которых встречаются в природе. Он имеет степень окисления +4 и образует соединения с большинством неметаллы периодической таблицы. Его изобилие сравнимо с привести в земной коре и может извлекаться из некоторых полезных ископаемых, таких как монацит.
Торий почти всегда производится как побочный продукт получения других металлы и выделяется хорошей термостойкостью, что делает его пригодным для космических кораблей и ракет. Оксид тория, ThO2, имеет самую высокую температуру плавления, в дополнение к высокому показателю преломления. торий тоже изучался как топливо для атомных электростанций, применение которого имеет преимущества перед традиционно используемым ураном.
Читайте также:Актин — актинид, который можно использовать для лечения рака.
краткая информация о тории
Торий — металл, относящийся к группе актинидов.
Он имеет более 30 изотопов, шесть из которых встречаются в природе.
Он химически активен и образует соединения с большинством неметаллов.
Он имеет хорошую концентрацию в земной коре, близкую к концентрации свинца.
В промышленных масштабах его извлекают из минералов, в которых он не является основным элементом, таких как монацит и алланит.
Он находит применение в аэрокосмической промышленности, в производстве высококачественных линз, а также появляется для использования в качестве ядерного топлива.
Он был открыт в 1828 году шведским химиком Йонсом Якобом Берцелиусом.
Свойства тория
Символ: Чт
атомный номер: 90
атомная масса: 232.03806 у.е.
электроотрицательность: 1,3
Точка слияния: 1750°С
Точка кипения: 4788 °С
Плотность: 11,72 г.см-3
Электронная конфигурация: [Рн] 7с2 6д2
Химическая серия: актиниды
характеристики тория
Торий, символ Th и атомный номер 90, это металл, относящийся к группе актиноидов. В металлической форме он имеет ярко-серебристый цвет, а также имеет самую высокую температуру плавления среди всех актиноидов. Однако, за исключением актиния, Th имеет самую низкую плотность среди других элементов этой категории.
Существует не менее 30 изотопов тория., однако только массы 227, 228, 230, 231, 232 и 234 являются естественными (встречаются в природе). Другие производятся в лаборатории или получаются в результате реакций распада других элементов, полученных в лаборатории, и поэтому считаются синтетическими.
Среди природных изотопов 232чё, чей период полураспада находится в пределах 14 миллиардов лет. Это связано с тем, что большая часть тория в природе образуется в результате реакций распада природных изотопов уран, Тем не менее 232Th - единственный, обнаруженный в рудах, не содержащих урана.
НАШИ Химическая активность тория высокая.: при высоких температурах легко подвергается воздействию кислород, водород, азот, галогены а также сера. Углерод и фосфор способны образовывать бинарные соединения с Th.
При мелком разделении Торий даже пирофорен (самовозгорается при контакте с воздухом), однако в сыром виде и в условиях окружающей среды медленно реагирует с воздухом, но все же ощущается коррозия.
С кислоты, торий бурно реагирует на соляная кислота, оставляя после себя черный остаток формулы ThO(X)H, где X представляет собой смесь ионов OH- и Cl-. С другими кислотами Th практически не реагирует.
Где можно найти торий?
торий имеет хорошее массовое участие в земной коре. Считается, что его в три раза больше, чем банка, в два раза больше, чем мышьяк и в изобилии, как свинец и молибден. Данные показывают, что его концентрация в земной коре составляет 10 ppm (частей на миллион или миллиграмм на килограмм), а свинца, для сравнения, 16 ppm.
В природе встречается в четырехвалентной форме., Чт4+, и часто ассоциируется с U4+, Зр4+, Гф4+ и Се4+, а также некоторые трехвалентные редкоземельные металлы (заряд 3+) с ионный радиус похожий. В океанах концентрация Th4+ не более 0,5 х 10-3 г/м³, так как четырехвалентная форма плохо растворима.
Оксиды тория и урана, ThO2 и ОУ2, имеют сходное строение и, следовательно, могут образовывать твердый раствор. Если в смеси содержится до 15 % моль ThO2, перед нами уранинитовая руда. Однако, если имеется более 75% моль ThO2, руда называется торианит. Поэтому торий является примесью, всегда присутствующей в образцах настурана.
Другим минералом с высоким содержанием тория является торит, силикат тория (ThSiO4), которым был открыт этот элемент, но и торит, и торианит являются редкими минералами.
Итак, в коммерческих целях основными источниками тория являются монацит, алланит и циркон. (или циркония). В этих и других минералах, показанных в таблице ниже, торий составляет меньшую часть.
Минеральная |
Содержание Th (ppm) |
монацит |
от 25 000 до 200 000 |
алланит |
от 1000 до 20 000 |
циркон |
от 50 до 4000 |
титанит |
от 100 до 600 |
эпидот |
от 50 до 500 |
апатит |
от 20 до 150 |
магнетит |
от 0,3 до 20 |
Монацит, золотой или коричневатый фосфат редкоземельных элементов, является важным источником тория в форме ThO.2, так как он распространен практически по всей планете, а некоторые залежи довольно обширны. Следует отметить месторождения в Индии, Египте, Южной Африке, США и Канаде с 200–400 кт (килотонн, 10³ тонн) ThO.2 в каждой стране.
Читайте также: Америций — актинид, широко используемый в детекторах дыма.
Получение тория
Поскольку торий почти всегда связан с металлами, представляющими большой коммерческий интерес (такими как ниобий, уран и цирконий), как и лантаноиды, он производится как побочный продукт.
В В случае монацита существуют две формы чтобы начать получать торий:
воздействие сильных кислот, способных превращать ионы фосфатов (PO43-) в Н2ПЫЛЬ4- и Н3ПЫЛЬ4, оставляя при этом ионы металлов в виде водорастворимых солей;
или используйте сильнощелочные растворы, которые преобразуют нерастворимые фосфаты в гидроксиды. нерастворимые металлы, которые впоследствии могут быть растворены кислотой после отделения супернатант.
В случае кислотного способа после солюбилизации торий отделяют от других редкоземельных элементов путем осаждения после корректировки рН в 1.0. Осадок, фосфат тория, затем обрабатывают щелочным раствором для удаления фосфатов. нежелательных веществ, а затем растворяют в азотной кислоте, очищают трибутилфосфатом в керосин.
При щелочном способе гидроксид тория отделяют от других гидроксидов редкоземельных элементов путем добавления соляной кислоты и регулирования pH в диапазоне от 5,0 до 6,0, что приводит только к осаждению соединения тория. Оттуда торий также растворяют в азотной кислоте и дополнительно очищают трибутилфосфатом в керосине.
В обоих случаях торий извлекают в виде Th (NO3)4, то есть нитрат тория IV.
Для получения металлического тория уже использовали восстановление галогенидов и дигалогенидов Th натрием, калием или кальцием. НАШИ электролиз также может применяться, где хлорид или фторид тория сплавляют с хлоридом натрия или калия. ThO2 он также является источником металлического тория посредством процессов восстановления, как в случае процесса Сильвании (в котором кальций является восстановителем).
Применение тория
торий обладает большой термостойкостью. Металлический сплав между торием и магний (Mag-Thor) используется в космических кораблях и ракетах. ThO2, окись самая высокая температура плавления, имеет высокий показатель преломления и низкую дисперсию, используется в высококачественных оптических линзах.
Соединения тория также можно использовать в качестве катализаторов в важных промышленных процессах, таких как крекинг нефти, синтез серная кислота и процесс Оствальда для синтеза азотной кислоты.
Тем не менее, торий преуспел в ядерной химии. У него есть преимущество перед ураном: практически весь природный торий находится в форме 232ть, не нуждаясь в обогащении. Торий-232 не делящийся, однако он может быть преобразован путем поглощения нейтронов в 233U, отличное делящееся топливо.
Еще один аргумент в пользу использования его для производства энергии заключается в том, что Остатки тория становятся безопасными за более короткий период времени по сравнению с остатками урана. В то время как урановые отходы опасны в течение тысяч лет, около 83% отходов жидкого фторида тория будут безопасны через 10 лет, а оставшиеся 17% будут безопасны примерно через 300 лет.
неудивительно, Индия, с большим количеством месторождений тория и низким количеством урана, стремится к развитию атомных электростанций, использующих торий.
Смотрите в нашем подкасте:Как работают атомные электростанции?
Торий и радиоактивность
торий не легко воспринимается нашим телом, в дополнение к низким концентрациям в воздухе, в воде, которую мы пьем, и в продуктах питания. Таким образом, мы вряд ли увидим проблемы, вызванные торием, у населения в целом. В большинстве исследований оценивались работники, подвергшиеся воздействию большого количества этого материала, например шахтеры.
о радиоактивность, Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицировало торий как канцероген для человека. Однако Министерство здравоохранения и социальных служб США сообщает, что Еще слишком рано делать вывод о канцерогенности тория для человека..
С 1928 по 1955 год он использовался в качестве контраста при радиологических исследованиях, торотраст, который содержал 25% ThO.2 и был слегка радиоактивным. Большее число случаев рака печени, желчного пузыря и крови наблюдалось у пациентов, получивших большие дозы этого контраста.
история тория
В 1815 г. химик Йонс Якоб Берцелиус получил образец редкого минерала из округа Фалун, Швеция. В то время химик предположил, что в этом минерале будет новый элемент, который он назвал торием в честь скандинавского бога грома и войны. Тор. Однако 10 лет спустя было подтверждено, что минерал представляет собой простой образец ксенотима, фосфата иттрия.
Однако в 1928 году Берцелиус получил новый образец минерала от норвежского преподобного и минералога Ганса Мортена Трейна Эсмарка. Наконец, в этом новом минерале Шведский химик открыл новый элемент, дав ему то же имя. Следовательно, он назвал его тори (Тория), название которой позже было изменено на torita (торит).
Стефано Араужо Новаис
Учитель химии
