O tória, symbol Th a atómové číslo 90, je aktinid. Je to prvok s celkovo asi 30 izotopmi, z ktorých šesť sa nachádza v prírode. Má oxidačný stav +4 a tvorí zlúčeniny s väčšinou nekovy periodickej tabuľky. Má množstvo porovnateľné s množstvom viesť v zemskej kôre a dá sa komerčne extrahovať z niektorých minerálov, ako je monazit.
Tórium sa takmer vždy vyrába ako vedľajší produkt získavania iných kovy a vyniká dobrou tepelnou odolnosťou, vďaka čomu je vhodný pre kozmické lode a rakety. Oxid tóriitý, ThO2, má najvyšší bod topenia, okrem toho, že má vysoký index lomu. tórium tiež bol skúmaný ako palivo pre jadrové elektrárne, ktorého aplikácia má výhody oproti konvenčne používanému uránu.
Prečítajte si tiež:Actin — aktinid, ktorý možno použiť na liečbu rakoviny
zhrnutie o tóriu
Tórium je kov patriaci do skupiny aktinidov.
Má viac ako 30 izotopov, z ktorých šesť sa nachádza v prírode.
Je chemicky reaktívny a tvorí zlúčeniny s väčšinou nekovov.
Má dobrú koncentráciu v zemskej kôre, blízku olovo.
Komerčne sa získava z minerálov, v ktorých nie je hlavným prvkom, ako je monazit a allanit.
Má uplatnenie v leteckom priemysle, pri výrobe vysoko kvalitných šošoviek a objavuje sa na použitie ako jadrové palivo.
Objavil ho v roku 1828 švédsky chemik Jöns Jacob Berzelius.
Vlastnosti tória
Symbol: Th
atómové číslo: 90
atómová hmotnosť: 232.03806 c.u.s.
elektronegativita: 1,3
Fúzny bodTeplota topenia: 1750 °C
Bod varuTeplota topenia: 4788 °C
Hustota: 11,72 g.cm-3
Elektronická konfigurácia: [Rn] 7 s2 6d2
Chemická séria: aktinidy
vlastnosti tória
Tórium, symbol Th a atómové číslo 90, je to a kov patriaci do skupiny aktinidov. Keď je vo svojej kovovej forme, má jasne striebornú farbu, okrem toho, že má najvyšší bod topenia spomedzi všetkých aktinoidov. Th má však s výnimkou aktínia najnižšie hustota medzi ostatné prvky v tejto kategórii.
Existuje najmenej 30 izotopov tória, avšak iba tie s hmotnosťou 227, 228, 230, 231, 232 a 234 sú prirodzené (nachádzajú sa v prírode). Ostatné sa vyrábajú v laboratóriu alebo sú odvodené z rozkladových reakcií iných prvkov vyrobených v laboratóriu, a preto sa považujú za syntetické.
Medzi prírodnými izotopmi je napr 232Th, ktorého polovičný život je v rozmedzí 14 miliárd rokov. Je to preto, že veľká časť tória, ktoré sa nachádza v prírode, pochádza z rozkladných reakcií prírodných izotopov urán, však, 232Th je jediný, ktorý sa nachádza v rudách bez obsahu uránu.
THE Chemická reaktivita tória je vysoká: pri vysokých teplotách je ľahko napadnuteľný kyslík, vodík, dusíka, halogény a síra. Uhlík a fosfor sú schopné vytvárať binárne zlúčeniny s Th.
Keď je jemne rozdelený, Tórium je dokonca samozápalné (samovoľne sa vznieti pri kontakte so vzduchom), avšak v surovej forme a pri okolitých podmienkach reaguje so vzduchom pomaly, ale aj tak je korózia vnímaná.
s kyselinytória energicky reaguje s kyselina chlorovodíkovázanechávajúc za sebou čierny zvyšok vzorca ThO(X)H, kde X je zmes OH iónov- a Cl-. S ostatnými kyselinami Th prakticky nereaguje.
Kde možno nájsť tórium?
tória má dobrú masovú účasť v zemskej kôre. Odhaduje sa, že je trikrát hojnejší ako cín, dvakrát tak hojný ako arzén a hojný ako olovo a molybdén. Údaje naznačujú, že jeho koncentrácia v zemskej kôre je 10 ppm (časti na milión alebo miligram na kilogram), zatiaľ čo koncentrácia olova je pre porovnanie 16 ppm.
V prírode sa vyskytuje v štvormocnej forme., Th4+a často spájaný s U4+, Zr4+, Hf4+ a Ce4+plus niektoré trojmocné kovy vzácnych zemín (náboj 3+) s iónový polomer podobný. V oceánoch je koncentrácia Th4+ nie viac ako 0,5 x 10-3 g/m³, pretože štvormocná forma je slabo rozpustná.
Oxidy tória a uránu, ThO2 a OU2, majú podobné štruktúry, a preto môžu tvoriť tuhý roztok. Ak má zmes do 15 % mol. ThO2, stojíme pred uraninitovou rudou. Ak je však prítomných viac ako 75 % mol. ThO2, ruda sa nazýva thorianit. To je dôvod, prečo je tórium nečistotou, ktorá je vždy prítomná vo vzorkách smolných minerálov.
Ďalším minerálom s vysokým obsahom tória je thorit, kremičitan tória (ThSiO4), ktorou bol prvok objavený, ale thorit aj thorianit sú vzácne minerály.
Takže komerčne, Hlavnými zdrojmi tória sú monazit, allanit a zirkón (alebo oxid zirkoničitý). V týchto mineráloch a v ostatných uvedených v tabuľke nižšie je tórium menšinovou zložkou.
Minerálne |
Obsah (ppm) |
monazit |
25 000 až 200 000 |
allanit |
1000 až 20 000 |
zirkón |
50 až 4000 |
titanit |
100 až 600 |
epidote |
50 až 500 |
apatit |
20 až 150 |
magnetit |
0,3 až 20 |
Monazit, zlatý alebo hnedastý fosfát vzácnych zemín, je dôležitým zdrojom tória vo forme ThO2, keďže je rozmiestnený takmer po celej planéte a niektoré ložiská sú pomerne rozsiahle. Za zmienku stoja ložiská v Indii, Egypte, Južnej Afrike, Spojených štátoch a Kanade s 200 – 400 kton (kiloton, 10³ ton) ThO2 v každej krajine.
Prečítajte si tiež: Americium — aktinid široko používaný v detektoroch dymu
Získanie tória
Keďže tórium sa takmer vždy spája s kovmi veľkého komerčného záujmu (ako napr niób, urán a zirkónium), podobne ako lantanoidy, vzniká ako vedľajší produkt.
Na V prípade monazitu existujú dve formy ako začať získavať tórium:
útok silnými kyselinami, schopnými transformovať fosfátové ióny (PO43-) v H2DUST4- a H3DUST4čím zostávajú kovové ióny vo forme vo vode rozpustných solí;
alebo použiť silne alkalické roztoky, ktoré premenia nerozpustné fosforečnany na hydroxidy nerozpustné kovy, ktoré sa po oddelení môžu neskôr rozpustiť kyselinou supernatant.
V prípade kyslej cesty sa tórium po solubilizácii oddelí od ostatných vzácnych zemín zrážaním po úprave pH na 1,0. Zrazenina, fosforečnan tória, sa potom spracuje alkalickým roztokom, aby sa odstránili fosforečnany. nežiaduce látky, a potom sa rozpustia v kyseline dusičnej, aby sa prečistili pomocou tributylfosfátu v petrolej.
Pri alkalickej ceste sa hydroxid tóriitý oddeľuje od ostatných hydroxidov vzácnych zemín pridaním kyseliny chlorovodíkovej a úpravou pH medzi 5,0 a 6,0, čím sa len vyzráža zlúčenina tória. Odtiaľ sa tórium tiež rozpustí v kyseline dusičnej a ďalej sa čistí tributylfosfátom v petroleji.
V oboch prípadoch sa tórium získava vo forme Th (NO3)4t.j. dusičnan tóriitý IV.
Na výrobu kovového tória sa už využíva redukcia Th halogenidov a dihalogenidov sodíkom, draslíkom alebo vápnikom. THE elektrolýza možno tiež aplikovaťkde chlorid tóriitý alebo fluorid je kondenzovaný s chloridom sodným alebo draselným. The ThO2 je tiež zdrojom kovového tória prostredníctvom redukčných procesov, ako je to v prípade Sylvania procesu (v ktorom je vápnik redukčným činidlom).
Aplikácie tória
tória má veľký tepelný odpor. Kovová zliatina medzi tóriom a horčík (Mag-Thor) sa používa v kozmických lodiach a raketách. The ThO2, oxid najvyššia teplota topenia, má vysoký index lomu a nízku disperziu, používa sa vo vysoko kvalitných optických šošovkách.
Zlúčeniny tória je možné použiť aj ako katalyzátory v dôležitých priemyselných procesoch, ako napr praskanie oleja, syntéza kyselina sírová a Ostwaldov proces na syntézu kyseliny dusičnej.
Avšak, tórium vynikal v jadrovej chémii. Oproti uránu má výhodu: prakticky všetko prírodné tórium je vo forme 232Th, nepotrebuje obohatenie. Tórium-232 nie je štiepne, dá sa však premeniť absorpciou neutrónov na 233U, vynikajúce štiepne palivo.
Ďalším bodom v prospech jeho využitia na výrobu energie je to Zvyšky tória sa stanú bezpečnými v kratšom čase v porovnaní s uránovými zvyškami. Zatiaľ čo uránový odpad je nebezpečný po tisíce rokov, asi 83 % tekutého odpadu fluoridu tória by bolo bezpečných o 10 rokov, zatiaľ čo zvyšných 17 % by bolo bezpečných o 300 rokov.
niet divu, že India, s vysokým množstvom tóriových ložísk a nízkym množstvom uránu, usiluje o rozvoj jadrových elektrární využívajúcich tórium.
Pozrite si to v našom podcaste:Ako fungujú jadrové elektrárne?
Tórium a rádioaktivita
tória nie je ľahko prijímané naším telom, okrem toho, že má nízke koncentrácie vo vzduchu, vo vode, ktorú pijeme a v potravinách. Preto je nepravdepodobné, že by sme zaznamenali problémy spôsobené tóriom v bežnej populácii. Väčšina štúdií hodnotila pracovníkov, ktorí boli vystavení veľkému množstvu tohto materiálu, napríklad baníkov.
o rádioaktivitaMedzinárodná agentúra pre výskum rakoviny (IARC) klasifikovala tórium ako ľudský karcinogén. Tvrdí to však americké ministerstvo zdravotníctva a sociálnych služieb Na záver, že tórium je pre ľudí karcinogénne, je ešte príliš skoro.
V rokoch 1928 až 1955 sa používal ako kontrast pri rádiologických vyšetreniach, Thorotrast, ktorý obsahoval 25 % ThO2 a bol mierne rádioaktívny. U pacientov, ktorí dostávali veľké dávky tohto kontrastu, sa pozoroval väčší počet rakoviny pečene, žlčníka a krvi.
história tória
V roku 1815 chemik Jöns Jacob Berzelius dostal vzorku vzácneho minerálu z okresu Falun, Švédsko. V tom čase chemik predpokladal, že v tomto minerále bude nový prvok, ktorý nazval tórium, s odkazom na škandinávskeho boha hromu a vojny, Thor. O 10 rokov neskôr sa však potvrdilo, že minerál je jednoduchou vzorkou xenotimu, fosforečnanu ytria.
V roku 1928 však Berzelius dostal novú vzorku minerálu od nórskeho reverenda a mineralóga Hansa Mortena Thrana Esmarka. V tomto novom minerále konečne Švédsky chemik objavil nový prvoks rovnakým názvom. Následne ho pomenoval tory (thoria), ktorej názov sa neskôr zmenil na torita (thoritu).
Autor: Stefano Araújo Novais
Učiteľ chémie
