O torij, simbol Th in atomsko številko 90, je aktinid. Gre za element z okoli 30 izotopi, od katerih jih šest najdemo v naravi. Ima oksidacijsko stanje +4 in tvori spojine z večino nekovine periodnega sistema. Ima številčnost, primerljivo z svinec v zemeljski skorji in se lahko komercialno pridobiva iz nekaterih mineralov, kot je monazit.
Torij se skoraj vedno proizvaja kot stranski produkt pridobivanja drugih kovine in izstopa po dobri toplotni odpornosti, zaradi česar je primeren za vesoljska plovila in rakete. Torijev oksid, ThO2, ima najvišje tališče, poleg tega ima visok lomni količnik. tudi torij je raziskano kot gorivo za jedrske elektrarne, katerega uporaba ima prednosti pred konvencionalno uporabljenim uranom.
Preberite tudi:Aktin - aktinid, ki se lahko uporablja za zdravljenje raka
Teme v tem članku
- 1 - Povzetek o toriju
- 2 - Lastnosti torija
- 3 - Značilnosti torija
- 4 - Kje je mogoče najti torij?
- 5 - Pridobivanje torija
- 6 - Uporaba torija
- 7 - Torij in radioaktivnost
- 8 - Zgodovina torija
povzetek o toriju
Torij je kovina, ki spada v skupino aktinidov.
Ima več kot 30 izotopov, od katerih jih šest najdemo v naravi.
Je kemično reaktiven in tvori spojine z večino nekovin.
Ima dobro koncentracijo v zemeljski skorji, blizu koncentraciji svinca.
Komercialno se pridobiva iz mineralov, v katerih ni glavni element, kot sta monazit in alanit.
Uporablja se v letalski industriji, pri izdelavi visokokakovostnih leč in se pojavlja kot jedrsko gorivo.
Leta 1828 ga je odkril švedski kemik Jöns Jacob Berzelius.
Lastnosti torija
Simbol: Th
atomsko število: 90
atomska masa: 232.03806 c.u.s.
elektronegativnost: 1,3
Fuzijska točka: 1750 °C
Vrelišče: 4788 °C
Gostota: 11,72 g/cm-3
Elektronska konfiguracija: [Rn] 7 s2 6d2
Kemična serija: aktinidi
Ne nehaj zdaj... Po oglasu je več ;)
značilnosti torija
Torij, simbol Th in atomsko število 90, to je a kovina, ki spada v skupino aktinidov. Ko je v kovinski obliki, ima svetlo srebrno barvo, poleg tega ima najvišje tališče med vsemi aktinidi. Vendar ima Th z izjemo aktinija najnižjo gostota med drugimi elementi v tej kategoriji.
Obstaja vsaj 30 izotopov torija, vendar so naravne (najdemo jih v naravi) samo tiste z maso 227, 228, 230, 231, 232 in 234. Drugi so proizvedeni v laboratoriju ali iz reakcij razpadanja drugih elementov, izdelanih v laboratoriju, in se zato štejejo za sintetične.
Med naravnimi izotopi je 232Th, čigav polovično življenje je v območju 14 milijard let. To je zato, ker večina torija, ki ga najdemo v naravi, izvira iz reakcij razpadanja naravnih izotopov uran, vendar pa 232To je edini, ki ga najdemo v rudah brez urana.
THE Kemična reaktivnost torija je visoka: pri visokih temperaturah ga zlahka napadejo kisik, vodik, dušik, halogeni in žveplo. Ogljik in fosfor lahko tvorita binarne spojine s Th.
Ko je fino razdeljen, Torij je celo piroforen (spontano se vžge ob stiku z zrakom), v surovi obliki in v okoljskih pogojih pa počasi reagira z zrakom, a kljub temu zaznamo korozijo.
Z kisline, torij močno reagira z klorovodikova kislina, pri čemer ostane črn ostanek s formulo ThO(X)H, kjer je X mešanica ionov OH- in Cl-. Z drugimi kislinami Th praktično ne reagira.
Kje je mogoče najti torij?
torij ima dobro množično udeležbo v zemeljski skorji. Ocenjuje se, da je trikrat bolj bogat kot kositer, dvakrat večja kot arzen in tako obilna kot svinec in molibden. Podatki kažejo, da je njegova koncentracija v zemeljski skorji 10 ppm (del na milijon ali miligram na kilogram), medtem ko je svinca za primerjavo 16 ppm.
V naravi ga najdemo v štirivalentni obliki., Th4+in pogosto povezana z U4+, Zr4+, Hf4+ in Ce4+, plus nekaj trivalentnih redkih zemelj (naboj 3+) s ionski polmer podobno. V oceanih je koncentracija Th4+ ne več kot 0,5 x 10-3 g/m³, saj je štirivalentna oblika slabo topna.
Torijevi in uranovi oksidi, ThO2 in OU2, imajo podobno strukturo in zato lahko tvorijo trdno raztopino. Če ima mešanica do 15 molskih % ThO2, se soočamo z rudo uraninita. Če pa je več kot 75 molskih % ThO2, se ruda imenuje torijanit. Zato je torij nečistoča, ki je vedno prisotna v mineralnih vzorcih smole.
Drugi mineral z visoko vsebnostjo torija je torit, torijev silikat (ThSiO4), s katerim je bil element odkrit, vendar sta tako torit kot torijanit redka minerala.
Torej, komercialno, Glavni viri torija so monazit, alanit in cirkon (ali cirkonij). V teh mineralih in v drugih, prikazanih v spodnji tabeli, je torij manjšinska sestavina.
Mineralni |
Th vsebnost (ppm) |
monazit |
25.000 do 200.000 |
alanit |
1000 do 20.000 |
cirkon |
50 do 4000 |
titanita |
100 do 600 |
epidot |
50 do 500 |
apatit |
20 do 150 |
magnetit |
0,3 do 20 |
Monazit, zlato ali rjavkast fosfat redkih zemelj, je pomemben vir torija v obliki ThO2, saj je porazdeljena po skoraj celotnem planetu, nekatera nahajališča pa so precej obsežna. Omeniti veljajo nahajališča v Indiji, Egiptu, Južni Afriki, ZDA in Kanadi z 200-400 kton (kiloton, 10³ ton) ThO2 v vsaki državi.
Preberite tudi: Americij - aktinid, ki se pogosto uporablja v detektorjih dima
Pridobivanje torija
Ker je torij skoraj vedno povezan s kovinami velikega komercialnega interesa (npr niobij, uran in cirkonij), tako kot lantanidi, se proizvaja kot stranski proizvod.
Pri V primeru monazita obstajata dve obliki za začetek pridobivanja torija:
napad močnih kislin, ki so sposobne transformirati fosfatne ione (PO43-) v H2PRAH4- in H3PRAH4, tako da ostanejo kovinski ioni v obliki vodotopnih soli;
ali uporabite močno alkalne raztopine, ki bodo netopne fosfate pretvorile v hidrokside netopne kovine, ki jih lahko kasneje po ločitvi raztopimo s kislino supernatant.
V primeru kislinske poti se po solubilizaciji torij loči od drugih redkih zemelj s padavinami po prilagoditvi pH pri 1.0. Oborino, torijev fosfat, nato obdelamo z alkalno raztopino, da odstranimo fosfate. nezaželene snovi, nato pa se raztopijo v dušikovi kislini, da se očistijo s tributil fosfatom v kerozin.
Na alkalni poti se torijev hidroksid loči od drugih hidroksidov redkih zemelj z dodajanjem klorovodikove kisline in uravnavanjem pH med 5,0 in 6,0, kar samo obori torijevo spojino. Od tam se torij raztaplja tudi v dušikovi kislini in nadalje čisti s tributil fosfatom v kerozinu.
V obeh primerih se torij pridobi v obliki Th (NO3)4, to je torijev IV nitrat.
Za proizvodnjo kovinskega torija je že bila uporabljena redukcija Th halogenidov in dihalidov z natrijem, kalijem ali kalcijem. THE elektroliza se lahko tudi uporabi, pri čemer je torijev klorid ali fluorid spojen na natrijev ali kalijev klorid. ThO2 je tudi vir kovinskega torija z redukcijskimi procesi, kot je v primeru Sylvania procesa (v katerem je kalcij reduktant).
Torijeve aplikacije
torij ima veliko toplotno odpornost. Kovinska zlitina med torijem in magnezija (Mag-Thor) se uporablja v vesoljskih plovilih in raketah. ThO2, oksid najvišje tališče, ima visok lomni količnik in nizko disperzijo, zato se uporablja v visokokakovostnih optičnih lečah.
Torijeve spojine se lahko uporabljajo tudi kot katalizatorji v pomembnih industrijskih procesih, kot je npr pokanje olja, sinteza žveplova kislina in Ostwaldov postopek za sintezo dušikove kisline.
Vendar torij se je odlikoval v jedrski kemiji. Ima prednost pred uranom: skoraj ves naravni torij je v obliki 232Th, obogatitev ni potrebna. Torij-232 ni cepljiv, vendar ga je mogoče z absorpcijo nevtronov pretvoriti v 233U, odlično cepljivo gorivo.
Druga točka v prid uporabi za proizvodnjo energije je ta Ostanki torija postanejo varni v krajšem času v primerjavi z ostanki urana. Medtem ko so uranovi odpadki nevarni tisoče let, bi bilo približno 83 % tekočih odpadkov torijevega fluorida varnih v 10 letih, preostalih 17 % pa bi bilo varnih čez približno 300 let.
ni čudno, da Indija, z veliko količino torijevih nahajališč in nizko količino urana, išče razvoj jedrskih elektrarn, ki uporabljajo torij.
Preverite v našem podcastu:Kako delujejo jedrske elektrarne?
Torij in radioaktivnost
torij naše telo ne prevzame zlahka, poleg tega imajo nizke koncentracije v zraku, v vodi, ki jo pijemo, in v hrani. Zato je malo verjetno, da bomo v splošni populaciji opazili težave, ki jih povzroča torij. Večina študij je ocenjevala delavce, ki so bili izpostavljeni velikim količinam tega materiala, na primer rudarje.
o radioaktivnostMednarodna agencija za raziskave raka (IARC) je torij uvrstila med rakotvorne snovi za ljudi. Vendar to pravi ameriško ministrstvo za zdravje in človeške storitve Še prezgodaj je sklepati, da je torij rakotvoren za ljudi.
Od leta 1928 do 1955 je bil uporabljen kot kontrast pri radioloških preiskavah, Thorotrast, ki je vseboval 25 % ThO2 in je bil rahlo radioaktiven. Pri bolnikih, ki so prejemali velike odmerke tega kontrasta, so opazili večje število raka na jetrih, žolčniku in krvi.
zgodovina torija
Leta 1815 je kemik Jöns Jacob Berzelius je prejel vzorec redkega minerala iz okrožja Falun na Švedskem. Takrat je kemik domneval, da bo v tem mineralu nov element, ki ga je poimenoval torij, glede na skandinavskega boga groma in vojne, Thor. Vendar je bilo 10 let pozneje potrjeno, da je mineral preprost vzorec ksenotime, itrijev fosfat.
Leta 1928 pa je Berzelius prejel nov mineralni vzorec od norveškega častitega in mineraloga Hansa Mortena Thrana Esmarka. V tem novem mineralu končno Švedski kemik je odkril nov element, ki ji nadeli isto ime. Posledično ga je poimenoval tory (torija), ki se je kasneje ime spremenilo v torita (torit).
Avtor: Stefano Araújo Novais
Učiteljica kemije
