O torium, symbol Th och atomnummer 90, är en aktinid. Det är ett grundämne med totalt cirka 30 isotoper, varav sex finns i naturen. Den har ett oxidationstillstånd på +4 och bildar föreningar med det mesta icke-metaller av det periodiska systemet. Den har ett överflöd som är jämförbart med det leda i jordskorpan och kan kommersiellt utvinnas från vissa mineraler, som monazit.
Torium produceras nästan alltid som en biprodukt av att erhålla annat metaller och utmärker sig för sitt goda termiska motstånd, vilket gör den lämplig för rymdfarkoster och missiler. Toriumoxid, ThO2, har den högsta smältpunkten, förutom att ha ett högt brytningsindex. torium också har studerats som bränsle för kärnkraftverk, vars tillämpning har fördelar jämfört med konventionellt använt uran.
Läs också:Aktin — aktinid som kan användas för att behandla cancer
sammanfattning om torium
Torium är en metall som tillhör aktinidgruppen.
Den har mer än 30 isotoper, varav sex finns i naturen.
Det är kemiskt reaktivt och bildar föreningar med de flesta icke-metaller.
Den har en bra koncentration i jordskorpan, nära bly.
Det utvinns kommersiellt från mineraler där det inte är huvudelementet, såsom monazit och allanit.
Det används inom flygindustrin, vid tillverkning av högkvalitativa linser och håller på att växa fram för användning som kärnbränsle.
Den upptäcktes 1828 av den svenske kemisten Jöns Jacob Berzelius.
Thorium egenskaper
Symbol: Th
atomnummer: 90
atomisk massa: 232.03806 c.u.s.
elektronnegativitet: 1,3
Fusionspunkt: 1750°C
Kokpunkt: 4788°C
Densitet: 11,72 g.cm-3
Elektronisk konfiguration: [Rn] 7s2 6d2
Kemisk serie: aktinider
egenskaper hos torium
Thorium, symbol Th och atomnummer 90, det är en metall som tillhör aktinidgruppen. När den är i sin metalliska form har den en ljus silverfärg, förutom att den har den högsta smältpunkten bland alla aktinider. Med undantag för aktinium har Th dock lägst densitet bland de andra elementen i denna kategori.
Det finns minst 30 isotoper av toriumdock är endast de med massan 227, 228, 230, 231, 232 och 234 naturliga (finns i naturen). De andra produceras i laboratoriet eller härrör från sönderfallsreaktioner av andra grundämnen gjorda i laboratoriet och anses därför vara syntetiska.
Bland de naturliga isotoperna är 232Th, vems halva livet är i intervallet 14 miljarder år. Detta beror på att mycket av torium som finns i naturen kommer från sönderfallsreaktioner av naturliga isotoper av urandock 232Detta är den enda som finns i uranfria malmer.
DE Toriums kemiska reaktivitet är hög: vid höga temperaturer angrips den lätt av syre, väte, kväve, halogener och svavel. Kol och fosfor kan göra binära föreningar med Th.
När den är finfördelad, Torium är till och med pyrofor (det antänds spontant vid kontakt med luft), men när det är i rå form och under omgivningsförhållanden, reagerar det långsamt med luft, men trots detta uppfattas korrosion.
Med syror, torium reagerar kraftigt med saltsyralämnar efter sig en svart rest med formeln ThO(X)H, där X är en blandning av OH-jonerna- och Cl-. Med de andra syrorna reagerar Th praktiskt taget inte.
Var kan torium hittas?
torium har ett gott massdeltagande i jordskorpan. Det uppskattas vara tre gånger rikligare än tenn, dubbelt så rikligt som arsenik och så rikligt som bly och molybden. Data indikerar att dess koncentration i jordskorpan är 10 ppm (del per miljon eller milligram per kilogram), medan bly, som jämförelse, är 16 ppm.
Det finns i naturen i den fyrvärdiga formen., Th4+, och ofta förknippad med U4+, Zr4+, Hf4+ och Ce4+, plus några trivalenta sällsynta jordartsmetaller (laddning 3+) med jonisk radie liknande. I haven har koncentrationen av Th4+ inte mer än 0,5 x 10-3 g/m³, eftersom den fyrvärda formen är dåligt löslig.
Torium- och uranoxider, ThO2 och OU2, har liknande strukturer och kan därför bilda en fast lösning. Om blandningen har upp till 15 molprocent ThO2, vi står inför uraninitmalmen. Men om det finns mer än 75 molprocent ThO2, malmen kallas torianit. Det är därför torium är en förorening som alltid finns i mineralprover av beckblandning.
Ett annat mineral med hög toriumhalt är torit, ett toriumsilikat (ThSiO)4) genom vilken grundämnet upptäcktes, men både torit och torianit är sällsynta mineraler.
Så, kommersiellt, huvudkällorna för torium är monazit, allanit och zirkon (eller zirkoniumoxid). I dessa mineral, och i de andra som visas i tabellen nedan, är torium en minoritetsbeståndsdel.
Mineral |
Innehållet (ppm) |
monazit |
25 000 till 200 000 |
allanit |
1 000 till 20 000 |
zirkon |
50 till 4000 |
titanit |
100 till 600 |
epidot |
50 till 500 |
apatit |
20 till 150 |
magnetit |
0,3 till 20 |
Monazit, ett gyllene eller brunaktigt sällsynt jordartsmetallfosfat, är en viktig källa till torium i form av ThO2, eftersom det är fördelat över nästan hela planeten, och vissa avlagringar är ganska omfattande. Att notera är fyndigheter i Indien, Egypten, Sydafrika, USA och Kanada, med 200-400 kton (kiloton, 10³ ton) ThO2 i varje land.
Läs också: Americium — aktinid används ofta i rökdetektorer
Thorium erhållande
Eftersom torium nästan alltid finns förknippat med metaller av stort kommersiellt intresse (t.ex niob, uran och zirkonium), liksom lantanider, produceras den som en biprodukt.
Vid När det gäller monazit finns det två former för att börja skaffa torium:
attack av starka syror som kan omvandla fosfatjoner (PO43-) i H2DAMM4- och H3DAMM4lämnar således metalljonerna i form av vattenlösliga salter;
eller använd starkt alkaliska lösningar som omvandlar olösliga fosfater till hydroxider olösliga metaller, som senare kan lösas med syra efter separation av de supernatanten.
När det gäller den sura vägen, efter solubilisering, separeras torium från de andra sällsynta jordartsmetallerna genom utfällning efter justering av pH vid 1,0. Fällningen, ett toriumfosfat, behandlas sedan med alkalisk lösning för att avlägsna fosfater. oönskade ämnen, och sedan lösta i salpetersyra, för att renas med tributylfosfat i fotogen.
På den alkaliska vägen separeras toriumhydroxid från de andra sällsynta jordartsmetallhydroxiderna genom att tillsätta saltsyra och justera pH mellan 5,0 och 6,0, vilket bara fäller ut toriumföreningen. Därifrån löses även torium i salpetersyra och renas vidare med tributylfosfat i fotogen.
I båda fallen utvinns torium i form av Th (NO3)4torium IV-nitrat.
För framställning av metalliskt torium har reduktionen av Th-halogenider och dihalider med natrium, kalium eller kalcium redan använts. DE elektrolys kan också tillämpasvarvid toriumklorid eller fluorid är smält till natrium- eller kaliumklorid. Den ThO2 det är också en källa till metalliskt torium genom reduktionsprocesser, vilket är fallet med Sylvania-processen (där kalcium är reduktionsmedlet).
Toriumapplikationer
torium har stor värmebeständighet. Metallegeringen mellan torium och magnesium (Mag-Thor) används i rymdfarkoster och missiler. Den ThO2, oxid högsta smältpunkt, har ett högt brytningsindex och låg spridning, som används i högkvalitativa optiska linser.
Toriumföreningar kan även användas som katalysatorer i viktiga industriella processer, som t.ex oljesprickor, syntesen av svavelsyra och Ostwald-processen för salpetersyrasyntes.
Däremot torium har utmärkt sig inom kärnkemi. Det har en fördel jämfört med uran: praktiskt taget allt naturligt torium är i form av 232Th, behöver inte berikas. Thorium-232 är inte klyvbart, men kan via neutronabsorption omvandlas till 233U, ett utmärkt klyvbart bränsle.
En annan poäng för att använda den för energiproduktion är det Toriumrester blir säkra på kortare tid jämfört med uranrester. Medan uranavfall är farligt i tusentals år, skulle cirka 83 % av flytande toriumfluoridavfall vara säkert om 10 år, medan de återstående 17 % skulle vara säkert om cirka 300 år.
inte konstigt att Indien, med en hög mängd toriumavlagringar och en låg mängd uran, strävar efter utveckling av kärnkraftverk som använder torium.
Kolla in den i vår podcast:Hur fungerar kärnkraftverk?
Torium och radioaktivitet
torium tas inte lätt av vår kropp, förutom att ha låga koncentrationer i luften, i vattnet vi dricker och i maten. Det är därför osannolikt att vi kommer att se problem orsakade av torium i den allmänna befolkningen. De flesta av studierna utvärderade arbetare som exponerades för stora mängder av detta material, såsom gruvarbetare.
Om radioaktivitet, den internationella byrån för cancerforskning (IARC) har klassificerat torium som cancerframkallande för människor. Det säger dock det amerikanska departementet för hälsa och mänskliga tjänster Det är ännu för tidigt att dra slutsatsen att torium är cancerframkallande för människor.
Från 1928 till 1955 användes den som kontrast vid radiologiska undersökningar, Thorotrast, som innehöll 25 % ThO2 och var något radioaktivt. Ett större antal cancerformer i levern, gallblåsan och blodet sågs hos patienter som fick stora doser av denna kontrast.
thoriums historia
År 1815, den kemisten Jöns Jacob Berzelius fick ett prov av ett sällsynt mineral från Falundistriktet, Sverige. Vid den tiden antog kemisten att det skulle finnas ett nytt grundämne i detta mineral, som han kallade torium, med hänvisning till den skandinaviska guden för åska och krig, Thor. Men 10 år senare bekräftades mineralet vara ett enkelt prov av xenotim, yttriumfosfat.
1928 fick Berzelius dock ett nytt mineralprov från den norske pastorn och mineralogen Hans Morten Thrane Esmark. I detta nya mineral, slutligen Svensk kemist upptäckte ett nytt grundämne, ger den samma namn. Följaktligen döpte han den till tory (thoria), som senare fick sitt namn ändrat till torita (thorite).
Av Stefano Araújo Novais
Kemilärare
