Torium on yksi harvoista radioaktiivisista alkuaineista, jotka löydettiin kauan ennen kuin "radioaktiivisuuden" käsite ilmestyi.

On uteliasta, että tämän elementin nimi ilmestyi kolmetoista vuotta aikaisemmin kuin se todellisuudessa löydettiin. Tätä ei tapahdu usein.
Erinomaista ruotsalaista tiedemiestä Jens Jakob Berzeliusta kutsuttiin oikeutetusti kemistien kruunaamattomaksi kuninkaaksi 1800-luvun alkupuoliskolla. Ensyklopedisen tietämyksen mies ja erinomainen analyytikko Berzelius työskenteli erittäin hedelmällisesti eikä tehnyt melkein koskaan virheitä. Hänen auktoriteettinsa oli niin korkea, että useimmat hänen aikansa kemistit lähettivät siitä viestin Tukholmaan, Berzeliukselle, ennen kuin julkaisivat tärkeän työn tuloksen. Hänen laboratoriossaan määritettiin useimpien silloin tunnettujen alkuaineiden (noin 50) atomipainot, serium ja kalsium, strontium ja barium, pii ja zirkonium eristettiin vapaassa tilassa, seleeni ja torium löydettiin. Mutta juuri toriumin löytämisen yhteydessä erehtymätön Berzelius teki kaksi virhettä.

Vuonna 1815 analysoidessaan Falunin alueelta (Ruotsi) löydettyä harvinaista mineraalia Berzelius löysi siitä uuden alkuaineen oksidin. Tämä alkuaine nimettiin toriumiksi kaikkivoipa vanhan pohjoismaisen jumaluuden Thorin kunniaksi. (Legendin mukaan Thor oli Marsin ja Jupiterin kollega samaan aikaan - sodan, ukkosen ja salaman jumala.)

Kului kymmenen vuotta ennen kuin Berzelius huomasi virheensä: toriumoksidiksi uskoma aine osoittautui itse asiassa jo tunnetun yttriumin fosfaatiksi.

"Hautattuaan" toriumin Berzelius "heräsi sen henkiin". Kolme vuotta myöhemmin hänelle lähetettiin Norjasta toinen harvinainen mineraali, jota nykyään kutsutaan toriittiksi (ThSiO 4). Toriitti sisältää jopa 77 % toriumoksidia ThO 2 . Berzeliuksen ei ollut vaikea havaita näin selkeää komponenttia. Tutkittuaan valitun maan Berzelius oli vakuuttunut, että tämä oli uuden alkuaineen oksidi, jolle nimi "torium" siirtyi.

Berzelius ei onnistunut saamaan puhdasta metallista toriumia. Totta, hän pelkisti uuden alkuaineen fluoridiyhdisteitä kaliumilla ja sai harmaan metallijauheen, joka oli voimakkaasti epäpuhtauksien saastuttama. Näiden epäpuhtauksien takia alkuainetoriumin ominaisuuksien kuvauksessa tapahtui toinen virhe tai pikemminkin sarja virheitä.

Toinen kuuluisa ruotsalainen kemisti, skandiumin löytäjä Lars Frederik Nilson sai puhtaan toriumvalmisteen vasta vuonna 1882.

Seuraava tärkeä tapahtuma alkuaineen nro 90 historiassa tapahtui vuonna 1898, jolloin Maria Sklodowska-Curie ja saksalainen tiedemies Herbert Schmidt havaitsivat toisistaan ​​riippumatta ja lähes samanaikaisesti, että torium on radioaktiivista. Sklodowska-Curie totesi samalla, että puhtaan toriumin aktiivisuus on jopa suurempi kuin uraanin.

Radioaktiivisuus on tärkein syy nykyiseen lisääntyneeseen kiinnostukseen elementtiä nro 90 kohtaan. Toriumia käytetään yhä enemmän ydinvoimateollisuuden raaka-aineena. saada primääristä ydinpolttoainetta; mutta älkäämme menkö itsemme edellä.

On ilmeistä, että ensimmäinen tutustuminen toriumiin ei luvannut ihmiskunnalle mitään erityistä. Tavallinen harmaanvalkoinen metalli, melko tulenkestävä (sulamispiste 1750 °C), mutta heikkolujuus ja erittäin epävakaa korroosiota vastaan. Esimerkiksi kuumassa vedessä toriumin ja siihen perustuvien seosten korroosionopeus on satoja kertoja korkeampi kuin alumiinin. Tästä syystä torium ei ollut kiinnostava rakennemateriaalina tai rakennemateriaalien perustana.

Pian kävi selväksi, että toriumlisäaineet vahvistavat rauta- ja kuparipohjaisia ​​seoksia, mutta toriumilla ei ollut erityisiä etuja muihin seosainealkuaineisiin verrattuna. Kului monta vuotta ennen kuin seostaminen toriumilla sai käytännön merkityksen. Magnesiumpohjaisia ​​monikomponenttisia seoksia käytetään nykyään laajalti lento- ja puolustusteknologiassa. Sinkin, mangaanin ja zirkoniumin ohella ne sisältävät toriumia ja harvinaisia ​​maametallien alkuaineita. Torium lisää merkittävästi näiden kevyiden metalliseosten lujuutta ja lämmönkestävyyttä, joita käytetään suihkukoneiden, rakettien, elektronisten laitteiden ja...

Nyt torium Sitä käytetään myös katalyyttinä - öljyn orgaanisen synteesin ja krakkauksen prosesseissa sekä nestemäisen polttoaineen tuotannossa hiilestä. Mutta kaikki tämä on niin sanotusti 1900-luvun hankintaa. 1800-luvulla vain yksi alkuaineen nro 90 yhdiste löysi tiensä käytännössä - sen dioksidi ThO 2. Sitä käytettiin kaasukäyttöisten verkkojen tuotannossa.

XIX vuosisadan lopussa. kaasuvalaistus oli yleisempää kuin sähkövalaistus. Tunnetun itävaltalaisen kemistin Karl Auer von Welsbachin keksimät cerium- ja toriumoksideista valmistetut korkit lisäsivät kaasutorvien liekin kirkkautta ja muuttivat spektrin - niiden valosta tuli kirkkaampi ja tasaisempi.

Toriumdioksidista - erittäin tulenkestävästä yhdisteestä - yritettiin myös tehdä upokkaita harvinaisten metallien sulatukseen. Mutta kestäen korkeimmat lämpötilat, tämä aine liukeni osittain moniin nestemäisiin metalleihin ja saastutti ne. Siksi ThO2-upokkaita ei ole käytetty laajalti.

Luultavasti keskustelu toriumin käytännön soveltamisesta olisi yleensä turhaa, jos ihmiskunnalla olisi vain toriumia suljettuna toriittiin. Tämä mineraali on erittäin rikas, mutta harvinainen, aivan kuten toinenkin rikas toriummineraali - torianiitti (Th, U) O 2,

Kuitenkin viime vuosisadan lopulla Auer von Welsbachin osallistuessa monatsiittihiekkojen kehittäminen aloitettiin Brasilian Atlantin rannikolla. Monatsiittimineraali on sekä harvinaisten maametallien että toriumin tärkein lähde. Yleensä tämän mineraalin kaava kirjoitetaan yleensä näin: (Ce, Th) RO 4, mutta se sisältää ceriumin lisäksi myös lantaania, praseodyymiä ja neodyymiä sekä muita harvinaisia ​​maametallia. Ja toriumin lisäksi - uraani.

Monatsiitissa oleva torium sisältää yleensä 2,5 - 12%. Rikkaita monatsiittisijoittajia löytyy Brasilian lisäksi Intiasta, Yhdysvalloista, Australiasta ja Malesiasta. Tämän mineraalin suonet esiintymät tunnetaan myös - Etelä-Afrikassa.

Edellä mainittuja toriittia ja torianiittia (ja useita jälkimmäisiä - uranothorianiittia) pidetään myös teollisina toriummineraaleina, mutta niiden osuus tämän alkuaineen maailmanlaajuisesta tuotannosta on täysin merkityksetön. Tunnetuin uranotorianiitin esiintymä sijaitsee Madagaskarin saarella.

Olisi väärin pitää toriumia erittäin harvinaisena metallina. Maankuoressa se on 8-10 "4 %, suunnilleen sama kuin lyijyssä. Mutta toriumraaka-aineet ovat aina monimutkaisia ​​raaka-aineita.

Toriumin uuttaminen monatsiitista

Monatsiitti on kestävä mineraali, joka kestää säätä. Kivien rapautuessa, joka on erityisen voimakasta trooppisilla ja subtrooppisilla vyöhykkeillä, jolloin lähes kaikki mineraalit tuhoutuvat ja liukenevat, monatsiitti ei muutu. Purot ja joet kuljettavat sen mereen muiden pysyvien mineraalien - zirkonin, kvartsin, titaanimineraalien - mukana. Merien ja valtamerten aallot viimeistelevät rannikkoalueelle kertyneiden mineraalien tuhoamisen ja lajittelun. Niiden vaikutuksen alaisena tapahtuu raskaiden mineraalien keskittymistä, minkä vuoksi rantojen hiekka saa tumman värin. Näin rannoille muodostuu monatsiittia. Mutta tietysti monatsiittihiekkaan sekoitetaan myös kvartsia, zirkonia, rutiilihiekkaa... Siksi toriumin tuotannon ensimmäinen vaihe on puhtaan monatsiittirikasteen saaminen.

Monatsiitin erottamiseen käytetään erilaisia ​​menetelmiä ja laitteita. Aluksi se erotetaan karkeasti hajottaja- ja konsentraatiotaulukoilla käyttämällä mineraalien tiheyseroa ja niiden kostuvuutta eri nesteillä. Hienoerottelu saavutetaan sähkömagneettisella ja sähköstaattisella erotuksella. Näin saatu konsentraatti sisältää 95-98 % monatsiittia. Sen jälkeen alkaa vaikein osuus. Toriumin erottaminen on erittäin vaikeaa, koska monatsiitti sisältää elementtejä, jotka ovat ominaisuuksiltaan samanlaisia ​​kuin torium - harvinaiset maametallit, uraani ... Puhutaanpa toriumin eristämisestä yleisimmillä termeillä.

Ensinnäkin mineraali "avataan". Tätä varten monatsiittia käsitellään teollisissa olosuhteissa kuumilla väkevällä rikkihapon tai kaustisen soodan liuoksilla. Ensimmäisessä tapauksessa muodostuneet toriumin, uraanin ja harvinaisten maametallien sulfaatit liukenevat veteen. Alkalisen aukon tapauksessa monatsiitin arvokkaimmat komponentit jäävät sedimenttiin kiinteinä hydroksideina, jotka sitten muuttuvat liukoisiksi yhdisteiksi. Uraanin ja toriumin "vieroitus" harvinaisista maametallista tapahtuu seuraavassa vaiheessa. Nyt tähän käytetään pääasiassa uuttoprosesseja. Useimmiten torium ja uraani uutetaan vesiliuoksista veteen sekoittumattomalla tributyylifosfaatilla. Uraanin ja toriumin erottaminen tapahtuu valikoivan uudelleenuuton vaiheessa. Tietyissä olosuhteissa torium vedetään orgaanisesta liuottimesta typpihapon vesiliuokseen, kun taas uraani jää orgaaniseen faasiin. Haluamme vielä kerran korostaa, että tässä kuvataan vain kaaviokuva - käytännössä kaikki on paljon monimutkaisempaa.

Kun torium on erotettu, sen yhdisteet on muutettava metalliksi. Kaksi menetelmää ovat yleisiä: ThO 2 -dioksidin tai ThF 4 -tetrafluoridin pelkistys kalsiummetallilla ja sulien toriumhalogenidien elektrolyysi. Yleensä näiden muunnosten tuote on toriumjauhetta, joka sitten sintrataan tyhjössä 1100-1350°C:ssa.

Toriumin tuotannon lukuisia vaikeuksia pahentaa luotettavan säteilysuojauksen tarve.

Radioaktiivisuus on toriumin tärkein ominaisuus. Mutta aivan ensimmäiset perusteelliset tutkimukset tästä ilmiöstä uudessa laitoksessa antoivat odottamattomia tuloksia. Toriumin radioaktiivisuus erottui oudosta epäjohdonmukaisuudesta: säteilyn intensiteetti muuttuu, paiskaako kokeilija ovea, aivastaa tai syttyy. Ensimmäisenä tähän ouduuteen törmäsivät kaksi nuorta professoria McGill-yliopistossa Montrealissa - E. Rutherford ja R.B. Owens. He olivat hyvin yllättyneitä, kun laboratorion huolellisen tuuletuksen jälkeen toriumin radioaktiivisuudesta tuli täysin näkymätön! Radioaktiivisuus riippuu ilman liikkeestä?!

Oli luonnollista olettaa, että aktiivisuus "puhalletaan pois" toriumista, koska hajoamisprosessissa muodostuu radioaktiivista kaasumaista tuotetta. Se löydettiin, tutkittiin ja nimettiin toriumin eli toronin emanaatioksi. Nykyään tätä nimeä käytetään suhteellisen harvoin: tori tunnetaan paremmin isotooppina radon-220.

Pian, vuonna 1902, samassa Montreal McGill -laboratoriossa F. Soddy eristi toisen uuden radioaktiivisen tuotteen, torium-X:n, loppusuolan liuoksesta. Thorium-X löydettiin kaikkialta, missä toriumia oli, mutta erottuaan toriumista sen säteilyn intensiteetti laski nopeasti. Alle neljässä päivässä se puolittui ja laski edelleen eksponentiaalisesti! Joten puoliintumisajan käsite tuli fysiikkaan. Torium-X:n todettiin myöhemmin olevan suhteellisen lyhytikäinen radium-224:n isotooppi.

Ajan myötä löydettiin useita toriumin alkemiallisten muutosten tuotteita. Rutherford tutki niitä ja loi geneettisiä yhteyksiä. Näiden tutkimusten perusteella hän muotoili radioaktiivisten muutosten lain, ja toukokuussa 1903 tiedemies ehdotti järjestelmää luonnollisen toriumin radioaktiivisen sarjan peräkkäisille hajoamisille.

Thorium osoittautui melko suuren perheen esi-isäksi. "Esi-isä", "perhe" - näitä sanoja ei anneta täällä kuvan vuoksi, vaan yleisesti hyväksyttyinä tieteellisinä termeinä. Perheessään Thoriumia voitaisiin kutsua myös patriarkaksi: hänelle on ominaista tämän sarjan suurin pitkäikäisyys. Torium-232:n (ja lähes kaikki luonnollinen torium on 232 Th-isotooppi) puoliintumisaika on 13,9 miljardia vuotta. Kaikkien "aatelisen perheen jälkeläisten" ikä on verrattomasti lyhyempi: heistä pisin - mesothorium-I (radium-228) puoliintumisaika on 6,7 vuotta. Suurin osa loppusarjan isotoopeista "elää" vain päiviä, tunteja, minuutteja, sekunteja ja joskus jopa millisekunteja. Torium-232:n lopullinen hajoamistuote on lyijy, kuten uraanin. Mutta "uraani" lyijy ja "torium" lyijy eivät ole täsmälleen sama asia. Torium muuttuu lopulta lyijy-208:ksi ja uraani-238 lyijy-206:ksi.

Hajoamisnopeuden pysyvyys ja emo- ja tytär-isotooppien yhteinen esiintyminen mineraaleissa (tietyssä radioaktiivisessa tasapainossa) mahdollisti jo vuonna 1904 sen, että niitä voidaan käyttää geologisen iän mittaamiseen. Tämän ajatuksen ilmaisi ensimmäisenä yksi aikansa kirkkaimmista mielistä - Pierre Curie.

Tarina

Luonnossa oleminen

Toriumia löytyy lähes aina harvinaisten maametallien mineraaleista, jotka ovat yksi sen tuotannon lähteistä. Toriumin pitoisuus maankuoressa on 8-13 g/t, merivedessä - 0,05 µg/l. Magmakivissä toriumin pitoisuus laskee happamasta (18 g/t) emäksiseksi (3 g/t). Merkittävä määrä toriumia kerääntyy pegmatiitti- ja postmagmaattisten prosessien yhteydessä, kun taas sen pitoisuus kasvaa kivien kaliummäärän lisääntyessä. Toriumin pääasiallinen esiintymismuoto kivissä on uraani-toriumin pääkomponentin tai lisämineraalien isomorfisen epäpuhtauden muodossa. Postmagmaattisissa prosesseissa tietyissä suotuisissa olosuhteissa (liuosten rikastaminen halogeeneilla, emäksillä ja hiilidioksidilla) torium pystyy kulkeutumaan hydrotermisissä liuoksissa ja kiinnittymään skarni-uraani-torium- ja granaatti-diopsidiortiittia sisältäviin kerrostumiin. Täällä tärkeimmät toriummineraalit ovat monatsiittihiekka ja ferritoriitti. Torium kerääntyy myös joihinkin greisen-esiintymiin, joissa se on keskittynyt ferritoriittiin tai muodostaa mineraaleja, jotka sisältävät titaania, uraania jne. Se sisältyy koostumukseen epäpuhtauksien muodossa uraanin ohella lähes missä tahansa kiillessä (flogopiitti, muskoviitti). jne.) - kiviä muodostavat mineraalit graniitti. Siksi joidenkin kerrostumien graniitteja (johtuen heikosta, mutta pitkäaikaisesta altistumisesta vaaralliselle säteilylle ihmisiin) on kiellettyä käyttää betonin täyteaineena rakentamisen aikana.

Syntymäpaikka

Toriumia löytyy pääasiassa 12 mineraalista.

Näiden mineraalien esiintymät tunnetaan Australiassa, Intiassa, Norjassa, Yhdysvalloissa, Kanadassa, Etelä-Afrikassa, Brasiliassa, Pakistanissa, Malesiassa, Sri Lankassa, Kirgisiassa ja muissa maissa.

Kaivostoiminta

Toriumia vastaanotettaessa toriumia sisältävät monatsiittikonsentraatit avataan happojen tai alkalien avulla. Harvinaiset maametallit uutetaan uuttamalla tributyylifosfaatilla ja sorptiolla. Lisäksi torium eristetään metalliyhdisteiden seoksesta dioksidin, tetrakloridin tai tetrafluoridin muodossa.

Tämän jälkeen metallinen torium eristetään halogenideista tai oksideista metallotermialla (kalsium, magnesium tai natrium) 900-1000 °C:ssa:

T h F 4 + 2 C a ⟶ T h + 2 C a F 2 (\displaystyle (\mathsf (ThF_(4)+2Ca\longrightarrow Th+2CaF_(2))))

Kemialliset ominaisuudet

Torium kuuluu aktinidien perheeseen. Siitä huolimatta elektronikuorten erityinen konfiguraatio tekee niistä joissakin ominaisuuksissa lähellä Ti, Zr, Hf.

Torium pystyy osoittamaan +4, +3 ja +2 hapetusastetta. Vakain +4. Toriumilla on hapetusasteet +3 ja +2 halogenideissa Br:n ja I:n kanssa, jotka on saatu voimakkaiden pelkistysaineiden vaikutuksesta kiinteässä faasissa. Th 4+ -ionille on tunnusomaista voimakas taipumus hydrolysoitua ja muodostua monimutkaisia ​​yhdisteitä.

Torium liukenee huonosti emäksisiin happoihin. Se liukenee väkeviin HCl:n (6-12 mol/l) ja HNO 3:n (8-16 mol/l) liuoksiin fluori-ionin läsnä ollessa. Liukenee helposti Aqua Regiaan. Ei reagoi syövyttävien alkalien kanssa.

Kuumennettaessa se on vuorovaikutuksessa vedyn, halogeenien, rikin, typen, piin, alumiinin ja useiden muiden alkuaineiden kanssa. Esimerkiksi vetyatmosfäärissä 400-600 °C:ssa se muodostaa ThH2-hydridiä.

Fyysiset ominaisuudet

Thorium on hopeanvalkoinen, kiiltävä, pehmeä, muokattava metalli. Metalli on pyroforinen, joten toriumjauhetta suositellaan varastoitavaksi kerosiinissa. Ilmassa puhdas metalli tummuu ja tummuu hitaasti, kuumennettaessa se syttyy ja palaa kirkkaanvalkoisella liekillä, jolloin muodostuu dioksidia. Se syöpyy kylmässä vedessä suhteellisen hitaasti, kuumassa vedessä toriumin ja siihen perustuvien seosten korroosionopeus on erittäin korkea.

1400 °C:seen asti toriumilla on kuutiomainen kasvokeskeinen hila, tämän lämpötilan yläpuolella kuutiomainen, kehonkeskinen hila on vakaa. 1,4 K:n lämpötilassa toriumilla on suprajohtavia ominaisuuksia.

Sulamispiste 1750 °C; kiehumispiste 4788°C. Sulamisentalpia 19,2, haihtuminen 513,7 kJ/mol. Elektronien työfunktio on 3,51 eV. Ionisaatioenergiat M → M+, M+ → M2+, M2+ → M3+, M3+ → M4+ ovat vastaavasti 587, 1110, 1978 ja 2780 kJ/mol.

isotoopit

Vuodesta 2012 lähtien tunnetaan 30 toriumin isotooppia ja 3 muuta kiihtynyttä metastabiilia tilaa joistakin sen nuklideista.

Vain yhdellä toriumnuklideilla (torium-232) on riittävän pitkä puoliintumisaika suhteessa maan ikään, joten lähes kaikki luonnollinen torium koostuu vain tästä nuklidista. Joitakin sen isotooppeja voidaan määrittää luonnollisista näytteistä pieninä määrinä, koska ne sisältyvät radiumin, aktiniumin ja toriumin radioaktiivisiin sarjoihin ja niillä on historialliset, nyt vanhentuneet nimet:

• radioaktinium 227 Th
• radiotorium 228 Th
• ionium 230 Th
• uraani Y 231 Th
• uraani X1 234 Th

Vakaimmat isotoopit ovat 232 Th (puoliintumisaika on 14,05 miljardia vuotta), 230 Th (75 380 vuotta), 229 Th (7 340 vuotta), 228 Th (1,9116 vuotta). Jäljellä olevien isotooppien puoliintumisajat ovat alle 30 päivää (useimmalla niistä on puoliintumisajat alle 10 minuuttia).

Sovellus

Thoriumilla on useita sovelluksia, joissa sillä on joskus korvaamaton rooli. Tämän metallin sijainti alkuaineiden jaksollisessa taulukossa ja ytimen rakenne määräsi sen käytön atomienergian rauhanomaisen käytön alalla.

Torium-232 on parillinen isotooppi (parillinen määrä protoneja ja neutroneja), joten se ei pysty fissoimaan lämpöneutroneja ja olemaan ydinpolttoaine. Mutta kun lämpöneutroni siepataan, 232 Th muuttuu 233 U:ksi kaavion mukaisesti:

232 T h → 1 n 233 T h → β − 233 P a → β − 233 U (\displaystyle (\mathsf (^(232)Th(\xrightarrow[()](^(1)n))\ ^( 233)Th(\xrightarrow[()](\beta ^(-)))\ ^(233)Pa(\xrightarrow[()](\beta ^(-)))\ ^(233)U)))

Uraani-233 pystyy fissioimaan kuten uraani-235 ja plutonium-239, mikä avaa enemmän kuin vakavia mahdollisuuksia ydinenergian kehitykselle (

Tällä hetkellä on vaikea kuvitella jokapäiväistä elämäämme ilman energiaa. Ilman sen käyttöä ja sen johdannaisten käyttöä. Energetiikka kulkee punaisena lankana läpi koko ihmiskunnan olemassaolon. Aina "tutkijat" pyrkivät käyttämään hankittua tietoa ja ympärillämme olevia luonnollisia lähteitä, elementtejä energian hankkimiseen ja muuntamiseen sekä sen käyttämiseen tarpeidensa tyydyttämiseen.

Tältä osin pohdittiin ja tutkittiin erilaisia ​​​​tieteellisiä suuntauksia. Suoraan suoritettiin laajaa tutkimusta, jossa tutkittiin erilaisia ​​​​kemiallisia alkuaineita niiden reaktioista vuorovaikutuksen aikana ja tietyissä olosuhteissa. Lopetetaan valintamme sellaiseen näennäisesti "huomaamattomaan" radioaktiiviseen kemialliseen alkuaineeseen kuten torium.

Toriumenergian edut

Torium

Vaatimaton torium paljastaa lähemmin tarkasteltuna varsin mielenkiintoisia faktoja sen esiintymisen historiasta tieteellisessä kemian maailmassa.

1. Ensimmäinen tosiasia, oletetaan, että elementti torium löydettiin kauan ennen kuin "radioaktiivisuuden" käsite ilmestyi;
2. Toinen on se, että alkuaineen nimi "Thorium" ilmestyi 13 vuotta ennen itse kemiallisen alkuaineen löytämistä;
3. Kolmas mielenkiintoinen seikka on, että alkuaine torium on saanut nimensä muinaisen skandinaavisen kaikkivoivan jumaluuden Thorin kunniaksi. Skandinaavit pitivät Thoria sodan, ukkonen ja salaman jumalana;
4. Seuraava historiallinen tosiasia on puhtaan toriumin tuotanto, nimittäin se, että alun perin toriumia ei löydetty puhtaassa muodossaan, vaan seoksesta, joka myöhemmin sai nimen toriitti vuonna 1828 - kruunaamattoman kemistien kuninkaan Berzeliuksen toimesta. Alkuaine toriumin puhtaassa muodossaan hankittiin ensimmäisen kerran vuonna 1882 kuuluisan ruotsalaisen kemistin Nilssonin toimesta.
5. Toinen tärkeä tapahtuma toriumin esiintymisen historiassa tapahtuu vuonna 1898, jolloin määritettiin puhtaan toriumin radioaktiivisuus, joka Maria Sklodowska-Curien mukaan jopa ylittää uraanin radioaktiivisuuden.

Ja silti - torium, millainen alkuaine se on: radioaktiivinen kemiallinen alkuaine, joka sijaitsee jaksollisessa taulukossa numerolla 90 ja sisältyy jaksollisen järjestelmän ryhmään III. Sen ulkoiset ominaisuudet ovat hopeanvalkoinen pehmeä metalli, joka vuorovaikutuksessa ilman kanssa huoneenlämpötilassa hapettuu hieman ja peittyy mustalla suojakalvolla.

Toriumvoimalat - tulevaisuuden energia

Toriumin käyttö jokapäiväisessä elämässä

Kuten jo mainittiin, kaikki tutkimus ja tieteelliset löydöt tehdään ihmiskunnan hyödyksi. Kotikäyttöön ja sosiaaliseen käyttöön. Aluksi toriumia alettiin käyttää valaistukseen 1800-luvulla.

Jotta valaistus olisi tasaisempi ja kirkkaampi, kaasutorviin laitettiin korkit, jotka sisälsivät torium- ja ceriumoksideja.

Myöhemmin, elektroniikan kehittyessä, toriumia alettiin käyttää tyhjiöputkissa ja. Myös volframin torium-lisäaine auttaa stabiloimaan hehkulampun hehkulangan rakennetta.

Toriumenergia

Nykyaikaisessa tieteellisessä ja teknisessä maailmassa toriumia käytetään useilla aloilla, joissa sillä on usein korvaamaton rooli. Metallurgiassa toriumia käytetään menestyksekkäästi metallina lisäämään lämmönkestävyyttä ja repäisylujuutta, sitä käytetään myös lentoteollisuudessa kovettimena, optisessa teollisuudessa toriumia käytetään lasin lisäaineena, mikä mahdollistaa taitekertoimen lisäämisen.

Mutta toriumin käytön kehittämisen lupaavin haara on kaikki ydinvoima. Vaikka nyt. Tshernobylin ja Fukushiman jälkeen ydinkilpailu on menettänyt merkityksensä, mutta toriumydinvoimaloita on silti järkevää kehittää ja tutkia.

Koska verrattaessa nykyisiä ydinvoimaloita ja toriumgeneraattoreilla toimivia ydinvoimaloita, toriumydinvoimalat erottuvat heti monessa suhteessa suotuisasti.

• Maankuoren toriumvarastot ovat useita kertoja suuremmat kuin uraanivarannot, ja niitä löytyy useimmista kivistä, ja toriumia löytyy myös merivedestä.
• Seuraava etu on, että torium voidaan ladata välittömästi reaktoriin välittömästi sen uuton jälkeen ilman rikastamista, mikä vähentää materiaalin vuotoa ja lisää merkittävästi turvallisuustasoa;
• Myöskään vastaanotetun energian määrän vertailu ei ole uraanin hyväksi. Syklin läpi kulkeessaan yhdestä toriumista saadaan kaksisataa kertaa enemmän energiaa kuin samasta uraanimäärästä;
• Toriumreaktorin kiistaton etu on myös se, että sen luominen on mahdollista eri mittakaavassa, eli mahdollisuus ja vastaavasti hyöty luoda pieniä;
• No, toriumreaktorin tärkein etu on sen turvallisuus. Se voi toimia sekä normaalilla että alennetulla paineella. Jos yhtäkkiä syntyy tilanne, joka johtaa paineen nousuun, toriumseoksen tilavuus kasvaa, mikä aiheuttaa tiheyden vähenemisen ja ydinreaktion hidastumisen ja vastaavasti paineen kasvun pysähtymisen. Mistä voidaan nähdä, että tällaisen reaktorin räjähdys on suljettu pois kaikkien fysikaalisten lakien mukaan.

Torium tai uraani

Ja kaiken muun lisäksi, jos puhumme siirtymisestä toriumenergiaan, tämä ei ole niin fantastinen ja kallis yritys. Itse asiassa jopa nykyisten olemassa olevien ydinvoimaloiden reaktorien modernisoinnissa ja niiden siirtämisessä toriumpolttoaineeseen on käytettävä 100 miljoonaa dollaria, kun taas tällaisen modernisoidun ydintoriumvoimalan kapasiteetti kasvaa vähintään kaksinkertaiseksi. Jos rakennamme ydinvoimalan toriumreaktoriin tyhjästä - uuden, sen rakentamiseen on varattava noin 2-3 miljardia dollaria.

Mutta yksityiskohtaisemmalla analyysillä nämä määrät eivät vaikuta niin kohtuuttomilta, koska ensinnäkin nämä kustannukset maksavat itsensä takaisin hyvin nopeasti useiden suuruusluokkien lisääntyneen energiantuotannon vuoksi. Toiseksi, toriumreaktorin käyttöikä on vähintään 100 vuotta, kun se toimii ilman tankkausta jopa viisikymmentä vuotta (vertailun vuoksi uraanireaktorit tankkataan puolentoista kahden vuoden välein). Ja kolmanneksi, jos koko maailman yhteisö suuntautuu ydinenergian siirtymiseen toriumpolttoaineeksi, sähkön hinta laskee merkittävästi ja mahdollistaa myös väistämättömän lähestyvän energiakriisin välttämisen.

Torium (kemiallinen alkuaine) Torium(lat. Thorium), Th, radioaktiivinen kemiallinen alkuaine, perheen ensimmäinen jäsen aktinidit, joka sisältyy Mendelejevin jaksollisen järjestelmän III ryhmään; atomiluku 90, atomimassa 232,038; hopeanvalkoinen sitkeä metalli. Luonnollinen T. koostuu käytännössä yhdestä pitkäikäisestä isotoopista 232 Th, yhden isotoopista radioaktiivinen sarja- puoliintumisajalla T 1/2 = 1,39 × 1010 vuotta (sen kanssa tasapainossa olevan 228 Th isotoopin pitoisuus on mitätön - 1,37 × 10 - 8 %) ja neljä lyhytikäistä isotooppia, kaksi jotka kuuluvat radioaktiiviseen sarjaan uraani - radium: 234 Th (T 1/2 \u003d 24,1 päivää) ja 230 Th (T 1/2 \u003d 8,0 × 104 vuotta), loput - aktinium-sarjaan: 231 Th (T 1/2 \u003d 25, 6 h) ja 227 Th (T 1/2 = 18,17 päivää). Keinotekoisesti saaduista isotoopeista 229 Th on stabiilin (T 1/2 = 7340 vuotta).

T. avasi vuonna 1828 I. Ya. Berzelius yhdessä niistä syeniitit Norjassa. Alkuaine on nimetty skandinaavisen mytologian ukkonen jumalan - Thorin - ja mineraalin - toriumsilikaatin - mukaan. toriitti.

leviäminen luonnossa. T. on maankuoren yläosan - graniittikerroksen ja sedimenttikuoren - tyypillinen alkuaine, jossa se sisältää keskimäärin 1,8 · 10 – 3 painoprosenttia ja 1,3 · 10 – 3 painoprosenttia. T. on suhteellisen heikosti liikkuva alkuaine; se osallistuu pääasiassa magmaattisiin prosesseihin, kerääntyen graniitteihin, emäksisiin kiviin ja pegmatiitteihin. Keskittymiskyky on heikko. T.:n mineraaleja tunnetaan 12 (ks. Toriummalmit). T. sisältyy monatsiitti, uraniitti, zirkoni, apatiitti, ortiitti jne. (katso radioaktiiviset mineraalit). T.:n pääasiallinen teollinen lähde on monatsiittiset (merellinen ja mannermainen). Luonnonvedet sisältävät erityisen vähän T.:tä: makeassa vedessä 2 × 10–9%, merivedessä 1 × 10–9%. Se kulkeutuu erittäin heikosti biosfäärissä ja hydrotermisissä liuoksissa.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. T. on olemassa kahden muunnelman muodossa: a-muoto, jossa on kasvokeskeinen kuutiohila jopa 1400 °C:n lämpötiloissa (a = 5,086 Å) ja b-muoto, jossa on runkokeskeinen kuutiohila yli 1400 °C:n lämpötiloissa °C (a = 4,11 Å). Tiheys T. (röntgenkuva) 11,72 g/cm 3 (25 °С); atomin halkaisija a-muodossa 3,59 A, b-muodossa 3,56 Å; ionisäteet Th3+ 1,08 Å, Th4+ 0,99 Å; tpl 1750 °C; t kip 3500 – 4200°C.

Molaarinen lämpökapasiteetti T. 27,32 kJ / (kmol × K) 25 °C:ssa; lämmönjohtavuus 20 °C:ssa 40,19 W / m × K); lineaarilaajenemisen lämpötilakerroin 12,5× 10 – 6 (25 – 100°C); sähköinen ominaisvastus 13 × 10–6–18 × 10–6 ohm × cm (25 °C); sähkövastuksen lämpötilakerroin 3,6×10–3–4×10–3. T. on paramagneettinen; magneettinen ominaissusseptibiliteetti 0,54× 10–6 (20°C). 1,4K:ssa se menee suprajohtavuuden tilaan.

T. muotoutuu helposti kylmässä; T.:n mekaaniset ominaisuudet riippuvat voimakkaasti sen puhtaudesta, joten T.:n vetolujuus vaihtelee välillä 150 - 290 MN / m 2 (15 - 29 kgf / mm 2), Brinell-kovuus 450 - 700 MN / m 2 ( 45 – 70 kgf / mm 2). Atomin ulkoisten elektronien konfiguraatio Th 6d 2 7s 2 .

Vaikka T. kuuluu aktinidien perheeseen, se on kuitenkin joissakin ominaisuuksissa myös lähellä Mendelejevin jaksollisen järjestelmän IV ryhmän toisen alaryhmän elementtejä - Ti, Zr, Hf. Useimmissa yhdisteissä T.:n hapetusaste on +4.

T. hapettuu hieman ilmassa huoneenlämpötilassa ja peittyy mustalla suojakalvolla; yli 400 °C:ssa se hapettuu nopeasti ja muodostuu ThO2:ta, ainoaa oksidia, joka sulaa 3200 °C:ssa ja jolla on korkea kemiallinen stabiilisuus. ThO2 saadaan nitraatin, oksalaatin tai hydroksidin T lämpöhajotuksella. Vedyn kanssa yli 200 °C:n lämpötiloissa T. reagoi muodostaen jauhemaisia ​​hydridejä ThH2, ThH3 ja muita koostumuksia. Tyhjiössä, jonka lämpötila on 700-800°C, lämpömittarista voidaan poistaa kaikki vety. Kuumennettaessa typessä yli 800 °C:een muodostuu nitridejä ThN ja Th2 N3, jotka hajoavat veden vaikutuksesta ammoniakin vapautuessa. Se muodostaa kaksi karbidia hiilen kanssa, ThC ja ThC2; ne hajoavat veden vaikutuksesta vapauttaen metaania ja asetyleenia. Sulfideja ThS, Th2 S3, Th7 S12, ThS2 voidaan saada kuumentamalla metallia rikkihöyryllä (600 – 800°C). T. reagoi fluorin kanssa huoneenlämpötilassa, muiden halogeenien kanssa - kuumennettaessa muodostaen ThX4-tyyppisiä halogenideja (jossa X on halogeeni). Halogenideista ThF4-fluoridi ja ThCl4-kloridi ovat teollisesti tärkeimpiä. Fluori tuotetaan HF:n vaikutuksesta Th02:een korotetuissa lämpötiloissa; kloridi - klooraamalla ThO2-seosta hiilen kanssa korotetuissa lämpötiloissa. Fluori liukenee heikosti veteen ja mineraalihappoihin; kloridi, bromidi ja jodidi ovat hygroskooppisia ja hyvin veteen liukenevia. Kaikille halogenideille tunnetaan kiteisiä hydraatteja, jotka eristetään kiteyttämällä vesiliuoksista.

Kompakti T. syövyttää hitaasti vedessä jopa 100 °C:n lämpötilassa ja peittyy suojaavalla oksidikalvolla. Yli 200 °C:ssa se reagoi aktiivisesti veden kanssa muodostaen ThO2:ta ja vapauttaen vetyä. Kylmässä metalli reagoi hitaasti typpi-, rikki- ja fluorivetyhappojen kanssa ja liukenee helposti kloorivetyhappoon ja vesistöihin. T.-suolat muodostuvat kiteisten hydraattien muodossa. Suolojen liukoisuus veteen on erilainen: nitraatit Th (NO3 )4 × n H2 O ovat erittäin liukoisia; niukkaliukoiset sulfaatit Th (SO4 )2 × n H2O, emäksinen karbonaatti ThOCO3 × 8H2O, fosfaatit Th3 (PO4 )4 × 4H2O ja ThP207 × 2H2O; Th(C2O4)2 × 6H2O oksalaatti on käytännöllisesti katsoen veteen liukenematon Alkaliliuoksella on vain vähän vaikutusta T. Th(OH)4-hydroksidisaostuu T.-suoloista pH-alueella 3,5–3,6 amorfisena sakan muodossa. Th4+-ioneille vesiliuoksissa on tunnusomaista selvä kyky muodostaa kompleksisia yhdisteitä ja kaksoissuoloja.

Kuitti. T. uutetaan pääasiassa monatsiittikonsentraateista, joihin se sisältyy fosfaatin muodossa. Kaksi tapaa avata (hajota) tällaisten rikasteiden ovat teollisesti tärkeitä:

1) käsittely väkevällä rikkihapolla 200 °C:ssa (sulfatointi);

2) käsittely alkaliliuoksilla 140 °C:ssa. Kaikki harvinaiset maametallit, typpi ja fosforihappo siirtyvät sulfatointituotteiden rikkihappoliuoksiin. Kun tällaisen liuoksen pH säädetään arvoon 1, T-fosfaatti saostuu; sakka erotetaan ja liuotetaan typpihappoon, minkä jälkeen T.-nitraatti uutetaan orgaanisella liuottimella, josta T. huuhtoutuu helposti pois kompleksisten yhdisteiden muodossa. Konsentraattien emäksisen avautumisen aikana kaikkien metallien hydroksidit jäävät sakaan ja trinatriumfosfaatti siirtyy liuokseen. Sakka erotetaan ja liuotetaan kloorivetyhappoon; Laskemalla tämän liuoksen pH arvoon 3,6–5, T saostuu hydroksidin muodossa. ThO2, ThCl4 ja ThF4 saadaan eristetyistä ja puhdistetuista Th:n yhdisteistä, jotka ovat tärkeimmät lähtöaineet metallisen Th.:n valmistuksessa metallotermisillä menetelmillä tai sulaiden suolojen elektrolyysillä. Metallotermisiä menetelmiä ovat: ThO2:n pelkistys kalsiumilla CaCl2:n läsnä ollessa argonilmakehässä 1100-1200°C:ssa, ThCl4:n pelkistys magnesiumilla 825-925°C:ssa ja ThF4:n pelkistys kalsiumilla läsnä ollessa. ZnCl2:sta lejeeringin T saamiseksi ja sen jälkeen sinkin erottaminen kuumentamalla seosta tyhjiöuunissa 1100 °C:ssa. Kaikissa tapauksissa T. saadaan jauheen tai sienen muodossa. Sulien suolojen elektrolyysi suoritetaan elektrolyyteistä, jotka sisältävät ThCl4:a ja NaCl:a, tai kylvyistä, jotka koostuvat ThF4:n, NaCl:n, KCl:n seoksesta. T. vapautuu katodille jauheen muodossa, joka sitten erotetaan elektrolyytistä käsittelemällä vedellä tai laimealla alkalilla. Kompaktin T.:n saamiseksi käytetään jauhemetallurgista menetelmää (aihiot sintrataan tyhjössä 1100 – 1350°C:ssa) tai tyhjiöinduktiouuneissa ZrO2- tai BeO-upokkaissa sulattamista. Erityisen puhtaan T.:n saamiseksi käytetään jodidi T:n lämpödissosiaatiomenetelmää.

Sovellus. Toriaattikatodeja käytetään elektroniputkissa ja oksidi-toriumkatodeja magnetroneissa ja suuritehoisissa generaattorilampuissa. 0,8 – 1 % ThO2:n lisääminen volframiin stabiloi hehkulamppujen filamenttien rakennetta. ThO2:ta käytetään tulenkestävänä materiaalina ja myös vastuselementtinä korkean lämpötilan uuneissa. T.:tä ja sen yhdisteitä käytetään laajalti orgaanisen synteesin katalyyttien koostumuksessa, magnesiumin ja muiden metalliseosten seostamiseen, joista on tullut suuri merkitys suihkulento- ja rakettitekniikassa. Metallia T. käytetään toriumreaktorit.

Kun työskentelet T:n kanssa, sinun on noudatettava sääntöjä säteilyturvallisuus.

A. N. Zelikman.

T. kehossa. T. on jatkuvasti läsnä kasvien ja eläinten kudoksissa. T.:n kertymiskerroin (eli sen pitoisuuden suhde kehossa olevaan pitoisuuteen ympäristössä) meriplanktonissa on 1250; pohjalevissä 10; selkärangattomien pehmytkudoksissa 50–300; sen pitoisuus vaihtelee välillä 3×10–7 – 1×10–5 %, merieläimissä 3×10–7 – 3×10–6 %. T. imeytyy pääasiassa maksaan ja pernaan sekä luuytimeen, imusolmukkeisiin ja lisämunuaisiin; imeytyy huonosti maha-suolikanavasta. Ihmisillä T.:n päivittäinen saanti ruoan ja veden kanssa on 3 mikrogrammaa; erittyy elimistöstä virtsan ja ulosteen mukana (0,1 ja 2,9 mikrog). T. on alhainen myrkyllisyys, mutta luonnollisena radioaktiivisena alkuaineena se edistää eliöiden luonnollista säteilytaustaa (ks. Tausta radioaktiivinen).

G. G. Polikarpov.

Lit .: Thorium, sen raaka-aineet, kemia ja tekniikka, M., 1960; Zelikman A. N., Metallurgy of harvinaisten maametallien, toriumin ja uraanin, M., 1961; Emelyanov V. S., Evstyukh ja N A. I., Metallurgy of ydinpolttoaine, 2. painos, M., 1968; Seaborg G. T., Katz J., Chemistry of actinide elements, trans. Englannista, M., 1960; Bowen, H. J. M., Trace elements in biochemistry, L.‒N. Y., 1966.

Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja. 1969-1978 .

Sisältyy Mendelejevin jaksollisen järjestelmän III ryhmään; atomiluku 90, atomimassa 232,038; hopeanvalkoinen sitkeä metalli. Luonnollinen torium koostuu käytännössä yhdestä pitkäikäisestä isotoopista 232 Th - yhden radioaktiivisen sarjan esi-isotoopista - jonka puoliintumisaika on T ½ \u003d 1,39 10 10 vuotta (isotoopin 228 Th sisältö, joka on tasapainossa se on mitätön - 1,37 10 - 8 %) ja neljä lyhytikäistä isotooppia, joista kaksi kuuluu radioaktiiviseen uraanin - radiumin sarjaan: 234 Th (T ½ \u003d 24,1 päivää) ja 230 Th (T ½ \u003d 8,0) 10 4 vuotta), loput - sarjaan aktinium: 23l Th (T ½ = 25,6 h) ja 227 Th (T ½ = 18,17 päivää). Keinotekoisesti saaduista isotoopeista 229 Th on stabiilin (T ½ = 7340 vuotta).

J. J. Berzelius löysi toriumin vuonna 1828 yhdestä Norjan syeniiteistä. Alkuaine on nimetty skandinaavisen mytologian ukkonen jumalan - Thorin ja mineraalin - toriumsilikaatti - toriitin mukaan.

Toriumin leviäminen luonnossa. Torium on maankuoren yläosan - graniittikerroksen ja sedimenttikuoren - tyypillinen alkuaine, jossa se sisältää keskimäärin 1,8 · 10 -3 painoprosenttia ja 1,3 × 10 -3 painoprosenttia. Torium on suhteellisen heikosti kulkeutuva alkuaine; se osallistuu pääasiassa magmaattisiin prosesseihin, kerääntyen graniitteihin, emäksisiin kiviin ja pegmatiitteihin. Keskittymiskyky on heikko. Toriumia tunnetaan 12 mineraalia. Toriumia löytyy monatsiitista, uraniniitista, zirkonista, apatiitista, ortiitista ja muista. Thoriumin pääasiallinen teollinen lähde on monatsiittisijoittajat (merellinen ja mannermainen). Luonnonvedet sisältävät erityisen vähän toriumia: makeassa vedessä 2,10 -9%, merivedessä 1,10 -9%. Se kulkeutuu erittäin heikosti biosfäärissä ja hydrotermisissä liuoksissa.

Toriumin fysikaaliset ominaisuudet. Toriumia esiintyy kahden muunnelman muodossa: α-muoto, jossa on kasvokeskeinen kuutiohila jopa 1400 °C:n lämpötiloissa (a = 5,086 Å) ja β-muoto, jossa on vartalokeskeinen kuutiohila yli 1400 °C:n lämpötiloissa C (a = 4,11 Å). Toriumtiheys (röntgenkuva) 11,72 g/cm3 (25 °C); atomin halkaisija a-muodossa 3,59 Å, β-muodossa 3,56 Å; ionisäteet Th 3+ 1,08 Å, Th 4+ 0,99 Å; tpl 1750 °C; t kip 3500-4200 °C.

Thoriumin molaarinen lämpökapasiteetti on 27,32 kJ/(kmol K) 25 °C:ssa; lämmönjohtavuus 20 °C:ssa 40,19 W / (m K); lineaarisen laajenemisen lämpötilakerroin 12,5 10 -6 (25-100 °C); sähköinen ominaisvastus 13 10 -6 - 18 10 -6 ohm cm (25 °C); sähkövastuksen lämpötilakerroin 3,6·10 -3 -4·10 -3 . Torium on paramagneettinen; magneettinen ominaissusseptibiliteetti 0,54 10 -6 (20 °C). 1,4K:ssa se menee suprajohtavuuden tilaan.

Torium muuttuu helposti kylmässä; Toriumin mekaaniset ominaisuudet riippuvat voimakkaasti sen puhtaudesta, joten toriumin vetolujuus vaihtelee välillä 150 - 290 MN / m 2 (15-29 kgf / mm 2), Brinell-kovuus 450 - 700 MN / m 2 (45- 70 kgf/mm 2). Atomin ulkoisten elektronien konfiguraatio Th 6d 2 7s 2 .

Toriumin kemialliset ominaisuudet. Vaikka torium kuuluu aktinidien perheeseen, se on kuitenkin joissakin ominaisuuksissa myös lähellä Mendelejevin jaksollisen järjestelmän IV ryhmän toisen alaryhmän elementtejä - Ti, Zr, Hf. Toriumin hapetusaste on +4 useimmissa yhdisteissä.

Torium hapettuu hieman ilmassa huoneenlämpötilassa ja peittyy mustalla suojakalvolla; yli 400 °C:ssa se hapettuu nopeasti, jolloin muodostuu ThO 2:ta - ainoaa oksidia, joka sulaa 3200 °C:ssa ja jolla on korkea kemiallinen kestävyys. ThO 2 saadaan toriumnitraatin, oksalaatin tai hydroksidin lämpöhajotuksella. Torium reagoi vedyn kanssa yli 200 °C:n lämpötiloissa muodostaen jauhemaisia ​​hydridejä ThH2, ThH3 ja muita koostumuksia. Tyhjiössä 700-800 °C:n lämpötilassa kaikki vety voidaan poistaa toriumista. Kuumennettaessa typessä yli 800 °C:een muodostuu ThN- ja Th 2 N 3 -nitridejä, jotka hajoavat veden vaikutuksesta ammoniakin vapautuessa. Hiilen kanssa muodostaa kaksi karbidia - ThC ja ThC 2; ne hajoavat veden vaikutuksesta vapauttaen metaania ja asetyleenia. Sulfideja ThS, Th 2 S 3, Th 7 S 12, ThS 2 voidaan saada kuumentamalla metallia rikkihöyryllä (600-800 °C). Torium reagoi fluorin kanssa huoneenlämpötilassa, muiden halogeenien kanssa - kuumennettaessa muodostaen ThX 4 -tyyppisiä halogenideja (jossa X on halogeeni). Halogenideista ThF 4 -fluoridi ja ThCl4-kloridi ovat tärkeimmät teolliset merkitykset. Fluori tuotetaan HF:n vaikutuksesta ThO2:een korotetuissa lämpötiloissa; kloridi - klooraamalla ThO 2:n seosta hiilen kanssa korotetuissa lämpötiloissa. Fluori on niukkaliukoinen veteen ja mineraalihappoihin; kloridi, bromidi ja jodidi ovat hygroskooppisia ja hyvin veteen liukenevia. Kaikille halogenideille tunnetaan kiteisiä hydraatteja, jotka eristetään kiteyttämällä vesiliuoksista.

Compact Thorium jopa 100 °C:n lämpötilassa syöpyy hitaasti vedessä ja peittyy suojaavalla oksidikalvolla. Yli 200 °C:ssa se reagoi aktiivisesti veden kanssa muodostaen ThO 2:ta ja vapauttaen vetyä. Kylmässä metalli reagoi hitaasti typpi-, rikki- ja fluorivetyhappojen kanssa ja liukenee helposti kloorivetyhappoon ja vesistöihin. Toriumsuolat muodostuvat kiteisten hydraattien muodossa. Suolojen liukoisuus veteen on erilainen: nitraatit Th(NO 3) 4 nH 2 O ovat erittäin liukoisia; niukkaliukoiset sulfaatit Th(SO 4) 2 nH 2 O, emäksinen karbonaatti ThOCO 3 8H 2 O, fosfaatit Th 3 (PO 4) 4 4H 2 O ja ThP 2 O 7 2H 2 O; Th(C 2 O 4) 2 6H 2 O oksalaatti on käytännöllisesti katsoen veteen liukenematon, alkaliliuoksilla on vain vähän vaikutusta toriumiin. Hydroksidi Th(OH) 4 saostuu toriumsuoloista pH-alueella = 3,5-3,6 amorfisena sakan muodossa. Vesiliuoksissa oleville Th4+-ioneille on tunnusomaista selvä kyky muodostaa kompleksisia yhdisteitä ja kaksoissuoloja.

Hanki Thorium. Torium uutetaan pääasiassa monatsiittikonsentraateista, jotka sisältävät sitä fosfaatin muodossa. Kaksi tapaa avata (hajota) tällaisten rikasteiden ovat teollisesti tärkeitä:

1) käsittely väkevällä rikkihapolla 200 °C:ssa (sulfatointi);

2) käsittely alkaliliuoksilla 140 °C:ssa. Kaikki harvinaiset maametallit, torium ja fosforihappo, siirtyvät sulfatointituotteiden rikkihappoliuoksiksi. Kun tällaisen liuoksen pH säädetään arvoon 1, toriumfosfaatti saostuu; sakka erotetaan ja liuotetaan typpihappoon, minkä jälkeen toriumnitraatti uutetaan orgaanisella liuottimella, josta torium huuhtoutuu helposti pois kompleksisten yhdisteiden muodossa. Konsentraattien emäksisen avautumisen aikana kaikkien metallien hydroksidit jäävät sakaan ja trinatriumfosfaatti siirtyy liuokseen. Sakka erotetaan ja liuotetaan kloorivetyhappoon; alentamalla tämän liuoksen pH arvoon 3,6-5, torium saostuu hydroksidin muodossa. Eristetyistä ja puhdistetuista toriumyhdisteistä saadaan ThO 2, ThCl 4 ja ThF 4 - tärkeimmät lähtöaineet metallisen toriumin valmistukseen metallotermisillä menetelmillä tai sulaiden suolojen elektrolyysillä. Metallitermisiä menetelmiä ovat: ThO 2:n pelkistys kalsiumilla CaCl2:n läsnä ollessa argonilmakehässä 1100-1200 °C:ssa, ThCl4:n pelkistys magnesiumilla 825-925 °C:ssa ja ThF4:n pelkistys kalsiumia ZnCl 2:n läsnä ollessa toriumlejeeringin saamiseksi ja sen jälkeen sinkin erottaminen kuumentamalla seos tyhjöuunissa 1100 °C:ssa. Kaikissa tapauksissa torium saadaan jauheen tai sienen muodossa. Sulaneiden suolojen elektrolyysi suoritetaan elektrolyyteistä, jotka sisältävät ThCl 4:a ja NaCl:a, tai kylvyistä, jotka koostuvat ThF 4:n, NaCl:n, KCl:n seoksesta. Torium vapautuu katodilla jauheena, joka sitten erotetaan elektrolyytistä käsittelemällä vedellä tai laimealla alkalilla. Kompaktin toriumin saamiseksi käytetään jauhemetallurgiamenetelmää (aihioiden sintraus suoritetaan tyhjiössä 1100-1350 ° C:ssa) tai sulatusta induktiotyhjiöuuneissa ZrO 2:sta tai BeO:sta valmistetuissa upokkaissa. Erityisen puhtaan toriumin saamiseksi käytetään toriumjodidin lämpödissosiaatiomenetelmää.

Thoriumin käyttö. Toriaattikatodeja käytetään elektroniputkissa ja oksidi-toriumkatodeja magnetroneissa ja suuritehoisissa generaattorilampuissa. 0,8-1 % ThO 2:n lisääminen volframiin stabiloi hehkulamppujen filamenttien rakennetta. ThO 2:ta käytetään tulenkestävänä materiaalina ja myös vastuselementtinä korkean lämpötilan uuneissa. Toriumia ja sen yhdisteitä käytetään laajalti orgaanisen synteesin katalyyttien koostumuksessa, magnesiumin ja muiden metalliseosten seostamiseen, joista on tullut suuri merkitys suihkulento- ja rakettitekniikassa. Metallista toriumia käytetään toriumreaktoreissa.

Thoriumin kanssa työskennellessä on noudatettava säteilyturvallisuussääntöjä.

Torium kehossa. Toriumia on jatkuvasti läsnä kasvien ja eläinten kudoksissa. Toriumin kertymiskerroin (eli sen pitoisuuden suhde kehossa olevaan pitoisuuteen ympäristössä) meriplanktonissa - 1250, pohjalevissä - 10, selkärangattomien pehmytkudoksissa - 50-300, kaloissa - 100. Makean veden nilviäisissä (Unio mancus) sen pitoisuus vaihtelee välillä 3 10 -7 - 1 10 -5 %, merieläimissä 3 10 -7 - 3 10 -6 %. Torium imeytyy pääasiassa maksaan ja pernaan sekä luuytimeen, imusolmukkeisiin ja lisämunuaisiin; imeytyy huonosti maha-suolikanavasta. Ihmisillä päivittäinen toriumin saanti ruoan ja veden kanssa on 3 μg; erittyy elimistöstä virtsan ja ulosteen mukana (0,1 ja 2,9 mikrog). Torium on alhainen myrkyllisyys, mutta luonnollisena radioaktiivisena alkuaineena se edistää eliöiden luonnollista säteilytaustaa.