थोरियम "रेडियोधर्मिता" की अवधारणा के प्रकट होने से बहुत पहले खोजे गए कुछ रेडियोधर्मी तत्वों में से एक है।

यह उत्सुक है कि इस तत्व का नाम वास्तव में खोजे जाने से तेरह साल पहले प्रकट हुआ था। ऐसा अक्सर नहीं होता।
19वीं शताब्दी के पूर्वार्ध में उत्कृष्ट स्वीडिश वैज्ञानिक जेन्स जैकब बर्ज़ेलियस को रसायनज्ञों का बेताज बादशाह कहा जाता था। विश्वकोश ज्ञान के एक व्यक्ति और एक उत्कृष्ट विश्लेषक, बर्ज़ेलियस ने बहुत फलदायी रूप से काम किया और लगभग कभी गलती नहीं की। उनका अधिकार इतना अधिक था कि उनके समय के अधिकांश रसायनज्ञों ने किसी भी महत्वपूर्ण कार्य के परिणाम को प्रकाशित करने से पहले स्टॉकहोम, बर्ज़ेलियस को इसके बारे में एक संदेश भेजा। उनकी प्रयोगशाला में, अधिकांश ज्ञात तत्वों (लगभग 50) के परमाणु भार निर्धारित किए गए थे, सेरियम और कैल्शियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम, सिलिकॉन और जिरकोनियम को एक स्वतंत्र अवस्था में अलग किया गया था, सेलेनियम और थोरियम की खोज की गई थी। लेकिन थोरियम की खोज के समय ही अचूक बर्जेलियस ने दो गलतियाँ कीं।

1815 में, फालुन क्षेत्र (स्वीडन) में पाए जाने वाले एक दुर्लभ खनिज का विश्लेषण करते हुए, बर्जेलियस ने उसमें एक नए तत्व के ऑक्साइड की खोज की। सर्वशक्तिमान पुराने नॉर्स देवता थोर के सम्मान में इस तत्व को थोरियम नाम दिया गया था। (किंवदंती के अनुसार, थोर एक ही समय में मंगल और बृहस्पति के सहयोगी थे - युद्ध, गरज और बिजली के देवता।)

बर्ज़ेलियस को अपनी गलती का पता चलने में दस साल बीत गए: जिस पदार्थ को वह थोरियम ऑक्साइड मानता था, वह वास्तव में पहले से ही ज्ञात येट्रियम का फॉस्फेट निकला।

थोरियम को "दफनाने" के बाद, बर्ज़ेलियस ने इसे "पुनर्जीवित" किया। तीन साल बाद, उन्हें नॉर्वे से एक और दुर्लभ खनिज भेजा गया, जिसे अब थोराइट (ThSiO 4) कहा जाता है। थोराइट में 77% तक थोरियम ऑक्साइड ThO2 होता है। बर्ज़ेलियस के लिए इस तरह के एक स्पष्ट घटक का पता लगाना मुश्किल नहीं था। चयनित पृथ्वी की जांच करने के बाद, बर्ज़ेलियस को यकीन हो गया कि यह एक नए तत्व का ऑक्साइड था, जिसे "थोरियम" नाम दिया गया था।

बर्जेलियस शुद्ध धात्विक थोरियम प्राप्त करने में असफल रहा। सच है, उसने पोटेशियम के साथ नए तत्व के फ्लोराइड यौगिकों को कम कर दिया और अशुद्धियों से अत्यधिक दूषित एक ग्रे धातु पाउडर प्राप्त किया। इन अशुद्धियों के कारण, मौलिक थोरियम के गुणों के विवरण में एक दूसरी त्रुटि, या बल्कि त्रुटियों की एक श्रृंखला हुई।

थोरियम की एक शुद्ध तैयारी केवल 1882 में एक अन्य प्रसिद्ध स्वीडिश रसायनज्ञ, स्कैंडियम के खोजकर्ता, लार्स फ्रेडरिक निल्सन द्वारा प्राप्त की गई थी।

तत्व संख्या 90 के इतिहास में अगली महत्वपूर्ण घटना 1898 में घटी, जब स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ, मारिया स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी और जर्मन वैज्ञानिक हर्बर्ट श्मिट ने पाया कि थोरियम रेडियोधर्मी है। स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी ने उसी समय नोट किया कि शुद्ध थोरियम की गतिविधि यूरेनियम की तुलना में भी अधिक है।

यह रेडियोधर्मिता है जो तत्व संख्या 90 में वर्तमान बढ़ी हुई रुचि का मुख्य कारण है। थोरियम का परमाणु ऊर्जा उद्योग में कच्चे माल के रूप में तेजी से उपयोग किया जा रहा है।प्राथमिक परमाणु ईंधन प्राप्त करने के लिए; लेकिन चलो खुद से आगे नहीं बढ़ते।

यह बिल्कुल स्पष्ट है कि थोरियम के साथ पहले परिचय ने मानव जाति के लिए कुछ खास वादा नहीं किया था। एक साधारण ग्रे-सफेद धातु, बल्कि आग रोक (गलनांक 1750 डिग्री सेल्सियस), लेकिन कम ताकत और जंग के लिए बहुत अस्थिर है। उदाहरण के लिए, गर्म पानी में, थोरियम और उस पर आधारित मिश्र धातुओं की संक्षारण दर एल्यूमीनियम की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक होती है। नतीजतन, थोरियम संरचनात्मक सामग्री या संरचनात्मक सामग्री के आधार के रूप में रुचि का नहीं था।

यह जल्द ही स्पष्ट हो गया कि थोरियम एडिटिव्स लोहे और तांबे पर आधारित मिश्र धातुओं को मजबूत करते हैं, लेकिन अन्य मिश्र धातु तत्वों पर थोरियम का कोई विशेष लाभ नहीं था। थोरियम के साथ मिश्रधातु बनाने से पहले कई वर्ष बीत गए और इसने व्यावहारिक महत्व प्राप्त कर लिया। मैग्नीशियम-आधारित बहु-घटक मिश्र आज व्यापक रूप से विमानन और रक्षा प्रौद्योगिकी में उपयोग किए जाते हैं। जस्ता, मैंगनीज, जिरकोनियम के साथ, इनमें थोरियम और दुर्लभ पृथ्वी तत्व शामिल हैं। थोरियम इन प्रकाश मिश्र धातुओं की ताकत और गर्मी प्रतिरोध को काफी बढ़ाता है, जिनका उपयोग जेट विमान, रॉकेट, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के महत्वपूर्ण भागों को बनाने के लिए किया जाता है...

अभी थोरियमइसका उपयोग उत्प्रेरक के रूप में भी किया जाता है - कार्बनिक संश्लेषण और तेल के टूटने की प्रक्रियाओं में, साथ ही कोयले से तरल ईंधन के उत्पादन में। लेकिन यह सब, कहने के लिए, 20वीं सदी का अधिग्रहण है। 19वीं शताब्दी में, तत्व संख्या 90 के केवल एक यौगिक ने अभ्यास में अपना रास्ता खोज लिया - इसका डाइऑक्साइड थाओ 2। इसका उपयोग गैस से चलने वाले ग्रिड के उत्पादन में किया गया था।

XIX सदी के अंत में। बिजली की तुलना में गैस प्रकाश व्यवस्था अधिक सामान्य थी। प्रमुख ऑस्ट्रियाई रसायनज्ञ कार्ल ऑर वॉन वेल्सबैक द्वारा आविष्कार किए गए सेरियम और थोरियम ऑक्साइड से बने कैप ने चमक को बढ़ाया और गैस हॉर्न की लौ के स्पेक्ट्रम को बदल दिया - उनका प्रकाश तेज, चिकना हो गया।

थोरियम डाइऑक्साइड से - एक बहुत ही दुर्दम्य यौगिक - उन्होंने दुर्लभ धातुओं को गलाने के लिए क्रूसिबल बनाने की भी कोशिश की। लेकिन, उच्चतम तापमान के बावजूद, यह पदार्थ कई तरल धातुओं में आंशिक रूप से घुल गया और उन्हें प्रदूषित कर दिया। इसलिए, ThO2 क्रूसिबल का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया है।

शायद, थोरियम के व्यावहारिक अनुप्रयोग के बारे में बातचीत आम तौर पर व्यर्थ होगी यदि मानव जाति में थोराइट में केवल थोरियम संलग्न होता। यह खनिज बहुत समृद्ध है, लेकिन दुर्लभ है, जैसे एक और समृद्ध थोरियम खनिज - थोरियनाइट (थ, यू) ओ 2,

हालाँकि, पिछली शताब्दी के अंत में, Auer von Welsbach की भागीदारी के साथ, ब्राजील के अटलांटिक तट पर मोनाजाइट रेत का विकास शुरू किया गया था। खनिज मोनाजाइट दुर्लभ पृथ्वी तत्वों और थोरियम दोनों का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है। सामान्य तौर पर, इस खनिज का सूत्र आमतौर पर इस तरह लिखा जाता है: (सीई, थ) आरओ 4, लेकिन इसमें सेरियम के अलावा, लैंथेनम, और प्रेजोडियम, और नियोडिमियम, और अन्य दुर्लभ पृथ्वी भी शामिल हैं। और थोरियम के अलावा - यूरेनियम।

मोनाजाइट में थोरियम, एक नियम के रूप में, 2.5 से 12% तक होता है। अमीर मोनाजाइट प्लेसर, ब्राजील के अलावा, भारत, अमेरिका, ऑस्ट्रेलिया और मलेशिया में पाए जाते हैं। इस खनिज के शिरापरक निक्षेप भी ज्ञात हैं - दक्षिणी अफ्रीका में।

ऊपर वर्णित थोराइट और थोरियनाइट (और बाद की एक किस्म - यूरेनोथोरियानाइट) को थोरियम के औद्योगिक खनिज भी माना जाता है, लेकिन इस तत्व के विश्व उत्पादन में उनका हिस्सा पूरी तरह से नगण्य है। मेडागास्कर द्वीप पर यूरेनोथोरियानाइट का सबसे प्रसिद्ध भंडार स्थित है।

थोरियम को अत्यंत दुर्लभ धातु मानना ​​गलत होगा। पृथ्वी की पपड़ी में यह 8-10 "4% है, लगभग सीसा के समान। लेकिन थोरियम कच्चे माल हमेशा जटिल कच्चे माल होते हैं।

मोनाजाइट से थोरियम का निष्कर्षण

मोनाज़ाइट एक टिकाऊ खनिज है, जो अपक्षय के लिए प्रतिरोधी है। चट्टानों के अपक्षय के दौरान, जो उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में विशेष रूप से तीव्र होता है, जब लगभग सभी खनिज नष्ट हो जाते हैं और घुल जाते हैं, तो मोनाजाइट नहीं बदलता है। धाराएँ और नदियाँ इसे अन्य स्थिर खनिजों - जिक्रोन, क्वार्ट्ज, टाइटेनियम खनिजों के साथ समुद्र में ले जाती हैं। समुद्र और महासागरों की लहरें तटीय क्षेत्र में जमा खनिजों को नष्ट करने और छांटने का काम पूरा करती हैं। उनके प्रभाव में, भारी खनिजों की सांद्रता होती है, यही वजह है कि समुद्र तटों की रेत एक गहरे रंग का हो जाती है। इस प्रकार समुद्र तटों पर मोनाजाइट प्लेसर बनते हैं। लेकिन, निश्चित रूप से, मोनाजाइट रेत को क्वार्ट्ज, जिक्रोन, रूटाइल रेत के साथ भी मिलाया जाता है ... इसलिए, थोरियम उत्पादन का पहला चरण शुद्ध मोनाजाइट सांद्रता प्राप्त करना है।

मोनाजाइट को अलग करने के लिए विभिन्न विधियों और उपकरणों का उपयोग किया जाता है। प्रारंभ में, खनिजों के घनत्व और विभिन्न तरल पदार्थों के साथ उनकी अस्थिरता में अंतर का उपयोग करके, इसे विघटनकर्ताओं और एकाग्रता तालिकाओं पर मोटे तौर पर अलग किया जाता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक और इलेक्ट्रोस्टैटिक सेपरेशन द्वारा फाइन सेपरेशन हासिल किया जाता है। इस प्रकार प्राप्त सांद्रण में 95-98% मोनाजाइट होता है। उसके बाद, सबसे कठिन हिस्सा शुरू होता है। थोरियम का पृथक्करण अत्यंत कठिन है, क्योंकि मोनाजाइट में ऐसे तत्व होते हैं जो थोरियम के गुणों के समान होते हैं - दुर्लभ पृथ्वी धातु, यूरेनियम ... सबसे सामान्य शब्दों में थोरियम के अलगाव के बारे में बात करते हैं।

सबसे पहले, खनिज "खोला" है। ऐसा करने के लिए, औद्योगिक परिस्थितियों में, मोनाजाइट को सल्फ्यूरिक एसिड या कास्टिक सोडा के गर्म केंद्रित समाधान के साथ इलाज किया जाता है। पहले मामले में बने थोरियम, यूरेनियम और दुर्लभ पृथ्वी के सल्फेट पानी में घुलनशील हैं। एक क्षारीय उद्घाटन के मामले में, मोनाजाइट के सबसे मूल्यवान घटक ठोस हाइड्रॉक्साइड के रूप में तलछट में रहते हैं, जो बाद में घुलनशील यौगिकों में परिवर्तित हो जाते हैं। दुर्लभ पृथ्वी से यूरेनियम और थोरियम का "वीनिंग" अगले चरण में होता है। अब, निष्कर्षण प्रक्रियाओं का मुख्य रूप से इसके लिए उपयोग किया जाता है। अक्सर, थोरियम और यूरेनियम को जलीय घोल से पानी-अमिश्रणीय ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट के साथ निकाला जाता है। यूरेनियम और थोरियम का पृथक्करण चयनात्मक पुन: निष्कर्षण के चरण में होता है। कुछ शर्तों के तहत, थोरियम एक कार्बनिक विलायक से नाइट्रिक एसिड के जलीय घोल में खींचा जाता है, जबकि यूरेनियम कार्बनिक चरण में रहता है। हम एक बार फिर इस बात पर जोर देना चाहते हैं कि यहां केवल एक योजनाबद्ध आरेख का वर्णन किया गया है - व्यवहार में, सब कुछ बहुत अधिक जटिल है।

थोरियम अलग होने के बाद इसके यौगिकों को धातु में बदलना आवश्यक है। दो विधियाँ सामान्य हैं: कैल्शियम धातु के साथ ThO2 डाइऑक्साइड या ThF 4 टेट्राफ्लोराइड की कमी और पिघले हुए थोरियम हैलाइड्स का इलेक्ट्रोलिसिस। आमतौर पर इन परिवर्तनों का उत्पाद थोरियम पाउडर होता है, जिसे बाद में 1100-1350 डिग्री सेल्सियस पर वैक्यूम में पाप किया जाता है।

विश्वसनीय विकिरण सुरक्षा की आवश्यकता से थोरियम उत्पादन की कई कठिनाइयाँ बढ़ जाती हैं।

रेडियोधर्मिता थोरियम का सबसे महत्वपूर्ण गुण है। लेकिन नई सुविधा में इस घटना के पहले गहन अध्ययन ने अप्रत्याशित परिणाम दिए। थोरियम की रेडियोधर्मिता एक अजीब असंगति द्वारा प्रतिष्ठित थी: चाहे प्रयोगकर्ता दरवाजा पटकता हो, छींकता हो या रोशनी करता हो, विकिरण की तीव्रता बदल जाती है। थोरियम के साथ काम शुरू करने वाले इस विषमता में सबसे पहले मॉन्ट्रियल के मैकगिल विश्वविद्यालय के दो युवा प्रोफेसर थे - ई. रदरफोर्ड और आर.बी. ओवेन्स। वे बहुत हैरान थे, जब प्रयोगशाला के सावधानीपूर्वक वेंटिलेशन के बाद, थोरियम की रेडियोधर्मिता पूरी तरह से अदृश्य हो गई! रेडियोधर्मिता वायु की गति पर निर्भर करती है ?!

यह मानना ​​स्वाभाविक था कि थोरियम से गतिविधि "उड़ा" जाती है क्योंकि क्षय की प्रक्रिया में एक रेडियोधर्मी गैसीय उत्पाद बनता है। इसे थोरियम, या थोरन के उत्सर्जन की खोज, अध्ययन और नाम दिया गया था। अब यह नाम अपेक्षाकृत कम ही प्रयोग किया जाता है: टोरी को आइसोटोप रेडॉन-220 के रूप में जाना जाता है।

जल्द ही, 1902 में, उसी मॉन्ट्रियल मैकगिल प्रयोगशाला में, एफ। सोड्डी ने एक और नए रेडियोधर्मी उत्पाद, थोरियम-एक्स को अंतिम नमक के घोल से अलग कर दिया। थोरियम-X जहाँ भी था थोरियम पाया गया, लेकिन थोरियम से अलग होने के बाद उसके विकिरण की तीव्रता में तेजी से गिरावट आई। चार दिनों से भी कम समय में, यह आधा हो गया और तेजी से गिरना जारी रहा! इसलिए अर्ध-जीवन की अवधारणा भौतिकी में आई। थोरियम-एक्स को बाद में रेडियम -224 का तुलनात्मक रूप से अल्पकालिक समस्थानिक पाया गया।

समय के साथ, थोरियम के रासायनिक परिवर्तनों के काफी उत्पादों की खोज की गई। रदरफोर्ड ने उनका अध्ययन किया, आनुवंशिक लिंक स्थापित किए। इन अध्ययनों के आधार पर, उन्होंने रेडियोधर्मी परिवर्तनों का नियम तैयार किया, और मई 1903 में वैज्ञानिक ने थोरियम की प्राकृतिक रेडियोधर्मी श्रृंखला के क्रमिक क्षय के लिए एक योजना प्रस्तावित की।

थोरियम काफी बड़े परिवार का पूर्वज निकला। "पूर्वज", "परिवार" - ये शब्द यहाँ छवि के लिए नहीं, बल्कि आम तौर पर स्वीकृत वैज्ञानिक शब्दों के रूप में दिए गए हैं। अपने परिवार में, थोरियम को कुलपति भी कहा जा सकता है: वह इस श्रृंखला में सबसे बड़ी दीर्घायु से प्रतिष्ठित है। थोरियम-232 का आधा जीवन (और लगभग सभी प्राकृतिक थोरियम 232 Th समस्थानिक है) 13.9 बिलियन वर्ष है। सभी "एक कुलीन परिवार की संतानों" की आयु अतुलनीय रूप से कम होती है: उनमें से सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले - मेसोथोरियम- I (रेडियम -228) का आधा जीवन 6.7 वर्ष है। अंतिम श्रृंखला के अधिकांश समस्थानिक केवल दिन, घंटे, मिनट, सेकंड और कभी-कभी मिलीसेकंड भी "लाइव" होते हैं। थोरियम-232 का अंतिम क्षय उत्पाद यूरेनियम की तरह ही सीसा है। लेकिन "यूरेनियम" लेड और "थोरियम" लेड बिल्कुल एक जैसे नहीं हैं। थोरियम अंततः लेड-208 में और यूरेनियम-238 लेड-206 में बदल जाता है।

क्षय दर की स्थिरता और खनिजों में माता-पिता और बेटी समस्थानिकों की संयुक्त उपस्थिति (एक निश्चित रेडियोधर्मी संतुलन में) ने 1904 की शुरुआत में यह स्थापित करने की अनुमति दी कि उनका उपयोग भूवैज्ञानिक आयु को मापने के लिए किया जा सकता है। यह विचार पहली बार अपने समय के सबसे प्रतिभाशाली दिमागों में से एक - पियरे क्यूरी द्वारा व्यक्त किया गया था।

कहानी

प्रकृति में होना

थोरियम लगभग हमेशा दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के खनिजों में पाया जाता है, जो इसके उत्पादन के स्रोतों में से एक के रूप में कार्य करता है। पृथ्वी की पपड़ी में थोरियम की मात्रा 8-13 g/t, समुद्री जल में - 0.05 ug/l है। आग्नेय चट्टानों में थोरियम की मात्रा अम्लीय (18 g/t) से घटकर क्षारीय (3 g/t) हो जाती है। पेगमाटाइट और पोस्टमैग्मैटिक प्रक्रियाओं के संबंध में थोरियम की एक महत्वपूर्ण मात्रा जमा हो जाती है, जबकि चट्टानों में पोटेशियम की मात्रा में वृद्धि के साथ इसकी सामग्री बढ़ जाती है। चट्टानों में थोरियम की उपस्थिति का मुख्य रूप यूरेनियम-थोरियम के मुख्य घटक या गौण खनिजों में एक आइसोमॉर्फिक अशुद्धता के रूप में होता है। कुछ अनुकूल परिस्थितियों (हैलोजन, क्षार और कार्बन डाइऑक्साइड में समाधान का संवर्धन) के तहत पोस्ट-मैग्मैटिक प्रक्रियाओं में, थोरियम हाइड्रोथर्मल समाधानों में माइग्रेट करने में सक्षम है और स्कर्न यूरेनियम-थोरियम और गार्नेट-डायोसाइड ऑर्थाइट-असर जमा में तय किया जा सकता है। यहां मुख्य थोरियम खनिज मोनाजाइट रेत और फेरिटोराइट हैं। थोरियम कुछ ग्रीसेन जमा में भी जमा होता है, जहां यह फेरिटोराइट में केंद्रित होता है या टाइटेनियम, यूरेनियम आदि युक्त खनिजों का निर्माण करता है। यह संरचना में शामिल है, अशुद्धियों के रूप में, यूरेनियम के साथ, लगभग किसी भी अभ्रक में, (फ्लोगोपाइट, मस्कोवाइट) , आदि) - रॉक बनाने वाले खनिज ग्रेनाइट। इसलिए, कुछ जमाओं के ग्रेनाइट (कमजोर होने के कारण, लेकिन मनुष्यों पर खतरनाक विकिरण के लंबे समय तक संपर्क के साथ) निर्माण के दौरान कंक्रीट के लिए भराव के रूप में उपयोग करने से प्रतिबंधित हैं।

जन्म स्थान

थोरियम मुख्य रूप से 12 खनिजों में पाया जाता है।

इन खनिजों के भंडार ऑस्ट्रेलिया, भारत, नॉर्वे, अमेरिका, कनाडा, दक्षिण अफ्रीका, ब्राजील, पाकिस्तान, मलेशिया, श्रीलंका, किर्गिस्तान और अन्य देशों में जाने जाते हैं।

खुदाई

थोरियम प्राप्त होने पर, थोरियम युक्त मोनाजाइट सांद्रता अम्ल या क्षार का उपयोग करके एक उद्घाटन के अधीन होते हैं। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को ट्रिब्यूटाइल फॉस्फेट और सॉर्प्शन के साथ निष्कर्षण द्वारा निकाला जाता है। इसके अलावा, थोरियम को डाइऑक्साइड, टेट्राक्लोराइड या टेट्राफ्लोराइड के रूप में धातु के यौगिकों के मिश्रण से अलग किया जाता है।

धातु थोरियम को 900-1000 डिग्री सेल्सियस पर मेटलोथर्मी (कैल्शियम, मैग्नीशियम या सोडियम) द्वारा हलाइड्स या ऑक्साइड से अलग किया जाता है:

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

रासायनिक गुण

थोरियम एक्टिनाइड परिवार से संबंधित है। फिर भी, इलेक्ट्रॉन कोशों का विशिष्ट विन्यास इसे कुछ गुणों में Ti, Zr, Hf के करीब बनाता है।

थोरियम +4, +3 और +2 ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रदर्शित करने में सक्षम है। सबसे स्थिर +4। थोरियम Br और I के साथ हैलाइड में ऑक्सीकरण अवस्था +3 और +2 प्रदर्शित करता है, जो ठोस चरण में मजबूत कम करने वाले एजेंटों की क्रिया से प्राप्त होता है। Th 4+ आयन को हाइड्रोलिसिस की एक मजबूत प्रवृत्ति और जटिल यौगिकों के निर्माण की विशेषता है।

थोरियम मूल अम्लों में खराब घुलनशील है। यह फ्लोरीन आयन की उपस्थिति में HCl (6-12 mol/l) और HNO 3 (8-16 mol/l) के सांद्र विलयनों में घुलनशील है। एक्वा रेजिया में आसानी से घुलनशील। कास्टिक क्षार के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

गर्म होने पर, यह हाइड्रोजन, हैलोजन, सल्फर, नाइट्रोजन, सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और कई अन्य तत्वों के साथ बातचीत करता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन वातावरण में 400-600°C पर यह ThH 2 हाइड्राइड बनाता है।

भौतिक गुण

थोरियम एक चांदी की सफेद, चमकदार, मुलायम, निंदनीय धातु है। धातु पायरोफोरिक है, इसलिए थोरियम पाउडर को मिट्टी के तेल में रखने की सलाह दी जाती है। हवा में, शुद्ध धातु धीरे-धीरे धूमिल और काली हो जाती है, गर्म होने पर यह प्रज्वलित होती है और डाइऑक्साइड के गठन के साथ एक चमकदार सफेद लौ के साथ जलती है। यह ठंडे पानी में अपेक्षाकृत धीरे-धीरे खराब हो जाता है, गर्म पानी में थोरियम और इस पर आधारित मिश्र धातुओं की जंग दर बहुत अधिक होती है।

1400 डिग्री सेल्सियस तक, थोरियम में घन चेहरा-केंद्रित जाली होती है; इस तापमान से ऊपर, घन शरीर-केंद्रित जाली स्थिर होती है। 1.4°K तापमान पर थोरियम अतिचालक गुण प्रदर्शित करता है।

गलनांक 1750°C; क्वथनांक 4788°C. 19.2, वाष्पीकरण 513.7 kJ/mol पिघलने की थैलीपी। इलेक्ट्रॉनों का कार्य फलन 3.51 eV है। आयनन ऊर्जा M → M+ , M+ → M2+, M2+ → M3+, M3+ → M4+ क्रमशः 587, 1110, 1978 और 2780 kJ/mol हैं।

आइसोटोप

2012 तक, थोरियम के 30 समस्थानिक और इसके कुछ न्यूक्लाइड के 3 और उत्तेजित मेटास्टेबल राज्यों को जाना जाता है।

थोरियम न्यूक्लाइड (थोरियम -232) में से केवल एक में पृथ्वी की आयु के संबंध में पर्याप्त रूप से लंबा आधा जीवन है, इसलिए, लगभग सभी प्राकृतिक थोरियम में केवल इस न्यूक्लाइड का समावेश होता है। इसके कुछ समस्थानिकों को प्राकृतिक नमूनों में ट्रेस मात्रा में निर्धारित किया जा सकता है, क्योंकि वे रेडियम, एक्टिनियम और थोरियम की रेडियोधर्मी श्रृंखला में शामिल हैं और ऐतिहासिक, अब अप्रचलित नाम हैं:

• रेडियोएक्टिनियम 227 Th
• रेडियोथोरियम 228 Th
• आयनियम 230 Th
• यूरेनियम Y 231 Th
• यूरेनियम X1 234 Th

सबसे स्थिर समस्थानिक 232 Th (आधा जीवन 14.05 बिलियन वर्ष), 230 Th (75380 वर्ष), 229 Th (7340 वर्ष), 228 Th (1.9116 वर्ष) हैं। शेष समस्थानिकों का आधा जीवन 30 दिनों से कम होता है (उनमें से अधिकांश का आधा जीवन 10 मिनट से कम होता है)।

आवेदन पत्र

थोरियम में कई अनुप्रयोग हैं जिनमें यह कभी-कभी एक अनिवार्य भूमिका निभाता है। तत्वों की आवर्त सारणी में इस धातु की स्थिति और नाभिक की संरचना ने परमाणु ऊर्जा के शांतिपूर्ण उपयोग के क्षेत्र में इसके उपयोग को पूर्व निर्धारित किया।

थोरियम-232 एक सम-सम समस्थानिक (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की एक सम संख्या) है, इसलिए यह थर्मल न्यूट्रॉन को विखंडित करने और परमाणु ईंधन होने में सक्षम नहीं है। लेकिन जब एक थर्मल न्यूट्रॉन पर कब्जा कर लिया जाता है, तो 232 Th योजना के अनुसार 233 U में बदल जाता है:

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

यूरेनियम-233 यूरेनियम-235 और प्लूटोनियम-239 जैसे विखंडन में सक्षम है, जो परमाणु ऊर्जा के विकास के लिए गंभीर संभावनाओं से कहीं अधिक खुलता है (

वर्तमान समय में ऊर्जा के बिना हमारे दैनिक जीवन की कल्पना करना कठिन है।इसके उपयोग और इसके डेरिवेटिव के उपयोग के बिना। मानव जाति के पूरे अस्तित्व के माध्यम से ऊर्जा एक लाल धागे की तरह चलती है। हर समय, "पंडितों" ने प्राप्त ज्ञान और हमारे आस-पास के प्राकृतिक स्रोतों, तत्वों को ऊर्जा प्राप्त करने और बदलने और अपनी जरूरतों को पूरा करने के लिए इसका उपयोग करने की मांग की।

इस संबंध में, विभिन्न वैज्ञानिक दिशाओं पर विचार और अध्ययन किया गया। बातचीत के दौरान और कुछ शर्तों के तहत उनकी प्रतिक्रिया के विभिन्न रासायनिक तत्वों के अध्ययन में सीधे व्यापक शोध किया गया था। आइए थोरियम जैसे प्रतीत होने वाले "अगोचर" रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व पर अपनी पसंद को रोकें।

थोरियम ऊर्जा के लाभ

थोरियम

मामूली थोरियम, करीब से जांच करने पर, वैज्ञानिक रासायनिक दुनिया में इसके प्रकट होने के इतिहास के बारे में काफी दिलचस्प तथ्य सामने आते हैं।

1. पहला तथ्य, हम मान लेंगे कि थोरियम तत्व की खोज "रेडियोधर्मिता" की अवधारणा से बहुत पहले की गई थी;
2. दूसरा यह है कि "थोरियम" तत्व का नाम रासायनिक तत्व की खोज से 13 साल पहले ही सामने आया था;
3. तीसरा दिलचस्प तथ्य यह है कि थोरियम तत्व को इसका नाम प्राचीन स्कैंडिनेवियाई सर्वशक्तिमान देवता थोर के सम्मान में मिला। स्कैंडिनेवियाई लोग थोर को युद्ध, गरज और बिजली का देवता मानते थे;
4. अगला ऐतिहासिक तथ्य शुद्ध थोरियम का उत्पादन है, अर्थात्, शुरू में थोरियम को उसके शुद्ध रूप में नहीं, बल्कि एक मिश्र धातु में खोजा गया था, जिसे बाद में 1828 में थोराइट नाम मिला - रसायनज्ञ बर्ज़ेलियस के बेताज राजा द्वारा। तत्व थोरियम अपने शुद्ध रूप में पहली बार 1882 में प्रसिद्ध स्वीडिश रसायनज्ञ निल्सन द्वारा प्राप्त किया गया था;
5. थोरियम की उपस्थिति के इतिहास में एक और महत्वपूर्ण घटना 1898 में शुद्ध थोरियम की रेडियोधर्मिता के निर्धारण के समय होती है, जो मारिया स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी के अनुसार, यूरेनियम की रेडियोधर्मिता से भी अधिक है।

और फिर भी - थोरियम, यह किस प्रकार का तत्व है: एक रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व जो आवर्त सारणी में 90 नंबर पर स्थित है और आवर्त प्रणाली के समूह III में शामिल है। इसकी बाहरी विशेषताएं एक चांदी-सफेद नरम धातु हैं, जो कमरे के तापमान पर हवा के साथ बातचीत करते समय, थोड़ा ऑक्सीकरण करती है और एक काले सुरक्षात्मक फिल्म के साथ कवर हो जाती है।

थोरियम बिजली संयंत्र - भविष्य की ऊर्जा

रोजमर्रा की जिंदगी में थोरियम का उपयोग

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, मानव जाति के लाभ के लिए कोई भी शोध और वैज्ञानिक खोज की जाती है। घरेलू और सामाजिक क्षेत्रों में उपयोग के लिए। प्रारंभ में, थोरियम का उपयोग 19वीं शताब्दी में प्रकाश व्यवस्था के लिए किया जाने लगा।

प्रकाश को सुचारू और उज्जवल बनाने के लिए, गैस हॉर्न पर कैप लगाए गए, जिसमें थोरियम और सेरियम ऑक्साइड शामिल थे।

बाद में, इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के साथ, थोरियम का उपयोग वैक्यूम ट्यूबों और में किया जाने लगा। इसके अलावा, टंगस्टन के लिए थोरियम योजक एक गरमागरम दीपक के फिलामेंट की संरचना को स्थिर करने में मदद करता है।

थोरियम ऊर्जा

आधुनिक वैज्ञानिक और तकनीकी दुनिया में, थोरियम का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है, जहाँ यह अक्सर एक अपूरणीय भूमिका निभाता है। धातु विज्ञान में, थोरियम का उपयोग गर्मी प्रतिरोध और आंसू प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए धातु के रूप में सफलतापूर्वक किया जाता है, इसका उपयोग विमानन उद्योग में हार्डनर के रूप में भी किया जाता है, ऑप्टिकल उद्योग में, थोरियम का उपयोग कांच के लिए एक योजक के रूप में किया जाता है, जिससे इसे बढ़ाना संभव हो जाता है अपवर्तक सूचकांक।

लेकिन थोरियम के उपयोग के विकास की सबसे आशाजनक शाखा सभी परमाणु ऊर्जा है। हालांकि अब। चेरनोबिल और फुकुशिमा के बाद, परमाणु दौड़ ने अपनी प्रासंगिकता खो दी है, फिर भी थोरियम परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के विकास और अनुसंधान के लिए यह समझ में आता है।

चूंकि थोरियम जनरेटर पर चल रहे वर्तमान परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तुलना करते समय, थोरियम परमाणु ऊर्जा संयंत्र तुरंत कई मामलों में अनुकूल रूप से खड़े हो जाते हैं।

• पृथ्वी की पपड़ी में थोरियम के भंडार यूरेनियम की तुलना में कई गुना अधिक हैं और अधिकांश चट्टानों में पाए जाते हैं, और थोरियम की उपस्थिति समुद्र के पानी में भी पाई जाती है।
• अगला लाभ यह है कि थोरियम को बिना संवर्धन के इसके निष्कर्षण के तुरंत बाद रिएक्टर में लोड किया जा सकता है, जो सामग्री के रिसाव को कम करता है और सुरक्षा के स्तर को काफी बढ़ाता है;
• प्राप्त ऊर्जा की मात्रा की तुलना भी यूरेनियम के पक्ष में नहीं है। चक्र से गुजरते समय, थोरियम के एक स्वर से यूरेनियम की समान मात्रा की तुलना में दो सौ गुना अधिक ऊर्जा प्राप्त होती है;
• साथ ही, थोरियम रिएक्टर का निर्विवाद लाभ यह है कि इसका निर्माण एक अलग पैमाने पर संभव है, अर्थात संभावना और, तदनुसार, छोटे बनाने का लाभ;
• थोरियम रिएक्टर का मुख्य लाभ इसकी सुरक्षा है। यह सामान्य और कम दबाव दोनों पर काम कर सकता है। यदि अचानक ऐसी स्थिति उत्पन्न होती है जिससे दबाव में वृद्धि होती है, तो थोरियम मिश्रण की मात्रा में वृद्धि होती है, जो घनत्व में कमी और परमाणु प्रतिक्रिया में मंदी का कारण बनती है, और तदनुसार, दबाव के विकास में एक ठहराव होता है। जिससे यह देखा जा सकता है कि ऐसे रिएक्टर के विस्फोट को सभी भौतिक नियमों के अनुसार बाहर रखा गया है।

थोरियम या यूरेनियम

और सब कुछ के अलावा, अगर हम थोरियम ऊर्जा में परिवर्तन के बारे में बात करते हैं, तो यह इतना शानदार और महंगा उपक्रम नहीं है। आखिरकार, मौजूदा मौजूदा परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के रिएक्टरों के आधुनिकीकरण और थोरियम ईंधन में उनके हस्तांतरण के साथ, 100 मिलियन डॉलर खर्च करना आवश्यक होगा, जबकि ऐसे आधुनिकीकृत परमाणु थोरियम संयंत्र की क्षमता कम से कम दो बार बढ़ जाएगी। अगर हम एक थोरियम रिएक्टर पर शुरू से एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र का निर्माण करते हैं - एक नया, तो इसके निर्माण के लिए लगभग 2-3 बिलियन डॉलर आवंटित करने की आवश्यकता होगी।

लेकिन अधिक विस्तृत विश्लेषण के साथ, ये राशियाँ इतनी अधिक नहीं लगती हैं, क्योंकि, सबसे पहले, परिमाण के कई आदेशों द्वारा ऊर्जा उत्पादन में वृद्धि के कारण ये लागत बहुत जल्दी चुकानी होगी। दूसरे, थोरियम रिएक्टर का सेवा जीवन कम से कम 100 वर्ष है, जबकि पचास साल तक ईंधन भरने के बिना काम करना (तुलना के लिए, यूरेनियम रिएक्टर हर डेढ़ से दो साल में ईंधन भरते हैं)। और, तीसरा, यदि संपूर्ण विश्व समुदाय परमाणु ऊर्जा के थोरियम ईंधन में संक्रमण की ओर उन्मुख होता है, तो बिजली की लागत में काफी कमी आएगी, और अपरिहार्य ऊर्जा संकट से बचना भी संभव होगा।

थोरियम (रासायनिक तत्व) थोरियम(अव्य। थोरियम), Th, एक रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व, परिवार का पहला सदस्य एक्टिनाइड्स, मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के III समूह में शामिल; परमाणु क्रमांक 90, परमाणु द्रव्यमान 232.038; चांदी सफेद नमनीय धातु। प्राकृतिक टी। व्यावहारिक रूप से एक लंबे समय तक रहने वाला आइसोटोप 232 थ होता है - इनमें से एक का पूर्वज रेडियोधर्मी श्रृंखला- आधा जीवन T 1/2 = 1.39 × 1010 वर्ष (इसके साथ संतुलन में 228 Th समस्थानिक की सामग्री नगण्य है - 1.37 × 10 - 8%) और चार अल्पकालिक समस्थानिक, जिनमें से दो संबंधित हैं रेडियोधर्मी श्रृंखला यूरेनियम - रेडियम: 234 Th (T 1/2 \u003d 24.1 दिन) और 230 Th (T 1/2 \u003d 8.0 × 104 वर्ष), बाकी - एक्टिनियम श्रृंखला के लिए: 231 Th (T 1/2 \) u003d 25, 6 घंटे) और 227 वें (टी 1/2 = 18.17 दिन)। कृत्रिम रूप से प्राप्त समस्थानिकों में से, 229 Th सबसे स्थिर (T 1/2 = 7340 वर्ष) है।

T. को 1828 में I. Ya द्वारा खोला गया था। बर्ज़ेलियसएक में साइनाइट्सनॉर्वे में। तत्व का नाम स्कैंडिनेवियाई पौराणिक कथाओं में गड़गड़ाहट के देवता के नाम पर रखा गया है - थोर, और खनिज - थोरियम सिलिकेट - थैराइट.

प्रकृति में वितरण।टी। पृथ्वी की पपड़ी के ऊपरी हिस्से का एक विशिष्ट तत्व है - ग्रेनाइट परत और तलछटी खोल, जहां इसमें वजन के हिसाब से औसतन 1.8 · 10 - 3% और 1.3 · 10 - 3% होता है। टी। अपेक्षाकृत कमजोर रूप से पलायन करने वाला तत्व है; यह मुख्य रूप से मैग्मैटिक प्रक्रियाओं में शामिल होता है, जो ग्रेनाइट, क्षारीय चट्टानों और पेगमाटाइट्स में जमा होता है। ध्यान केंद्रित करने की क्षमता कमजोर होती है। टी के 12 ज्ञात खनिज हैं (देखें। थोरियम अयस्क) टी. में निहित है monazite, urinite, जिक्रोन, एपेटाइट, ऑर्टाइट, आदि (देखें रेडियोधर्मी खनिज) टी का मुख्य औद्योगिक स्रोत मोनाजाइट प्लेसर (समुद्री और महाद्वीपीय) है। प्राकृतिक जल में विशेष रूप से थोड़ा टी होता है: ताजे पानी में 2 × 10–9%, समुद्र के पानी में 1 × 10–9%। यह जीवमंडल और जलतापीय समाधानों में बहुत कमजोर रूप से प्रवास करता है।

भौतिक और रासायनिक गुण।टी। दो संशोधनों के रूप में मौजूद है: 1400 डिग्री सेल्सियस (ए = 5.086 Å) तक के तापमान पर एक चेहरा-केंद्रित क्यूबिक जाली वाला ए-फॉर्म और 1400 से ऊपर के तापमान पर शरीर-केंद्रित क्यूबिक जाली के साथ बी-फॉर्म डिग्री सेल्सियस (ए = 4.11 )। घनत्व टी. (एक्स-रे ग्राफिक) 11.72 ग्राम/सेमी 3 (25 डिग्री सेल्सियस); ए-फॉर्म 3.59 में परमाणु व्यास, बी-फॉर्म 3.56 में; आयनिक त्रिज्या Th3+ 1.08 , Th4+ 0.99 ; टी पीएल 1750 डिग्री सेल्सियस; टी किप 3500 - 4200 डिग्री सेल्सियस।

मोलर ताप क्षमता टी। 27.32 केजे / (किमोल × के) 25 डिग्री सेल्सियस पर; 20 डिग्री सेल्सियस 40.19 डब्ल्यू / एम × के पर तापीय चालकता); रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 12.5 × 10 - 6 (25 - 100 डिग्री सेल्सियस); विद्युत प्रतिरोधकता 13×10–6–18×10–6 ओम×सेमी (25°С); विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक 3.6×10–3–4×10–3। टी. अनुचुंबकीय है; विशिष्ट चुंबकीय संवेदनशीलता 0.54 × 10–6 (20 डिग्री सेल्सियस)। 1.4K पर यह अतिचालकता की स्थिति में चला जाता है।

टी. ठंड में आसानी से विकृत हो जाता है; टी के यांत्रिक गुण दृढ़ता से इसकी शुद्धता पर निर्भर करते हैं, इसलिए, टी की तन्य शक्ति 150 से 290 एमएन / एम 2 (15 - 29 किग्रा / मिमी 2) से भिन्न होती है, ब्रिनेल कठोरता 450 से 700 एमएन / एम 2 ( 45 - 70 किग्रा / मिमी 2)। परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉनों का विन्यास Th 6d 2 7s 2 ।

हालांकि टी। एक्टिनाइड्स के परिवार से संबंधित है, हालांकि, कुछ गुणों में यह मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह IV के दूसरे उपसमूह के तत्वों के करीब भी है - Ti, Zr, Hf। अधिकांश यौगिकों में, T. की ऑक्सीकरण अवस्था +4 है।

टी। कमरे के तापमान पर हवा में थोड़ा ऑक्सीकरण करता है, एक काली सुरक्षात्मक फिल्म के साथ कवर हो जाता है; 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर यह थो 2 के गठन के साथ तेजी से ऑक्सीकरण करता है, एकमात्र ऑक्साइड जो 3200 डिग्री सेल्सियस पर पिघला देता है और इसमें उच्च रासायनिक स्थिरता होती है। ThO2 नाइट्रेट, ऑक्सालेट या हाइड्रॉक्साइड T के थर्मल अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है। 200 ° C से ऊपर के तापमान पर हाइड्रोजन के साथ, T. पाउडर हाइड्राइड्स ThH2, ThH3 और अन्य रचनाओं के निर्माण के साथ प्रतिक्रिया करता है। 700 - 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक वैक्यूम में, सभी हाइड्रोजन को थर्मामीटर से हटाया जा सकता है। जब नाइट्रोजन को 800 °C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो नाइट्राइड्स ThN और Th2 N3 बनते हैं, जो अमोनिया के निकलने के साथ पानी से विघटित हो जाते हैं। यह कार्बन के साथ दो कार्बाइड बनाता है, ThC और ThC2; वे मीथेन और एसिटिलीन की रिहाई के साथ पानी से विघटित हो जाते हैं। सल्फाइड ThS, Th2 S3, Th7 S12, ThS2 धातु को सल्फर वाष्प (600 - 800°C) से गर्म करके प्राप्त किया जा सकता है। टी। कमरे के तापमान पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है, अन्य हैलोजन के साथ - गर्म होने पर, ThX4 प्रकार के हलाइड्स के गठन के साथ (जहां एक्स एक हलोजन है)। हैलाइडों में से, ThF4 फ्लोराइड और ThCl4 क्लोराइड सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक महत्व के हैं। फ्लोराइड उच्च तापमान पर ThO2 पर HF की क्रिया द्वारा निर्मित होता है; क्लोराइड - ऊंचे तापमान पर कोयले के साथ ThO2 के मिश्रण के क्लोरीनीकरण द्वारा। फ्लोराइड पानी और खनिज एसिड में थोड़ा घुलनशील है; क्लोराइड, ब्रोमाइड और आयोडाइड हीड्रोस्कोपिक हैं और पानी में अत्यधिक घुलनशील हैं। सभी हैलाइडों के लिए, क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स ज्ञात हैं, जो जलीय विलयनों से क्रिस्टलीकरण द्वारा पृथक किए जाते हैं।

कॉम्पैक्ट टी। 100 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर धीरे-धीरे पानी में घुल जाता है, एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर हो जाता है। 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, यह सक्रिय रूप से पानी के साथ प्रतिक्रिया करके ThO2 बनाता है और हाइड्रोजन छोड़ता है। ठंड में, धातु धीरे-धीरे नाइट्रिक, सल्फ्यूरिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करती है, और आसानी से हाइड्रोक्लोरिक एसिड और एक्वा रेजिया में घुल जाती है। T. लवण क्रिस्टलीय हाइड्रेट के रूप में बनते हैं। पानी में लवण की घुलनशीलता भिन्न होती है: नाइट्रेट्स Th (NO3)4 × n H2 O अत्यधिक घुलनशील होते हैं; कम घुलनशील सल्फेट्स Th (SO4)2 × n H2 O, बेसिक कार्बोनेट ThOCO3 × 8H2 O, फॉस्फेट Th3 (PO4)4 × 4H2 O और ThP2 O7 × 2H2 O; Th(C2O4)2 ×6H2O ऑक्सालेट पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है। क्षार के घोल का T पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। Th (OH) 4 हाइड्रॉक्साइड पीएच रेंज 3.5–3.6 में टी लवण से अनाकार अवक्षेप के रूप में अवक्षेपित होता है। जलीय घोल में Th4+ आयनों को जटिल यौगिक और दोहरे लवण बनाने की स्पष्ट क्षमता की विशेषता होती है।

रसीद।टी. मुख्य रूप से मोनाजाइट सांद्रता से निकाला जाता है, जिसमें यह फॉस्फेट के रूप में निहित होता है। ऐसे सांद्रों को खोलने (अपघटित) करने की दो विधियाँ औद्योगिक महत्व की हैं:

1) 200 डिग्री सेल्सियस (सल्फेशन) पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचार;

2) 140 डिग्री सेल्सियस पर क्षार समाधान के साथ उपचार। सभी दुर्लभ-पृथ्वी तत्व, नाइट्रोजन और फॉस्फोरिक एसिड सल्फाटाइजेशन उत्पादों के सल्फ्यूरिक एसिड समाधान में गुजरते हैं। जब इस तरह के घोल का पीएच 1 से समायोजित किया जाता है, तो टी फॉस्फेट अवक्षेपित हो जाता है; अवक्षेप को नाइट्रिक एसिड में अलग और भंग कर दिया जाता है, और फिर टी। नाइट्रेट को एक कार्बनिक विलायक के साथ निकाला जाता है, जिससे टी। जटिल यौगिकों के रूप में आसानी से धोया जाता है। सांद्रों के क्षारीय उद्घाटन के दौरान, सभी धातुओं के हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप में रहते हैं, और ट्राइसोडियम फॉस्फेट घोल में चला जाता है। अवक्षेप को हाइड्रोक्लोरिक एसिड में अलग और भंग किया जाता है; इस विलयन के pH को 3.6–5 तक कम करने पर, T हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित होता है। ThO2, ThCl4, और ThF4, Th के पृथक और शुद्ध यौगिकों से प्राप्त किए जाते हैं, धातु Th के उत्पादन के लिए मुख्य प्रारंभिक सामग्री मेटलोथर्मिक विधियों द्वारा या पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा। मेटालोथर्मिक विधियों में 1100 - 1200 डिग्री सेल्सियस पर आर्गन वातावरण में CaCl2 की उपस्थिति में कैल्शियम के साथ ThO2 की कमी, 825 - 925 डिग्री सेल्सियस पर मैग्नीशियम के साथ ThCl4 की कमी, और उपस्थिति में कैल्शियम के साथ ThF4 की कमी शामिल है। ZnCl2 मिश्र धातु टी प्राप्त करने के लिए और 1100 डिग्री सेल्सियस पर एक वैक्यूम ओवन में मिश्र धातु को गर्म करके जस्ता के बाद के पृथक्करण। सभी मामलों में, टी. पाउडर या स्पंज के रूप में प्राप्त किया जाता है। पिघले हुए लवणों का इलेक्ट्रोलिसिस ThCl4 और NaCl युक्त इलेक्ट्रोलाइट्स से या ThF4, NaCl, KCl के मिश्रण से युक्त स्नान से किया जाता है। टी. को कैथोड पर पाउडर के रूप में छोड़ा जाता है, जिसे बाद में पानी या तनु क्षार से उपचार करके इलेक्ट्रोलाइट से अलग किया जाता है। एक कॉम्पैक्ट टी प्राप्त करने के लिए, पाउडर धातु विज्ञान की विधि का उपयोग किया जाता है (रिक्त स्थान को 1100 - 1350 डिग्री सेल्सियस पर वैक्यूम में पाप किया जाता है) या ZrO2 या BeO क्रूसिबल में वैक्यूम इंडक्शन भट्टियों में पिघलाया जाता है। विशेष रूप से उच्च शुद्धता का टी प्राप्त करने के लिए, लॉडाइड टी के थर्मल पृथक्करण की विधि का उपयोग किया जाता है।

आवेदन पत्र।थोरियेटेड कैथोड का उपयोग इलेक्ट्रॉन ट्यूबों में किया जाता है, और ऑक्साइड-थोरियम वाले का उपयोग मैग्नेट्रोन और उच्च-शक्ति जनरेटर ट्यूबों में किया जाता है। टंगस्टन में 0.8 - 1% ThO2 का जोड़ गरमागरम लैंप फिलामेंट्स की संरचना को स्थिर करता है। ThO2 का उपयोग आग रोक सामग्री के रूप में और उच्च तापमान भट्टियों में प्रतिरोध तत्व के रूप में भी किया जाता है। टी। और इसके यौगिकों का व्यापक रूप से कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक की संरचना में उपयोग किया जाता है, मैग्नीशियम और अन्य मिश्र धातुओं को मिश्र धातु के लिए, जो जेट विमानन और रॉकेट प्रौद्योगिकी में बहुत महत्व के हो गए हैं। धातु टी. का प्रयोग किया जाता है थोरियम रिएक्टर.

टी के साथ काम करते समय, आपको नियमों का पालन करना चाहिए विकिरण सुरक्षा.

ए एन ज़ेलिकमैन।

शरीर में टी.टी. पौधों और जानवरों के ऊतकों में लगातार मौजूद है। समुद्री प्लवक में टी के संचय का गुणांक (अर्थात, शरीर में इसकी एकाग्रता का अनुपात पर्यावरण में एकाग्रता का अनुपात) 1250 है, नीचे के शैवाल में 10 है, अकशेरुकी के नरम ऊतकों में 50-300 है, और मछली में 100 है। इसकी सांद्रता 3×10–7 से 1×10–5% तक, समुद्री जानवरों में 3×10–7 से 3×10–6% तक भिन्न होती है। टी. मुख्य रूप से यकृत और प्लीहा, साथ ही अस्थि मज्जा, लसीका ग्रंथियों और अधिवृक्क ग्रंथियों द्वारा अवशोषित होता है; जठरांत्र संबंधी मार्ग से खराब अवशोषित। मनुष्यों में, भोजन और पानी के साथ टी. का दैनिक सेवन 3 माइक्रोग्राम है; मूत्र और मल के साथ शरीर से उत्सर्जित (क्रमशः 0.1 और 2.9 एमसीजी)। टी। कम विषाक्तता है, हालांकि, एक प्राकृतिक रेडियोधर्मी तत्व के रूप में, यह जीवों के विकिरण की प्राकृतिक पृष्ठभूमि में योगदान देता है (देखें। पृष्ठभूमि रेडियोधर्मी).

जी जी पोलिकारपोव।

लिट।: थोरियम, इसका कच्चा माल, रसायन और प्रौद्योगिकी, एम।, 1960; ज़ेलिकमैन ए.एन., दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का धातुकर्म, थोरियम और यूरेनियम, एम।, 1961; एमिलीनोव वी.एस., इवस्त्युख और एन.ए.आई., परमाणु ईंधन का धातुकर्म, दूसरा संस्करण, एम।, 1968; सीबॉर्ग जी.टी., काट्ज़ जे., एक्टिनाइड तत्वों का रसायन, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम।, 1960; बोवेन, एच.जे.एम., जैव रसायन में ट्रेस तत्व, एल.एन. वाई।, 1966।

महान सोवियत विश्वकोश। - एम .: सोवियत विश्वकोश. 1969-1978 .

मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के III समूह में शामिल; परमाणु क्रमांक 90, परमाणु द्रव्यमान 232.038; चांदी की सफेद नमनीय धातु। प्राकृतिक थोरियम में व्यावहारिक रूप से एक लंबे समय तक रहने वाला 232 Th समस्थानिक होता है - रेडियोधर्मी श्रृंखला में से एक का पूर्वज - T ½ = 1.39 10 10 वर्षों के आधे जीवन के साथ (228 Th समस्थानिक की सामग्री, जो इसके साथ संतुलन में है) , नगण्य है - 1.37 10 - 8%) और चार अल्पकालिक समस्थानिक, जिनमें से दो यूरेनियम की रेडियोधर्मी श्रृंखला से संबंधित हैं - रेडियम: 234 Th (T ½ \u003d 24.1 दिन) और 230 Th (T ½ \u003d 8.0 10) 4 वर्ष), शेष - श्रृंखला एक्टिनियम के लिए: 23l Th (T ½ = 25.6 h) और 227 Th (T ½ = 18.17 दिन)। कृत्रिम रूप से प्राप्त समस्थानिकों में से, 229 Th सबसे स्थिर (T ½ = 7340 वर्ष) है।

थोरियम की खोज 1828 में जे. जे. बर्जेलियस ने नॉर्वे के एक सीनाइट में की थी। तत्व का नाम स्कैंडिनेवियाई पौराणिक कथाओं में गड़गड़ाहट के देवता के नाम पर रखा गया है - थोर, और खनिज - थोरियम सिलिकेट - थोराइट।

प्रकृति में थोरियम का वितरण।थोरियम पृथ्वी की पपड़ी के ऊपरी भाग का एक विशिष्ट तत्व है - ग्रेनाइट परत और तलछटी खोल, जहाँ इसमें वजन के अनुसार क्रमशः 1.8·10 -3% और 1.3·10 -3% होता है। थोरियम एक अपेक्षाकृत कमजोर रूप से पलायन करने वाला तत्व है; यह मुख्य रूप से मैग्मैटिक प्रक्रियाओं में शामिल होता है, जो ग्रेनाइट, क्षारीय चट्टानों और पेगमाटाइट्स में जमा होता है। ध्यान केंद्रित करने की क्षमता कमजोर होती है। 12 ज्ञात खनिज थोरियम हैं। थोरियम मोनाजाइट, यूरेनाइट, जिरकोन, एपेटाइट, ऑर्थाइट और अन्य में पाया जाता है। थोरियम का मुख्य औद्योगिक स्रोत मोनाजाइट प्लेसर (समुद्री और महाद्वीपीय) है। प्राकृतिक जल में विशेष रूप से थोड़ा थोरियम होता है: ताजे पानी में 2·10-9%, समुद्र के पानी में 1·10-9%। यह जीवमंडल और जलतापीय समाधानों में बहुत कमजोर रूप से प्रवास करता है।

थोरियम के भौतिक गुणथोरियम दो संशोधनों के रूप में मौजूद है: 1400 डिग्री सेल्सियस (ए = 5.086 Å) तक के तापमान पर एक चेहरा-केंद्रित क्यूबिक जाली के साथ α-फॉर्म और 1400 डिग्री से ऊपर के तापमान पर शरीर-केंद्रित क्यूबिक जाली के साथ β-फॉर्म। सी (ए = 4.11 )। थोरियम घनत्व (एक्स-रे) 11.72 ग्राम/सेमी 3 (25 डिग्री सेल्सियस); α-रूप में परमाणु व्यास 3.59 , β-रूप में 3.56 ; आयनिक त्रिज्या Th 3+ 1.08 , Th 4+ 0.99 ; टी पीएल 1750 डिग्री सेल्सियस; टी किप 3500-4200 डिग्री सेल्सियस।

थोरियम की दाढ़ ताप क्षमता 27.32 kJ/(kmol K) 25 डिग्री सेल्सियस पर है; 20 डिग्री सेल्सियस 40.19 डब्ल्यू / (एम के) पर तापीय चालकता; रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 12.5 10 -6 (25-100 डिग्री सेल्सियस); विद्युत प्रतिरोधकता 13 10 -6 - 18 10 -6 ओम सेमी (25 डिग्री सेल्सियस); विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक 3.6·10 -3 -4·10 -3 । थोरियम अनुचुंबकीय है; विशिष्ट चुंबकीय संवेदनशीलता 0.54 10 -6 (20 डिग्री सेल्सियस)। 1.4K पर यह अतिचालकता की स्थिति में चला जाता है।

ठंड में थोरियम आसानी से विकृत हो जाता है; थोरियम के यांत्रिक गुण दृढ़ता से इसकी शुद्धता पर निर्भर करते हैं, इसलिए थोरियम की तन्य शक्ति 150 से 290 MN / m 2 (15-29 kgf / mm 2), ब्रिनेल कठोरता 450 से 700 MN / m 2 (45-) से भिन्न होती है। 70 किग्रा/मिमी 2)। परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉनों का विन्यास Th 6d 2 7s 2 ।

थोरियम के रासायनिक गुणयद्यपि थोरियम एक्टिनाइड्स के परिवार से संबंधित है, हालांकि, कुछ गुणों में यह मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह IV के दूसरे उपसमूह के तत्वों के करीब भी है - Ti, Zr, Hf। अधिकांश यौगिकों में थोरियम की ऑक्सीकरण अवस्था +4 होती है।

थोरियम कमरे के तापमान पर हवा में थोड़ा ऑक्सीकरण करता है, एक काली सुरक्षात्मक फिल्म के साथ कवर हो जाता है; 400 °C से ऊपर यह ThO 2 के गठन के साथ तेजी से ऑक्सीकरण करता है - एकमात्र ऑक्साइड जो 3200 ° C पर पिघलता है और इसमें उच्च रासायनिक प्रतिरोध होता है। ThO2 थोरियम नाइट्रेट, ऑक्सालेट या हाइड्रॉक्साइड के थर्मल अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है। थोरियम 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके पाउडर हाइड्राइड्स टीएचएच 2, टीएचएच 3 और अन्य रचनाएं बनाता है। 700-800 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर वैक्यूम में थोरियम से सभी हाइड्रोजन को हटाया जा सकता है। जब नाइट्रोजन को 800 °C से ऊपर गर्म किया जाता है, तो ThN और Th 2 N 3 नाइट्राइड बनते हैं, जो अमोनिया की रिहाई के साथ पानी से विघटित हो जाते हैं। कार्बन से दो कार्बाइड बनते हैं - ThC और ThC 2 ; वे मीथेन और एसिटिलीन की रिहाई के साथ पानी से विघटित हो जाते हैं। सल्फाइड ThS, Th 2 S 3, Th 7 S 12, ThS 2 धातु को सल्फर वाष्प (600-800 °C) से गर्म करके प्राप्त किया जा सकता है। थोरियम कमरे के तापमान पर फ्लोरीन के साथ अन्य हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है - जब गरम किया जाता है, तो ThX 4 प्रकार के हलाइड्स (जहां एक्स हैलोजन है) के गठन के साथ। हैलाइडों में से, ThF 4 फ्लोराइड और ThCl 4 क्लोराइड सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक महत्व के हैं। फ्लोराइड उच्च तापमान पर ThO2 पर HF की क्रिया द्वारा निर्मित होता है; क्लोराइड - ऊंचे तापमान पर कोयले के साथ ThO2 के मिश्रण का क्लोरीनीकरण करके। फ्लोराइड पानी और खनिज एसिड में विरल रूप से घुलनशील है; क्लोराइड, ब्रोमाइड और आयोडाइड हीड्रोस्कोपिक हैं और पानी में अत्यधिक घुलनशील हैं। सभी हैलाइडों के लिए, क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स ज्ञात हैं, जो जलीय विलयनों से क्रिस्टलीकरण द्वारा पृथक किए जाते हैं।

100 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर कॉम्पैक्ट थोरियम धीरे-धीरे पानी में घुल जाता है, एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म के साथ कवर हो जाता है। 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, यह सक्रिय रूप से पानी के साथ प्रतिक्रिया करके ThO2 बनाता है और हाइड्रोजन छोड़ता है। ठंड में, धातु धीरे-धीरे नाइट्रिक, सल्फ्यूरिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करती है, और आसानी से हाइड्रोक्लोरिक एसिड और एक्वा रेजिया में घुल जाती है। थोरियम लवण क्रिस्टलीय हाइड्रेट के रूप में बनते हैं। पानी में लवण की घुलनशीलता भिन्न होती है: नाइट्रेट्स Th(NO 3) 4 nH 2 O अत्यधिक घुलनशील होते हैं; कम घुलनशील सल्फेट्स Th(SO 4) 2 nH 2 O, बेसिक कार्बोनेट ThOCO 3 8H 2 O, फॉस्फेट Th 3 (PO 4) 4 4H 2 O और ThP 2 O 7 2H 2 O; Th(C 2 O 4) 2 6H 2 O ऑक्सालेट व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील है। क्षार के घोल का थोरियम पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। हाइड्रॉक्साइड Th(OH) 4 एक अनाकार अवक्षेप के रूप में pH = 3.5-3.6 की सीमा में थोरियम लवण से अवक्षेपित होता है। जलीय घोल में Th 4+ आयनों को जटिल यौगिकों और दोहरे लवण बनाने की स्पष्ट क्षमता की विशेषता होती है।

थोरियम प्राप्त करना।थोरियम मुख्य रूप से मोनाजाइट सांद्रता से निकाला जाता है, जिसमें यह फॉस्फेट के रूप में होता है। ऐसे सांद्रों को खोलने (अपघटित) करने की दो विधियाँ औद्योगिक महत्व की हैं:

1) 200 डिग्री सेल्सियस (सल्फेशन) पर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचार;

2) 140 डिग्री सेल्सियस पर क्षार समाधान के साथ उपचार। सभी दुर्लभ पृथ्वी तत्व, थोरियम और फॉस्फोरिक एसिड सल्फाटाइजेशन उत्पादों के सल्फ्यूरिक एसिड समाधान में गुजरते हैं। जब इस तरह के घोल का पीएच 1 से समायोजित किया जाता है, तो थोरियम फॉस्फेट अवक्षेपित हो जाता है; अवक्षेप को नाइट्रिक एसिड में अलग और भंग कर दिया जाता है, और फिर थोरियम नाइट्रेट को एक कार्बनिक विलायक के साथ निकाला जाता है, जिससे थोरियम को जटिल यौगिकों के रूप में आसानी से धोया जाता है। सांद्रता के क्षारीय उद्घाटन के दौरान, सभी धातुओं के हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप में रहते हैं, और ट्राइसोडियम फॉस्फेट घोल में चला जाता है। अवक्षेप को हाइड्रोक्लोरिक एसिड में अलग और भंग किया जाता है; इस विलयन का pH 3.6-5 तक कम करने पर थोरियम हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित हो जाता है। पृथक और शुद्ध थोरियम यौगिकों से, ThO 2 , ThCl 4 और ThF 4 प्राप्त होते हैं - मेटलोथर्मिक विधियों द्वारा या पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धात्विक थोरियम के उत्पादन के लिए मुख्य प्रारंभिक सामग्री। धातु-थर्मल विधियों में शामिल हैं: 1100-1200 डिग्री सेल्सियस पर आर्गन वातावरण में सीएसीएल 2 की उपस्थिति में कैल्शियम के साथ टीएचओ 2 की कमी, 825-925 डिग्री सेल्सियस पर मैग्नीशियम के साथ टीएचसीएल 4 की कमी और टीएचएफ 4 की कमी के साथ 1100 डिग्री सेल्सियस पर वैक्यूम भट्टी में मिश्र धातु को गर्म करके थोरियम मिश्र धातु और बाद में जस्ता के पृथक्करण को प्राप्त करने के लिए ZnCl 2 की उपस्थिति में कैल्शियम। सभी मामलों में थोरियम पाउडर या स्पंज के रूप में प्राप्त होता है। पिघले हुए लवणों का इलेक्ट्रोलिसिस ThCl 4 और NaCl युक्त इलेक्ट्रोलाइट्स से किया जाता है, या स्नान में ThF 4, NaCl, KCl का मिश्रण होता है। थोरियम कैथोड पर पाउडर के रूप में अवक्षेपित होता है, जिसे बाद में पानी या तनु क्षार से उपचार करके इलेक्ट्रोलाइट से अलग किया जाता है। कॉम्पैक्ट थोरियम प्राप्त करने के लिए, पाउडर धातु विज्ञान की विधि का उपयोग किया जाता है (रिक्त स्थान की सिंटरिंग 1100-1350 डिग्री सेल्सियस पर निर्वात में की जाती है) या ZrO 2 या BeO से बने क्रूसिबल में प्रेरण वैक्यूम भट्टियों में पिघलती है। विशेष रूप से उच्च शुद्धता का थोरियम प्राप्त करने के लिए थोरियम आयोडाइड के तापीय वियोजन की विधि का उपयोग किया जाता है।

थोरियम का अनुप्रयोग।थोरियेटेड कैथोड का उपयोग इलेक्ट्रॉन ट्यूबों में किया जाता है, और ऑक्साइड-थोरियम वाले का उपयोग मैग्नेट्रोन और उच्च-शक्ति जनरेटर लैंप में किया जाता है। टंगस्टन में 0.8-1% ThO2 का जोड़ गरमागरम लैंप के फिलामेंट्स की संरचना को स्थिर करता है। ThO2 का उपयोग आग रोक सामग्री के रूप में और उच्च तापमान भट्टियों में प्रतिरोध तत्व के रूप में भी किया जाता है। थोरियम और इसके यौगिकों का व्यापक रूप से कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक की संरचना में, मैग्नीशियम और अन्य मिश्र धातुओं के लिए उपयोग किया जाता है, जो जेट विमानन और रॉकेट प्रौद्योगिकी में बहुत महत्व के हो गए हैं। थोरियम रिएक्टर में धात्विक थोरियम का प्रयोग किया जाता है।

थोरियम के साथ काम करते समय, विकिरण सुरक्षा नियमों का पालन किया जाना चाहिए।

शरीर में थोरियम।थोरियम लगातार पौधों और जानवरों के ऊतकों में मौजूद होता है। समुद्री प्लवक में थोरियम संचय गुणांक (यानी, शरीर में इसकी एकाग्रता का अनुपात पर्यावरण में एकाग्रता) - 1250, नीचे शैवाल में - 10, अकशेरुकी के नरम ऊतकों में - 50-300, मछली - 100। मीठे पानी के मोलस्क में (यूनिओ मैनकस) समुद्री जानवरों में इसकी सांद्रता 3 10 -7 से 1 10 -5% तक होती है, 3 10 -7 से 3 10 -6% तक। थोरियम मुख्य रूप से यकृत और प्लीहा, साथ ही अस्थि मज्जा, लसीका ग्रंथियों और अधिवृक्क ग्रंथियों द्वारा अवशोषित किया जाता है; जठरांत्र संबंधी मार्ग से खराब अवशोषित। मनुष्यों में, थोरियम का भोजन और पानी के साथ दैनिक सेवन 3 माइक्रोग्राम है; मूत्र और मल के साथ शरीर से उत्सर्जित (क्रमशः 0.1 और 2.9 एमसीजी)। थोरियम कम विषाक्तता का है, हालांकि, एक प्राकृतिक रेडियोधर्मी तत्व के रूप में, यह जीवों के विकिरण की प्राकृतिक पृष्ठभूमि में योगदान देता है।