თორიუმი არის ერთ-ერთი იმ რამდენიმე რადიოაქტიური ელემენტიდან, რომელიც აღმოაჩინეს „რადიოაქტიურობის“ კონცეფციამდე დიდი ხნით ადრე.

საინტერესოა, რომ ამ ელემენტის სახელი გაჩნდა ცამეტი წლით ადრე, ვიდრე რეალურად აღმოაჩინეს. ეს ხშირად არ ხდება.
გამოჩენილ შვედ მეცნიერს იენს იაკობ ბერცელიუსს მე-19 საუკუნის პირველ ნახევარში სამართლიანად უწოდებდნენ ქიმიკოსთა უგვირგვინო მეფეს. ენციკლოპედიური მცოდნე და შესანიშნავი ანალიტიკოსი, ბერცელიუსი ძალიან ნაყოფიერად მუშაობდა და შეცდომებს თითქმის არასოდეს უშვებდა. მისი ავტორიტეტი იმდენად მაღალი იყო, რომ მისი დროის ქიმიკოსთა უმეტესობამ, სანამ რაიმე მნიშვნელოვანი სამუშაოს შედეგი გამოაქვეყნებდა, ამის შესახებ შეტყობინება გაუგზავნა სტოკჰოლმში, ბერცელიუსს. მის ლაბორატორიაში განისაზღვრა იმდროინდელი ცნობილი ელემენტების უმეტესობის ატომური წონა (დაახლოებით 50), ცერიუმი და კალციუმი, სტრონციუმი და ბარიუმი, სილიციუმი და ცირკონიუმი იზოლირებული იქნა თავისუფალ მდგომარეობაში, აღმოაჩინეს სელენი და თორიუმი. მაგრამ სწორედ თორიუმის აღმოჩენისას დაუშვა უტყუარმა ბერცელიუსმა ორი შეცდომა.

1815 წელს, ფალუნის რეგიონში (შვედეთი) ნაპოვნი იშვიათი მინერალის ანალიზისას, ბერცელიუსმა აღმოაჩინა მასში ახალი ელემენტის ოქსიდი. ამ ელემენტს ეწოდა თორიუმი ყოვლისშემძლე ძველსკანდინავიური ღვთაების თორის პატივსაცემად. (ლეგენდის თანახმად, თორი ერთდროულად იყო მარსის და იუპიტერის კოლეგა - ომის, ჭექა-ქუხილის და ელვის ღმერთი.)

ათი წელი გავიდა მანამ, სანამ ბერცელიუსმა აღმოაჩინა თავისი შეცდომა: ნივთიერება, რომელიც მისი აზრით იყო თორიუმის ოქსიდი, სინამდვილეში უკვე ცნობილი იტრიუმის ფოსფატი იყო.

თორიუმის "დამარხვის" შემდეგ ბერცელიუსმა ის "აღადგინა". სამი წლის შემდეგ მას ნორვეგიიდან კიდევ ერთი იშვიათი მინერალი გაუგზავნეს, რომელსაც ახლა თორიტი ჰქვია (ThSiO 4). თორიტი შეიცავს 77%-მდე თორიუმის ოქსიდს ThO2. ბერცელიუსს არ გაუჭირდა ასეთი მკაფიო კომპონენტის აღმოჩენა. შერჩეული დედამიწის შესწავლის შემდეგ, ბერცელიუსი დარწმუნდა, რომ ეს იყო ახალი ელემენტის ოქსიდი, რომელსაც სახელი "თორიუმი" გადაეცა.

ბერცელიუსმა ვერ მიიღო სუფთა მეტალის თორიუმი. მართალია, მან შეამცირა ახალი ელემენტის ფტორიდის ნაერთები კალიუმით და მიიღო ნაცრისფერი ლითონის ფხვნილი, რომელიც ძლიერ დაბინძურებულია მინარევებით. ამ მინარევების გამო, ელემენტარული თორიუმის თვისებების აღწერაში მოხდა მეორე შეცდომა, უფრო სწორად, შეცდომების სერია.

თორიუმის სუფთა პრეპარატი მხოლოდ 1882 წელს მიიღო სხვა ცნობილმა შვედმა ქიმიკოსმა, სკანდიუმის აღმომჩენმა ლარს ფრედერიკ ნილსონმა.

შემდეგი მნიშვნელოვანი მოვლენა No90 ელემენტის ისტორიაში მოხდა 1898 წელს, როდესაც ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად და თითქმის ერთდროულად, მარია სკლოდოვსკა-კიურიმ და გერმანელმა მეცნიერმა ჰერბერტ შმიდტმა აღმოაჩინეს, რომ თორიუმი რადიოაქტიურია. სკლოდოვსკა-კიურიმ იმავდროულად აღნიშნა, რომ სუფთა თორიუმის აქტივობა უფრო მაღალია ვიდრე ურანის.

სწორედ რადიოაქტიურობაა No90 ელემენტის მიმართ ამჟამინდელი გაზრდილი ინტერესის მთავარი მიზეზი. თორიუმი სულ უფრო ხშირად გამოიყენება, როგორც ნედლეული ბირთვული ენერგიის ინდუსტრიაში.პირველადი ბირთვული საწვავის მოპოვება; მაგრამ ნუ გავუსწრებთ თავს.

სავსებით აშკარაა, რომ თორიუმის პირველი გაცნობა კაცობრიობას განსაკუთრებულს არაფერს ჰპირდებოდა. ჩვეულებრივი ნაცრისფერი თეთრი ლითონი, საკმაოდ ცეცხლგამძლე (დნობის წერტილი 1750 ° C), მაგრამ დაბალი სიმტკიცის და ძალიან არასტაბილური კოროზიის მიმართ. მაგალითად, ცხელ წყალში, თორიუმის და მასზე დაფუძნებული შენადნობების კოროზიის მაჩვენებელი ასჯერ უფრო მაღალია, ვიდრე ალუმინის. შესაბამისად, თორიუმი არ იყო საინტერესო, როგორც სტრუქტურული მასალა ან სტრუქტურული მასალების საფუძველი.

მალე გაირკვა, რომ თორიუმის დანამატები აძლიერებენ რკინასა და სპილენძზე დაფუძნებულ შენადნობებს, მაგრამ თორიუმს არ გააჩნდა რაიმე განსაკუთრებული უპირატესობა სხვა შენადნობ ელემენტებთან შედარებით. მრავალი წელი გავიდა, სანამ თორიუმთან შენადნობმა პრაქტიკული მნიშვნელობა შეიძინა. მაგნიუმზე დაფუძნებული მრავალკომპონენტიანი შენადნობები დღეს ფართოდ გამოიყენება საავიაციო და თავდაცვის ტექნოლოგიაში. თუთიასთან, მანგანუმთან, ცირკონიუმთან ერთად მათში შედის თორიუმი და იშვიათი დედამიწის ელემენტები. თორიუმი მნიშვნელოვნად ზრდის ამ მსუბუქი შენადნობების სიმტკიცეს და სითბოს წინააღმდეგობას, რომლებიც გამოიყენება რეაქტიული თვითმფრინავების, რაკეტების, ელექტრონული მოწყობილობების კრიტიკული ნაწილების დასამზადებლად...

ახლა თორიუმიიგი ასევე გამოიყენება როგორც კატალიზატორი - ნავთობის ორგანული სინთეზისა და გატეხვის პროცესებში, ასევე ნახშირისგან თხევადი საწვავის წარმოებაში. მაგრამ ეს ყველაფერი, ასე ვთქვათ, მე-20 საუკუნის შენაძენია. მე-19 საუკუნეში No90 ელემენტის მხოლოდ ერთმა ნაერთმა იპოვა პრაქტიკაში გზა - მისი დიოქსიდი ThO 2. მას იყენებდნენ გაზზე მომუშავე ბადეების წარმოებაში.

XIX საუკუნის ბოლოს. გაზის განათება უფრო გავრცელებული იყო, ვიდრე ელექტრო. გამოჩენილი ავსტრიელი ქიმიკოსის კარლ აუერ ფონ უელსბახის მიერ გამოგონილი ცერიუმისა და თორიუმის ოქსიდებისგან დამზადებულმა ქუდებიმ გაზარდა სიკაშკაშე და გარდაქმნა გაზის რქების ალის სპექტრი - მათი შუქი უფრო კაშკაშა და გლუვი გახდა.

თორიუმის დიოქსიდისგან - ძალიან ცეცხლგამძლე ნაერთისგან - ისინი ასევე ცდილობდნენ ჭურჭლის დამზადებას იშვიათი ლითონების დნობისთვის. მაგრამ, უმაღლეს ტემპერატურას გაუძლო, ეს ნივთიერება ნაწილობრივ იხსნება ბევრ თხევად ლითონში და აბინძურებს მათ. ამიტომ, ThO 2 ჭურჭელი ფართოდ არ ყოფილა გამოყენებული.

ალბათ, თორიუმის პრაქტიკულ გამოყენებაზე საუბარი საერთოდ უაზრო იქნებოდა, თუ კაცობრიობას მხოლოდ თორიუმი ჰქონოდა თორიტში ჩასმული. ეს მინერალი ძალიან მდიდარია, მაგრამ იშვიათი, ისევე როგორც სხვა მდიდარი თორიუმის მინერალი - თორანიტი (Th, U) O 2,

თუმცა, გასული საუკუნის ბოლოს, აუერ ფონ უელსბახის მონაწილეობით, ბრაზილიის ატლანტის სანაპიროზე დაიწყო მონაზიტური ქვიშის განვითარება. მინერალური მონაზიტი არის როგორც იშვიათი დედამიწის ელემენტების, ისე თორიუმის ყველაზე მნიშვნელოვანი წყარო. ზოგადად, ამ მინერალის ფორმულა ჩვეულებრივ ასე იწერება: (Ce, Th) RO 4, მაგრამ ის შეიცავს, ცერიუმის გარდა, ასევე ლანთანუმს, პრაზეოდიმს, ნეოდიმს და სხვა იშვიათ მიწებს. თორიუმის გარდა - ურანი.

თორიუმი მონაციტში, როგორც წესი, შეიცავს 2,5-დან 12%-მდე. მდიდარი მონაზიტის პლაცერები, ბრაზილიის გარდა, გვხვდება ინდოეთში, აშშ-ში, ავსტრალიაში და მალაიზიაში. ასევე ცნობილია ამ მინერალის ვენური საბადოები - სამხრეთ აფრიკაში.

ზემოთ ნახსენები თორიტი და თორანიტი (და ამ უკანასკნელის მრავალფეროვნება - ურანოთორიანიტი) ასევე ითვლება თორიუმის სამრეწველო მინერალებად, მაგრამ მათი წილი ამ ელემენტის მსოფლიო წარმოებაში სრულიად უმნიშვნელოა. ურანოთორიანიტის ყველაზე ცნობილი საბადო მდებარეობს კუნძულ მადაგასკარზე.

არასწორი იქნებოდა თორიუმი ძალიან იშვიათ ლითონად მივიჩნიოთ. დედამიწის ქერქში ეს არის 8-10 "4%, დაახლოებით იგივე, რაც ტყვია. მაგრამ თორიუმის ნედლეული ყოველთვის რთული ნედლეულია.

თორიუმის მოპოვება მონაზიტიდან

მონაზიტი არის გამძლე მინერალი, მდგრადია ამინდის მიმართ. ქანების ამინდობის დროს, რომელიც განსაკუთრებით ინტენსიურია ტროპიკულ და სუბტროპიკულ ზონებში, როდესაც თითქმის ყველა მინერალი ნადგურდება და იშლება, მონაზიტი არ იცვლება. ნაკადულები და მდინარეები მას ზღვაში ატარებენ სხვა სტაბილურ მინერალებთან ერთად - ცირკონი, კვარცი, ტიტანის მინერალები. ზღვების და ოკეანეების ტალღები ასრულებენ სანაპირო ზონაში დაგროვილი მინერალების განადგურებისა და დახარისხების სამუშაოს. მათი გავლენით ხდება მძიმე მინერალების კონცენტრაცია, რის გამოც პლაჟების ქვიშა მუქ ფერს იძენს. ასე წარმოიქმნება პლაჟებზე მონაცისტური პლაცერები. მაგრამ, რა თქმა უნდა, მონაზიტის ქვიშას ურევენ კვარცს, ცირკონს, რუტილის ქვიშასაც... ამიტომ, თორიუმის წარმოების პირველი ეტაპი წმინდა მონაზიტის კონცენტრატის მიღებაა.

მონაზიტის გამოსაყოფად გამოიყენება სხვადასხვა მეთოდი და მოწყობილობა. თავდაპირველად, იგი უხეშად იყოფა დეზინტეგრატორებსა და კონცენტრაციის ცხრილებზე, მინერალების სიმკვრივისა და მათი დამასველებლობის სხვაობის გამოყენებით სხვადასხვა სითხეებით. წვრილი გამოყოფა მიიღწევა ელექტრომაგნიტური და ელექტროსტატიკური გამოყოფით. ამგვარად მიღებული კონცენტრატი შეიცავს 95-98% მონაზიტს. ამის შემდეგ იწყება უმძიმესი ნაწილი. თორიუმის გამოყოფა უკიდურესად რთულია, ვინაიდან მონაზიტი შეიცავს ელემენტებს, რომლებიც თვისებებით მსგავსია თორიუმის - იშვიათი დედამიწის ლითონები, ურანი... მოდით ვისაუბროთ თორიუმის იზოლაციაზე ყველაზე ზოგადი ტერმინებით.

უპირველეს ყოვლისა, მინერალი "გახსნილია". ამისათვის, სამრეწველო პირობებში, მონაზიტს ამუშავებენ გოგირდმჟავას ან კაუსტიკური სოდის ცხელი კონცენტრირებული ხსნარებით. პირველ შემთხვევაში წარმოქმნილი თორიუმის, ურანის და იშვიათი მიწების სულფატები წყალში ხსნადია. ტუტე გახსნის შემთხვევაში მონაზიტის ყველაზე ღირებული კომპონენტები ნალექში რჩება მყარი ჰიდროქსიდების სახით, რომლებიც შემდეგ გარდაიქმნება ხსნად ნაერთებად. იშვიათი მიწებიდან ურანისა და თორიუმის "გამოცლა" შემდეგ ეტაპზე ხდება. ახლა ამისთვის ძირითადად გამოიყენება მოპოვების პროცესები. ყველაზე ხშირად, თორიუმი და ურანი ამოღებულია წყალხსნარებიდან წყალში შეურევადი ტრიბუტილ ფოსფატით. ურანისა და თორიუმის გამოყოფა ხდება შერჩევითი ხელახალი ექსტრაქციის ეტაპზე. გარკვეულ პირობებში, თორიუმი ორგანული გამხსნელიდან ამოღებულია აზოტის მჟავას წყალხსნარში, ხოლო ურანი რჩება ორგანულ ფაზაში. კიდევ ერთხელ გვინდა ხაზგასმით აღვნიშნოთ, რომ აქ მხოლოდ სქემატური დიაგრამაა აღწერილი - პრაქტიკაში ყველაფერი ბევრად უფრო რთულია.

თორიუმის გამოყოფის შემდეგ აუცილებელია მისი ნაერთების მეტალად გადაქცევა. გავრცელებულია ორი მეთოდი: ThO 2 დიოქსიდის ან ThF 4 ტეტრაფტორიდის რედუქცია კალციუმის მეტალთან და გამდნარი თორიუმის ჰალოიდების ელექტროლიზი. როგორც წესი, ამ გარდაქმნების პროდუქტია თორიუმის ფხვნილი, რომელიც შემდეგ ადუღდება ვაკუუმში 1100-1350°C ტემპერატურაზე.

თორიუმის წარმოების მრავალრიცხოვან სირთულეებს ამძიმებს საიმედო რადიაციული დაცვის საჭიროება.

რადიოაქტიურობა თორიუმის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებაა. მაგრამ ახალ დაწესებულებაში ამ ფენომენის პირველმა სიღრმისეულმა შესწავლამ მოულოდნელი შედეგი გამოიღო. თორიუმის რადიოაქტიურობა გამოირჩეოდა უცნაური შეუსაბამობით: ექსპერიმენტატორი კარს აჯახუნებს, აცემინებს თუ ანთებს, რადიაციის ინტენსივობა იცვლება. პირველი, ვინც ამ უცნაურობას წააწყდა, თორიუმთან მუშაობა დაიწყო, იყო მონრეალის მაკგილის უნივერსიტეტის ორი ახალგაზრდა პროფესორი - ე. რეზერფორდი და რ.ბ. ოუენსი. მათ ძალიან გაუკვირდათ, როდესაც ლაბორატორიის ფრთხილად ვენტილაციის შემდეგ, თორიუმის რადიოაქტიურობა სრულიად უხილავი გახდა! რადიოაქტიურობა დამოკიდებულია ჰაერის მოძრაობაზე?!

ბუნებრივი იყო ვივარაუდოთ, რომ აქტივობა თორიუმს "ამოიფანტება", რადგან დაშლის პროცესში წარმოიქმნება რადიოაქტიური აირისებრი პროდუქტი. იგი აღმოაჩინეს, შეისწავლეს და დაარქვეს თორიუმის, ანუ თორონის ემანაცია. ახლა ეს სახელი შედარებით იშვიათად გამოიყენება: ტორი უფრო ცნობილია როგორც იზოტოპი რადონი-220.

მალე, 1902 წელს, იმავე მონრეალ მაკგილის ლაბორატორიაში, ფ. სოდიმ გამოყო კიდევ ერთი ახალი რადიოაქტიური პროდუქტი, თორიუმ-X, ბოლო მარილის ხსნარიდან. თორიუმ-X აღმოაჩინეს ყველგან, სადაც თორიუმი იყო, მაგრამ თორიუმისგან გამოყოფის შემდეგ მისი გამოსხივების ინტენსივობა სწრაფად დაეცა. ოთხ დღეზე ნაკლებ დროში ის განახევრდა და განაგრძო ექსპონენციალურად ვარდნა! ასე რომ, ნახევარგამოყოფის ცნება ფიზიკაში შემოვიდა. მოგვიანებით აღმოჩნდა, რომ Thorium-X იყო რადიუმ-224-ის შედარებით ხანმოკლე იზოტოპი.

დროთა განმავლობაში აღმოაჩინეს თორიუმის ალქიმიური გარდაქმნების საკმაოდ ბევრი პროდუქტი. რეზერფორდმა შეისწავლა ისინი, დაამყარა გენეტიკური კავშირები. ამ კვლევებზე დაყრდნობით მან ჩამოაყალიბა რადიოაქტიური გარდაქმნების კანონი და 1903 წლის მაისში მეცნიერმა შემოგვთავაზა თორიუმის ბუნებრივი რადიოაქტიური სერიის თანმიმდევრული დაშლის სქემა.

თორიუმი საკმაოდ დიდი ოჯახის წინაპარი აღმოჩნდა. "წინაპარი", "ოჯახი" - ეს სიტყვები აქ მოცემულია არა გამოსახულების გულისთვის, არამედ როგორც ზოგადად მიღებული სამეცნიერო ტერმინები. თორიუმს თავის ოჯახში პატრიარქიც შეიძლებოდა ეწოდოს: ამ სერიალში ყველაზე დიდი ხანგრძლივობით გამოირჩევა. თორიუმ-232-ის ნახევარგამოყოფის პერიოდი (და თითქმის მთელი ბუნებრივი თორიუმი არის 232 Th იზოტოპი) არის 13,9 მილიარდი წელი. ყველა "კეთილშობილი ოჯახის შთამომავლების" ასაკი შეუდარებლად მოკლეა: მათგან ყველაზე ხანგრძლივ - მეზოთორიუმ-I (რადიუმი-228) ნახევარგამოყოფის პერიოდი 6,7 წელია. ბოლო სერიის იზოტოპების უმეტესობა "ცოცხლობს" მხოლოდ დღეებში, საათებში, წუთებში, წამებში და ზოგჯერ მილიწამებშიც კი. თორიუმ-232-ის საბოლოო დაშლის პროდუქტი არის ტყვია, ისევე როგორც ურანი. მაგრამ "ურანის" ტყვია და "თორიუმის" ტყვია არ არის ზუსტად იგივე. თორიუმი საბოლოოდ იქცევა ტყვიად-208, ხოლო ურანი-238 ტყვიად-206-ად.

დაშლის სიჩქარის მუდმივობამ და მინერალებში მშობელი და ქალიშვილი იზოტოპების ერთობლივი არსებობა (გარკვეულ რადიოაქტიურ წონასწორობაში) საშუალება მისცა უკვე 1904 წელს დაედგინათ, რომ მათი გამოყენება შესაძლებელია გეოლოგიური ასაკის გასაზომად. ეს იდეა პირველად გამოთქვა თავისი დროის ერთ-ერთმა ნათელმა გონებამ - პიერ კიურიმ.

ამბავი

ბუნებაში ყოფნა

თორიუმი თითქმის ყოველთვის გვხვდება იშვიათი დედამიწის ელემენტების მინერალებში, რომლებიც მისი წარმოების ერთ-ერთი წყაროა. თორიუმის შემცველობა დედამიწის ქერქში არის 8-13 გ/ტ, ზღვის წყალში - 0,05 მკგ/ლ. ცეცხლგამძლე ქანებში თორიუმის შემცველობა მჟავედან (18 გ/ტ) მცირდება ფუძემდე (3 გ/ტ). თორიუმის მნიშვნელოვანი რაოდენობა გროვდება პეგმატიტთან და პოსტმაგმატურ პროცესებთან დაკავშირებით, ხოლო მისი შემცველობა იზრდება კლდეებში კალიუმის რაოდენობის მატებასთან ერთად. ქანებში თორიუმის გაჩენის ძირითადი ფორმა არის ურანი-თორიუმის ძირითადი კომპონენტის, ან დამხმარე მინერალებში იზომორფული მინარევების სახით. პოსტ-მაგმატურ პროცესებში გარკვეულ ხელსაყრელ პირობებში (ხსნარების გამდიდრება ჰალოგენებით, ტუტეებით და ნახშირორჟანგით), თორიუმს შეუძლია მიგრაცია ჰიდროთერმულ ხსნარებში და დაფიქსირდეს სკარნურან-თორიუმის და გარნეტ-დიოფსიდის ორტიტის შემცველ საბადოებში. აქ თორიუმის ძირითადი მინერალებია მონაზიტის ქვიშა და ფერიტორიტი. თორიუმი ასევე გროვდება გრეიზენის ზოგიერთ საბადოში, სადაც კონცენტრირებულია ფერიტორიტში ან აყალიბებს მინერალებს, რომლებიც შეიცავს ტიტანს, ურანს და ა. და სხვ.) - ქანების წარმომქმნელი მინერალები გრანიტი. ამიტომ ზოგიერთი საბადოების გრანიტები (სუსტი, მაგრამ ადამიანზე საშიში რადიაციის გახანგრძლივებული ზემოქმედების გამო) აკრძალულია მშენებლობის დროს ბეტონის შემავსებლად გამოყენება.

Დაბადების ადგილი

თორიუმი ძირითადად გვხვდება 12 მინერალში.

ამ მინერალების საბადოები ცნობილია ავსტრალიაში, ინდოეთში, ნორვეგიაში, აშშ-ში, კანადაში, სამხრეთ აფრიკაში, ბრაზილიაში, პაკისტანში, მალაიზიაში, შრი-ლანკაში, ყირგიზეთსა და სხვა ქვეყნებში.

მაინინგი

თორიუმის მიღებისას, თორიუმის შემცველი მონაზიტის კონცენტრატები ექვემდებარება გახსნას მჟავების ან ტუტეების გამოყენებით. იშვიათი დედამიწის ელემენტების მოპოვება ხდება ტრიბუტილფოსფატით და სორბციით. გარდა ამისა, თორიუმი იზოლირებულია ლითონის ნაერთების ნარევიდან დიოქსიდის, ტეტრაქლორიდის ან ტეტრაფტორიდის სახით.

შემდეგ მეტალის თორიუმი იზოლირებულია ჰალოიდებისგან ან ოქსიდიდან მეტალოთერმიით (კალციუმი, მაგნიუმი ან ნატრიუმი) 900-1000 °C ტემპერატურაზე:

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

ქიმიური თვისებები

თორიუმი მიეკუთვნება აქტინიდების ოჯახს. მიუხედავად ამისა, ელექტრონული გარსების სპეციფიკური კონფიგურაცია მას გარკვეულ თვისებებში უახლოვდება Ti, Zr, Hf.

თორიუმს შეუძლია გამოავლინოს +4, +3 და +2 დაჟანგვის მდგომარეობა. ყველაზე სტაბილური +4. თორიუმი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს +3 და +2 ჰალოგენებში Br და I-ით, რომლებიც მიღებულია მყარ ფაზაში ძლიერი შემცირების აგენტების მოქმედებით. Th 4+ იონს ახასიათებს ჰიდროლიზისა და რთული ნაერთების წარმოქმნის ძლიერი მიდრეკილება.

თორიუმი ცუდად ხსნადია ძირითად მჟავებში. ის ხსნადია HCl-ის (6-12 მოლ/ლ) და HNO 3-ის (8-16 მოლ/ლ) კონცენტრირებულ ხსნარებში ფტორის იონის თანდასწრებით. ადვილად ხსნადი აკვა რეგიაში. არ რეაგირებს კაუსტიკური ტუტეებით.

გაცხელებისას ის ურთიერთქმედებს წყალბადთან, ჰალოგენებთან, გოგირდთან, აზოტთან, სილიციუმთან, ალუმინს და სხვა რიგ ელემენტებთან. მაგალითად, წყალბადის ატმოსფეროში 400-600°C ტემპერატურაზე ის ქმნის ThH 2 ჰიდრიდს.

ფიზიკური თვისებები

თორიუმი არის ვერცხლისფერი თეთრი, მბზინავი, რბილი, ელასტიური ლითონი. ლითონი პიროფორიულია, ამიტომ თორიუმის ფხვნილი რეკომენდირებულია ნავთის შესანახად. ჰაერში სუფთა ლითონი ნელ-ნელა ბნელდება და ბნელდება, გაცხელებისას აალდება და იწვის კაშკაშა თეთრი ალით დიოქსიდის წარმოქმნით. ცივ წყალში ის შედარებით ნელა კოროზირდება; ცხელ წყალში თორიუმის და მასზე დაფუძნებული შენადნობების კოროზიის მაჩვენებელი ძალიან მაღალია.

1400°C-მდე თორიუმს აქვს კუბური სახეზე ორიენტირებული გისოსი; ამ ტემპერატურის ზემოთ, კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსი სტაბილურია. 1.4°K ტემპერატურაზე თორიუმი ავლენს ზეგამტარ თვისებებს.

დნობის წერტილი 1750°C; დუღილის წერტილი 4788°C. დნობის ენთალპია 19,2, აორთქლება 513,7 კჯ/მოლ. ელექტრონების მუშაობის ფუნქციაა 3,51 ევ. იონიზაციის ენერგიები M → M+, M+ → M2+, M2+ → M3+, M3+ → M4+ არის 587, 1110, 1978 და 2780 კჯ/მოლი, შესაბამისად.

იზოტოპები

2012 წლის მონაცემებით ცნობილია თორიუმის 30 იზოტოპი და მისი ზოგიერთი ნუკლიდის კიდევ 3 აღგზნებული მეტასტაბილური მდგომარეობა.

თორიუმის მხოლოდ ერთ-ერთ ნუკლიდს (თორიუმ-232) აქვს საკმარისად ხანგრძლივი ნახევარგამოყოფის პერიოდი დედამიწის ასაკთან მიმართებაში, შესაბამისად, თითქმის მთელი ბუნებრივი თორიუმი მხოლოდ ამ ნუკლიდისგან შედგება. მისი ზოგიერთი იზოტოპი შეიძლება განისაზღვროს ბუნებრივ ნიმუშებში კვალი რაოდენობით, რადგან ისინი შედიან რადიუმის, აქტინიუმის და თორიუმის რადიოაქტიურ სერიაში და აქვთ ისტორიული, ახლა უკვე მოძველებული სახელები:

• radioactinium 227 Th
• რადიოტორიუმი 228 თ
• ionium 230 Th
• ურანი Y 231 Th
• ურანი X1 234 თ

ყველაზე სტაბილური იზოტოპებია 232 Th (ნახევარგამოყოფის პერიოდი 14,05 მილიარდი წელია), 230 Th (75380 წელი), 229 Th (7340 წელი), 228 Th (1,9116 წელი). დანარჩენ იზოტოპებს აქვთ ნახევარგამოყოფის პერიოდი 30 დღეზე ნაკლები (მათ უმეტესობას აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი 10 წუთზე ნაკლები).

განაცხადი

თორიუმს აქვს მრავალი აპლიკაცია, რომელშიც ის ზოგჯერ შეუცვლელ როლს ასრულებს. ამ ლითონის პოზიცია ელემენტთა პერიოდულ ცხრილში და ბირთვის სტრუქტურამ წინასწარ განსაზღვრა მისი გამოყენება ატომური ენერგიის მშვიდობიანი გამოყენების სფეროში.

თორიუმი-232 არის თანაბარი იზოტოპი (პროტონებისა და ნეიტრონების ლუწი რაოდენობა), ამიტომ მას არ შეუძლია თერმული ნეიტრონების დაშლა და იყოს ბირთვული საწვავი. მაგრამ როდესაც თერმული ნეიტრონი იჭერს, 232 Th იქცევა 233 U-ად სქემის მიხედვით:

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)))

ურანი-233-ს შეუძლია დაშლა, როგორც ურანი-235 და პლუტონიუმ-239, რაც ბირთვული ენერგიის განვითარების სერიოზულ პერსპექტივებს უხსნის.

ამჟამად ძნელი წარმოსადგენია ჩვენი ყოველდღიური ცხოვრება ენერგიის გარეშე.მისი გამოყენებისა და მისი წარმოებულების გამოყენების გარეშე. ენერგეტიკა წითელი ძაფივით გადის კაცობრიობის მთელ არსებობაში. ყოველთვის ცდილობდნენ გამოეყენებინათ მიღებული ცოდნა და ჩვენს ირგვლივ არსებული ბუნებრივი წყაროები, ელემენტები ენერგიის მისაღებად და გარდაქმნისთვის და მისი მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად.

ამასთან დაკავშირებით განხილული და შესწავლილი იყო სხვადასხვა სამეცნიერო მიმართულება. ჩატარდა უშუალოდ ვრცელი კვლევა მათი რეაქციის სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების შესწავლისას ურთიერთქმედების დროს და გარკვეულ პირობებში. მოდით შევაჩეროთ ჩვენი არჩევანი ისეთ ერთი შეხედვით „შეუმჩნეველი“ რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტის შესახებ, როგორიც არის თორიუმი.

თორიუმის ენერგიის სარგებელი

თორიუმი

მოკრძალებული თორიუმი, უფრო მჭიდრო შესწავლის შემდეგ, ავლენს საკმაოდ საინტერესო ფაქტებს სამეცნიერო ქიმიურ სამყაროში მისი გამოჩენის ისტორიის შესახებ.

1. პირველი ფაქტი, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ელემენტი თორიუმი აღმოჩენილი იქნა „რადიოაქტიურობის“ კონცეფციის გაჩენამდე დიდი ხნით ადრე;
2. მეორე ის არის, რომ ელემენტის სახელწოდება „თორიუმი“ თავად ქიმიური ელემენტის აღმოჩენამდე 13 წლით ადრე გაჩნდა;
3. მესამე საინტერესო ფაქტი არის ის, რომ ელემენტმა თორიუმმა მიიღო სახელი უძველესი სკანდინავიური ყოვლისშემძლე ღვთაების თორის პატივსაცემად. სკანდინავიელები თორს ომის, ჭექა-ქუხილის და ელვის ღმერთად მიიჩნევდნენ;
4. შემდეგი ისტორიული ფაქტი არის სუფთა თორიუმის წარმოება, კერძოდ, რომ თავდაპირველად თორიუმი აღმოაჩინეს არა მისი სუფთა სახით, არამედ შენადნობში, რომელმაც მოგვიანებით მიიღო სახელი თორიტი 1828 წელს - ქიმიკოსთა უგვირგვინო მეფე ბერცელიუსმა. ელემენტი თორიუმი სუფთა სახით პირველად 1882 წელს მიიღო ცნობილმა შვედმა ქიმიკოსმა ნილსონმა;
5. თორიუმის გამოჩენის ისტორიაში კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მოვლენა ხდება 1898 წელს სუფთა თორიუმის რადიოაქტიურობის დადგენის დროს, რომელიც მარია სკლოდოვსკა-კურიის თქმით, ურანის რადიოაქტიურობასაც კი აღემატება.

და მაინც - თორიუმი, როგორი ელემენტია ეს: რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი, რომელიც მდებარეობს პერიოდულ სისტემაში 90 ნომერზე და შედის პერიოდული სისტემის III ჯგუფში. მისი გარეგანი მახასიათებლებია ვერცხლისფერ-თეთრი რბილი ლითონი, რომელიც ოთახის ტემპერატურაზე ჰაერთან ურთიერთობისას ოდნავ იჟანგება და იფარება შავი დამცავი ფილმით.

თორიუმის ელექტროსადგურები - მომავლის ენერგია

თორიუმის გამოყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ნებისმიერი კვლევა და მეცნიერული აღმოჩენა კეთდება კაცობრიობის საკეთილდღეოდ. საყოფაცხოვრებო და სოციალურ ადგილებში გამოსაყენებლად. თავდაპირველად თორიუმის გამოყენება მე-19 საუკუნეში დაიწყო განათებისთვის.

იმისათვის, რომ განათება უფრო გლუვი და კაშკაშა ყოფილიყო, აირის რქებს ახურეს ქუდები, რომელშიც შედიოდა თორიუმი და ცერიუმის ოქსიდები.

მოგვიანებით, ელექტრონიკის განვითარებასთან ერთად, თორიუმის გამოყენება დაიწყო ვაკუუმურ მილებში და. ასევე, ვოლფრამის თორიუმის დანამატი ხელს უწყობს ინკანდესენტური ნათურის ძაფის სტრუქტურის სტაბილიზაციას.

თორიუმის ენერგია

თანამედროვე სამეცნიერო და ტექნიკურ სამყაროში თორიუმი გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში, სადაც ის ხშირად შეუცვლელ როლს ასრულებს. მეტალურგიაში თორიუმი წარმატებით გამოიყენება როგორც ლითონი სითბოს წინააღმდეგობის გასაზრდელად და ცრემლსაწინააღმდეგო წინააღმდეგობის გასაზრდელად, ასევე გამოიყენება საავიაციო ინდუსტრიაში, როგორც გამაგრება, ოპტიკურ ინდუსტრიაში თორიუმი გამოიყენება როგორც მინის დანამატი, რაც შესაძლებელს ხდის გაზრდის რეფრაქციული ინდექსი.

მაგრამ თორიუმის გამოყენების განვითარების ყველაზე პერსპექტიული ფილიალი არის მთელი ბირთვული ენერგია. მიუხედავად იმისა, რომ ახლა. ჩერნობილისა და ფუკუშიმას შემდეგ, ბირთვულმა რბოლამ დაკარგა აქტუალობა, თუმცა აზრი აქვს თორიუმის ატომური ელექტროსადგურების შემუშავებას და კვლევას.

მას შემდეგ, რაც ამჟამინდელი ატომური ელექტროსადგურებისა და თორიუმის გენერატორებზე მომუშავე ატომური ელექტროსადგურების შედარებისას, თორიუმის ატომური ელექტროსადგურები დაუყოვნებლივ გამოირჩევიან დადებითად რამდენიმე თვალსაზრისით.

• დედამიწის ქერქში თორიუმის მარაგი რამდენჯერმე აღემატება ურანის მარაგს და გვხვდება ქანების უმეტესობაში, ხოლო თორიუმის არსებობა ასევე გვხვდება ზღვის წყალში.
• შემდეგი უპირატესობა არის ის, რომ თორიუმი შეიძლება ჩაიტვირთოს დაუყოვნებლივ რეაქტორში მისი მოპოვებისთანავე გამდიდრების გარეშე, რაც ამცირებს მასალის გაჟონვას და მნიშვნელოვნად ზრდის უსაფრთხოების დონეს;
• მიღებული ენერგიის რაოდენობის შედარება ასევე არ არის ურანის სასარგებლოდ. ციკლის გავლისას თორიუმის ერთი ტონადან ორასჯერ მეტი ენერგია მიიღება, ვიდრე იგივე რაოდენობის ურანი;
• ასევე, თორიუმის რეაქტორის უდავო უპირატესობა ის არის, რომ მისი შექმნა სხვა მასშტაბით არის შესაძლებელი, ანუ პატარების შექმნის შესაძლებლობა და, შესაბამისად, სარგებელი;
• ისე, თორიუმის რეაქტორის მთავარი უპირატესობა მისი უსაფრთხოებაა. მას შეუძლია იმუშაოს როგორც ნორმალურ, ასევე შემცირებულ წნევაზე. თუ მოულოდნელად შეიქმნა სიტუაცია, რომელიც იწვევს წნევის მატებას, ხდება თორიუმის ნარევის მოცულობის ზრდა, რაც იწვევს სიმკვრივის დაქვეითებას და ბირთვული რეაქციის შენელებას და, შესაბამისად, წნევის ზრდის შეჩერებას. საიდანაც ჩანს, რომ ასეთი რეაქტორის აფეთქება გამორიცხულია ყველა ფიზიკური კანონის მიხედვით.

თორიუმი თუ ურანი

და ყველაფრის გარდა, თუ ვსაუბრობთ თორიუმის ენერგიაზე გადასვლაზე, ეს არ არის ისეთი ფანტასტიკური და ძვირადღირებული წამოწყება. ყოველივე ამის შემდეგ, ახლანდელი არსებული ატომური ელექტროსადგურების რეაქტორების მოდერნიზაციით და მათი თორიუმის საწვავზე გადატანითაც კი, საჭირო იქნება 100 მილიონი დოლარის დახარჯვა, ხოლო ასეთი მოდერნიზებული თორიუმის ატომური სადგურის სიმძლავრე გაიზრდება მინიმუმ ორჯერ. თუ თორიუმის რეაქტორზე ატომურ ელექტროსადგურს ნულიდან ავაშენებთ - ახალს, მაშინ მის ასაშენებლად დაახლოებით 2-3 მილიარდი დოლარის გამოყოფა იქნება საჭირო.

მაგრამ უფრო დეტალური ანალიზით, ეს თანხები არც ისე გადაჭარბებულად გამოიყურება, რადგან, პირველ რიგში, ეს ხარჯები ძალიან სწრაფად გადაიხდება ენერგიის გამომუშავების გაზრდის გამო რამდენიმე ბრძანებით. მეორეც, თორიუმის რეაქტორის მომსახურების ვადა მინიმუმ 100 წელია, ხოლო ორმოცდაათ წლამდე მუშაობს საწვავის შევსების გარეშე (შედარებისთვის, ურანის რეაქტორები ივსება ყოველ წელიწადნახევარიდან ორ წელიწადში ერთხელ). და, მესამე, თუ მთელი მსოფლიო საზოგადოება ორიენტირებული იქნება ბირთვული ენერგიის თორიუმის საწვავზე გადასვლაზე, მაშინ ელექტროენერგიის ღირებულება მნიშვნელოვნად შემცირდება და ასევე შესაძლებელს გახდის თავიდან ავიცილოთ გარდაუვალი მოახლოებული ენერგეტიკული კრიზისი.

თორიუმი (ქიმიური ელემენტი) თორიუმი(ლათ. Thorium), Th, რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი, ოჯახის პირველი წევრი აქტინიდები, შედის მენდელეევის პერიოდული სისტემის III ჯგუფში; ატომური ნომერი 90, ატომური მასა 232,038; ვერცხლისფერი თეთრი დრეკადი ლითონი. ბუნებრივი ტ. პრაქტიკულად შედგება ერთი დიდი ხნის იზოტოპისგან 232 Th - ერთის წინაპარი. რადიოაქტიური სერია- ნახევარგამოყოფის პერიოდით T 1/2 = 1,39 × 1010 წელი (მასთან წონასწორობაში მყოფი 228 Th იზოტოპის შემცველობა უმნიშვნელოა - 1,37 × 10 - 8%) და ოთხი ხანმოკლე იზოტოპი, რომელთაგან ორი ეკუთვნის რადიოაქტიური სერიის ურანი - რადიუმი: 234 Th (T 1/2 \u003d 24,1 დღე) და 230 Th (T 1/2 \u003d 8,0 × 104 წელი), დანარჩენი - აქტინიუმის სერიამდე: 231 Th (T 1/2 \ u003d 25, 6 სთ) და 227 Th (T 1/2 = 18,17 დღე). ხელოვნურად მიღებული იზოტოპებიდან ყველაზე სტაბილურია 229 Th (T 1/2 = 7340 წელი).

თ. 1828 წელს გაიხსნა ი.ია. ბერცელიუსიერთ-ერთში სიენიტებინორვეგიაში. ელემენტს სკანდინავიურ მითოლოგიაში ჭექა-ქუხილის ღმერთის - თორის სახელი ჰქვია, ხოლო მინერალს - თორიუმის სილიკატი - თორიტი.

განაწილება ბუნებაში.ტ. არის დედამიწის ქერქის ზედა ნაწილის - გრანიტის ფენისა და დანალექი გარსის დამახასიათებელი ელემენტი, სადაც შეიცავს, შესაბამისად, 1,8 · 10 – 3% და 1,3 · 10 – 3% წონით. T. შედარებით სუსტად მიგრირებადი ელემენტია; ის ძირითადად ჩართულია მაგმატურ პროცესებში, გროვდება გრანიტებში, ტუტე ქანებში და პეგმატიტებში. კონცენტრაციის უნარი სუსტია. ცნობილია თ-ის 12 მინერალი (იხ. თორიუმის მადნები). თ. შეიცავს მონაზიტი, ურანიტი, ცირკონი, აპატიტი, ორტიტი და ა.შ. (იხ რადიოაქტიური მინერალები). ტ-ის ძირითადი სამრეწველო წყაროა მონაზიტური პლაცერები (საზღვაო და კონტინენტური). ბუნებრივი წყლები შეიცავს განსაკუთრებით მცირე ტ.-ს: მტკნარ წყალში 2 × 10-9%, ზღვის წყალში 1 × 10-9%. ის ძალიან სუსტად მიგრირებს ბიოსფეროში და ჰიდროთერმულ ხსნარებში.

ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. T. არსებობს ორი მოდიფიკაციის სახით: a-ფორმა სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსით 1400 °C-მდე ტემპერატურაზე (a = 5.086 Å) და b-ფორმა სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსით 1400-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე. °C (a = 4,11 Å). სიმკვრივე T. (რენტგენის გრაფიკა) 11,72 გ/სმ 3 (25 °С); ატომური დიამეტრი a-ფორმაში 3,59 Å, b ფორმაში 3,56 Å; იონური რადიუსი Th3+ 1,08 Å, Th4+ 0,99 Å; t pl 1750 °C; t kip 3500 – 4200°C.

მოლური სითბოს სიმძლავრე T. 27,32 კჯ / (კმოლ × კ) 25 ° C-ზე; თერმული კონდუქტომეტრული 20 ° C 40.19 W / m × K); წრფივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი 12,5× 10 – 6 (25 – 100°C); ელექტრული წინაღობა 13×10–6–18×10–6 ohm×cm (25°С); ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი 3.6×10–3–4×10–3. T. პარამაგნიტურია; სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობა 0,54× 10–6 (20°C). 1.4K-ზე ის გადადის ზეგამტარობის მდგომარეობაში.

ტ. ადვილად დეფორმირდება სიცივეში; T.-ს მექანიკური თვისებები ძლიერ არის დამოკიდებული მის სიწმინდეზე, შესაბამისად, T.-ის დაჭიმვის სიძლიერე მერყეობს 150-დან 290 MN/m2-მდე (15 – 29 kgf/m2), ბრინელის სიმტკიცე 450-დან 700 MN/m2-მდე. 45 – 70 კგფ / მმ 2). Th 6d 2 7s 2 ატომის გარე ელექტრონების კონფიგურაცია.

მართალია T. მიეკუთვნება აქტინიდების ოჯახს, თუმცა, ზოგიერთი თვისებით ის ასევე ახლოსაა მენდელეევის პერიოდული სისტემის IV ჯგუფის მეორე ქვეჯგუფის ელემენტებთან - Ti, Zr, Hf. ნაერთების უმეტესობაში ტ.-ს აქვს +4 ჟანგვის მდგომარეობა.

T. ოდნავ იჟანგება ჰაერში ოთახის ტემპერატურაზე, იფარება შავი დამცავი ფილმით; 400°C-ზე ზემოთ ის სწრაფად იჟანგება ThO2-ის წარმოქმნით, ერთადერთი ოქსიდი, რომელიც დნება 3200°C-ზე და აქვს მაღალი ქიმიური სტაბილურობა. ThO2 მიიღება ნიტრატის, ოქსალატის ან T ჰიდროქსიდის თერმული დაშლით. წყალბადით 200 ° C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე, T. რეაგირებს ფხვნილი ჰიდრიდების ThH2, ThH3 და სხვა კომპოზიციების წარმოქმნით. ვაკუუმში 700 - 800°C ტემპერატურაზე, თერმომეტრიდან შესაძლებელია მთელი წყალბადის ამოღება. 800 °C-ზე ზევით აზოტში გაცხელებისას წარმოიქმნება ნიტრიდები ThN და Th2 N3, რომლებიც იშლება წყლის მიერ ამიაკის გამოყოფით. იგი ქმნის ორ კარბიდს ნახშირბადთან ერთად, ThC და ThC2; ისინი იშლება წყლის მიერ მეთანისა და აცეტილენის გამოყოფით. სულფიდები ThS, Th2 S3, Th7 S12, ThS2 შეიძლება მივიღოთ ლითონის გაცხელებით გოგირდის ორთქლით (600 – 800°C). T. რეაგირებს ფტორთან ოთახის ტემპერატურაზე, სხვა ჰალოგენებთან - გაცხელებისას ThX4 ტიპის ჰალოიდების წარმოქმნით (სადაც X არის ჰალოგენი). ჰალოიდებიდან ThF4 ფტორიდი და ThCl4 ქლორიდი ყველაზე მნიშვნელოვანი სამრეწველო მნიშვნელობისაა. ფტორი წარმოიქმნება HF-ის მოქმედებით ThO2-ზე ამაღლებულ ტემპერატურაზე; ქლორიდი - ThO2 ნახშირის ნარევის ქლორირებით მაღალ ტემპერატურაზე. ფტორი ოდნავ ხსნადია წყალში და მინერალურ მჟავებში; ქლორიდი, ბრომიდი და იოდიდი ჰიგიროსკოპიულია და წყალში ძალიან ხსნადია. ყველა ჰალოიდისთვის ცნობილია კრისტალური ჰიდრატები, რომლებიც იზოლირებულია წყალხსნარებიდან კრისტალიზაციით.

კომპაქტური T. 100 °C-მდე ტემპერატურაზე ნელა კოროზირდება წყალში და იფარება დამცავი ოქსიდის ფენით. 200 °C-ზე ზემოთ, ის აქტიურად რეაგირებს წყალთან, წარმოქმნის ThO2-ს და გამოყოფს წყალბადს. სიცივეში ლითონი ნელა რეაგირებს აზოტთან, გოგირდოვან და ჰიდროფთორმჟავასთან და ადვილად იხსნება მარილმჟავასა და აკვა რეგიაში. T. მარილები წარმოიქმნება კრისტალური ჰიდრატების სახით. წყალში მარილების ხსნადობა განსხვავებულია: ნიტრატები Th (NO3 )4 × n H2 O ძალიან ხსნადია; იშვიათად ხსნადი სულფატები Th (SO4)2 × n H2 O, ძირითადი კარბონატი ThOCO3 × 8H2 O, ფოსფატები Th3 (PO4)4 × 4H2 O და ThP2 O7 × 2H2 O; Th(C2O4)2 ×6H2O ოქსალატი პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში, ტუტე ხსნარებს მცირე გავლენა აქვთ T. Th(OH)4 ჰიდროქსიდის ნალექებზე T. მარილებიდან 3,5–3,6 pH დიაპაზონში ამორფული ნალექის სახით. Th4+ იონებს წყალხსნარებში ახასიათებთ რთული ნაერთების და ორმაგი მარილების წარმოქმნის გამოხატული უნარი.

ქვითარი. T. მოიპოვება ძირითადად მონაზიტის კონცენტრატებიდან, რომლებშიც მას შეიცავს ფოსფატის სახით. სამრეწველო მნიშვნელობისაა ასეთი კონცენტრატების გახსნის (დაშლის) ორი მეთოდი:

1) დამუშავება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით 200 °C ტემპერატურაზე (სულფაცია);

2) დამუშავება ტუტე ხსნარებით 140 °C-ზე. ყველა იშვიათი მიწიერი ელემენტი, აზოტი და ფოსფორის მჟავა გადადის სულფატიზაციის პროდუქტების გოგირდმჟავას ხსნარებში. როდესაც ასეთი ხსნარის pH რეგულირდება 1-მდე, T ფოსფატი ნალექი; ნალექს აცალკევებენ და ხსნიან აზოტმჟავაში, შემდეგ კი ორგანული გამხსნელით ამოიღებენ თ. ნიტრატს, საიდანაც რთული ნაერთების სახით თ. კონცენტრატების ტუტე გახსნისას, ყველა ლითონის ჰიდროქსიდი რჩება ნალექში და ტრინატრიუმის ფოსფატი გადადის ხსნარში. ნალექი გამოიყოფა და იხსნება მარილმჟავაში; ამ ხსნარის pH-ის 3,6-5-მდე დაწევით, T იშლება ჰიდროქსიდის სახით. ThO2, ThCl4 და ThF4 მიიღება Th.-ის იზოლირებული და გაწმენდილი ნაერთებიდან, რომლებიც ძირითადი საწყისი მასალებია მეტალის Th.-ის წარმოებისთვის მეტალოთერმული მეთოდებით ან გამდნარი მარილების ელექტროლიზით. მეტალოთერმული მეთოდები მოიცავს: ThO2-ის შემცირებას კალციუმით CaCl2-ის თანდასწრებით არგონის ატმოსფეროში 1100-1200°C ტემპერატურაზე, ThCl4-ის შემცირება მაგნიუმით 825-925°C-ზე და ThF4-ის შემცირება კალციუმით თანდასწრებით. ZnCl2-ის შენადნობის მისაღებად T. და თუთიის შემდგომი გამოყოფა შენადნობის გაცხელებით ვაკუუმურ ღუმელში 1100 °C-ზე. ყველა შემთხვევაში ტ. მიიღება ფხვნილის ან ღრუბლის სახით. გამდნარი მარილების ელექტროლიზი ხორციელდება ThCl4 და NaCl შემცველი ელექტროლიტებიდან ან ThF4, NaCl, KCl ნარევისგან შემდგარი აბანოებიდან. T. გამოიყოფა კათოდზე ფხვნილის სახით, რომელიც შემდეგ გამოიყოფა ელექტროლიტისაგან წყლით ან განზავებული ტუტეებით დამუშავებით. კომპაქტური ტ-ის მისაღებად გამოიყენება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდი (ბლანკები აგლომერდება ვაკუუმში 1100 – 1350°C) ან დნება ვაკუუმ ინდუქციურ ღუმელებში ZrO2 ან BeO ჭურჭელში. განსაკუთრებით მაღალი სისუფთავის T.-ს მისაღებად გამოიყენება ლოდიდ T-ის თერმული დისოციაციის მეთოდი.

განაცხადი.თორიირებული კათოდები გამოიყენება ელექტრონულ მილებში, ხოლო ოქსიდ-თორიუმის კათოდები გამოიყენება მაგნეტრონებში და მაღალი სიმძლავრის გენერატორის მილებში. 0.8 - 1% ThO2-ის დამატება ვოლფრამში ასტაბილურებს ინკანდესენტური ნათურის ძაფების სტრუქტურას. ThO2 გამოიყენება როგორც ცეცხლგამძლე მასალა და ასევე, როგორც წინააღმდეგობის ელემენტი მაღალი ტემპერატურის ღუმელებში. T. და მისი ნაერთები ფართოდ გამოიყენება ორგანული სინთეზის კატალიზატორების შემადგენლობაში, მაგნიუმის და სხვა შენადნობების შენადნობისთვის, რომლებსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს რეაქტიულ ავიაციაში და სარაკეტო ტექნოლოგიაში. გამოიყენება ლითონის T თორიუმის რეაქტორები.

თ.-თან მუშაობისას უნდა დაიცვათ წესები რადიაციული უსაფრთხოება.

A. N. Zelikman.

სხეულში თ.მცენარეთა და ცხოველთა ქსოვილებში მუდმივად იმყოფება თ. T-ის დაგროვების კოეფიციენტი (ანუ სხეულში მისი კონცენტრაციის შეფარდება გარემოში კონცენტრაციასთან) ზღვის პლანქტონში არის 1250, ქვედა წყალმცენარეებში 10, უხერხემლოების რბილ ქსოვილებში 50-300 და. თევზებში არის 100. მისი კონცენტრაცია მერყეობს 3×10-7-დან 1×10-5%-მდე, ზღვის ცხოველებში 3×10-7-დან 3×10-6%-მდე. T. შეიწოვება ძირითადად ღვიძლისა და ელენთის, აგრეთვე ძვლის ტვინის, ლიმფური ჯირკვლების და თირკმელზედა ჯირკვლების მიერ; ცუდად შეიწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან. ადამიანებში თ-ის ყოველდღიური მიღება საკვებთან და წყალთან ერთად შეადგენს 3 მიკროგრამს; გამოიყოფა ორგანიზმიდან შარდით და განავლით (0,1 და 2,9 მკგ, შესაბამისად). T. დაბალი ტოქსიკურობისაა, თუმცა, როგორც ბუნებრივი რადიოაქტიური ელემენტი, ხელს უწყობს ორგანიზმების დასხივების ბუნებრივ ფონს (იხ. ფონი რადიოაქტიურია).

გ.გ.პოლიკარპოვი.

ლიტ.: თორიუმი, მისი ნედლეული, ქიმია და ტექნოლოგია, მ., 1960; Zelikman A. N., Metalurgy of Rare Earth Metals, Thorium and Uranium, M., 1961; ემელიანოვი ვ. Seaborg G. T., Katz J., Chemistry of actinide elements, trans. ინგლისურიდან, მ., 1960; Bowen, H. J. M., Trace Elements in biochemistry, L.‒N. ი., 1966 წ.

დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია. 1969-1978 .

შედის მენდელეევის პერიოდული სისტემის III ჯგუფში; ატომური ნომერი 90, ატომური მასა 232,038; ვერცხლისფერი თეთრი დრეკადი ლითონი. ბუნებრივი თორიუმი პრაქტიკულად შედგება ერთი გრძელვადიანი 232 Th იზოტოპისგან - ერთ-ერთი რადიოაქტიური სერიის წინაპარი - ნახევარგამოყოფის პერიოდით T ½ = 1.39 10 10 წელი (მასთან წონასწორობაში მყოფი 228 Th იზოტოპის შემცველობა. , უმნიშვნელოა - 1,37 10 - 8%) და ოთხი ხანმოკლე იზოტოპი, რომელთაგან ორი მიეკუთვნება ურანი - რადიუმის რადიოაქტიურ სერიას: 234 Th (T ½ \u003d 24,1 დღე) და 230 Th (T ½ \u003d 8,0 10 4 წელი), დანარჩენი - აქტინიუმის სერიამდე: 23ლ Th (T ½ = 25,6 სთ) და 227 Th (T ½ = 18,17 დღე). ხელოვნურად მიღებული იზოტოპებიდან ყველაზე სტაბილურია 229 Th (T ½ = 7340 წელი).

თორიუმი აღმოაჩინა 1828 წელს J. J. Berzelius-ის მიერ ნორვეგიის ერთ-ერთ სიენიტში. ელემენტს სკანდინავიურ მითოლოგიაში ჭექა-ქუხილის ღმერთის - თორის სახელი ჰქვია, ხოლო მინერალს - თორიუმის სილიკატი - თორიტი.

თორიუმის გავრცელება ბუნებაში.თორიუმი დედამიწის ქერქის ზედა ნაწილის - გრანიტის ფენისა და დანალექი გარსისთვის დამახასიათებელი ელემენტია, სადაც საშუალოდ შეიცავს 1,8·10 -3% და 1,3·10 -3% წონით. თორიუმი შედარებით სუსტად მიგრირებადი ელემენტია; ის ძირითადად ჩართულია მაგმატურ პროცესებში, გროვდება გრანიტებში, ტუტე ქანებში და პეგმატიტებში. კონცენტრაციის უნარი სუსტია. ცნობილია თორიუმის 12 მინერალი. თორიუმი გვხვდება მონაციტში, ურანიტში, ცირკონში, აპატიტში, ორტიტში და სხვა. თორიუმის მთავარი სამრეწველო წყაროა მონაზიტის პლაცერები (საზღვაო და კონტინენტური). ბუნებრივი წყლები შეიცავს განსაკუთრებით მცირე თორიუმს: მტკნარ წყალში 2·10-9%, ზღვის წყალში 1·10-9%. ის ძალიან სუსტად მიგრირებს ბიოსფეროში და ჰიდროთერმულ ხსნარებში.

თორიუმის ფიზიკური თვისებები.თორიუმი არსებობს ორი მოდიფიკაციის სახით: α-ფორმა სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსით 1400 °C-მდე ტემპერატურაზე (a = 5.086 Å) და β-ფორმა სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსით 1400 °-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. C (a = 4.11 Å). თორიუმის სიმკვრივე (რენტგენი) 11,72 გ/სმ 3 (25 °C); ატომური დიამეტრი α-ფორმაში 3,59 Å, β ფორმაში 3,56 Å; იონური რადიუსი Th 3+ 1,08 Å, Th 4+ 0,99 Å; t pl 1750 °C; t kip 3500-4200 °C.

თორიუმის მოლური სითბოს მოცულობა არის 27,32 კჯ/(კმოლ K) 25°C-ზე; თერმული კონდუქტომეტრული 20 ° C 40.19 W / (მ K); წრფივი გაფართოების ტემპერატურული კოეფიციენტი 12,5 10 -6 (25-100 °C); ელექტრული წინაღობა 13 10 -6 - 18 10 -6 ohm სმ (25 °C); ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი 3.6·10 -3 -4·10 -3. თორიუმი პარამაგნიტურია; სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობა 0.54 10 -6 (20 °C). 1.4K-ზე ის გადადის ზეგამტარობის მდგომარეობაში.

თორიუმი ადვილად დეფორმირდება სიცივეში; თორიუმის მექანიკური თვისებები ძლიერ არის დამოკიდებული მის სიწმინდეზე, შესაბამისად, თორიუმის დაჭიმვის სიძლიერე მერყეობს 150-დან 290 MN / მ 2-მდე (15-29 კგფ / მმ 2), ბრინელის სიმტკიცე 450-დან 700 MN / მ 2-მდე (45- 70 კგფ/მმ 2). Th 6d 2 7s 2 ატომის გარე ელექტრონების კონფიგურაცია.

თორიუმის ქიმიური თვისებები.მართალია თორიუმი აქტინიდების ოჯახს მიეკუთვნება, თუმცა ზოგიერთი თვისებით ის ასევე ახლოსაა მენდელეევის პერიოდული სისტემის IV ჯგუფის მეორე ქვეჯგუფის ელემენტებთან - Ti, Zr, Hf. თორიუმს აქვს ჟანგვის მდგომარეობა +4 ნაერთების უმეტესობაში.

თორიუმი ოდნავ იჟანგება ჰაერში ოთახის ტემპერატურაზე, იფარება შავი დამცავი ფილმით; 400 °C-ზე ზემოთ ის სწრაფად იჟანგება ThO 2-ის წარმოქმნით - ერთადერთი ოქსიდი, რომელიც დნება 3200 °C ტემპერატურაზე და აქვს მაღალი ქიმიური წინააღმდეგობა. ThO 2 მიიღება თორიუმის ნიტრატის, ოქსალატის ან ჰიდროქსიდის თერმული დაშლით. თორიუმი რეაგირებს წყალბადთან 200 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე და წარმოქმნის ფხვნილ ჰიდრიდებს ThH 2 , ThH 3 და სხვა კომპოზიციებს. ვაკუუმში 700-800 ° C ტემპერატურაზე, მთელი წყალბადის ამოღება შესაძლებელია თორიუმიდან. 800 °C-ზე ზევით აზოტში გაცხელებისას წარმოიქმნება ThN და Th 2 N 3 ნიტრიდები, რომლებიც იშლება წყლის მიერ ამიაკის გამოყოფით. ნახშირბადთან ერთად აყალიბებს ორ კარბიდს - ThC და ThC 2; ისინი იშლება წყლის მიერ მეთანისა და აცეტილენის გამოყოფით. სულფიდები ThS, Th 2 S 3, Th 7 S 12, ThS 2 შეიძლება მივიღოთ ლითონის გოგირდის ორთქლით გაცხელებით (600-800 °C). თორიუმი რეაგირებს ფტორთან ოთახის ტემპერატურაზე, სხვა ჰალოგენებთან - გაცხელებისას ThX 4 ტიპის ჰალოიდების წარმოქმნით (სადაც X არის ჰალოგენი). ჰალოიდებიდან ThF 4 ფტორი და ThCl 4 ქლორიდი ყველაზე მნიშვნელოვანი სამრეწველო მნიშვნელობისაა. ფტორი წარმოიქმნება HF-ის მოქმედებით ThO 2-ზე ამაღლებულ ტემპერატურაზე; ქლორიდი - ThO 2 ნახშირის ნარევის ქლორირებით მაღალ ტემპერატურაზე. ფტორი ნაკლებად ხსნადია წყალში და მინერალურ მჟავებში; ქლორიდი, ბრომიდი და იოდიდი ჰიგიროსკოპიულია და წყალში ძალიან ხსნადია. ყველა ჰალოიდისთვის ცნობილია კრისტალური ჰიდრატები, რომლებიც იზოლირებულია წყალხსნარებიდან კრისტალიზაციით.

კომპაქტური თორიუმი 100 °C-მდე ტემპერატურაზე ნელ-ნელა კოროზირდება წყალში და იფარება დამცავი ოქსიდის ფენით. 200 °C-ზე ზემოთ, ის აქტიურად რეაგირებს წყალთან, წარმოქმნის ThO 2-ს და ათავისუფლებს წყალბადს. სიცივეში ლითონი ნელა რეაგირებს აზოტთან, გოგირდოვან და ჰიდროფთორმჟავასთან და ადვილად იხსნება მარილმჟავასა და აკვა რეგიაში. თორიუმის მარილები წარმოიქმნება კრისტალური ჰიდრატების სახით. წყალში მარილების ხსნადობა განსხვავებულია: ნიტრატები Th(NO 3) 4 nH 2 O ძლიერ ხსნადია; იშვიათად ხსნადი სულფატები Th(SO 4) 2 nH 2 O, ძირითადი კარბონატი ThOCO 3 8H 2 O, ფოსფატები Th 3 (PO 4) 4 4H 2 O და ThP 2 O 7 2H 2 O; Th(C 2 O 4) 2 6H 2 O ოქსალატი პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში. ტუტე ხსნარებს მცირე გავლენა აქვთ თორიუმზე. თჰ(OH) 4 ჰიდროქსიდი დალექილია თორიუმის მარილებიდან pH = 3,5-3,6 დიაპაზონში ამორფული ნალექის სახით. Th 4+ იონებს წყალხსნარებში ახასიათებთ რთული ნაერთების და ორმაგი მარილების წარმოქმნის გამოხატული უნარი.

თორიუმის მიღება.თორიუმი მოიპოვება ძირითადად მონაზიტის კონცენტრატებისგან, რომლებიც შეიცავს მას ფოსფატის სახით. სამრეწველო მნიშვნელობისაა ასეთი კონცენტრატების გახსნის (დაშლის) ორი მეთოდი:

1) დამუშავება კონცენტრირებული გოგირდის მჟავით 200 °C ტემპერატურაზე (სულფაცია);

2) დამუშავება ტუტე ხსნარებით 140 °C-ზე. ყველა იშვიათი დედამიწის ელემენტი, თორიუმი და ფოსფორის მჟავა გადადის სულფატიზაციის პროდუქტების გოგირდმჟავას ხსნარებში. როდესაც ასეთი ხსნარის pH რეგულირდება 1-მდე, ნალექი ჩნდება თორიუმის ფოსფატი; ნალექი გამოიყოფა და იხსნება აზოტის მჟავაში, შემდეგ კი თორიუმის ნიტრატი გამოიყოფა ორგანული გამხსნელით, საიდანაც თორიუმი ადვილად გამოირეცხება რთული ნაერთების სახით. კონცენტრატების ტუტე გახსნისას, ყველა ლითონის ჰიდროქსიდი რჩება ნალექში და ტრინატრიუმის ფოსფატი გადადის ხსნარში. ნალექი გამოიყოფა და იხსნება მარილმჟავაში; ამ ხსნარის pH-ის 3,6-5-მდე დაწევით თორიუმი ილექება ჰიდროქსიდის სახით. იზოლირებული და გასუფთავებული თორიუმის ნაერთებიდან მიიღება ThO 2 , ThCl 4 და ThF 4 - ძირითადი საწყისი მასალები მეტალის თორიუმის წარმოებისთვის მეტალოთერმული მეთოდებით ან გამდნარი მარილების ელექტროლიზით. ლითონ-თერმული მეთოდები მოიცავს: ThO 2-ის შემცირებას კალციუმით CaCl 2-ის თანდასწრებით არგონის ატმოსფეროში 1100-1200 ° C ტემპერატურაზე, ThCl 4-ის შემცირება მაგნიუმით 825-925 ° C-ზე და ThF 4-ის შემცირება. კალციუმი ZnCl 2-ის თანდასწრებით თორიუმის შენადნობის მისაღებად და თუთიის შემდგომი გამოყოფა შენადნობის გაცხელებით ვაკუუმურ ღუმელში 1100 °C-ზე. ყველა შემთხვევაში, თორიუმი მიიღება ფხვნილის ან ღრუბლის სახით. გამდნარი მარილების ელექტროლიზი ხორციელდება ThCl 4 და NaCl შემცველი ელექტროლიტებიდან, ან ThF 4, NaCl, KCl ნარევისგან შემდგარი აბანოებიდან. თორიუმი კათოდზე გროვდება ფხვნილის სახით, რომელიც შემდეგ გამოიყოფა ელექტროლიტიდან წყლით ან განზავებული ტუტეებით დამუშავებით. კომპაქტური თორიუმის მისაღებად გამოიყენება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდი (ბლანკების შერევა ხორციელდება ვაკუუმში 1100-1350 ° C ტემპერატურაზე) ან დნობა ინდუქციურ ვაკუუმ ღუმელებში ZrO 2 ან BeO-სგან დამზადებულ ჭურჭელში. განსაკუთრებით მაღალი სისუფთავის თორიუმის მისაღებად გამოიყენება თორიუმის იოდიდის თერმული დისოციაციის მეთოდი.

თორიუმის გამოყენება.თორიირებული კათოდები გამოიყენება ელექტრონულ მილებში, ხოლო ოქსიდ-თორიუმის კათოდები გამოიყენება მაგნეტრონებში და მაღალი სიმძლავრის გენერატორის ნათურებში. 0,8-1% ThO 2-ის დამატება ვოლფრამში ასტაბილურებს ინკანდესენტური ნათურების ძაფების სტრუქტურას. ThO 2 გამოიყენება როგორც ცეცხლგამძლე მასალა და ასევე, როგორც წინააღმდეგობის ელემენტი მაღალი ტემპერატურის ღუმელებში. თორიუმი და მისი ნაერთები ფართოდ გამოიყენება ორგანული სინთეზის კატალიზატორების შემადგენლობაში, მაგნიუმის და სხვა შენადნობების შენადნობისთვის, რომლებსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს რეაქტიულ ავიაციაში და სარაკეტო ტექნოლოგიაში. ლითონის თორიუმი გამოიყენება თორიუმის რეაქტორებში.

თორიუმთან მუშაობისას დაცული უნდა იყოს რადიაციული უსაფრთხოების წესები.

თორიუმი სხეულში.თორიუმი მუდმივად იმყოფება მცენარეთა და ცხოველთა ქსოვილებში. თორიუმის დაგროვების კოეფიციენტი (ანუ სხეულში მისი კონცენტრაციის თანაფარდობა გარემოში კონცენტრაციასთან) ზღვის პლანქტონში - 1250, ქვედა წყალმცენარეებში - 10, უხერხემლოების რბილ ქსოვილებში - 50-300, თევზებში - 100. მტკნარი წყლის მოლუსკებში. (Unio mancus ) მისი კონცენტრაცია მერყეობს 3 10 -7-დან 1 10 -5%-მდე, ზღვის ცხოველებში 3 10 -7-დან 3 10 -6%-მდე. თორიუმი შეიწოვება ძირითადად ღვიძლისა და ელენთა, აგრეთვე ძვლის ტვინის, ლიმფური ჯირკვლების და თირკმელზედა ჯირკვლების მიერ; ცუდად შეიწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან. ადამიანებში თორიუმის ყოველდღიური მიღება საკვებთან და წყალთან ერთად შეადგენს 3 მკგ-ს; გამოიყოფა ორგანიზმიდან შარდით და განავლით (0,1 და 2,9 მკგ, შესაბამისად). თორიუმი დაბალი ტოქსიკურობისაა, თუმცა, როგორც ბუნებრივი რადიოაქტიური ელემენტი, ხელს უწყობს ორგანიზმების დასხივების ბუნებრივ ფონს.