Thorium(revised)
注:この記事は1998年に最初に出版され、2006年にeBook版のために更新されました。
概要
トリウムはアクチニドファミリーのメンバーです。 アクチニド元素は周期表の7行目にあります。 それらは90と103の間の原子番号を持っています。 周期表は、化学元素が互いにどのように関連しているかを示すチャートです。 アクチニドシリーズは、アクチニドファミリーに含まれることがある元素89、アクチニウムにちなんで命名された。,
トリウムは1828年にスウェーデンの化学者Jons Jakob Berzelius(1779-1848)によって発見された。 当時、ベルゼリウスはトリウムが放射性であることに気づいていなかった。 これは70年後の1898年にポーランド-フランスの物理学者マリー-キュリー（1867年-1934年）とイギリスの化学者ゲルハルト-C-シュミット（1864年-1949年）によって発見された。
トリウムは、商業用途がほとんどない比較的一般的な元素である。 核反応を利用して発電する原子力発電所では、いつか使用できるという希望があります。
シンボル
Th
原子番号
90
原子質量
232。,0381
ファミリー
アクチニド
発音
THOR-ee-um
発見と命名
1815年、Berzeliusはスウェーデンの法輪地区で発見された新しい鉱物を研究していました。 彼の分析から、彼は新しい要素を発見した。 彼はスカンジナビアの神トールに敬意を表して、要素トリウムを命名しました。
十年後、Berzeliusは彼が間違いを犯したと発表しました。 彼が発見した物質は新しい元素ではなく、化合物リン酸イットリウム（YPO4）であった。
その後まもなく、Berzeliusは再び彼が新しい要素を見つけたことを報告しました。 今回は彼が正しかった。, 彼はこの元素の名前としてトリウムを保持することを選んだ。
ベルゼリウスが発見した時点で、放射能の概念は不明であった。 放射能は要素が自発的に破壊し、放射を放つプロセスを示します。 そのプロセスでは、要素はしばしば新しい要素に変更されます。 放射能を研究した最初の科学者の一人はキュリーでした。 彼女とシュミットは1898年にベルゼリウスの”トリウムは放射性である”とほぼ同時期に発表した。
物理的性質
トリウムは銀白色で、柔らかく、金属であり、鉛に多少似ている。, それは打たれ、転がり、曲がり、切れ、形づき、そして幾分容易に溶接することができます。 その一般的な物理的性質は鉛のそれらに幾分類似しています。 それは約1,800°C（3,300°F）の融点および約4,500°C（8,100°F）の沸点を有する。 トリウムの密度は立方センチメートル当たり約11.7グラムである。
化学的性質
トリウムは酸に可溶であり、室温で酸素とゆっくりと反応する。 より高い温度では、それは酸素とより急速に反応し、二酸化トリウム（ThO2）を形成する。,
自然界での発生
トリウムは、地球の地殻に比較的豊富な元素です。 科学者たちは、地殻には要素の百万あたり約15部が含まれていると推定しています。 その事実は商業的観点から重要です。 このトリウムが存在も重要な放射性元素ウランを通じて行われています。 ウランは、電気を生成するために原子炉や核兵器（原子爆弾）を作るために使用されています。 科学者とトリウムで置き換えウランのことを実感させられた。, 利用可能なウランよりも多くのトリウムで、それはウランよりもトリウムで電気を作るために安くなります。
トリウムの最も一般的な鉱石は、トライトおよびモナザイトである。 モナザイトは、ビーチの砂の比較的一般的な形です。 それは、他の場所の中でも、フロリダのビーチで見つけることができます。 この砂は10%までトリウムを含むかもしれません。
ウランの代わりにトリウム？
Uラニウムは、今日の世界で最も重要な要素の一つです。 どうして？ その同位体の一つは核分裂を受ける。 核分裂は、中性子がウラン原子の核と衝突するときに起こる。, それが起こると、ウラン核は離れて分割されます。 膨大な量のエネルギーが放出されます。 そのエネルギーは、原子爆弾の形で大量破壊に使用することができ、または原子力発電所での平和的なエネルギー生産に使用することができます。
しかし、核分裂のためにウランを使用することには二つの問題があります。 まず、ウランの三つの同位体（ウラン234、ウラン235、ウラン238）のうち、一つのウラン235だけが核分裂を起こす。 第二の問題は、ウランのこの同位体は非常にまれであるということです。 ウランの1,000原子ごとのうち、ウラン235は七つだけである。, ウラン鉱石のトンは、この重要な同位体の少量を作るために処理され、濃縮されなければなりません。 それは困難で非常に高価です。
科学者たちは、ウランの別の同位体であるウラン233も核分裂を起こすことを知っています。 問題は、ウラン233が自然界では起こらないということです。 それでは、核兵器や原子力を作るためにどのように使うことができますか？
トリックは、トリウムの同位体、トリウム232から始めることです。 トリウム232は14億年という非常に長い半減期を持っている。, トリウム232に中性子が照射されると、最初にトリウム233、次にプロトアクチニウム233、最後にウラン233へと一連の核変化が起こる。 全体のプロセスは約一ヶ月かかります。 月末には、ウラン233の供給が生産されています。 ウランのこの同位体は、約163,000年、かなり長い半減期を持っています。 だから、一度それが作られたら、それは長い間周りにとどまります。 その後、核分裂に使用することができます。
科学者たちは、このプロセスを使用してウラン233を経済的に作る方法を見つけたいと考えています。 トリウムはウランよりもはるかに豊富です。, ウランよりもトリウムで核爆弾や原子力発電所を作る方がはるかに安いでしょう。
残念ながら、誰もプロセスを大規模に動作させる方法を考え出していません。 1979年にコロラド州プラットビルの近くにトリウムを用いた原子炉が建設された。 しかし、多くの経済的および技術的な問題が発生した。 十年間の運転の後、工場は閉鎖されました。 トリウムの核分裂植物の約束はまだ現実になっていません。,
いつかトリウムが原子力発電所で使用されることができるという希望があります。
同位体
トリウムの十数以上の同位体が知られている。 すべてが放射性です。 半減期が最も長い同位体はトリウム232である。 その半減期は約14億年である。 同位体は、元素の二つ以上の形態である。 同位体はそれらの質量数に応じて互いに異なる。 要素の名前に書き込まれた数は質量数である。, 質量数は、元素の原子の核内の陽子プラス中性子の数を表します。 陽子の数は元素を決定するが、いずれかの元素の原子中の中性子の数は変化する可能性がある。 それぞれの変化は同位体である。
放射性元素の半減期は、元素のサンプルの半分が分解するのにかかる時間です。 半減期（14億年）の後、わずか5グラムのトリウム232のサンプルが残されるだろう。 残りの5グラムは、新しい同位体を形成するために分解していたでしょう。,
抽出
モナザイト、トライト、または他の鉱物中のトリウムは、最初に二酸化トリウム（ThO2）に変換されます。 この二酸化トリウムをカルシウムで加熱して遊離元素を得る：
用途および化合物
トリウムおよびその化合物は比較的使用が少ない。 商業的に最も重要なトリウム化合物は二酸化トリウムである。 この化合物は、あらゆる酸化物の中で最も高い融点を有し、約3,300°C（6,000°F）である。 それは高温製陶術で使用されます。 セラミックは、砂や粘土などの土質の材料から作られた材料です。, 煉瓦、タイル、セメントおよび磁器は製陶術の例である。 二酸化トリウムは、特殊ガラスの製造および触媒としても使用される。 触媒は、任意の変更自体を受けることなく、化学反応をスピードアップまたは遅くするために使用される物質です。
ほとんどの人が二酸化トリウムを見た可能性が高いデバイスは、携帯用のガスランタンにあります。 これらの提灯にはマントルと呼ばれる派手な材料が含まれています。 マントルを通過するガスは、非常に熱く明るい白い炎を生成するために点火されます。 その炎はランタンのライトを提供する。, ほとんどのランタンのマントルは、かつては二酸化トリウムで作られていました。
ガスマントル中の二酸化トリウムは放射性である。 しかし、それは使用される量が非常に少ないので、人々には危険ではありません。 それでも、米国のガスマントルはもはやトリウムで作られていません。 より安全な代替物が発見されている。
もう一つのトリウム化合物であるフッ化トリウム(ThF4)は、映画プロジェクターやサーチライトのカーボンアークランプに使用されています。 カーボンアークランプは他の物質が（ThF4のような）加えられたカーボン（木炭）の部分を含んでいます。, 電流が炭素に通されると、明るい白色光が発せられます。 フッ化トリウムの存在は、この光をさらに明るくする。
健康への影響
すべての放射性物質と同様に、トリウムは人間や他の動物の健康に危険です。 それは扱われなければなりません大きな注意。 放射線を吸収する生きた細胞は、損傷または殺される。 放射性元素を吸入することは、壊れやすい内部組織を露出させるため、特に危険です。