Thorium (revidert)
Merk: Denne artikkelen, som opprinnelig ble publisert i 1998, ble oppdatert i 2006 for ebok-utgaven.
Oversikt
Thorium er medlem av actinide familie. Den actinide elementer er plassert i Rad 7 av den periodiske tabellen. De har atomic tall mellom 90 og 103. Den periodiske tabellen er en oversikt som viser hvordan kjemiske elementer er knyttet til hverandre. Den actinide serien er oppkalt etter element 89, actinium, som er noen ganger inkludert i actinide familie.,
Thorium ble oppdaget i 1828 av den svenske kjemikeren Jons Jakob Berzelius (1779-1848). På den tiden, Berzelius visste ikke at thorium var radioaktivt. Det ble oppdaget 70 år senere, i 1898, av polsk-franske fysikeren Marie Curie (1867-1934) og engelske kjemiker Gerhard C. Schmidt (1864-1949).
Thorium er en relativt vanlig element med mange kommersielle programmer. Det er noe håp om at det en dag kan bli brukt i kjernekraftverk, som kjernefysiske reaksjoner er brukt til å generere elektrisitet.
SYMBOLET
Th
atomnummer
90
atommasse
232.,0381
FAMILIE
Actinide
UTTALE
THOR-ee-um
Discovery og navn
I 1815, Berzelius var å studere en ny mineral som er funnet i Falun-distriktet i Sverige. Fra sin analyse, konkluderte han med thathe hadde funnet et nytt element. Han heter grunnstoffet thorium, i ære av den Skandinaviske guden Tor.
Ti år senere, Berzelius kunngjorde at han hadde gjort en feil. Stoffet han hadde funnet var ikke et nytt element, men den sammensatte yttrium fosfat (YPO4).
Kort tid etterpå, Berzelius igjen han fortalte at han hadde funnet et nytt element. Denne gangen var han riktig., Han valgte å beholde thorium som navnet for dette elementet.
På den tiden Berzelius gjorde sin oppdagelse, og konseptet av radioaktivitet var ukjent. Radioaktivitet refererer til den prosessen som et element spontant bryter ned og avgir stråling. I denne prosessen, element ofte endres til et nytt element. En av de første forskerne å studere radioaktivitet ble Curie. Hun og Schmidt annonsert på nesten samme tid i 1898 som Berzelius» thorium var radioaktivt.
Fysiske egenskaper
Thorium er et sølvhvitt, mykt metall, noe lignende til å lede ., Det kan være hamret, valsede, bent, klippe, formet, og sveiset ganske enkelt. De generelle fysiske egenskaper er noe som ligner på de av bly. Det har et smeltepunkt på ca 1,800°C (3,300°F) og et kokepunkt på ca 4500°C (8,100°F). Tettheten av thorium er om 11.7 gram per kubikk centimeter.
Kjemiske egenskaper
Thorium er løselig i syrer og reagerer langsomt med oksygen ved romtemperatur. Ved høyere temperaturer, og reagerer med oksygen og mer raskt, og danner thorium karbondioksid (ThO2).,
Forekomst i naturen
Thorium er et relativt rikelig element i Jorden»s skorpe. Forskere anslår at jordskorpen inneholder ca 15 deler per million av elementet. Dette er et faktum som er viktig fra et kommersielt ståsted. Det betyr at thorium er mye mer tallrike enn en annen viktig radioaktive element, uran . Uran som brukes i kjernereaktorer til å generere elektrisitet og i å lage kjernefysiske våpen (atom-bomber). Forskere tror thorium kan erstatte uran for disse formålene., Med mer thorium enn uran tilgjengelig, det ville være billigere å lage strøm med thorium enn uran.
Den mest vanlige malm av thorium er thorite og monazite. Monazite er en relativt vanlig form for sand. Det kan være funnet, blant andre steder, på strendene i Florida. Dette sand kan inneholde opp til 10 prosent thorium.
Thorium i stedet for uran?
U ranium er en av de viktigste elementene i verden i dag. Hvorfor? En av dens isotoper gjennomgår fisjon. Fisjon oppstår når nøytroner kolliderer med kjernen av et uran atom., Når det skjer, uran kjernen splittes fra hverandre. Enorme mengder energi frigjøres. At energi kan brukes for masseødeleggelsesvåpen i form av atomvåpen, eller som brukes til fredelige energiproduksjon i kjernekraftverk.
Men det er to problemer med å bruke uran for fisjon. Først av uran»s tre isotoper (uran-234, uran-235 og uran-238), bare én—uran-235—gjennomgår fisjon. Det andre problemet er at denne isotopen uran er ganske sjeldne. Ut av hver 1000 atomer av uran, bare syv er uran-235., Tonn uran malm må behandles og beriket å gjøre små mengder av dette viktige isotop. Det er vanskelig og svært dyrt.
Forskere vet at en annen isotop av uran, uran-233, vil også gjennomgå fisjon. Problemet er at uran-233 ikke forekommer i naturen. Så hvordan kan det brukes til å lage atomvåpen eller kjernekraft?
trikset er å starte med en isotop av thorium, thorium-232. Thorium-232 har en svært lang halveringstid på 14 milliarder år., Hvis thorium-232 er bombardert med nøytroner, det går gjennom en serie av kjernefysiske endringer, først til thorium-233, deretter til protactinium-233, og til slutt til uran-233. Hele prosessen tar bare ca en måned. På slutten av måneden, en tilførsel av uran-233 har blitt produsert. Denne isotopen uran har en ganske lang halveringstid, om 163,000 år. Så når det har blitt gjort, det holder rundt for lang tid. Det kan deretter brukes for fisjon.
Forskere ønsker å finne en måte å bruke denne prosessen for å gjøre uran-233 økonomisk. Thorium er mye mer tallrike enn uran., Det ville være langt billigere å lage atombomber og kjernekraft anlegg med thorium enn uran.
Dessverre, ingen har funnet hvordan å få prosessen til å fungere i stor skala. En kjernefysisk reaktor ved bruk av thorium ble bygget i nærheten Platteville, Colorado, i 1979. Men, en rekke økonomiske og tekniske problemer utviklet. Etter bare ti års drift, anlegget ble stengt ned. Løftet av thorium fisjon planter har ennå til å bli virkelighet.,
Det er noen håper at thorium kan en dag bli brukt i kjernekraftverk, hvor kjernefysiske reaksjoner er brukt til å generere elektrisitet.
Isotoper
Mer enn to dusin isotoper av thorium er kjent. Alle er radioaktive. Den isotop med lengst halveringstid er thorium-232. Sin halveringstid er ca 14 milliarder år. Isotoper er to eller flere former av et element. Isotoper skiller seg fra hverandre i forhold til deres nukleontall. Antall skriftlig til theright av elementet»s navn er nukleontall., Massen tallet representerer antall protoner pluss nøytroner i kjernen av et atom av grunnstoffet. Antall protoner bestemmer element, men antall nøytroner i et atom av ett element kan variere. Hver variant er en isotop.
halveringstid av et radioaktivt element er den tiden det tar for halvparten av et utvalg av element for å bryte ned. Etter ett halvt liv (14 milliarder år), bare 5 gram av en ti-gram utvalg av thorium-232 ville være igjen. De resterende 5 gram ville ha brutt sammen for å danne en ny isotop.,
Utvinning
Det hevdes i monazite, thorite, eller andre mineraler er først konvertert til thorium karbondioksid (ThO2). Dette thorium karbondioksid varmes deretter opp med kalsium for å få gratis element:
Bruker og forbindelser
Thorium og dets forbindelser har relativt få bruker. De viktigste thorium sammensatte kommersielt er thorium karbondioksid. Denne forbindelsen har det høyeste smeltepunktet av alle oksid, om 3,300°C (For 6000°F). Det er brukt i høy-temperatur keramikk. En keramikk er et materiale laget av naturlige materialer, f.eks. sand eller leire., Murstein, fliser, sement, og porselen er eksempler på keramikk. Thorium karbondioksid er også brukt i produksjon av spesialitet glass og som en katalysator. En katalysator er et stoff som brukes for å øke eller senke hastigheten på en kjemisk reaksjon uten gjennomgår noen endring i seg selv.
Den ene enheten som de fleste folk er sannsynlig å ha sett thorium karbondioksid er i bærbare gass lykter. Disse lyktene inneholde en sløret materiale kalles en kappe. Gassen passerer gjennom mantelen er antent å produsere en veldig varm, lyse hvit flamme. Som flammen gir lys i lykten., Mantelen i de fleste lykter gang var laget av thorium karbondioksid fordi den kan bli svært varm uten å smelte.
Det hevdes karbondioksid i en gass mantelen er radioaktive. Men det er ingen fare for folk, fordi mengden som brukes er så liten. Likevel, gass mantles i Usa er ikke lenger laget med thorium. Tryggere erstatter er funnet.
en Annen thorium sammensatte, thorium fluor (ThF4), er brukt i karbon arc lamper for film-prosjektører og lyskastere. En karbon arc-lampen inneholder en del av karbon (kull) som andre stoffer (for eksempel ThF4) har blitt lagt til., Når en elektrisk strøm sendes gjennom carbon, det gir seg en lys hvitt lys. Forekomsten av thorium fluor gjør dette lyset enda lysere.
helseeffekter
Som med alle radioaktive materialer, thorium er farlig for helsen til mennesker og andre dyr. Den må håndteres withgreat forsiktig. Levende celler som absorberer stråling er skadet eller drept. Inhalering radioaktive element er spesielt farlig fordi det utsetter skjøre indre vev.