Thorium (revizuit)
Notă: Acest articol, publicat inițial în 1998, a fost actualizat în 2006 pentru ediția eBook.
Prezentare generală
Thorium este un membru al familiei actinidelor. Elementele actinide sunt situate în rândul 7 al tabelului periodic. Au numere atomice între 90 și 103. Tabelul periodic este o diagramă care arată modul în care elementele chimice sunt legate între ele. Seria actinidă este numită pentru elementul 89, actiniu, care este uneori inclus în familia actinidelor.,toriul a fost descoperit în 1828 de chimistul suedez Jons Jakob Berzelius (1779-1848). La acea vreme, Berzelius nu și-a dat seama că toriul era radioactiv. Aceasta a fost descoperită 70 de ani mai târziu, în 1898, de fizicianul polonez-francez Marie Curie (1867-1934) și chimistul englez Gerhard C. Schmidt (1864-1949).toriul este un element relativ comun, cu puține aplicații comerciale. Există unele speranțe că poate fi folosit într-o zi în centralele nucleare, în care reacțiile nucleare sunt folosite pentru a genera energie electrică.
simbol
Th
numărul ATOMIC
90
masa atomică
232.,0381
familie
Actinidă
pronunție
THOR-ee-um
descoperire și Denumire
În 1815, Berzelius studia un nou mineral găsit în districtul Falun din Suedia. Din analiza sa, el a concluzionat căel a găsit un element nou. El a numit elementul thorium, în onoarea zeului scandinav Thor.zece ani mai târziu, Berzelius a anunțat că a făcut o eroare. Substanța pe care a găsit-o nu era un element nou, ci compusul fosfat de ytriu (YPO4).la scurt timp după aceea, Berzelius a raportat din nou că a găsit un element nou. De data aceasta a avut dreptate., El a ales să păstreze toriul ca nume pentru acest element.în momentul în care Berzelius și-a făcut descoperirea, conceptul de radioactivitate nu era cunoscut. Radioactivitatea se referă la procesul prin care un element se descompune spontan și emite radiații. În acest proces, elementul se transformă adesea într-un element nou. Unul dintre primii oameni de știință care au studiat radioactivitatea a fost Curie. Ea și Schmidt au anunțat aproape în același timp în 1898 că Berzelius” thorium a fost radioactiv.
proprietăți fizice
Thorium este un metal alb argintiu, moale, oarecum similar cu plumbul ., Poate fi ciocanit, laminat, îndoit, tăiat, în formă și sudat destul de ușor. Proprietățile sale fizice generale sunt oarecum similare cu cele ale plumbului. Are un punct de topire de aproximativ 1,800°c (3,300°F) și un punct de fierbere de aproximativ 4,500°c (8,100°F). Densitatea toriului este de aproximativ 11,7 grame pe centimetru cub.
proprietăți chimice
toriul este solubil în acizi și reacționează lent cu oxigenul la temperatura camerei. La temperaturi mai ridicate, reacționează mai rapid cu oxigenul, formând dioxid de toriu (ThO2).,
apariția în natură
toriul este un element relativ abundent în crusta pământului. Oamenii de știință estimează că crusta conține aproximativ 15 părți pe milion de element. Acest fapt este important din punct de vedere comercial. Aceasta înseamnă că toriul este mult mai abundent decât un alt element radioactiv important, uraniul . Uraniul este utilizat în reactoarele nucleare pentru a genera energie electrică și pentru a face arme nucleare (bombe atomice). Oamenii de știință cred că toriul poate înlocui uraniul în aceste scopuri., Cu mai mult toriu decât uraniu disponibile, ar fi mai ieftin pentru a face energie electrică cu toriu decât uraniu.cele mai frecvente minereuri de toriu sunt thoritul și monazitul. Monazitul este o formă relativ comună de nisip de plajă. Acesta poate fi găsit, printre alte locuri, pe plajele din Florida. Acest nisip poate conține până la 10% toriu.
toriu în loc de uraniu?
U ranium este unul dintre cele mai importante elemente din lumea de astăzi. De ce? Unul dintre izotopii săi suferă fisiune nucleară. Fisiunea nucleară are loc atunci când neutronii se ciocnesc cu nucleul unui atom de uraniu., Când se întâmplă asta, nucleul de uraniu se desparte. Cantități enorme de energie sunt eliberate. Această energie poate fi utilizată pentru distrugerea în masă sub formă de bombe atomice sau pentru producerea de energie pașnică în centralele nucleare.dar există două probleme cu utilizarea uraniului pentru fisiunea nucleară. În primul rând, din trei izotopi ai uraniului (uraniu-234, uraniu-235 și uraniu-238), doar unul—uraniu-235—suferă fisiune. A doua problemă este că acest izotop al uraniului este destul de rar. Din fiecare 1.000 de atomi de uraniu, doar șapte sunt uraniu-235., Tone de minereu de uraniu trebuie să fie prelucrate și îmbogățit pentru a face cantități mici de acest izotop critic. Este dificil și extrem de scump.oamenii de știință știu că un alt izotop al uraniului, uraniul-233, va suferi, de asemenea, fisiune. Problema este că uraniul-233 nu apare în natură. Deci, cum poate fi folosit pentru a face arme atomice sau energie nucleară?trucul este să începeți cu un izotop de toriu, toriu-232. Thorium – 232 are un timp de înjumătățire foarte lung de 14 miliarde de ani., Dacă toriul-232 este bombardat cu neutroni, acesta trece printr-o serie de schimbări nucleare, mai întâi la toriu-233, apoi la protactiniu-233 și, în final, la uraniu-233. Întregul proces durează doar aproximativ o lună. La sfârșitul lunii, a fost produsă o cantitate de uraniu-233. Acest izotop de uraniu are un timp de înjumătățire destul de lung, aproximativ 163.000 de ani. Deci, odată ce a fost făcută, rămâne în jur de mult timp. Acesta poate fi apoi utilizat pentru fisiune nucleară.oamenii de știință ar dori să găsească o modalitate de a utiliza acest proces pentru a face uraniu-233 economic. Thoriul este mult mai abundent decât uraniul., Ar fi mult mai ieftin să facem bombe nucleare și centrale nucleare cu toriu decât cu uraniu.din păcate, nimeni nu și-a dat seama cum să facă procesul să funcționeze la scară largă. Un reactor nuclear cu toriu a fost construit în apropiere de Platteville, Colorado, în 1979. Cu toate acestea, s-au dezvoltat o serie de probleme economice și tehnice. După numai zece ani de funcționare, instalația a fost închisă. Promisiunea plantelor de fisiune a toriului nu a devenit încă realitate.,există unele speranțe că toriul poate fi folosit într-o zi în centralele nucleare, unde reacțiile nucleare sunt folosite pentru a genera energie electrică.
izotopi
sunt cunoscute mai mult de două duzini de izotopi de toriu. Toate sunt radioactive. Izotopul cu cel mai lung timp de înjumătățire este toriu-232. Timpul său de înjumătățire este de aproximativ 14 miliarde de ani. Izotopii sunt două sau mai multe forme ale unui element. Izotopii diferă unul de celălalt în funcție de numărul lor de masă. Numărul scris ladreapta numelui elementului este numărul de masă., Numărul de masă reprezintă numărul de protoni plus neutroni din nucleul unui atom al elementului. Numărul de protoni determină elementul, dar numărul de neutroni din atomul oricărui element poate varia. Fiecare variație este un izotop.timpul de înjumătățire al unui element radioactiv este timpul necesar pentru ca jumătate dintr-o probă a elementului să se descompună. După un timp de înjumătățire (14 miliarde de ani), ar mai rămâne doar 5 grame dintr-o probă de zece grame de toriu-232. Restul de 5 grame s-ar fi descompus pentru a forma un nou izotop.,
extracția
toriul din monazit, thorit sau alte minerale este mai întâi transformat în dioxid de toriu (ThO2). Acest dioxid de toriu este apoi încălzit cu calciu pentru a obține elementul liber:
utilizări și compuși
toriu și compușii săi au relativ puține utilizări. Cel mai important compus de toriu comercial este dioxidul de toriu. Acest compus are cel mai înalt punct de topire al oricărui oxid, aproximativ 3,300°c (6,000°F). Se utilizează în ceramică la temperaturi ridicate. O ceramică este un material realizat din materiale pământești, cum ar fi nisip sau lut., Cărămizile, plăcile, cimentul și porțelanul sunt exemple de ceramică. Dioxidul de toriu este, de asemenea, utilizat la fabricarea sticlei de specialitate și ca catalizator. Un catalizator este o substanță utilizată pentru a accelera sau încetini o reacție chimică fără a suferi nici o schimbare în sine.singurul dispozitiv în care majoritatea oamenilor este probabil să fi văzut dioxid de toriu este în felinare portabile cu gaz. Aceste felinare conțin un material gauzy numit manta. Gazul care trece prin manta este aprins pentru a produce o flacără albă foarte fierbinte și strălucitoare. Această flacără oferă lumina în felinar., Mantaua din majoritatea felinarelor a fost făcută odată din dioxid de toriu, deoarece se poate încălzi foarte mult fără să se topească.dioxidul de toriu dintr-o manta de gaz este radioactiv. Dar nu prezintă niciun pericol pentru oameni, deoarece cantitatea utilizată este atât de mică. Totuși, mantalele de gaz din Statele Unite nu mai sunt făcute cu toriu. S-au găsit înlocuitori mai siguri.un alt compus de toriu, fluorura de toriu (ThF4), este utilizat în lămpile cu arc de carbon pentru proiectoare de filme și proiectoare. O lampă cu arc de carbon conține o bucată de carbon (cărbune) la care au fost adăugate alte substanțe (cum ar fi ThF4)., Când un curent electric este trecut prin carbon, acesta emite o lumină albă strălucitoare. Prezența fluorurii de toriu face ca această lumină să fie și mai strălucitoare.ca și în cazul tuturor materialelor radioactive, toriul este periculos pentru sănătatea oamenilor și a altor animale. Acesta trebuie să fie manipulate cumare precauție. Celulele vii care absorb radiațiile sunt deteriorate sau ucise. Inhalarea unui element radioactiv este deosebit de periculoasă deoarece expune țesuturile interne fragile.