Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ТОРИЙ

ТОРИЙ (от имени бога грома Тора в сканд. мифологии; лат. Thorium) Th, радиоактивный хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 90, ат. м. 232,0381; относится к актиноидам. Стабильных изотопов не имеет. Известно 24 изотопа с мае. ч. 213-236. Наиб. долгоживущие изотопы 230Th (T1/27,5·104 лет, a-излучатель) и 232Th (T1/2 1,4·1010 лет, a-излучатель), являющийся родоначальником радиоактивного ряда 232Th. В природе распространен изотоп 232Th; содержание в земной коре 8·10-4% по массе, в морях и океанах 10-9 г/л, в каменных метеоритах 4·10 %. Известно ок. 120 минералов, из к-рых основные-торит ThSiO4, торианит (Th,U)O2; главный пром. источник -монацит (Се, La, Th) PO4 (до 12% ThO2). Торий содержится также в ильменитовых, рутиловых, касситеритовых рудах и рудах РЗЭ. В природе встречается и 230Тh-один из продуктов распада U. Пром. запасы тория к нач. 1980-х гг. оценивались в 1 млн. т. Осн. месторождения расположены в Индии, Канаде, США, Норвегии, Бразилии.

Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 5f76s26p66d27s2; наиб. устойчивая степень окисления +4, реже + 2 и +3; электроотрицательность по Полингу 1,11; атомный радиус 0,1798 нм, ионный радиус Th4+ 0,0984 нм.

Свойства. Торий-серебристо-белый пластичный металл. Известен в двух полиморфных модификациях: ниже 1360°С устойчива a-форма с гранецентрир. кубич. решеткой, а = 0,50842 нм; в интервале 1360-1750 °С устойчива b-fоr-ма с объемноцентрир. кубич. решеткой, a = 0,411 нм; DH перехода a : b 3,5 кДж/моль Т. пл. 1750°С, т. кип. 4200 °С; плотн. И,724 г/см3; 4122-15.jpg 26,23 Дж/(моль·К);4122-16.jpg 14 кДж/моль,4122-17.jpg597 кДж/моль;4122-18.jpg51,83 Дж/(моль · К); ур-ния температурной зависимости давления пара: для металлического тория lgp(мм рт. ст.) = -28780/T+5,991 в интервале 1757-1956 К, для жидкого тория lgp(мм рт.ст.) = = -29770/T+ 6,024 в интервале 2020-2500 К; коэф. линейного расширения 12,5·10-6 К-1 (298-1273 К); r 1,57 x x 10-3 Ом·см, температурный коэф. r 3,6·10-3 К-1; теплопроводность 0,62 Вт/(см·К); модуль сдвига 28,1 ГПа, модуль упругости 703 МПа; коэф. Пуассона 0,265; сверхпроводник ниже 1,4 К. Образует сплавы со мн. металлами.

Торий весьма реакционноспособен; порошкообразный-пиро-форен, тускнеет на воздухе, в кипящей воде покрывается пленкой ThO2. Быстро раств. в 6 М соляной к-те, медленно-в разб. HF, HNO3, H2SO4 и конц. H2SO4, пассивируется конц. HNO3, не реагирует со щелочами. При нагревании тория в атмосфере Н2 при 400-600 °С образуется гидрид ThH2- темно-серые кристаллы с тетрагон. решеткой (а = 0,5734 нм, с = 0,4965 нм), плотя. 9,20 г/см3,4122-19.jpg 36,71 Дж/(моль·К), 4122-20.jpg 50,73 Дж/(моль·К), разлагается водой, при действии р-ров к-т выделяет Н2, при 900 °С в вакууме разлагается с образованием тонкодисперсного тория. При нагревании тория с Н2 при 250-320 °С получают Th.Hi5-кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,9116 нм), 4122-21.jpg 51,32 ДжДмоль · К), 4122-22.jpg 54,42 Дж/(моль · К). Св-ва нек-рых соединений тория приведены в табл.

4122-23.jpg

Диоксид ТiO2 имеет т.пл. 3350°С, т. кип. 4400 °С; плотн. 10 г/см3; 4122-24.jpg 61,76 ДжДмоль · К); 4122-25.jpg —1226,4 кДж/моль; 4122-26.jpg 65,23 Дж/(моль · К); ур-ние температурной зависимости давления пара: lgp(мм рт. ст.) =-3,16·104/T+7,20; реагирует с оксидами металлов при 600-800 °С, образуя двойные оксиды (тораты), напр. К2ТhO3, BaThO3, ThGeO4, ThTi2O6, Th3V4O16, ThM4O12 и Th2M2O9, где М = Nb, Та; устойчив к действию к-т и восстановителей; образуется при сгорании металла на воздухе, взаимод. гидрида Th с О2 или Н2О при 100°С, прокаливании гидроксида, пероксида, нитрата, оксалата, карбоната и др. солей тория.

Гидроксид Th(ОН)4 - аморфное в-во; устойчив при 260-450 °С, выше 470 °С превращ. в ThO2; раств. в воде (5·10-7 моль/л); получают взаимод. солей тория с р-рами щелочей при рН 3,5-3,6.

Мононитрид ThN (т. пл. 2630°С) получают при взаимод. металлического тория с NH3 или ThO2 с Mg в атмосфере N2. Нитрид Th2N3 синтезирован при взаимод. ThH2 с NH3 или N2 при 1000°С; устойчив в атмосфере N2 при 1730°С; при 1500°С в вакууме выделяет N2 с образованием ThN2.

Монокарбид ThC имеет т. пл. 2625 °С;4122-27.jpg 45,14 Дж/(моль · К); 4122-28.jpg -125,5 кДж/моль;4122-29.jpg 57,93 Дж/(моль · К); получают взаимод. металлического тория со стехиометрич. кол-вом С. Дикарбид ThC2 существует в трех полиморфных модификациях: при комнатной т-ре устойчива a-форма с моноклинной решеткой, в интервале 1430-1480 °С-р-форма с тетрагон. решеткой, выше 1480°С-g-форма с кубич. решеткой; т. пл. 2655 °С, т. кип. 5000 °С; 4122-30.jpg 53,63 Дж/(моль · К); — 125,5 кДж/моль; 4122-31.jpg 68,46 Дж/(моль · К); разлагается водой и разб. к-тами с образованием углеводородов, на воздухе окисляется при 600-700 °С до ThO2; получают взаимод. металлического тория с избытком углерода или восстановлением ТhО2 углеродом при 1500°С.

Тетрагалогениды ТhНа14 получают при нагр. металлич. Th, ThH2, ThC2 или ThO2 при 300-400 °С с соответствующим На12 или HHal. Тетрафторид ThF4 имеет т. пл. 1100°С, т. кип. 1650 °С; плотн. 5,71 г/см3;4122-32.jpg 110,709 Дж/(моль ·К); 4122-33.jpg -209,785 кДж/моль;4122-34.jpg 142,047 Дж/(моль·К); ур-ние температурной зависимости давления пара lgp (мм рт.ст.)= — 16860/Г+ 9,105; раств. в воде (0,17 мг/л); образует кристаллогидраты. Тетра-хлорид ThCl4 имеет т. пл. 770°С, т. кип. 921 °С;4122-35.jpg 120,290 Дж/(моль·К); 4122-36.jpg — 118,616 кДж/моль;4122-37.jpg 190,372 Дж/(моль·К); ур-ние температурной зависимости давления пара в интервале 296-1023 К lgp (мм рт. ст.) = = -11612/T + 10,098; раств. в воде (55,61% по массе при О °С), низших спиртах, эфирах, ацетоне, не раств. в жидком Сl2, CS2, CCl4, С6Н6; гигроскопичен, образует гидраты с 2, 4, 7 и 12 молекулами воды. Тетрабромид ThBr4 имеет т. пл. 679 °С, т. кип. 857 °С; плотн. 5,69 г/см3;4122-38.jpg 125,19 Дж/(моль · К); 4122-39.jpg - 964,412 кДж/моль;4122-40.jpg 228,028 Дж/(моль · К); ур-ние температурной зависимости давления пара lgр (мм рт.ст.)= — 9628/Т+8,85; образует гидраты с 7, 8, 10 и 12 молекулами воды, сольваты-с NH3, аминами, ацетонитрилом, трифенилфосфиноксидом. Тетраиодид ThI4 имеет т. пл. 566°С, т. кип. 837°С; 4122-41.jpg 126,650 Дж/(моль·К); 4122-42.jpg -670,695 кДж/моль;4122-43.jpg 255,224 Дж/(моль · К); ур-ние температурной зависимости давления пара lgp (мм рт. ст.) = — 6893/T + 9,09; разлагается с выделением I2 при нагр. и действии света, хорошо раств. в воде с образованием гидратов.

Бориды ThB4 и ThB6 получены взаимод. ThO2 и В при нагр., дисилицид ThSi2 -нагреванием ThO2 с Si, дисульфид ТhS2-р-Цией H2S с галогенидами или гидридами тория, серы с металлическим торием или ThСl2 и CS, с ThO2, д нее лени д ThSe2-взаимод. Th и Se при 700 °С; фосфиды ThP4 и Тh3Р4-при нагр. ThCl4 с парами P или ThH2 с РН3.

Стандартный окислит. потенциал для Тh0/Тh4+ 1,9 В. В водных р-рах тория существует обычно в степени окисления +4, в комплексных соед., как правило, степень окисления +2 и +3. Ионы тория в р-ре склонны к гидролизу с образованием гидроксо-ионов [Th(OH)3]+, [Th2(OH)2]6+, [Th4(OH)12]4+ и комплексообразованию. Известны комплексы тория в р-рах с фторид-, иодат-, бромат-, нитрат-, хлорид-, хлорат-, сульфат-, сульфит-, карбонат-, фосфат-, пирофосфат-, молибдат-ионами, с анионами орг. к-т (муравьиной, уксусной, щавелевой, винной и др.). Торий образует устойчивые хелаты с 1,3-дикетонами, купфероном и 8-гид-роксихинолином, к-рые не раств. в воде, но раств. в орг. р-рителях.

Получение. При выделении тория монапитовые концентраты подвергаются сернокислотному или щелочному вскрытию. Для отделения сопутствующих элементов (РЗЭ и др.) используют экстракциютрибутилфосфатом) и сорбцию. Торий выделяют в виде ThO2, ThCl4 либо ThF4 (получают соотв. хлорированием или фторированием ThO2). Металлический торий получают из ThO2, ThF4 или ThCl4 восстановлением Са, Mg или Na при 900-1000 °С, электролизом ThF4 или KThF5 в расплаве галогенидов щелочных металлов при 800 °С и плотности тока на графитовом аноде 0,5 А/дм2.

Применение. Торий используют для легирования магниевых и др. сплавов, как геттер при изготовлении электроламп. ThO2-огнеупорный материал, компонент катализаторов, перспективное ядерное топливо в уран-то-риевых реакторах, в к-рых 232Тh превращ. в 233U по р-ции:

4122-44.jpg Изотоп 230Th-источник

a-излучения, 228Th используют для получения торона (220Rn), а изотопы 234Тh и 229Th-изотопные индикаторы. См. также Ядерный топливный цикл.

Токсичен, ПДК 0,05 мг/м3.

Впервые торий выделен И. Берцелиусом в 1828 из минералов, известных теперь как ториты.

Лит · Торий, пер. с англ., М., 1962; Chemistry of the actinide elements, 2 ed., v. 1 -2, L.-N.Y., 1986. Б.Ф. Мясоедов.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн