The chemical element thorium is classed as an actinide metal. It was discovered in 1828 by Jöns Jacob Berzelius.
Data Zone
Classification: | Thorium is an actinide metal |
Color: | silvery |
Atomic weight: | 232.,0381, no stable isotopes |
State: | solid |
Melting point: | 1750 oC, 2023 K |
Boiling point: | 4790 oC, 5063 K |
Electrons: | 90 |
Protons: | 90 |
Neutrons in most abundant isotope: | 142 |
Electron shells: | 2,8,18,32,18,10,2 |
Electron configuration: | 6d2 7s2 |
Density @ 20oC: | 11.7 g/cm3 |
Atomic volume: | 19.,9 cm3/mol |
Structure: | face-centered cubic |
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Atomic volume: | 19.9 cm3/mol | |
Structure: | face-centered cubic | |
Specific heat capacity | 0.113 J g-1 K-1 | |
Heat of fusion | 16.1 kJ mol-1 | |
Heat of atomization | 575 kJ mol-1 | |
Heat of vaporization | 514.,4 kJ mol-1 | |
1st ionization energy | 587 kJ mol-1 | |
2nd ionization energy | 1110 kJ mol-1 | |
3rd ionization energy | 1930 kJ mol-1 | |
Electron affinity | – | |
Minimum oxidation number | 0 | |
Min. common oxidation no. | 0 | |
Maximum oxidation number | 4 | |
Max. common oxidation no. | 4 | |
Electronegativity (Pauling Scale) | 1.,3 | |
分極率ボリューム | 32.,e(s) | ThH2, Th4H15 |
Chloride(s) | ThCl4 | |
Atomic radius | 179 pm | |
Ionic radius (1+ ion) | – | |
Ionic radius (2+ ion) | – | |
Ionic radius (3+ ion) | – | |
Ionic radius (1- ion) | – | |
Ionic radius (2- ion) | – | |
Ionic radius (3- ion) | – | |
Thermal conductivity | 54 W m-1 K-1 | |
Electrical conductivity | 7.,1x106S m-1 | |
凍結/融点: | 1750oC,2023K |
トリウム棒。 Photo:Department of Energy
トリウムの発見
トリウムは、ノルウェーのブレヴィク近くの島で見つかったハンス-エスマルクから珍しい黒色鉱物のサンプルを受け取った後、1828年にスウェーデンのストックホルムでヨーンス-ヤコブ-ベルゼリウスによって発見された。,
この鉱物には、鉄、マンガン、鉛、錫、ウランなどの多数の既知の元素に加え、Berzeliusが特定できなかった別の物質が含まれていました。
彼は鉱物に新しい要素が含まれていると結論付けました。
彼はスカンジナビアの神トールに敬意を表して、黒い鉱物トーライトと呼ばれます。
彼の分析は、トライトの57.91%がトリウムと呼ばれる提案された新しい元素の酸化物であることを示した。 (1)
金属トリウムを単離するために、Berzeliusは塩化トリウムをカリウムと反応させ、塩化カリウムとトリウムを得ることが最も効果的な方法であることを見出した。, (ベルゼリウスは酸化トリウムと炭素を混合し、塩素ガスの流れの中で赤熱するために加熱することによって塩化トリウムを作った。(2)
Berzeliusによる塩化物からのトリウムのカリウムを用いた単離は、1828年にWöhlerとBussyによってベリリウムを単離し、1825年にØrstedによってアルミニウムを単離したアプローチと同様であった。
トリウムは1898年にゲルハルト–シュミットによって放射性であることが発見されました-ウランに次ぐ最初の元素です。
Marie Curieも同じ年の後半にこれを独立して発見しました。, (3)
1900年代初頭、アーネスト–ラザフォードとフレデリック-ソディは、トリウムが一定の速度で他の元素に崩壊することを発見しました-放射性元素の理解における重要な発見です。 (4),(5)
高純度トリウム金属の製造方法は、1925年にAnton Eduard van ArkelとJan Hendrik de Boerによって発見されました。 ヨウ化トリウムは、純粋なトリウムの結晶棒を作成する白い熱いタングステンフィラメント上で分解される。 (6)
ベルゼリウスはトリウムの発見に先立ち、1803年にセリウムと1817年にセレンを発見した。,
ヨーンズヤコブベルゼリウス。 スウェーデン王立科学アカデミーからの肖像画
トリウム-232崩壊チェーン。 これはトリウムが自然にすることです。 しかし、中性子でそれを砲撃すれば、ウラン233を作ることができ、そこから原子力エネルギーを生成することができます。,(写真:BatesIsBack)
外観と特性
有害な影響:
トリウムは放射性です。 それは人間の骨を含む生きている動物の骨に集まり、そこで長期間残ることができます。 (7)
特徴:
トリウムは放射性、明るく、柔らかい、銀白色の金属であり、黒色酸化物に非常にゆっくり(何ヶ月にもわたって)変色する。 最も安定な同位体はトリウム232であり、半減期は14.05億年である。, 地球上で見つかったトリウムのほぼ100%がトリウム-232であり、半減期が長いためわずかに放射性である。 (ウラン235の半減期は700万年であり、20倍短い。)
トリウムは化学的に反応性があり、酸素、水素、ハロゲンおよび硫黄によって攻撃される。 (6)トリウムの粉はpyrophoricです(空気で自発的に発火します)。 (7)
トリウムは二形であり、1360°c以上の面心立方から体心立方に変化する。, (6)
トリウムは、3000℃以上の融点2023K(1750oC)と沸点5063K(4790oC)の間にまたがる任意の元素の最大の液体範囲を有する。
二酸化トリウム(トリア)は、既知の酸化物の中で最も高い融点を有する。
ほとんどすべての天然に存在するトリウムはトリウム-232であり、アルファ粒子の放出によって第2族金属ラジウムにゆっくりと崩壊する。,
トリウム-232は、次の反応シーケンスを介して熱(遅い)中性子によって核分裂可能なウラン-233に変換することができます:
232Th+n≤233Th
≤decay≤decay
233Th≤233Pa≤233U
ウラン-233の核分裂は、中性子を提供して再びサイクルを開始することができます。 この反応のサイクルはトリウムサイクルとして知られている。 (6)
トリウムの使用
将来のエキサイティングな可能性は、トリウムで原子炉に燃料を供給することです。, トリウムはウランよりも地球上で豊富であるだけでなく、1トンの採掘されたトリウムは200トンの採掘されたウランと同じくらいのエネルギーを生 (8)
二つの元素のエネルギー出力の違いは、採掘されたほとんどのウランが核分裂性ではないウラン238であるために生じる。 (天然に存在するウランは99%以上のウラン238であり、核分裂性ウラン235の約0.7%しかない。 しかし、ほとんどすべての採掘されたトリウムは、中性子衝撃によって核分裂性ウラン同位体ウラン233に容易に作ることができる(上記に示すように)。,
トリウム原子炉からの廃棄物は、今日生産される核廃棄物の何千年もの間に比べて、約400-500年後に危険な放射能を失うと予想されています。 (8)
トリウム燃料の研究は、米国やインドを含むいくつかの国で継続しています。 (9)
トリウムのほとんどの非核使用は、その酸化物のユニークな特性によって駆動されます。
二酸化トリウムは19世紀にウェルスバッハのガスマントルに使用され、今日でもこれらのマントルはキャンプランタンに見られる。, (二酸化トリウムの非常に高い融点は固体にとどまり、ランタンの非常に熱いガスの温度で強く、明るい白色光と光ることを保障する。)
耐熱セラミックスには二酸化トリウムが使用されている。
二酸化トリウムを含むガラスは、高屈折率および低分散を有するため、高品質のレンズおよび科学機器に使用するために二酸化トリウムをガラ
トリウム-マグネシウム合金は、航空機エンジンの航空宇宙産業で使用されています。 これらの合金は軽量で、高温で優秀な強さおよびクリープ抵抗があります。,
トリウムは、電球にタングステンフィラメントを被覆するために使用される。
非核応用におけるトリウムの需要は、その放射能による環境および健康への懸念のために減少している。
豊かさと同位体
豊かさ地球の地殻:重量百万あたり6部、モルによって百万あたり0.5部
豊かさ太陽系:0。,重量によって億あたり3部、モルによって兆あたり2部
コスト、純粋な:100グラムあたり$
コスト、バルク:100グラムあたり$
ソース:トリウムは自然の中で無料で見つかりませんが、多くの鉱物に見つかります:主にモナザイトとバストナサイト。 商業的にトリウムはmonaziteの砂(隣酸塩の鉱物)から得られます。 モナザイトの化学的不活性により、抽出は複雑で多段階のプロセスになります。 (6)
無水塩化トリウムとカルシウムを電気分解することにより、トリウム金属を単離することができる。,
同位体:トリウムは半減期が知られている28の同位体を持ち、質量番号は210から237である。 すべてが放射性です。 最も安定した同位体は232番目であり、半減期は14.05億年であり、実質的に100%の存在量を有する。
- 科学、文学、芸術の季刊誌です。、イギリスの王立教育機関。 1829年4月12日に死去した。
- Jöns Jacob Berzelius、科学、文学、芸術の季刊誌。、イギリスの王立教育機関。,,January to June1830,p88.
- ローレンス-バダッシュ、トリウムの放射能の発見。,化学教育のジャーナル,(April1966)p219.
- アーネスト*ラザフォード、放射能の原因と性質。、ネルソンのLord Rutherfordの集められたペーパー、Vol. 1、472-94頁。
- ジャン-ピエール-アドロフ、ロバート-ギヨーモン、放射線化学の基礎。,CRCプレス,1993,p2.
- M.S.Wickleder、B.Fourest、P.K.Dorhout、アクチニドおよびトランスクチニド元素の化学。、シュプリンガー,Vol1.3,p53-63.,
- アルゴンヌ国立研究所、トリウムヒト健康ファクトシート
- カルロRubbiaは、トリウムを使用すると、原子力のリスクを減らすことができます。, 2011.
- 世界原子力協会、トリウム
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"Thorium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/thorium.html>.