Торий

Тория является элементом третьей группы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Относится к актиноидам. Представляет собой тяжелый слаборадиоактивный металл.

Торий был назван еще за 15 лет до своего открытия. Данное событие произошло еще в 1815 году во время анализа Берцелиусом одного крайне редкого минерала в Швеции. В ходе данного процесса ученый сделал вывод, что в данном редком минерале присутствует новый металл, который Берцелиус назвал торием. Не смотря на то, что вывод, сделанный Берцелиусом, был ошибочный, заключение никем не было оспорено. Ошибка была определена самим же ученым через десять лет. Оказалось, что принятый за новый металл элемент являлся основным фосфатом иттрия. Но название продолжало существовать. И уже в 1828 году Берцелиусом был получен образец минерала из Норвегии, который был найден в сиенитах на острове Левен. Это был тяжелый минерал, который легко поддавался механическому воздействию (например, его без труда можно было разрезать ножом). Данный минерал чем-то напоминал гадолинит и в его составе можно было предполагать наличие тантала. В результате анализа минерала выяснилось, что в его составе присутствуют кремнезем и окисел неизвестного металла, которому и было присвоено название торий. Позже Берцелиус пытался выделить торий в металлическом виде, однако попытки закончились безуспешно. Торий был выделен в 1882 году Нильсоном. Однако, достаточно длительное время, торий оставался в стороне, как не востребованный металл. Так продолжалось до момента, пока не была открыта радиоактивная сторона металла. Данное открытие случилось в 1898 году двумя учеными. После этого, начались многочисленные исследования, в результате которых был открыт ряд продуктов радиоактивного распада тория.

Стоит сказать, что практически всегда торий можно найти в составе минералов редкоземельных элементов, которые и являются основным источником получения данного металла. Содержание тория в земной коре составляет от 8 до 13 г/т, в морской воде содержание тория составляет 0,05 мкг/л. Количество тория в магматических породах зависит от кислотности и, соответственно, изменяется от кислых к основным (от 18 г/т до 3 г/т). Накопление значительного количества тория зависит от пегматитовых и постмагматических процессов, при этом его содержание возрастает с увеличением содержания калия в породах. Торий, в основном, находится в породах в качестве главной составной части уран-ториевых или изоморфной примеси в акцессорных минералах. Определенные благоприятные условия в постмагматических процессах делают возможной миграцию тория в гидротермальных растворах, а также его нахождение в скарновых уран-ториевых и гранат-диопсидовых ортитсодержащих месторождениях. Тут основными минералами тория выступают монацитовый песок и ферриторит. Кроме того, некоторые грейзеновые месторождения также способны накапливать торий. В данных местах его концентрация находится в ферриторите или же он образует минералы, которые содержат титан, уран и т.д. Содержится, в качестве примесей, вместе с ураном в составе практически любых слюд, которые являются породообразующим материалом минералов гранита. В связи с этим, граниты отдельных месторождений запрещены к использованию как наполнителя для бетона во время строительных работ.

Торий входит в семейства актинидов. Не смотря на это, благодаря его особенной конфигурации электронных оболочек, он по некоторым своим свойствам близок к Ti, Zr, Hf. Основные кислоты являются плохим растворителем для тория. Однако, способен растворятся в к5онцентрированных растворах HCl и HNO₃ в присутствии иона фтора. Достаточно легко растворяется в царской воде и не вступает в реакцию с едкими щелочами.

В условиях повышенной температуры вступает в реакцию с водородом, галогенами, серой, азотом, кремнием, алюминием, а также многими другими элементами.

Для тория характерен серебристо-белый окрас. Обладает пластичностью, легко поддается механическому воздействию, достаточно ковкий. Металл пирофорен, в связи с чем требует специфического хранения с использованием керосина. При взаимодействии с кислородом приобретает тусклый и темный окрас. В холодной воде медленно поддается коррозии. Плавится торий при температуре 1750⁰С, закипает при 4788⁰С.

Изотопы тория

Ядро тория может содержать различное количество нейтронов, что и определяет разновидности данного химического элемента. В настоящее время известно порядка 30 изотопов тория и еще 3 возбужденных изомерных состояния отдельных его нуклидов. Стабильные изотопы у тория отсутствуют, однако радиоактивный изотоп торий-232 отличается своим очень большим периодом полураспада, в связи с чем встречается в природе. Полураспад торий-232 составляет 14 миллиардов лет. Другие изотопы тория содержатся в радиоактивных рядах природных изотопов урана и тория, в связи с чем их могут содержать природные образцы в следовых количествах. В самом начале развития ядерных технологий отдельные изотопы тория получили названия:

• радиоактиний²²⁷Th;
• радиоторий²²⁸ Th;
• ионий²³⁰ Th;
• уран Y²³¹ Th;
• уран Х1²³⁴ Th;

Торий нашел свое применение во многих областях человеческой деятельности, а в некоторых из них является главным и незаменимым материалом. Так, торий применяется в атомной энергетике. А в связи с тем, что тория в земной коре содержится в 3-4 раза больше, чем урана, то благодаря использованию тория, атомная энергетика сможет не на одну сотню лет обеспечить энергопотребление человечества.

Как металл торий нашел свое активное применение в металлургии. Благодаря данному металлу, легируемый им сплав приобретает улучшенные эксплуатационные свойства, такие как жаропрочность и др.

Торированные катоды прямого накала используются в электронных лампах, оксидно-ториевые – в магнетронах, а также генераторных лампах большой мощности. Также торий добавляют к вольфраму, благодаря чему делают структуру нитей ламп накаливания более стабильной. Оксид тория также используется в качестве элемента сопротивления в высокотемпературных печах. Торий и его соединения активно используются как катализаторы при органическом синтезе.