Торий

см. Цирконий, Церий.

I

То́рий

Спурий (Spurius Torius), римский политический деятель, народный трибун 111 до н. э., проведший закон, по которому различные категории государственных земель (ager publicus) переходили в частную собственность, то есть их можно было продавать. Закон Т. завершал постепенную отмену реформ, проведённых Гракхами (См. Гракхи).

То́рий (лат. Thorium)

Th, радиоактивный химический элемент, первый член семейства актиноидов (См. Актиноиды), входящих в III группу периодической системы Менделеева; атомный номер 90, атомная масса 232,038; серебристо-белый пластичный металл. Природный Т. практически состоит из одного долгоживущего изотопа ²³²Th — родоначальника одного из радиоактивных рядов (См. Радиоактивные ряды) — с периодом полураспада T_1/2 = 1,39․10¹⁰ лет (содержание изотопа ²²⁸Th, находящегося с ним в равновесии, ничтожно — 1,37․10^—8%) и четырёх короткоживущих изотопов, два из которых относятся к радиоактивному ряду урана — радия: ²³⁴Th (T_1/2 = 24,1 сут) и ²³⁰Th (T_1/2 = 8,0․10⁴ лет), остальные — к ряду актиния: ²³¹Th (T_1/2 = 25,6 ч) и ²²⁷Th (T_1/2 = 18,17 сут). Из искусственно полученных изотопов наиболее устойчив ²²⁹Th (T_1/2 = 7340 лет).

Т. открыт в 1828 И. Я. Берцелиусом в одном из Сиенитов в Норвегии. Элемент назван по имени бога грома в скандинавской мифологии — Тора, а минерал — силикат тория — Торитом.

Распространение в природе. Т.— характерный элемент верхней части земной коры — гранитного слоя и осадочной оболочки, где его в среднем содержится соответственно 1,8 ·10^—3% и 1,3·10^—3% по массе. Т. сравнительно слабомигрирующий элемент; в основном он участвует в магматических процессах, накапливаясь в гранитах, щелочных породах и пегматитах. Способность к концентрации слабая. Известно 12 собственных минералов Т. (см. Ториевые руды). Т. содержится в Монаците, уранините, цирконе, апатите, ортите и др. (см. Радиоактивные минералы). Основной промышленный источник Т. — монацитовые россыпи (морские и континентальные). В природных водах содержится особенно мало Т.: в пресной воде 2․10^—9%, в морской воде 1․10^—9%. Он очень слабо мигрирует в биосфере и гидротермальных растворах.

Физические и химические свойства. Т. существует в виде двух модификаций: α-формы с гранецентрированной кубической решёткой при температуре до 1400 °С (а = 5,086 Å) и β-формы с объёмноцентрированной кубической решёткой при температуре выше 1400 °С (a = 4,11 Å). Плотность Т. (рентгено-графическая) 11,72 г/см³ (25 °С); атомный диаметр в α-форме 3,59 Å, в β-форме 3,56 Å; ионные радиусы Th³⁺ 1,08 Å, Th⁴⁺ 0,99 Å; t_пл 1750 °С; t_kип 3500— 4200 °C.

Мольная теплоёмкость Т. 27,32 кдж/(кмоль․К) [6,53 кал/(г-атом․°С)] при 25 °С; теплопроводность при 20 °С 40,19 вт/м․К) [0,096 кал/(см․сек․°С)]; температурный коэффициент линейного расширения 12,5․10^—6 (25—100 °С); удельное электросопротивление 13․10^—6—18․10^—6 ом․см (25 °С); температурный коэффициент электросопротивления 3,6․10^—3—4․10^—3. Т. парамагнитен; удельная магнитная восприимчивость 0,54․10^—6 (20 °С). При 1,4К переходит в состояние сверхпроводимости.

Т. легко деформируется на холоду; механические свойства Т. сильно зависят от его чистоты, поэтому предел прочности при растяжении Т. варьирует от 150 до 290 Мн/м² (15—29 кгс/мм²), твёрдость по Бринеллю от 450 до 700 Мн/м² (45—70 кгс/мм²). Конфигурация внешних электронов атома Th 6d²7s².

Хотя Т. относится к семейству актиноидов, однако по некоторым свойствам он близок также к элементам второй подгруппы IV группы периодической системы Менделеева — Ti, Zr, Hf. В большинстве соединений Т. имеет степень окисления +4.

На воздухе при комнатной температуре Т. окисляется незначительно, покрываясь защитной плёнкой чёрного цвета; выше 400 °С быстро окисляется с образованием ThO₂ — единственного окисла, который плавится при 3200 °С и обладает высокой химической устойчивостью. Получают ThO₂ термическим разложением нитрата, оксалата или гидроокиси Т. С водородом при температурах выше 200 °С Т. реагирует с образованием порошкообразных гидридов ThH₂, ThH₃ и др. состава. В вакууме при температуре 700—800 °С из Т. можно удалить весь водород. При нагревании в азоте выше 800 °С образуются нитриды ThN и Th₂N₃, которые разлагаются водой с выделением аммиака. С углеродом образует два карбида — ThC и ThC₂; они разлагаются водой с выделением метана и ацетилена. Сульфиды ThS, Th₂S₃, Th₇S₁₂, ThS₂ могут быть получены при нагревании металла с парами серы (600—800 °С). Т. реагирует с фтором при комнатной температуре, с остальными галогенами — при нагревании, с образованием галогенидов типа ThX₄ (где Х — галоген). Наиболее важное промышленное значение из галогенидов имеют фторид ThF₄ и хлорид ThCl₄. Фторид получают действием HF на ThO₂ при повышенных температурах; хлорид — хлорированием смеси ThO₂ с углём при повышенных температурах. Фторид мало растворим в воде и минеральных кислотах; хлорид, бромид и йодид — гигроскопичны и хорошо растворимы в воде. Для всех галогенидов известны кристаллогидраты, выделяемые кристаллизацией из водных растворов.

Компактный Т. при температурах до 100 °С медленно корродирует в воде, покрываясь защитной окисной плёнкой. Выше 200 °С активно реагирует с водой с образованием ThO₂ и выделением водорода. Металл на холоду медленно реагирует с азотной, серной и плавиковой кислотами, легко растворяется в соляной кислоте и царской водке. Соли Т. образуются в виде кристаллогидратов. Растворимость солей в воде различна: хорошо растворимы нитраты Th (NO₃)₄․nH₂O; труднорастворимы сульфаты Th (SO₄)₂․nH₂O, основной карбонат ThOCO₃․8H₂O, фосфаты Th₃(PO₄)₄․4H₂O и ThP₂O₇․2H₂O; практически нерастворим в воде оксалат Th (C₂O₄)₂․6H₂O. Растворы щелочей слабо действуют на Т. Гидроокись Th (OH)₄ осаждается из солей Т. в интервале pH = 3,5—3,6 в виде аморфного осадка. Для ионов Th⁴⁺ в водных растворах характерна ярко выраженная способность к образованию комплексных соединений и двойных солей.

Получение. Т. извлекается главным образом из монацитовых концентратов, в которых он содержится в виде фосфата. Промышленное значение имеют два способа вскрытия (разложения) таких концентратов:

1) обработка концентрированной серной кислотой при 200 °С (сульфатизация);

2) обработка растворами щёлочи при 140 °С. В сернокислые растворы продуктов сульфатизации переходят все редкоземельные элементы, Т. и фосфорная кислота. При доведении pH такого раствора до 1 осаждается фосфат Т.; осадок отделяют и растворяют в азотной кислоте, а затем нитрат Т. экстрагируют органическим растворителем, из которого Т. легко вымывается в виде комплексных соединений. При щелочном вскрытии концентратов в осадке остаются гидроокиси всех металлов, а в раствор переходит тринатрий фосфат. Осадок отделяют и растворяют в соляной кислоте; понижая pH этого раствора до 3,6—5, осаждают Т. в виде гидроокиси. Из выделенных и очищенных соединений Т. получают ThO₂, ThCl₄ и ThF₄ — основные исходные вещества для производства металлического Т. металлотермическими методами или электролизом расплавленных солей. К металлотермическим методам относятся: восстановление ThO₂ кальцием в присутствии CaCl₂ в атмосфере аргона при 1100—1200 °С, восстановление ThCl₄ магнием при 825—925 °С и восстановление ThF₄ кальцием в присутствии ZnCl₂ с получением сплава Т. и последующим отделением цинка нагреванием сплава в вакуумной печи при 1100 °С. Во всех случаях получают Т. в форме порошка или губки. Электролиз расплавленных солей ведётся из электролитов, содержащих ThCl₄ и NaCI, или ванн, состоящих из смеси ThF₄, NaCI, KCl. Т. выделяется на катоде в виде порошка, отделяемого затем от электролита обработкой водой или разбавленными щелочами. Для получения компактного Т. применяют метод порошковой металлургии (спекание заготовок ведут в вакууме при 1100—1350 °С) или плавку в индукционных вакуумных печах в тиглях из ZrO₂ или BeO. Для получения Т. особо высокой чистоты используют метод термической диссоциации лодида Т.

Применение. Торированные катоды применяются в электронных лампах, а оксидно-ториевые — в магнетронах и мощных генераторных лампах. Добавка 0,8—1% ThO₂ к вольфраму стабилизирует структуру нитей ламп накаливания. ThO₂ используют как огнеупорный материал, а также как элемент сопротивления в высокотемпературных печах. Т. и его соединения широко применяют в составе катализаторов в органическом синтезе, для легирования магниевых и др. сплавов, которые приобрели большое значение в реактивной авиации и ракетной технике. Металлический Т. используется в ториевых реакторах (См. Ториевый реактор).

При работе с Т. необходимо соблюдать правила радиационной безопасности (См. Радиационная безопасность).

А. Н. Зеликман.

Т. в организме. Т. постоянно присутствует в тканях растений и животных. Коэффициент накопления Т. (то есть отношение его концентрации в организме к концентрации в окружающей среде) в морском планктоне — 1250, в донных водорослях — 10, в мягких тканях беспозвоночных — 50—300, рыб — 100. В пресноводных моллюсках (Unio mancus) его концентрация колеблется от 3․10^—7 до 1․10^—5%, в морских животных от 3․10^—7 до 3․10^—6%. Т. поглощается главным образом печенью и селезёнкой, а также костным мозгом, лимфатическими железами и надпочечниками; плохо всасывается из желудочно-кишечного тракта. У человека суточное поступление Т. с продуктами питания и водой составляет 3 мкг; выводится из организма с мочой и калом (0,1 и 2,9 мкг соответственно). Т. — малотоксичен, однако как природный радиоактивный элемент вносит свой вклад в естественный фон облучения организмов (см. Фон радиоактивный).

Г. Г. Поликарпов.

Лит.: Торий, его сырьевые ресурсы, химия и технология, М., 1960; Зеликман А. Н., Металлургия редкоземельных металлов, тория и урана, М., 1961; Емельянов В. С., Евстюх и н А. И., Металлургия ядерного горючего, 2 изд., М., 1968; Сиборг Г. Т., Кац Дж., Химия актинидных элементов, пер. с англ., М., 1960; Bowen Н. J. М., Trace elements in biochemistry, L.—N. Y., 1966.

1. то́рий;
2. то́рии;
3. то́рия;
4. то́риев;
5. то́рию;
6. то́риям;
7. то́рий;
8. то́рии;
9. то́рием;
10. то́риями;
11. то́рии;
12. то́риях.

ТОРИЙ, один из редких, химически открытых металлов, в ископаемом торит. Торина, ториновая окись, земля.

-я, м.

Химический радиоактивный элемент, серовато-белый металл (используется в ядерной энергетике как сырье для получения ядерного топлива).

[По имени Тора, бога грома в скандинавской мифологии]

ТО́РИЙ, тория, мн. нет, муж. (хим.). Один из химических элементов, металл. (По имени бога грома Thorr в скандинавской мифологии.)

м.

Химический радиоактивный элемент, серовато-белый, блестящий, относительно мягкий металл.

ТОРИЙ (лат. Thorium) - Th, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 90, атомная масса 232,0381, относится к актиноидам. Радиоактивен, наиболее устойчивый изотоп 232Th (период полураспада 1,389.1010 лет). Название от имени бога Тора. Серебристо-белый металл; плотность 11,724 г/см³

ТОРИЙ (Thorium), Th, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 90, атомная масса 232,0381; относится к актиноидам; металл. Выделен Й. Берцелиусом в 1828.

муж.;
хим. thoriumthorium

thorium

м. хим.

torio m

м. хим.

torio

ТОРИЙ

(лат. Thorium), Th,-радиоактивный хим. элемент III группы периодич. системы элементов, ат. номер 90, ат. масса 232,0381, относится к актиноидам. В природе представлен в основном a-радиоактивным Th (T_1/2 =1,405 · 10¹⁰ лет). Электронная конфигурация внеш. оболочек , т. е. формально T. не относится к f -элементам (к к-рым принадлежат актиноиды). Энергии последоват. ионизации соотв. равны 7,5; 11,5; 20,0; 29,5 эВ, Кристаллохим. радиус атома T. 0,180 нм, радиус иона Th²⁺ 0,108 нм, Th⁴⁺ 0,095 нм. Значение электроотрицательности 1,15-1,20. Работа выхода электронов 3,3 эВ.

В свободном виде T.- серебристо-белый пластичный металл. Существует в двух модификациях: a-Th (гранецентрир. кубич. решётка с параметром a=508,6 пм) и b-Th (объёмноцентрир. кубич. решётка с параметром а= 411 пм); темп-pa перехода ок. 1365 ^oC, уд. теплота 12,1 кДж/кг. Плотность a-Th 11,72 кг/дм ³, t_nл = 1750°C, t _кип = 3800-4200 ^oC (по разным данным), уд. теплоёмкость c_p= 27,35 Дж/(моль ^. К), теплота сублимации 594,1 кДж/моль, темп-pa Дебая 180 К. Темп-pa перехода в сверхпроводя-щее состояние Т _с =1,4 К. Уд. электрич. сопротивление 0,191 мкОм ^. м (при 0 ^oC), температурный коэф. электрич. сопротивления 3,3 · 10^-3 К ^-1 (при 0-20 ^oC). Теплопроводность 35,6 Вт/(м ^. К) (при 300 К), температурный коэф. линейного расширения a-Th 11,3 · 10^-6 К ^-1 (при 20-100 ^oC). Магн. восприимчивость по разл. данным (0,41 -1,92)·10^-9 (при 20 ^oC). Твёрдость по Виккерсу обработанного T. от 320-420 МПа до 680-1100 МПа. Модуль нормальной упругости 70,3 ГПа (при 30 ^oC) и 60,0 ГПа (при 300 ^oC), модуль сдвига 27,7-32,5 ГПа.

Степень окисления +4 (реже +2 и +3). По хим. свойствам T. похож на цирконий и гафний. Порошкообразный Th пирофорен. На поверхности компактного T. образуется плотная химически устойчивая оксидная плёнка.

Под действием нейтронного облучения ²³²Th превращается в делящийся ²³³U, поэтому T. можно использовать в ядерной пром-сти. Металлич..T. применяют как легирующую добавку к разл. сплавам, как геттер в эл.-вакуумных приборах. ThO₂ - огнеупорный материал. В качестве радиоактивной метки используют член радиоактивного ряда урана-238 ²³⁴Th (UX₁) (b-излучатель, T_1/2 = 24,1 сут).

С. С. Бердоносов.