th

化學元素釷

釷(Thorium,釷/tŭ(土)/,舊譯作釖、鋀)是原子序數為90的元素,其元素符號為Th,屬錒系元素,具有放射性。其拉丁文名稱來自北歐神話的戰神索爾(Thor)。釷-232會通過吸收慢中子而變成可作核燃料之用的鈾-233。釷、鈾兩種元素是核能發電廠最重要的燃料。

歷史簡介


釷生產
釷生產
1815年,貝齊里烏斯從事分析瑞典法龍(Fahlum)地方出 產的一種礦石,發現一種新金屬氧化物和鋯的氧化物很相似。他用古代北歐雷神Thor命名這一新金屬為throine(釷),給出它的拉丁名稱 thorium和元素符號Th。由於貝齊里烏斯是當時化學界的權威,所以化學家們都承認了它。可是,貝齊里烏斯在10年後發表文章說,那個稱為thorine的新金屬不是新的,含它的礦石只是釔的磷酸鹽,他自己撤銷了對釷的發現。
到1828年,貝齊里烏斯分析了另一種礦石,是由挪威南部勒峰島上所產的黑色花崗石中找到的,發現其中有一種當時未知的元素。仍用thorine命名它。現明確,這種礦石的主要成分是硅酸釷ThSiO4。因此釷是先被命名后被發現的。

含量分佈


釷的阿爾法射線在雲室中顯現出來
釷的阿爾法射線在雲室中顯現出來
釷以化合物的形式存在於礦物內(例如獨居石和釷石),通常 與稀土金屬連繫在一起,天然存在釷的是質量數為232的釷同位素。
世界各國已探明的獨居石儲量達幾百萬噸。隨著各國對釷礦的勘探力度的加大,釷的探明儲量也在一直增加。截至2000年,全世界獨居石產量約78萬噸。巴西是最大的釷資源國,其次是土耳其,加拿大和美國。
我國釷資源比較豐富,據不完全統計。20多個省和地區都已發現具有相當數量的釷資源。2005年中國科學院的資料顯示,內蒙古白雲鄂博礦區釷儲量約為22萬噸,佔全國釷礦產儲量28.6萬噸的77.3%。

理化性質


物理性質

釷為銀白色金屬,暴露在大氣中漸變為灰色。質較軟,可鍛造。熔點1750°C,沸點4790°C,密度11.72克/厘米3。在1400℃以下原子排列成面心立方晶體;當加熱達到此溫度時,便改為體心立方晶體。

化學性質

th[化學元素釷]
th[化學元素釷]
釷的化學性質比較活潑,不溶於稀酸和氫氟酸,溶於 發煙的鹽酸、硫酸和王水中。硝酸能使釷鈍化。苛性鹼對它無作用。高溫時可與鹵素、硫、氮作用。釷是放射性元素,自然界的釷全部為232Th,其半衰期約為1.4×10e10年。所有釷鹽都顯示出+4價。在化學性質上與鋯、鉿相似。除惰性氣體外,釷能與幾乎所有的非金屬元素作用,生成二元化合物;加熱時迅速氧化併發出耀眼的光。釷是高毒性元素。

用途


釷一般用來製造合金以提高金屬強度;灼燒二氧化釷會發出強烈的白光因此曾經做煤氣燈的白熱紗罩。釷衰變所儲藏的能量,比鈾、煤、石油和其他燃料總和還要多許多,而且釷的含量也要比鈾多得多,所以釷是一種極有前途的能源。釷還是製造高級透鏡的常用原料。用中子轟擊釷可以得到一種核燃料——鈾233。
另外,釷也是比鈾更安全的核燃料,是未來核能利用的發展方向。

製備方法


某些放射性礦石中常含有釷
某些放射性礦石中常含有釷
釷元素多數以以氧化物的形式存在於礦物內(如獨居石),通常與 稀土金屬和鉿等金屬的氧化物共生,釷的氧化物和其他稀土元素的氧化物一樣,很難還原,雖然貝齊里烏斯曾利用金屬鉀和氟化釷鉀作用,獲得不純的金屬釷。K2ThF6+4K==6KF+Th,後來用電解的方法才獲得較純的釷。製備釷的最常用方法是將鈣與氧化釷研磨後放在CaO襯裡的坩堝中在氬氣氛圍下加熱至1000攝氏度,然後用水和稀酸浸取產物,可以得到粉末狀金屬釷。