釷
釷是一種放射性金屬元素,
帶鋼灰色光澤,質地柔軟,化學性質較活潑。
釷經過中子轟擊,可得鈾-233,
因此它是潛在的核燃料。
釷廣泛分佈在地殼中,是一種前景十分可觀的能源材料。
歷史簡介
1815年,貝琪裡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。
由於貝琪裡烏斯是當時化學界的權威,所以化學家們都承認了它。
可是,貝琪裡烏斯在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,貝琪裡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矽酸釷ThSiO4。因此釷是先被命名後被發現的。
含量分佈
釷以化合物的形式存在於礦物內(例如獨居石和釷石),通常與稀土金屬連系在一起,
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,占全國釷礦產儲量28.6萬噸的77.3%。
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/釐米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
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,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;
加熱時迅速氧化並發出耀眼的光。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
釷元素多數以以氧化物的形式存在於礦物內(如獨居石),通常與某些放射性礦石中常含有釷
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,
雖然貝琪裡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。