Torio

torio
←  Actinio | Protactinio  →
90 Ce ↑ Ju ↓ ubq 90th _
Apariencia de una sustancia simple.
Torio metálico
Propiedades del átomo
Nombre, símbolo, número	Torio / Torio (Th), 90
Grupo , período , bloque	3 (obsoleto 3), 7, elemento f
Masa atómica ( masa molar )	232.03806(2) [1]  a. m.e.  ( g / mol )
Configuración electrónica	[Rn] 6d 2 7s 2
Radio del átomo	180 horas
Propiedades químicas
radio covalente	165  horas
Radio de iones	(+4e)  102h
Electronegatividad	1.3 (escala de Pauling)
Estados de oxidación	+2, +3, +4
Energía de ionización (primer electrón)	670,4 (6,95)  kJ / mol  ( eV )
Propiedades termodinámicas de una sustancia simple.
Densidad (en n.a. )	11,78 g/cm³
Temperatura de fusión	2028 k
Temperatura de ebullición	5060K _
Oud. calor de fusión	16,11 kJ/mol
Oud. calor de evaporacion	513,7 kJ/mol
Capacidad calorífica molar	26,23 [2]  J/(K mol)
Volumen molar	19,8  cm³ / mol
La red cristalina de una sustancia simple.
Estructura de celosía	FCC cúbico
Parámetros de celosía	5.080Å  _
Debye temperatura	100.00K  _
Otras características
Conductividad térmica	(300 K) (54,0) W/(m K)
número CAS	7440-29-1

Torio  ( símbolo químico  - Th , del lat.  Torio ) - un elemento químico del 3er grupo (según la clasificación obsoleta  - un subgrupo lateral del tercer grupo, IIIB) del séptimo período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 90.

Pertenece a la familia de los actínidos .

La sustancia simple torio es un metal  blanco plateado pesado y débilmente radiactivo .

Historia

El torio fue aislado por primera vez por Jöns Berzelius en 1828 a partir de un mineral más tarde llamado torita (que contiene silicato de torio ). El descubridor nombró al elemento en honor al dios del trueno de la mitología escandinava  : Thor .

Estar en la naturaleza

El torio casi siempre se encuentra en minerales de tierras raras , que sirven como una de sus fuentes. El contenido de torio en la corteza terrestre es de 8-13 g/t, y en el agua de mar es de 0,05 µg/l. En las rocas ígneas, el contenido de torio disminuye de ácido (18 g/t) a básico (3 g/t). Una cantidad significativa de torio se acumula en relación con pegmatita y procesos posmagmáticos , mientras que su contenido aumenta con el aumento de la cantidad de potasio en las rocas. La forma principal de encontrar torio en rocas en forma de componente principal de uranio-torio, o una impureza isomórfica en minerales accesorios . En procesos post-magmáticos bajo ciertas condiciones favorables (enriquecimiento de soluciones en halógenos , álcalis y dióxido de carbono), el torio es capaz de migrar en soluciones hidrotermales y fijarse en depósitos que contienen ortita de uranio-torio y granate-diópsido skarn. Aquí, los principales minerales de torio son la arena de monacita y la ferritorita . El torio también se acumula en algunos yacimientos greisen, donde se concentra en ferritorita, o forma minerales que contienen titanio, uranio, etc. Está incluido en la composición, en forma de impurezas, junto con el uranio, en casi todas las micas ( flogopita , moscovita , etc.) - minerales formadores de rocas granito . Por lo tanto, los granitos de algunos depósitos, debido a la exposición débil pero prolongada a la radiación peligrosa, están prohibidos para usarse como relleno para hormigón en la construcción de edificios residenciales o (dependiendo de la actividad específica) para la construcción de instalaciones industriales y incluso para la construcción de caminos fuera de los asentamientos [3] .

Depósitos

El torio se encuentra principalmente en 12 minerales.

Se conocen yacimientos de estos minerales en Australia , India , Noruega , EE . UU ., Canadá , Sudáfrica , Brasil , Pakistán , Malasia , Sri Lanka , Kirguistán y otros países [4] .

• Monacita -(Ce)

• torianita

• Umboserita

• euxenita

• Esquinita-(Ce)

• Wiikit

Botín

Al recibir el torio, los concentrados de monacita que contienen torio se someten a una apertura con ácidos o álcalis. Los elementos de tierras raras se recuperan mediante extracción con fosfato de tributilo y sorción . Además, el torio se aísla de una mezcla de compuestos metálicos en forma de dióxido , tetracloruro o tetrafluoruro .

Luego, el torio metálico se aísla de los haluros u óxidos mediante metalotermia (calcio, magnesio o sodio) a 900–1000 °C:

electrólisis de ThF 4 o KThF 5 en un KF fundido a 800°C en un ánodo de grafito.

El precio del torio disminuyó a 73,37 USD /kg (2009), en comparación con 96,55 USD/kg (2008). [5]

Propiedades físicas

La configuración electrónica completa de un átomo de torio es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 6d 2 7s 2 .

El torio es un metal de color blanco plateado, brillante, suave y maleable. El metal es pirofórico, por lo que se recomienda almacenar polvo de torio en queroseno. En el aire, un metal puro se empaña y oscurece lentamente, cuando se calienta, se enciende y arde con una llama blanca brillante con la formación de dióxido. Se corroe con relativa lentitud en agua fría; en agua caliente, la tasa de corrosión del torio y las aleaciones a base de él es muy alta.

Hasta 1400 °C, el torio tiene una red cúbica centrada en las caras; por encima de esta temperatura, una red cúbica centrada en el cuerpo es estable. A una temperatura de 1,4 K, el torio exhibe propiedades superconductoras .

Punto de fusión 1750 °C; punto de ebullición 4788 °C. Entalpía de fusión 19,2 kJ/mol, evaporación 513,7 kJ/mol. La función de trabajo de los electrones es 3,51 eV. Las energías de ionización M → M+, M+ → M2+, M2+ → M3+, M3+ → M4+ son 587, 1110, 1978 y 2780 kJ/mol, respectivamente.

Isótopos

A partir de 2012, se conocen 30 isótopos de torio y 3 estados metaestables excitados más de algunos de sus nucleidos .

Solo uno de los nucleidos de torio ( torio-232 ) tiene una vida media suficientemente larga en relación con la edad de la Tierra , por lo que casi todo el torio natural consiste solo en este nucleido. Algunos de sus isótopos se pueden determinar en muestras naturales en cantidades traza, ya que están incluidos en la serie radiactiva de radio, actinio y torio y tienen nombres históricos, ahora obsoletos:

• radioactinio 227 Th ,
• radiotorio 228 Th ,
• ionio 230 Th ,
• uranio Y 231 Th ,
• uranio X1 234 Th .

Los isótopos más estables son 232 Th ( la vida media es de 14 050 millones de años), 230 Th (75 380 años), 229 Th (7340 años), 228 Th (1,9116 años). Los isótopos restantes tienen vidas medias inferiores a 30 días (la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 10 minutos) [6] .

Propiedades químicas

El torio pertenece a la familia de los actínidos . Sin embargo, debido a la configuración específica de las capas de electrones, el torio se parece a Ti, Zr, Hf en propiedades.

El torio es capaz de exhibir estados de oxidación +4, +3 y +2. El más estable +4. El torio presenta estados de oxidación +3 y +2 en haluros con Br e I obtenidos por la acción de agentes reductores fuertes en fase sólida. El ion Th 4+ se caracteriza por una fuerte tendencia a la hidrólisis ya la formación de compuestos complejos .

El torio es poco soluble en ácidos. Es soluble en soluciones concentradas de HCl (6-12M) y HNO 3 (8-16M) en presencia de iones de flúor. Se disuelve fácilmente en agua regia . No reacciona con álcalis cáusticos.

Cuando se calienta, interactúa con hidrógeno, halógenos, azufre, nitrógeno, silicio, aluminio y otros elementos. Por ejemplo, en una atmósfera de hidrógeno a 400–600 °C, forma hidruro ThH 2 .

Aplicación

El torio tiene una serie de aplicaciones en las que a veces juega un papel indispensable. La posición de este metal en la Tabla Periódica de los Elementos y la estructura del núcleo predeterminaron su uso en el campo del uso pacífico de la energía nuclear.

El torio-232  es un isótopo par-par (un número par de protones y neutrones), por lo que no es capaz de fisionar neutrones térmicos y ser un combustible nuclear. Pero cuando se captura un neutrón térmico, 232 Th se convierte en 233 U según el esquema

El uranio-233 es capaz de fisionarse como el uranio-235 y el plutonio-239 , lo que abre perspectivas más que serias para el desarrollo de la energía nuclear ( ciclo del combustible de uranio-torio , reactores de neutrones rápidos , LFTR ). En la energía nuclear , se utilizan carburo , óxido y fluoruro de torio (en reactores de sales fundidas de alta temperatura ) junto con compuestos de uranio y plutonio y aditivos auxiliares.

Dado que las reservas totales de torio son 3 o 4 veces mayores que las reservas de uranio en la corteza terrestre, la energía nuclear que utiliza torio permitirá garantizar completamente el consumo de energía de la humanidad durante cientos de años.

Además de la energía nuclear, el torio en forma de metal se utiliza con éxito en la metalurgia ( aleación de magnesio , etc.), lo que otorga a la aleación mayores características de rendimiento (resistencia a la tracción, resistencia al calor). En parte, el torio en forma de óxido se usa en la producción de composiciones de alta resistencia como endurecedor (para la industria aeronáutica). El óxido de torio, debido a su punto de fusión más alto de todos los óxidos (3350 K) y la no oxidación, se utiliza en la producción de las estructuras y productos más críticos que operan en flujos de calor súper potentes, y puede ser un material ideal para la combustión de revestimiento. cámaras y canales gas-dinámicos para centrales eléctricas MHD . Los crisoles hechos de óxido de torio se utilizan cuando se trabaja en el rango de temperatura de aproximadamente 2500–3100 °C. Anteriormente, el óxido de torio se usaba para fabricar rejillas incandescentes en lámparas de gas .

Los cátodos toriados calentados directamente se utilizan en tubos de vacío y el óxido de torio en magnetrones y lámparas generadoras de alta potencia . La adición de 0,8-1% de ThO 2 al tungsteno estabiliza la estructura de los filamentos de las lámparas incandescentes. Las lámparas de arco de xenón casi siempre tienen un cátodo y un ánodo toriados y, por lo tanto, su radiactividad es insignificante. El óxido de torio se utiliza como elemento de resistencia en hornos de alta temperatura. El torio y sus compuestos se utilizan ampliamente como catalizadores en la síntesis orgánica.

El óxido de torio (IV) se usó en medicina en las décadas de 1930 y 1940 como parte del fármaco de contraste de rayos X Thorotrast, luego se suspendió su uso debido a la carcinogenicidad significativa . Además, a mediados del siglo XX, el óxido de torio se utilizó para fabricar vidrio de torio para lentes de algunos instrumentos ópticos y lentes de cámaras ( Canon Lens , Asahi Opt. Co. Japan , Yashica , Ernst Leitz , Olympus , Fuiji Photo Film Co. , Tokio Kogaku ) .

Rol biológico

El torio está constantemente presente en los tejidos de plantas y animales. El coeficiente de acumulación de torio (es decir, la relación entre su concentración en el cuerpo y la concentración en el medio ambiente) en el plancton marino  es 1250, en las algas del fondo - 10, en los tejidos blandos de los invertebrados - 50-300, peces - 100. En moluscos de agua dulce, su concentración varía de 3 ⋅10 −7 a 1⋅10 −5  %, en animales marinos de 3⋅10 −7 a 3⋅10 −6  %. El torio se absorbe principalmente en el hígado y el bazo , pero también en la médula ósea , los ganglios linfáticos y las glándulas suprarrenales ; pobremente absorbido en el tracto gastrointestinal. En humanos, la ingesta diaria promedio de torio con alimentos y agua es de 3 μg; excretado del cuerpo con la orina y las heces (0,1 y 2,9 mcg, respectivamente). El torio tiene baja toxicidad, pero como elemento radiactivo natural, contribuye al fondo natural de irradiación de los organismos.

Notas

1. ↑ Wieser, ME Pesos atómicos de los elementos 2011 (Informe técnico de la IUPAC)  : [ ing. ]  / Wieser ME, Holden N., Coplen TB [et al.] // Química pura y aplicada. - 2013. - Vol. 85, es. 5.- Pág. 1047-1078. -doi : 10.1351 / PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Torio // Enciclopedia química: en 5 volúmenes / Consejo editorial: Zefirov N. S. (editor en jefe). - M. : Enciclopedia Soviética, 1995. - T. 4. - S. 613. - 20.000 ejemplares.  - ISBN 5-85270-039-8.
3. ↑ GOST 30108-94. Archivado el 9 de octubre de 2021 en el Apéndice A de Wayback Machine .
4. ↑ Fuente . Consultado el 25 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2013. (indefinido)
5. ↑ I. N. Beckman . Torio Archivado el 13 de noviembre de 2013 en Wayback Machine . Curso de conferencias.
6. ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH La evaluación NUBASE de las propiedades nucleares y de descomposición  // Física nuclear A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . -doi : 10.1016/ j.nuclphysa.2003.11.001 . - .

Enlaces

• Torio en Webelements
• Torio : artículo de la Gran Enciclopedia Soviética . 
• Torio en la Biblioteca Popular de Elementos Químicos
• Profesor I. N. Beckman, THORII, Curso de conferencias

diccionarios y enciclopedias	Gran danés Gran catalán Gran catalán gran noruego gran ruso Brockhaus y Efron alrededor del mundo Pequeño Brockhaus y Efron Britannica (en línea) Britannica (en línea) Treccani universalis
En catálogos bibliográficos BNF : 11977429t TIERRA : 4185331-3 J9U : 987007534013905171 LCCN : sh85134957 NDL : 00573342 NKC : ph543054