То́рий (лат. thorium, Th; читается «торий») — радиоактивный химический элемент с атомным номером 90, атомной массой 232, 0381. Стабильных изотопов не имеет. Известно 24 изотопа с массовыми числами 213-236. Наиболее долгоживущие изотопы 230Th (альфа-излучатель, Т1/2 равен 7, 5·104 лет) и 232Th (альфа-излучатель, Т1/2 равен 1, 4·1010 лет), родоначальник радиоактивного ряда 232Th. Конфигурация трех внешних электронных слоев 5s2p6d106s26p66d27s2. Актиноид. Расположен в IIIB группе в 7 периоде периодической системы элементов. Степени окисления +4, реже +3 и +2 (валентность IV, III, II). Радиус атома 0, 180 нм, радиус ионов Тh 2+ — 0, 108 нм, Th4+— 0, 098 нм. Энергии последовательной ионизации 7, 5, 11, 5, 20, 0, 29, 5 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1, 15-1, 20.
Впервые оксид тория в 1828 году был выделен Я. Берцелиусом из образца нового минерала торита.
Первый чистый препарат металлического тория получил в 1882 году Л. Ф. Нильсон. В 1898 году Мария Склодовская-Кюри и независимо от нее Герберт Шмидт обнаружили у тория радиоактивные свойства.
Торий — редкоземельный элемент. Содержание в земной коре 8·10-4% по массе, морской воде — 10-9г/л. В свободном виде Th не встречается, известно более 100 минералов: торит ThSiO4, торианит(Th, U)O2; основной промышленный источник Th — монацит. Торий содержится также в ильменитовых, рутиловых, касситеритовых рудах.
Радиоизотопы тория (члены радиоактивных рядов 238U и 235U всегда присутствуют в минералах урана.
При выделении Th монацитовые концентраты подвергают сернокислотной или щелочной обработке. Торий отделяют от сопутствующих элементов экстракцией (трибутилфосфатом) и сорбцией. Торий выделяют в виде оксида тория ThO2 или галогенидов ThF4 и ThCl4
ThO2+2Са=Th+2Са, ThF4+Mg=2MgF2+Th
Также используют электролиз расплава фторида тория ThF4в среде фторидов щелочных металлов.
Торий — серебристо-белый пластичный металл.
Th существует в двух аллотропных модификациях. До 1360°C устойчива α−модификация с гранецентрированной кубической решеткой, а=0, 50842 нм. От 1360°C до температуры плавления (1750°C) существует β-модификация с кубической объемно центрированной решеткой. Плотность α-Th 11, 724 кг/дм3.
Порошкообразный Th пирофорен. Компактный Th тускнеет на воздухе. При сгорании на воздухе образуется диоксид ThO2. При нагревании до 300-400°C Th реагирует с галогенами, образуя ThHal4. ThCl4, ThBr4 и ThI4 получают, нагревая ThO2 в смеси с углем при 500-600°C.
Th взаимодействует с водородом, образуя гидриды ThH2 и Th4H15. Синтезированы нитрид тория ThN, карбиды: ThC, -TcC2и другие, бориды ThB4 и ThB6, сульфид ThS2, фосфиды ThP и Th3P4.
Th активно реагирует с концентрированной соляной кислотой:
Th+4HCl=ThCl4+2H2
C разбавленными плавиковой, азотной и серной кислотами торий реагирует медленно, концентрированной HNO3 — пассивируется.
При взаимодействии солей Th с растворами щелочей выпадает осадок гидроксида тория Th(OH)4:
Th(NO3)4+4NaOH=Th(OH)4+4NaNO3
При нагревании до 450-500°C Th(OH)4 разлагается на ThO2 и воду. ThO2 амфотерен. При сплавлении с оксидами активных металлов при 600-800°C образует соли — тораты, торат калия K2ThO3, торат бария BaThO3. При сплавлении ThO2 с оксидами менее активных металлов образуются соли — двойные оксиды типа ThTi2O6, Th3V4O16, ThNb4O12.
Стандартный электродный потенциал пары Tho/Th4+ 1, 9 В.
Торий — компонент магниевых сплавов. Диоксид тория ThO2 — огнеупорный материал, используется при изготовлении тиглей для высокотемпературной плавки металлов, компонент катализаторов. Торий — перспективное ядерное топливо.
Торий ядовит. ПДК 0, 05 мг/м3.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Торий. Пер с англ. М., 1962.
- Чачхиани З. Б. Магнетизм сплавов и соединений тория. - Тбилиси: Мецниереба, 1986.