Просмотр кода страницы Торий

{{Карточка химического элемента
| имя = Торий / Thorium (Th)
| символ = Th
| номер = 90
| вверху = [[Церий|Ce]]
| внизу = (Uqq)
| изображение = Thorium-1.jpg
| подпись = Металлический торий
| внешний вид = 
| атомная масса = 232,03806(2)<ref name="iupac atomic weights">{{AtWt2013}}</ref>
| радиус атома = 180
| энергия ионизации 1 = 670,4 (6,95)
| группа = 3 (устар. IIIB)
| период = 7
| блок = <br>[[f-элементы|f-элемент]]
| конфигурация = [Rn] 6d<sup>2</sup>7s<sup>2</sup>
| ковалентный радиус = 165
| радиус иона = (+4e) 102
| электроотрицательность = 1,3
| электродный потенциал = 
| степени окисления = +2, +3, +4
| плотность = 11,78
| теплоёмкость = 26,23<ref name="ХЭ">{{ХЭ|автор=Мясоедов Б. Ф.|статья=Торий |том = 4 |страницы = 613—614}}</ref>
| теплопроводность = (54,0)
| температура плавления = 2028 К (1754,85 °С)
| теплота плавления = 16,11
| температура кипения = 5060 К (4786,85 °С)
| теплота испарения = 513,7
| молярный объём = 19,8
| структура решётки = Кубическая<br>гранецентрированая
| параметры решётки = 5,080
| отношение c/a = 
| температура Дебая = 100,00
}}
{{Элемент периодической системы|align=center|fontsize=100%|number=90}}
'''То́рий''' ([[Химические знаки|химический символ]] — '''Th''', от {{lang-la|'''Th'''orium}}) — [[химический элемент]] [[3 группа элементов|3-й группы]] (по [[Короткая форма периодической системы элементов|устаревшей классификации]] — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) [[Седьмой период периодической системы|седьмого периода]] [[Периодическая система химических элементов|периодической системы химических элементов]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д. И. Менделеева]], с [[атомный номер|атомным номером]] 90.

Относится к семейству [[Актиноиды|актиноидов]].

[[Простое вещество]] '''торий''' — тяжёлый слаборадиоактивный металл серебристого-белого [[цвет]]а.

{{clear|left}}

== История ==
Впервые торий выделен [[Берцелиус, Йёнс Якоб|Йёнсом Берцелиусом]] в [[1828 год]]у из минерала, позже получившего название [[Торит (минерал)|торит]] (содержит [[силикат тория]]). Первооткрыватель назвал элемент в честь бога грома из [[Скандинавская мифология|скандинавской мифологии]] — [[Тор (бог)|Тора]].

== Нахождение в природе ==
Торий почти всегда содержится в минералах [[Редкоземельные элементы|редкоземельных элементов]], которые служат одним из источников его получения. Содержание тория в земной коре — 8—13 г/т, в морской воде — 0,05 мкг/л. В магматических породах содержание тория уменьшается от [[Кислые магматические горные породы|кислых]] (18 г/т) к [[Основные магматические горные породы|основным]] (3 г/т). Значительное количество тория накапливается в связи с [[пегматитовые процессы|пегматитовыми]] и [[постмагматические процессы|постмагматическими]] процессами, при этом его содержание увеличивается с повышением количества калия в породах. Основная форма нахождения тория в породах в виде основной составной части уран-ториевых, либо изоморфной примеси в [[акцессорные минералы|акцессорных минералах]]. В постмагматических процессах в определённых благоприятных условиях (обогащённость растворов [[Галогены|галогенами]], [[Щёлочи|щелочами]] и углекислотой) торий способен мигрировать в гидротермальных растворах и фиксироваться в скарновых уран-ториевых и гранат-диопсидовых ортитсодержащих месторождениях. Здесь главными минералами тория являются [[монацит|монацитовый песок]] и [[ферриторит]]. Накапливается торий также в некоторых грейзеновых месторождениях, где он концентрируется в ферриторите, либо образует минералы, содержащие титан, уран и др. Входит в состав, в виде примесей, наряду с ураном, в почти любые [[слюда|слюды]], ([[флогопит]], [[мусковит]] и др.) — породообразующих минералов [[гранит]]а. Поэтому граниты некоторых месторождений ввиду слабой, но при длительном воздействии на человека опасной радиации запрещено использовать в качестве наполнителя для [[бетон]]а при строительстве жилых зданий либо (в зависимости от удельной активности) для строительства производственных сооружений и даже для строительства дорог вне населённых пунктов<ref>[https://docs.cntd.ru/document/871001235 ГОСТ 30108-94.] {{Wayback|url=https://docs.cntd.ru/document/871001235 |date=20211009123815 }} Приложение А.</ref>.

=== Месторождения ===
Торий содержится в основном в 12 минералах.

Месторождения этих минералов известны в [[Китае]], [[Австралия|Австралии]], [[Индия|Индии]], [[Норвегия|Норвегии]], [[США]], [[Канада|Канаде]], [[ЮАР]], [[Бразилия|Бразилии]], [[Пакистан]]е, [[Малайзия|Малайзии]], [[Шри-Ланка|Шри-Ланке]], [[Кыргызстан]]е и других странах<ref>{{Cite web |url=http://profbeckman.narod.ru/RH0.files/25_1.pdf |title=Источник |access-date=2010-09-25 |archive-date=2013-09-30 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130930025912/http://profbeckman.narod.ru/RH0.files/25_1.pdf |deadlink=no }}</ref>.
<gallery>
Файл:Monazite-169954.jpg|[[Монацит]]-(Ce)
Файл:Thorianite - USGS Mineral Specimens 1100.jpg|Торианит
Файл:Umbozerite0.jpg|Умбозерит
Файл:Euxenite - Vegusdal, Norvegia 01.jpg|[[Эвксенит]]
Файл:Aeschynite-(Y)-432814.jpg|Эшинит-(Ce)
Файл:Wiikite-216432.jpg|Виикит
</gallery>

=== Добыча ===
При получении тория торийсодержащие монацитовые концентраты подвергают вскрытию при помощи кислот или щелочей. Редкоземельные элементы извлекают [[Экстракция|экстракцией]] с [[трибутилфосфат]]ом и [[Сорбция|сорбцией]]. Далее торий из смеси соединений металлов выделяют в виде [[диоксид тория|диоксида]], [[хлорид тория|тетрахлорида]] или [[фторид тория|тетрафторида]].

Металлический торий затем выделяют из галогенидов или оксида методом [[металлотермия|металлотермии]] (кальций-, магний- или натрийтермии) при 900—1000 °С:
: <chem>ThF4 + 2 Ca -> Th + 2 CaF2</chem>
[[электролиз]]ом ThF<sub>4</sub> или [[Фторид тория-калия|KThF<sub>5</sub>]] в расплаве [[Фторид калия|KF]] при 800 °С на графитовом аноде.

Цена тория уменьшилась до 73,37 [[USD]]/кг (2009), по сравнению с 96,55 USD/кг (2008).<ref>''Бекман И. Н.'' [http://profbeckman.narod.ru/Th.files/L4.pdf Торий] {{Wayback|url=http://profbeckman.narod.ru/Th.files/L4.pdf |date=20131113114601 }}. Курс лекций.</ref>

== Физические свойства ==
Полная [[электронная конфигурация]] атома тория: 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup>3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup>4s<sup>2</sup>3d<sup>10</sup>4p<sup>6</sup>5s<sup>2</sup>4d<sup>10</sup>5p<sup>6</sup>6s<sup>2</sup>4f<sup>14</sup>5d<sup>10</sup>6p<sup>6</sup>6d<sup>2</sup>7s<sup>2</sup>.

Торий — серебристо-белый блестящий, мягкий, ковкий металл. Металл пирофорен, потому порошок тория рекомендуют хранить в керосине. На воздухе чистый металл медленно тускнеет и темнеет, при нагревании воспламеняется и горит ярко белым пламенем с образованием диоксида. Относительно медленно корродирует в холодной воде, в горячей воде скорость коррозии тория и сплавов на его основе очень высока.

До {{nobr|1360 °C}} торий образует кристаллы {{Крист|синг=гцк|гр=|a=0,50842|b=|c=|alpha=|beta=|gamma=|Z=|d=|рп=1|nocat=}} (α-торий). Выше этой температуры (при {{nobr|1360…1750 °C)}} устойчива модификация с кубической объёмно-центрированной решёткой с {{nobr|{{math|''а''}} {{=}} 0,411 нм}} (β-торий). Энтальпия перехода {{nobr|{{math|Δ''H''(α→β)}} {{=}} 3,5 кДж/моль}}<ref name="ХЭ"/>.

При температуре ниже {{nobr|1,4 К}} торий переходит в [[сверхпроводимость|сверхпроводящее]] состояние.

Температура плавления {{nobr|1750 °C;}} [[температура кипения]] {{nobr|4788 °C.}} [[Энтальпия]] плавления {{nobr|19,2 кДж/моль,}} испарения {{nobr|513,7 кДж/моль.}} Работа выхода электронов {{nobr|3,51 эВ.}} Энергии ионизации M → M<sup>+</sup>, M<sup>+</sup> → M<sup>2+</sup>, M<sup>2+</sup> → M<sup>3+</sup>, M<sup>3+</sup> → M<sup>4+</sup> составляют 587, 1110, 1978 и {{nobr|2780 кДж/моль}} соответственно.

=== Изотопы ===
{{Main|Изотопы тория}}

На 2012 год известны 30 изотопов тория и ещё 3 возбуждённых [[Изомерия атомных ядер|метастабильных состояния]] некоторых его [[нуклид]]ов.

Только один из нуклидов тория ([[торий-232]]) обладает достаточно большим [[Период полураспада|периодом полураспада]] по отношению к [[Возраст Земли|возрасту Земли]], поэтому практически весь природный торий состоит только из этого нуклида. Некоторые из его изотопов могут определяться в природных образцах в следовых количествах, так как входят в [[радиоактивные ряды]] радия, актиния и тория и имеют исторические, ныне устаревшие названия:
* радиоактиний [[Торий-227|<sup>227</sup>Th]],
* радиоторий [[Торий-228|<sup>228</sup>Th]],
* ионий [[Торий-230|<sup>230</sup>Th]],
* уран Y [[Торий-231|<sup>231</sup>Th]],
* уран X1 [[Торий-234|<sup>234</sup>Th]].

Наиболее стабильными изотопами являются <sup>232</sup>Th ([[период полураспада]] составляет 14,05 миллиарда лет), [[Торий-230|<sup>230</sup>Th]] ({{formatnum:75380}} лет), [[Торий-229|<sup>229</sup>Th]] ({{formatnum:7340}} лет), [[Торий-228|<sup>228</sup>Th]] (1,9116 года). Остальные изотопы имеют периоды полураспада менее 30 дней (большинство из них имеют периоды полураспада менее 10 минут)<ref name="Nubase2003">{{Справочник:Nubase2003}}</ref>.

Изотоп тория [[Торий-229|<sup>229</sup>Th]] имеет метастабильный изомер <sup>229m</sup>Th с исключительно низкой энергией возбуждения 8,355733554021(8) [[эВ]], что дает возможность для прямого возбуждения этого ядерного состояния существующими [[лазер]]ами, что в перспективе может позволить создать на этой основе {{нп5|ядерные часы|||Nuclear clock}}, на несколько порядков превосходящие по точности [[атомные часы]]<ref>[https://arxiv.org/abs/2406.18719 [2406.18719&#93; Frequency ratio of the $^{229\mathrm{m}&#125;$Th nuclear isomeric transition and the $^{87}$Sr atomic clock<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref><ref>https://www.actaphys.uj.edu.pl/fulltext?series=Reg&vol=51&page=561</ref><ref>[https://arxiv.org/abs/1811.03889 [1811.03889&#93; Towards a 229Th-based nuclear clock<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>.

== Химические свойства ==
Торий относится к семейству [[актиноиды|актиноидов]]. Однако ввиду специфической конфигурации электронных оболочек торий напоминает по свойствам Ti, Zr, Hf.

Торий способен проявлять степени окисления +4, +3 и +2. Наиболее устойчива +4. Степени окисления +3 и +2 торий проявляет в галогенидах с Вr и I, полученных действием сильных восстановителей в твердой фазе. Ион Th<sup>4+</sup> отличается сильной склонностью к [[гидролиз]]у и образованию [[комплексные соединения|комплексных соединений]].

Торий плохо растворяется в кислотах. Он растворим в концентрированных растворах НСl (6—12М) и HNO<sub>3</sub> (8—16М) в присутствии ионов фтора. Легко растворяется в [[Царская водка|царской водке]]. Не реагирует с едкими щелочами.

При нагреве взаимодействует с водородом, галогенами, серой, азотом, кремнием, алюминием и рядом других элементов. Например, в атмосфере водорода при 400—600 °С образует гидрид ThH<sub>2</sub>.

== Применение ==
{{Главная|Ториевая ядерная программа}}
Торий имеет ряд областей применения, в которых подчас играет незаменимую роль. Положение этого металла в [[Периодическая система элементов|Периодической системе элементов]] и структура [[атомное ядро|ядра]] предопределили его применение в области мирного использования ядерной энергии.
[[Файл:Торий.JPG|150px|thumb|Очищенный торий]]
[[Торий-232]] — чётно-чётный изотоп (чётное число протонов и нейтронов), поэтому не способен делиться [[Тепловые нейтроны|тепловыми нейтронами]] и быть ядерным горючим. Но при захвате теплового нейтрона <sup>232</sup>Th превращается в [[Уран-233|<sup>233</sup>U]] по схеме

: <chem>^{232}Th ->[^1n] ^{233}Th ->[\beta^-] ^{233}Pa ->[\beta^-] ^{233}U</chem>

[[Уран-233]] способен к делению подобно [[Уран-235|урану-235]] и [[Плутоний-239|плутонию-239]], что открывает более чем серьёзные перспективы для развития ядерной энергетики ([[Ториевый топливный цикл|уран-ториевый топливный цикл]], [[реакторы на быстрых нейтронах]], [[LFTR]]). В ядерной энергетике применяются [[Карбид тория|карбид]], [[Оксид тория|оксид]] и [[фторид тория]] (в высокотемпературных [[жидкосолевые реакторы|жидкосолевых реакторах]]) совместно с соединениями урана и [[Плутоний|плутония]] и вспомогательными добавками.

Так как общие запасы тория в 3—4 раза превышают запасы урана в земной коре, то [[ядерная энергия|ядерная энергетика]] при использовании тория позволит на сотни лет полностью обеспечить энергопотребление человечества.

Кроме ядерной энергетики, торий в виде металла с успехом применяется в металлургии ([[Легирование (металлургия)|легирование]] [[Магний|магния]] и др.), придавая сплаву повышенные эксплуатационные характеристики (сопротивление разрыву, жаропрочность). Отчасти торий в виде окиси применяется в производстве высокопрочных композиций как упрочнитель (для авиапромышленности). Оксид тория из-за его наивысшей температуры плавления из всех оксидов (3350 K) и неокисляемости идёт на производство наиболее ответственных конструкций и изделий, работающих в сверхмощных тепловых потоках, и может быть идеальным материалом для облицовки камер сгорания и газодинамических каналов для [[Магнитогидродинамический генератор|МГД]]-электростанций. Тигли, изготовленные из оксида тория, применяются при работах в области температур около 2500—3100 °C. Ранее оксид тория применялся для изготовления [[Калильная сетка|калильных сеток]] в [[Газовый светильник|газовых светильниках]].

Торированные катоды прямого накала применяются в [[Вакуумные электронные приборы|электронных лампах]], а оксидно-ториевые — в [[магнетрон]]ах и мощных [[Генераторная лампа|генераторных лампах]]. Добавка 0,8—1 % ThO<sub>2</sub> к [[вольфрам]]у стабилизирует структуру нитей ламп накаливания. Ксеноновые дуговые лампы почти всегда имеют торированные катод и анод, поэтому незначительно радиоактивны. Оксид тория применяется как элемент сопротивления в высокотемпературных печах. Торий и его соединения широко применяют в составе [[катализатор]]ов в органическом синтезе.

[[Оксид тория(IV)]] в 1930—1940-е годы использовался в медицине в составе [[Рентгеноконтрастные препараты|рентгеноконтрастного препарата]] «Торотраст», затем его использование было прекращено из-за значительной [[канцероген]]ности. Также оксид тория в середине XX века применялся для изготовления ториевого стекла для линз некоторых оптических приборов и объективов фотоаппаратов ([[Canon|Canon Lens]], [[Asahi optical|Asahi Opt. Co. Japan]], [[Yashica]], [[Ernst Leitz]], [[Olympus]], [[Fujica|Fuiji Photo Film Co.]], [[Tokyo Kogaku]])<ref>{{Cite web|url=https://hij.ru/read/23405/|title=Торий: факты и фактики {{!}} Научно-популярный журнал «Химия и жизнь» 2019 №8|author=А. Мотыляев|website=hij.ru|date=2019-08|access-date=2024-12-12}}</ref>.

== Биологическая роль ==
Торий постоянно присутствует в тканях растений и животных. [[Коэффициент накопления]] тория (то есть отношение его концентрации в организме к концентрации в окружающей среде) в морском [[планктон]]е — 1250, в донных водорослях — 10, в мягких тканях беспозвоночных — 50—300, рыб — 100. В пресноводных моллюсках его концентрация колеблется от 3{{e|−7}} до 1{{e|−5}} %, в морских животных от 3{{e|−7}} до 3{{e|−6}} %. Торий поглощается главным образом [[печень]]ю и [[селезёнка|селезёнкой]], а также [[костный мозг|костным мозгом]], [[лимфатические узлы|лимфатическими узлами]] и [[надпочечник]]ами; плохо всасывается из желудочно-кишечного тракта. У человека среднесуточное поступление тория с продуктами питания и водой составляет 3 мкг; выводится из организма с мочой и калом (0,1 и 2,9 мкг соответственно). Торий малотоксичен, однако как природный радиоактивный элемент вносит свой вклад в естественный фон облучения организмов.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
{{Родственные проекты
| Тема = Торий
| Викицитатник = Торий
| Викитека = ЭСБЕ/Цирконий и торий
| Викисловарь  = торий
| Викиновости  = 
| Викисклад = Category:Thorium}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Th/key.html Торий на Webelements]
* {{Из БСЭ|http://www.fel.mirea.ru/CHEM/files/addit/pte/090bse.htm}}
* [http://n-t.ru/ri/ps/pb090.htm Торий в Популярной библиотеке химических элементов]
* [http://profbeckman.narod.ru/Th.files/L1.pdf Профессор И. Н. Бекман, ТОРИЙ, Курс лекций]

{{Внешние ссылки}}
{{Соединения тория}}
{{Периодическая система элементов}}
{{Ряд Активности Металлов}}
{{Ядерная технология}}

[[Категория:Торий|*]]
[[Категория:Химические элементы]]
[[Категория:Актиноиды]]
[[Категория:Металлы]]