Торий

Торий
← Актиний | Протактиний →
90 Ce ↑ Th ↓ — 90Th
Внешний вид простого вещества
Металлический торий
Свойства атома
Название, символ, номер	Торий / Thorium (Th), 90
период , блок	3 (устар. IIIB), 7, f-элемент
Атомная масса (молярная масса)	232,03806(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Rn] 6d27s2
Радиус атома	180 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	165 пм
Радиус иона	(+4e) 102 пм
Электроотрицательность	1,3 (шкала Полинга)
Степени окисления	+2, +3, +4
Энергия ионизации (первый электрон)	670,4 (6,95) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	11,78 г/см³
Температура плавления	2028 К (1754,85 °С)
Температура кипения	5060 К (4786,85 °С)
Мол. теплота плавления	16,11 кДж/моль
Мол. теплота испарения	513,7 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	26,23[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём	19,8 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	Кубическая гранецентрированая
Параметры решётки	5,080 Å
Температура Дебая	100,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) (54,0) Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-29-1

То́рий (

Относится к семейству актиноидов.

Впервые торий выделен

Торий почти всегда содержится в минералах

• 
  Монацит-(Ce)
• 
  Торианит
• 
  Умбозерит
• 
  Эвксенит
• 
  Эшинит-(Ce)
• 
  Виикит

При получении тория торийсодержащие монацитовые концентраты подвергают вскрытию при помощи кислот или щелочей. Редкоземельные элементы извлекают

Металлический торий затем выделяют из галогенидов или оксида методом металлотермии (кальций-, магний- или натрийтермии) при 900—1000 °С:

${\displaystyle {\ce {ThF4 + 2 Ca -> Th + 2 CaF2}}}$

электролизом ThF₄ или KThF₅ в расплаве KF при 800 °С на графитовом аноде.

Цена тория уменьшилась до 73,37

Полная электронная конфигурация атома тория: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶6d²7s².

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 1360 °C торий образует кристаллы кубической сингонии (гранецентрированная решётка), параметры ячейки a = 0,50842 нм (α-торий). Выше этой температуры (при 1360…1750 °C) устойчива модификация с кубической объёмно-центрированной решёткой с а = 0,411 нм (β-торий). Энтальпия перехода ΔH(α→β) = 3,5 кДж/моль^[2].

При температуре ниже 1,4 К торий переходит в сверхпроводящее состояние.

Температура плавления 1750 °C; температура кипения 4788 °C. Энтальпия плавления 19,2 кДж/моль, испарения 513,7 кДж/моль. Работа выхода электронов 3,51 эВ. Энергии ионизации M → M⁺, M⁺ → M²⁺, M²⁺ → M³⁺, M³⁺ → M⁴⁺ составляют 587, 1110, 1978 и 2780 кДж/моль соответственно.

На 2012 год известны 30 изотопов тория и ещё 3 возбуждённых метастабильных состояния некоторых его нуклидов.

Только один из нуклидов тория (торий-232) обладает достаточно большим периодом полураспада по отношению к 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
  ²²⁷Th
  ,
• радиоторий ²²⁸Th,
• ионий ²³⁰Th,
• уран Y
  ²³¹Th
  ,
• уран X1
  ²³⁴Th
  .

Наиболее стабильными изотопами являются ²³²Th (

Торий относится к семейству 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 Th⁴⁺ отличается сильной склонностью к гидролизу и образованию комплексных соединений.

Торий плохо растворяется в кислотах. Он растворим в концентрированных растворах НСl (6—12М) и HNO₃ (8—16М) в присутствии ионов фтора. Легко растворяется в 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 ThH₂.

Торий имеет ряд областей применения, в которых подчас играет незаменимую роль. Положение этого металла в

Торий-232 — чётно-чётный изотоп (чётное число протонов и нейтронов), поэтому не способен делиться тепловыми нейтронами и быть ядерным горючим. Но при захвате теплового нейтрона ²³²Th превращается в ²³³U по схеме

${\displaystyle {\ce {^{232}Th ->[^1n] ^{233}Th ->[\beta^-] ^{233}Pa ->[\beta^-] ^{233}U}}}$

Так как общие запасы тория в 3—4 раза превышают запасы урана в земной коре, то 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 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 МГД-электростанций. Тигли, изготовленные из оксида тория, применяются при работах в области температур около 2500—3100 °C. Ранее оксид тория применялся для изготовления калильных сеток в газовых светильниках.

Торированные катоды прямого накала применяются в электронных лампах, а оксидно-ториевые — в магнетронах и мощных генераторных лампах. Добавка 0,8—1 % ThO₂ к вольфраму 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 катализаторов в органическом синтезе.

• Торий на Webelements
• Торий — статья из Большой советской энциклопедии. 
• Торий в Популярной библиотеке химических элементов
• Профессор И. Н. Бекман, ТОРИЙ, Курс лекций