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(金屬元素)

鎖定
釷是一種放射性金屬元素。釷經過中子轟擊,可得鈾-233,因此它是潛在的核燃料。金屬釷帶鋼灰色光澤,質地柔軟,化學性質較活潑。釷廣泛分佈在地殼中,是一種前景十分可觀的能源材料。
中文名
外文名
Thorium
CAS登錄號
7440-29-1
EINECS登錄號
231-139-7
熔    點
1842 ℃
沸    點
4788 ℃
密    度
11.7 g/cm³
外    觀
帶鋼灰色光澤,質地柔軟
元素符號
Th
發現人
貝齊利烏斯
原子序數
90
原子量
232.0377
週    期
第七週期
IIIB族
電子排布
[Rn] 6d2 7s2
元素類別
錒系元素

歷史簡介

1815年,貝齊裏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。由於貝齊裏烏斯是當時化學界的權威,所以化學家們都承認了它。可是,貝齊裏烏斯在10年後發表文章説,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。 [1] 
到1828年,貝齊裏烏斯分析了另一種礦石,是由挪威南部勒峯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硅酸釷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(例如獨居石釷石),通常與稀土金屬聯繫在一起,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。隨着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。 [2] 
中國釷資源比較豐富,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,佔全國釷礦產儲量28.6萬噸的77.3%。 [2] 

理化性質

物理性質

外觀
銀白色金屬,暴露在大氣中漸變為灰色。
質地
質較軟,可鍛造。
熔點
1842°C
沸點
4788°C
密度
11.7g/cm3
原子排列
在1400℃以下原子排列成面心立方晶體;當加熱達到此温度時,便改為體心立方晶體。 [4] 

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。高温時可與鹵素、硫、氮作用。釷是放射性元素,自然界的釷全部為232Th,所有釷鹽都顯示出+4價。在化學性質上與相似。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;加熱時迅速氧化併發出耀眼的光。釷是高毒性元素。 [5] 

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。 [4] 
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。 [4] 

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) [1]  ,通常與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,雖然貝齊裏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 [3]  。製備釷的最常用方法是將鈣與氧化釷研磨後放在CaO襯裏的坩堝中在氬氣氛圍下加熱至1000℃,然後用水和稀酸浸取產物,可以得到粉末狀金屬釷 [3] 
參考資料
  • 1.    劉華敏等.釷礦產的綜合開發:冶金出版社,1994
  • 2.    中國鈾釷資源開發現狀報告
  • 3.    張青蓮等.無機化學叢書:科學出版社,1987
  • 4.    陳文茜.解碼陳文茜2013-12-17.鳳凰衞視:鳳凰衞視,2013
  • 5.    羣著.放射化學:科學出版社,2007