Actinium - Thorium - Protactinium Ce Pa جدول کامل عمومی نام , علامت اختصاری , شماره Thorium, Th, 90 گروه شیمیایی فلز انتقالی تناوب , بلوک 7 , f جرم حجمی , سختی 11724 kg/m3 , 3.0 رنگ سفید نقره‌ای خواص اتمی وزن اتمی 1 E-_ kg شعاع اتمی calc. 1 E-_ m شعاع کووالانسی n/a pm شعاع وندروالس n/a pm ساختار الکترونی Rn]6d27s2] e- بازای هر سطح انرژی 2, 8,18,32,18,10, 2 درجه اکسیداسیون (اکسید) 4 (بازضعیف) ساختار کریستالی مکعبی face centered خواص فیزیکی حالت ماده جامد نقطه ذوب 2028 K (3191 °F)) نقطه جوش 5061 K (8650 °F) حجم مولی 19.80 ((scientific notation|ש»10-6 m3/mol گرمای تبخیر 514.4 kJ/mol گرمای هم جوشی 16.1 kJ/mol فشار بخار n/a Pa at 2028 K سرعت صوت 2490 m/s at 293.15 K متفرقه الکترونگاتیویته 1.3 (درجه پاولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 120 J/kg*K رسانائی الکتریکی 6.53 106/m اهم رسانائی گرمایی 54 W/m*K 1st پتانسیل یونیزاسیون 587 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1110 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 1930 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 2780 kJ/mol پایدارترین ایزوتوپها ایزوتوپ NA نیم عمر DM DE MeV DP 228Th {syn.} 1 E_ s α 5.520 224Radon 229Th {syn.} 7340 سال α 5.168 225Ra 230Th {syn.} 75380 سال α 4.770 226Ra 232Th 100 1.405 E10 سال α 4.083 228Ra واحدهای SI & STP استفاده شده ، مگر آنکه ذکر شده باشد.

اطلاعات اولیه

توریم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Th و عدد اتمی 90 می‌باشد.

تاریخچـــــــه

"Jons Jacob Berzelius" شیمیدان سوئدی ، در سال 1828 توریم را کشف نمود و نام آنرا از نام Thor خدای نورس جنگ برگرفت. این فلز تا قبل از اختراع توری چراغ در سال 1885 هیچگونه کاربردی نداشت.

پیدایــــــــش

توریم در بیشتر سنگها و خاکها در مقادیر بسیار کم وجود دارد و فراوانی آن سه برابر اورانیوم بوده ، تقریبا" به اندازه سرب متداول است. معمولا" خاک ، محتوی تقریبا" 6ppm توریم است. این عنصر در کانی‌های زیادی وجود دارد که رایج ترین آنها ماده معدنی فسفات توریم خاکی و کمیاب ( مونازیت ) است که حاوی تقریبا" بیش از 12% اکسید توریم می‌باشد. اندوخته‌های زیادی از این عنصر در چندین کشور وجود دارد.

توریم 232 بسیار آهسته فروپاش می‌شود ( نیم عمر آن تقریبا" سه برابر عمر زمین است)؛ ولی سایر ایزوتوپهای آن در زنجیره فرسایش خود و اورانیم وجود دارند. بیشتر این ایزوتوپها کم‌عمر هستند و لذا خیلی بیشتر از Th-232 رادیواکتیو می‌باشند، اگرچه در مقیاسهای زیاد کم‌اهمیت هستند.

خصوصیات قابل توجه

توریم ، فلزی طبیعی و تا حدی رادیواکتیو می‌باشد. شکل خالص این عنصر ، فلزی نقره‌ای رنگ است که درخشش خود را برای چند ماه حفظ می‌کند. با این حال اگر در معرض هوا اکسید شود، به‌آرامی کدر شده ، به رنگ خاکستری و در نهایت سیاه در می‌آید.

اکسید توریم ( ThO₂) که توریا نامیـــــــده می‌شود، دارای یکی از بالاترین نقاط جوش در بین تمامی اکسیدهــــــا می‌باشد ( 3300درجه سانتی‌گراد ). اگرفلز توریم را در هوا حرارت دهند، محترق شده و با نور درخشان سفید رنگی می‌سوزد.

کاربردهـــا

• در توری چراغهای گازی قابل حمل استفاده می‌شود. این توری‌ها درصورتی‌که در شعله گاز گرم شوند، نور خیره کننده ای تولید می‌کنند.
  
  
• بعنوان عنصری آلیاژ ساز در منیزیم ، موجب تقسیم نیروهای شدید و افزایش مقاومت در دماهای بالا می‌شود.
  
  
• از توریم برای پوشش سیمهای تنگستن در وسایل الکترونیکی استفاده می‌شود.
  
  
• از توریم ، در ساخت الکترودهای جوشکاری و سرامیکهای مقاوم در حرارتهای زیاد استفاده می‌گردد.
  
  
• اکسید آن برای کنترل اندازه تنگستن موجود در لامپها کاربرد دارد.
  
  
• اکسید آن در کوره های گداز بسیار داغ آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  
  
• افزودن اکسید توریم به شیشه ، موجب افزایش ضریب شکست و کاهش پراکندگی نور می‌شود؛ در نتیجه از آنها در لنزهای کیفیت بالای دوربین و ابزارهای علمی بهره می‌برند.
  
  
• از اکسید توریم بعنوان کاتالیزور استفاده می‌شود:
  
  
  • در تبدیل آمونیاک به اسید نیتریک
  • در کراکینگ بنزین
  • در تولید اسید سولفوریک
    
    
• قدمت سنجی بوسیله اورانیم – توریم برای تعیین قدمت فسیلهای انسان کاربرد داشته است.
  
  
• بعنوان ماده ای بارورکننده برای تولید سوخت هسته‌ای کاربرد دارد.

نقش بیولوژیکی

این عنصر هیچگونه نقش بیولوژیکی شناخته شده ای ندارد.

توریم بعنوان یک سوخت اتمی

از توریم و اورانیم می‌توان بعنوان سوخت در رآکتور اتمی استفاده کرد. اگرچه خود توریم 232 شکافش‌پذیر نیست، برای تولید اورانیم 233 شکافش‌پذیر ، نوترونهای کم‌سرعت را جذب می‌کند. بنابراین مانند اورانیم 238 بارورکننده می‌باشد. از یک جنبه مهم اورانیم 233 از اورانیم 235و پلوتونیم 239 بهتر است و علت آن ، قدرت جذب بیشتر نوترون می‌باشد. بنابراین می‌توان با مواد شکافش‌پذیر دیگر ( اورانیم 235 یا پلوتونیم 239 ) یک چرخه زایا مشابه اورانیم 238 و پلوتونیم ( در رآکتورهای نوترون کم‌سرعت ) اما بسیار کارآمدتر ایجاد نمود.

توریم 233 برای تبدیل به توریم 233 یک نوترون جذب می‌کند که معمولا" توریم 233 به‌صورت پروتاکتینیم 233 و بعد اورانیم 233 فروپاش می‌شود. سپس این سوخت ساطع شده می‌تواند از رآکتور تخلیه شود، اورانیم 233 از توریم جدا شده ، بصورت بخشی از یک چرخه سوخت بسته وارد رآکتور دیگری می‌شود.

مشکلی که درمورد هزینه گران تولید سوخت وجود دارد، تا حدی به‌علت رادیواکتیویته اورانیوم 233 است که همیشه به مقادیر کمی اورانیوم 232 آلوده است؛ مشکل مشابهی که در بازیافت توریم وجود دارد، به‌سبب خاصیت رادیواکتیو زیاد توریم 228 ، خطر تکثیر اورانیم 233 بعضی سلاحها و مشکلات فنی ( که هنوز هم بطور موثر حل نشده‌اند ) در بازآفرینی می‌باشد.

قبل از تبدیل چرخه سوخت توریم بصورت تجاری ، تلاشهای زیادی باید انجام پذیرند و ظاهرا" انجام این تلاشها تا زمانیکه اورانیوم فراوان وجود دارد بعید به نظر می‌رسند. با این وجود ، چرخه سوخت توریم ، با توانایی خود برای تولید سوخت غنی شده بدون نیاز به رآکتورهای نوترون پر سرعت ، پتانسیل دراز مدت قابل توجهی را در اختیار دارد.

توریم بطرز چشمگیری فراوان‌تر از اورانیم است و این عامل بسیار مهمی در حفظ انرژی هسته‌ای به حساب می‌آید. هند منابع عظیمی از توریم را در اختیار دارد و لذا با پایان دادن به اورانیوم بعنوان ماده ای ورودی ، برنامه‌های اتمی خود را برای استفاده صرفا" توریم طراحی کرده است. این طرح دشوار مستلزم هر دو رآکتورهای بارور حرارتی و سرعتی می‌باشد.

ایزوتوپهــــــا

توریم بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Th-232 و 25 رادیوایزوتوپ می‌باشد که فراوان‌ترین یا پایدارترین آنها توریم 232 با نیم عمر 14,05 میلیارد سال ، توریم 230 با نیمه عمر 75380 سال ، توریم229 با نیمه عمر 7340 سال و توریم 228 با نیمه عمر 1,92 سال هستند. مابقی ایزوتوپهای آن ، دارای نیمه عمری کمتر از 30 روز هستند که اکثر آنها نیمه عمرشان کمتر از 10 دقیقه است. همچنین توریم دارای 1 حالت متا است. ایزوتوپهای توریم از نظر وزن اتمی بین amu 212 (توریم 212) و amu 236(توریم 236) قرار دارند.

هشدارهــــــــا

فلز توریم پودر شده اغلب آتش‌زا می باشد و باید با احتیاط با آن کار شود. توریم با تولید نهایی تورون که ایزوتوپی از رادون می‌باشد ( Ra-220 ) فروپاشیده می‌شود. گاز رادون خطر تابش دارد، لذا تهویه مناسب مکانی که در آن توریم نگهداری یا با آن کار می‌شود، ضروری است. تماس با توریم درهوا خطر ابتلا به سرطانهای ریه ، پانکراس و خون را افزایش می‌دهد. تماس درونی با این عنصر خطر ابتلا به بیماری‌های کبدی را در پی دارد.

مباحث مرتبط با عنوان

• ایزوتوپ
• جدول تناوبی
• رادیواکتیویته
• سوخت هسته‌ای
• شکافت هسته‌ای
• عنصر شیمیایی
• فلز

منبع

• Los

پیوندهای خارجی

• http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Th/index.html WebElements.com - Thorium
• http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Th.html EnvironmentalChemistry.com - Thorium
• http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts147.html ATSDR ToxFAQs: Thorium
• http://www.uic.com.au/ The Uranium Information Centre provided some of the original material in this article.