钍
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1815年,贝齐里乌斯从事分析瑞典法龙(Fahlum)地方出产的一种矿石,发现一种新金属氧化物和锆的氧化物很相似。他用古代北欧雷神Thor命名这一新金属为throine(钍),给出它的拉丁名称 thorium和元素符号Th。由于贝齐里乌斯是当时化学界的权威,所以化学家们都承认了它。可是,贝齐里乌斯在10年后发表文章说,那个称为thorine的新金属不是新的,含它的矿石只是钇的磷酸盐,他自己撤销了对钍的发现。
到1828年,贝齐里乌斯分析了另一种矿石,是由挪威南部勒峰岛上所产的黑色花岗石中找到的,发现其中有一种当时未知的元素。仍用thorine命名它。现明确,这种矿石的主要成分是硅酸钍ThSiO4。因此钍是先被命名后被发现的
钍为银白色金属,暴露在大气中渐变为灰色。
质较软,可锻造。熔点1750°C,沸点4790°C,密度11.72克/厘米3。在1400℃以下原子排列成面心立方晶体;当加热达到此温度时,便改为体心立方晶体。
钍的化学性质比较活泼,不溶于稀酸和氢氟酸,溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍钝化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。钍是放射性元素,自然界的钍全部为232Th,其半衰期约为1.4×10e10年。
所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。除惰性气体外,钍能与几乎所有的非金属元素作用,生成二元化合物;加热时迅速氧化并发出耀眼的光。钍是高毒性元素。
用还原的方法很难制得纯的固态金属钍,商业上可买到杂质含量小于0.20%的200目金属粉末,粉末中一般不标出氧含量,通常不能用于许多物理化学性能的测定。金属钍可以通过Ca或Mg还原钍的卤化物或氧化物制得,也可以通过电解来制备。
大约800℃下在熔融NaCl介质中电解ThF4。用石墨杯作为容器,同时也作为阳极,钼棒作为阴极,电解时在阴极上可收集到呈树枝状结晶的金属钍。操作时要小心,要避免阳极上生成的氯气和阴极上沉积的金属接触。从熔融盐浴中分离金属并冷却后,用水和稀酸洗涤过滤,除去盐离子。产品呈细粉末状,在进行干燥等处理时必须在惰性气氛中进行,以免被氧化。一般在过滤过程中粉末表面会有显著的氧化迹象。
用钙或镁还原其卤化物制备钍。当镁(100%过量)用于还原四氯化钍时,得到钍/镁合金,然后再从合金中根据其相对蒸气压的不同将镁蒸馏除去。钙用于四氟化物的还原通常是在ZnCl2存在的情况下进行。氯化锌作为促进剂与钙反应提供能量使产品熔化,生成的金属锌与钍形成合金金属渣,反应完成后再将锌蒸馏除去回收钍。由于钙、镁、氯化锌和锌的高蒸气压使得这些反应必需在耐高压容器(还原钢弹)中进行,同时,也由于镁和锌的高蒸气压使得可从合金中回收得到相对纯的钍。
钍一般用来制造合金以提高金属强度;灼烧二氧化钍会发出强烈的白光因此曾经做煤气灯的白热纱罩。钍衰变所储藏的能量,比铀、煤、石油和其他燃料总和还要多许多,而且钍的含量也要比铀多得多,所以钍是一种极有前途的能源。钍还是制造高级透镜的常用原料。用中子轰击钍可以得到一种核燃料——铀233。
另外,钍也是比铀更安全的核燃料,是未来核能利用的发展方向。
库房通风低温干燥; 与氧化剂分开存放
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