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〈Thorium 釷 Th 錒系金屬元素 具有放射性〉-【化工字典-討論區-www.coi.tw 】

作者 : Tw17
性別 : 男
文章主題 : Thorium 釷 Th 錒系金屬元素 具有放射性 人氣指數 : 1881
發表時間 :2014/11/9 下午 04:58:21   


釷 Thorium 元素符號為Th 錒系金屬元素 具有放射性

釷是一種放射性化學元素,原子序數是90,屬於錒系金屬元素之一。

純的釷是銀白色的金屬、原子量232.03806、熔點1755 °C、沸點4788°C。


在室溫下在空氣裡它是穩定,可以數月保持其金屬光澤,它逐漸氧化為灰色,最後為黑色。
釷的物理特性與它含多少氧化物有關,一般純的釷含有百分之零點幾的二氧化釷,但是也可以製造極純的釷。純釷柔軟,延展性能很好,可以冷壓滾和拉長。釷多態,有兩個不同的晶態。在攝氏1400度以上它是面心立方的,在這個溫度以下它是體心立方的。水對釷的腐蝕作用很慢。在大多數稀酸里以及在濃鹽酸和磷酸里它的溶解速度也很慢。在發煙硝酸和王水中它溶解迅速。粉狀或者屑狀的釷在空氣里加溫下很容易自燃。其火焰是白色、明亮的。

釷(Thorium,釷/tŭ(土)/,舊譯作釖、鋀)是原子序數為90的元素,其元素符號為Th,屬錒系金屬元素,具有放射性。其拉丁文名稱來自北歐神話的戰神索爾(Thor)。
釷-232會通過吸收慢中子而變成可作核燃料之用的鈾-233。釷、鈾兩種元素是核能發電廠最重要的燃料。
釷化物往往可以在獨居石的沙里找到((Ce,La,Nd,Th)[PO4],包含4-12%的二氧化釷,ThO2),其它礦物包括與鋯石同晶型的方釷石((Th,U)O2)和釷石(ThSiO4)。榍石和鋯石也含少量釷。
在地殼裡平均每千克物質含7至13毫克釷,也就是說釷是鈾的含量的兩至三倍。由於釷親土,因此在所有矽酸鹽中均含少量釷。
澳大利亞、挪威、斯里蘭卡、加拿大、美國、印度、拉布蘭和巴西開採釷。土耳其有約80億噸未開採的礦藏。全世界年開採二氧化釷量估計為100萬噸。人的骨骼中每千克骨骼質約含0.002至0.012毫克釷。每天通過食物和飲水一個人約進食0.05至3微克釷。

釷的製成:
由氧化釷中提取出釷。在氬空氣中氧化釷被鈣在高溫下還原,還原後使用氟化氫沖洗,然後釷被過濾出來。

應用
釷的氧化物被用來製作白熾罩,白熾罩是將布料浸在99%的硝酸釷和1%的硝酸鈰溶液中然後點燃製成的。在炙熱中硝酸釷分裂為氧化釷和氧化氮,由於釷的放射性現在已經不再使用釷來做白熾罩了。

釷的用途:
1.釷元素是核能發電廠最重要的燃料。
在球床反應爐如THTR-300中釷可以用來製作鈾同位素233U:通過中子射擊釷232Th可以變成233Th,後者通過鏷233Pa衰變為鈾233U。鈾的這個同位素可以裂變,當作核電站的燃料使用。由於釷比鈾常見得多,因此假如未來鈾礦逐漸消耗的話釷可能成為重要的能源來源。今天要經濟地使用這個工藝還需要解決許多技術和安全問題。
比起鈾235U和鈈239Pu釷有一個重要的優點:它每吸收一個中子的產量高。它的生產效率比目前使用的238U和239Pu還要高。
這個技術價格高的原因之一是因為產生的233U中摻有半衰期很短的232U,使得它的放射性非常高。此外在回收釷的時候也有類似的毛病,因為其中摻有放射性高的228Th。除此之外生產233U有導致核武器擴散的危險。
1960年代里美國橡樹嶺國家實驗室是最早試驗釷循環的實驗室之一。他們製造了一座熔鹽反應爐來試驗這個技術的可行性。由於缺少經費這個項目於1976年停止。
印度擁有大量的釷礦,因此計劃在未來完全僅依靠釷作為其核燃料,將鈾完全排擠掉。這個雄心勃勃的計劃包括快速和熱增殖反應爐。
2007年挪威考慮是否將精力集中在釷循環上。

2.釷-232會通過吸收慢中子而變成可作核燃料之用的鈾-233。
3.造燈業中氧化釷還以薄膜或者薄片的形式作為收氣劑。
4.二氧化釷的折射率比較高,生產高質量的光學透鏡。
5.釷造影劑,從1931年至1940年代末一種穩定的、膠質的二氧化釷混懸劑在血管攝影被作為放射性對比劑使用。但是這個用劑會聚集在微血管中,導致局部放射性過高和癌症。膽癌明顯與釷造影劑有關,釷造影劑還能引發一般非常少見的惡性肝臟癌症肝血管肉瘤。此外還有釷造影劑導致鼻腔癌的紀錄。一般病發發生在使用30至35年後。今天人們使用硫酸鋇和改善的、有香味的碘化合物取代釷造影劑。
6.為了降低電子功函數放電燈的鎢絲摻有1-3%的二氧化釷。
7.為了改善鎢惰性氣體焊接電極產生火花的性能其電極摻入1至4%的氧化釷。

安全
釷的化學毒性估計非常小。它的危險性主要來自其放射性。釷毒性小的原因在於純釷及其最常見的氧化物的水溶性非常小,在一升水中只能溶0.0001微克的純釷。只有在酸性非常高、pH值低於4的溶液中它的可溶性才提高。此外草酸也可以提高釷的水溶性。

放射性
釷同位素232Th的半衰期為140.5億年,它的放射性比鈾238還要低。原因是因為由於它的半衰期高,因此它每秒鐘衰變的次數少,此外它衰變產物中半衰期比較低的也比較少。釷放射α粒子,因此它被吸入或者食入的話危險比較高。尤其粉狀的金屬和氧化物能夠進入肺,非常危險,會致癌。此外在放置釷和它的化合物的時候要注意它的衰變產物亦可能有放射性,如208Tl可以放射出260萬電子伏特的伽馬射線。

化合物
按照其在元素週期表中的位置釷在它的化合物中一般以正四價出現,正三價和正二價比較少見。而其鹽的溶液中,只存在正四價的釷離子。一個特殊點是錒系元素沒有固定整比的碳化合物。
二氧化釷(ThO2)是所有金屬氧化物中熔點最高的,達3300攝氏度。只有少數金屬如鎢和少數化合物如碳化鉭的熔點比它高。
硝酸釷(Th(NO3)4)是一種無色的、容易在水和酒精中溶解的化合物。硝酸釷是製造二氧化釷和金屬釷過程中的一個重要環節,在製造白熾罩的過程中也有應用。
氮化釷(Th3N4)由熾熱的釷與空氣中的氮反應而成,有青銅光澤。在空氣中它與水氣反應在數小時內分解。
碳化釷(ThC2)是黃色的晶體,其熔點為2655攝氏度。碳化釷在約9凱爾溫時超導。碳化鈾和碳化釷的混合物在高溫反應爐中作為燃料。這種燃料是將釷和鈾的氧化物與碳混合加溫到1600至2000攝氏度製成的。



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