Թորիում

Թորիում, քիմիական տարր է, որի նշանն է Th և ատոմային թիվը՝ 90։ Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի 3-րդ խմբի տարր է, պատկանում է ակտինիդներին. ծանր, թույլ ռադիոակտիվ տարր է։

Թորիում

Th

Պատմություն

Առաջին անգամ թորիումը բյուրեղից առանձնացրել է Իյոնս Յակոբ Բերցելիուսը 1828 թվականին. այն հետագայում ստացել է թորիտ անվանումը։ Տարրը հայտնաբերողն այն անվանել է սկանդինավյան դիցաբանության ամպրոպի աստված Թորի պատվին։

Բնության մեջ

Թորիում գրեթե միշտ պարունակում են հազվադեպ հանդիպող տարրերի բյուրեղները։ Երկրակեղևում թորիումի պարունակությունը 8-13 գ/տ է, ծովային ջրում` 0.05 մկգ/լ։ Հրաբխային ապարներում թորիումի պարունակությունը նվազում է թթուներից (18 գ/տ) հիմնական (3 գ/տ)։ Զգալի քնակությամբ թորիում է կուտակվում պեգմատիտային ու հետհրաբխային գործընթացների արդյունքում, ընդ որում նրա քանակությունը մեծանում է ապարներում կալիումի քանակի աճին զուգընթաց։ Ապարներում թորիումի գոյության հիմնական ձևը ուրան-թորիումի բաղադրիչ մասի տեսքով է։ Հետհրաբխային գործընթացներում որոշակի նպաստող հանգամանքների պարագայում (լուծույթների հարստացում հալոգեններով, ածխաթթվով) թորիումն ի վիճակի է տեղափոխվելու հիդրոթերմալ լուծույթներում և ֆիքսվելու ուրան-թորիումի և կարկեհան-դիօպսիդային օրթիդ պարունակող տեղանքում։ Այս դեպքում թորիումի հիմնական հանքային ապարներն են կազմում մոնացիտային ավազը և ֆերիտորիտը (թորիումի սիլիկատ)։ Թորիումը կուտակվում է նաև գրեյզենային տեղանքներում, որտեղ խտանում է ֆերիտորիտում կամ ձևավորում է տիտան, ուրան այլ տարրեր պարունակող ապարներ։ Մտնում է գրանիտ ձևավորող ապարների մեջ, այդ պատճառով էլ արգելված է որոշ տեղերի գրանիտը կիրառել շինարարության մեջ։

Գոյացման վայրեր

Թորիում հիմնականում պարունակում 12 ապարներ։ Այդ ապարների ձևավորման վայրեր հայտնի են Ավստրալիայում, Հնդկաստանում, Նորվեգիայում, ԱՄՆ-ում, Կանադայում, ՀԱՀ-ում, Բրազիլիայում, Պակիստանում, Մալայզիայում, Շրի Լանկայում, Ղրղզստանում և այլ երկրներում։

Արդյունահանում

Թորիում պարունակող մոնացիտային խտանյութից թորիում ստանալու համար կիրառվում են թթուներ կամ ալկալիներ։ Հազվադեպ հանդիպող տարրերից այն դուրս են բերում տրիբուտիլֆոսֆատով և սորբումով։ Այնուհետև թորիումը մնացած ապարներից անջատում են դիօքսիդի, տետրաքլորիդի և տետրաֆտորիդի տեսքով։

Մետաղական թորիումը այնուհետև առանձնացնում են հալոգենիդներից կամ օքսիդներից մետաղի ջերմամշակման եղանակով (կալցիում-, մագնեզիում- կամ նատրիոթերմիա) 900-1000 °С պայմաններում։

${\mathsf {ThF_{4}+2Ca\longrightarrow Th+2CaF_{2}}}$

էլեկտրալիզով ThF₄ կամ KThF₅ KF (կալիումի ֆտորիդ) հալույթում 800 °С գրաֆիտային անոդում։

Թորիումի գինը նվազել է 73,37 $/կգ (2009), մինչդեռ 2008 թվականին այն կազմել է 96,55 $/կգ։

Քիմիական հատկություններ

Թորիումը պատկանում է ակտինիդների խմբին, սակայն էլեկտրոնային թաղանթներով այն նման է Ti-ի, Zr-ի, Hf-ի հատկանիշներին։

Թորիումը ընդունակ է դրսևորելու +4, +3 և +2 աստիճանի թթվայնություն։ +3 և +2 թթվայնության աստիճանները դրսևորվում են բրոմի և յոդի հալոգենիդներում, որոնք ստացվում են ամուր փուլում ուժեղ վերականգնիչների ազդեցությամբ։ Th⁴⁺ իոնը տարբերվում է հիդրոլիզի հակվածությամբ և կոմպլեքս միացությունների գոյացությամբ։

Թորիումը դժվար է լուծվում հիմնական թթուներում։ Այն լուծվում է НСl (6-12 մոլ/լ) և HNO3 (8-16 մոլ/լ) լուծույթներում ֆտորի իոնի առկայությամբ։ Հազվադեպ է լուծվում արքայաջրում։

Տաքացման արդյունքում փոխազդեցության մեջ է մտնում ջրածնի, հալոգենների, ազոտի, ալյումինի և մի շարք այլ տարրերի հետ։ Օրինակ` ջրածնային մթնոլորտում 400-600 °С ջերմության պայմաններում ձևավորվում է ThH₂ հիդրիդը։

Ֆիզիկական հատկություններ

Թորիումը սպիտակա-արծաթավուն, փայլուն, փափուկ, ձուլվող, հրավտանգ (պիրոֆորային) մետաղ է, այդ պատճառով նրա փոշին խորհուրդ են տալիս պահել կերոսինի մեջ։ Օդում մաքուր մետաղը դանդաղ մգանում է, տաքացման դեպքում` բռնկվում և այրվում սպիտակ բոցով` ձևավորելով դիօքսիդ։ Համեմատաբար դանդաղ է կոռոզիայի ենթարկվում սառը ջրում, մինչդեռ տաք ջրում թորիումի կոռոզիայի արագությունը բարձր է։

Մինչև 1400 °С ջերմաստիճանում թորիումն ունի խորանարդաձև կենտրոնաձիգ ցանցի տեսք։ 1.4 °С ջերմաստիճանում թորիումը գերհաղորդական հատկություն է դրսևորում։

Հալման ջերմաստիճանը 1.750 °С է, եռման ջերմաստիճանը` 4.788 °С: Իոնիզացման էներգիան M → M+ , M+ → M2+, M2+ → M3+, M3+ → M4+ համապատասխանաբար կազմում է 587, 1110, 1978 և 2780 կՋ/մոլ։

Իզոտոպներ

2012 թվականի դրությամբ հայտնի էին թորիումի 30 իզոտոպներ և նրա նուկլիդների` միջուկային իզոմերիայի երեք տեսակ։

Թորիումի նուկլիդներից մեկը` թորիում-232-ը, ունի կիսաքայքայման մեծ շրջան Երկրի տարիքի վերաբերմամբ. այդ պատճառով բնական թորիումը բաղկացած է միայն այդ նուկլիդից։ Նրա որոշ իզոտոպներ բնության մեջ բնորոշվում են հետքային քանակությամբ, քանի որ մտնում են ռադիումի, ակտինիումի ռադիոակտիվ շարքի մեջ։ Դրանք ունեն ներկայումս հնացած հետևյալ անունները.

• ռադիոակտինիում ²²⁷Th
• ռադիոթորիում ²²⁸Th
• իոնիում ²³⁰Th
• ուրան Y ²³¹Th
• ուրան X1 ²³⁴Th

Առավել կայուն իզոտոպներ են ²³²Th (կիսաքայքայման շրջանը 14,05 միլիարդ տարի է), ²³⁰Th(75 380 տարի), ²²⁹Th (կիսաքայքայման շրջանը` 7340 տարի), ²²⁸Th (1,9116 տարի)։ Մնացած իզոտոպների կիսաքայքայման շրջանը 30 օր է :

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Ծանոթագրություններ

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 4, էջ 206)։