(Thorium; по имени древнескандинавского бога-громовержца Тора), Th — радиоактивный хим. элемент III группы периодической системы элементов; ат. н. 90, ат. м. 232,0381; относится к актиноидам. Светло-серый металл. В соединениях проявляет степень окисления преим. + 4, а также + 2 и +3. Природный торий состоит практически из изотопа 232Th с периодом полураспада 1,39 X 10 10 лет. Известно 13 изотопов тория с массовыми числами 223—235. Торий открыл (1828) швед, химик Й. Я. Берцелиус в минерале торите ThSiО4.
Содержание в земной коре 8х10-4%. Торий обнаружен более чем в 120 минералах, из к-рых монацит служит главным источником его получения. Торий — полиморфный металл. Низкотемпературная альфа-модификация тория, имеющая гранецентрированную кубическую решетку с периодом а = 5,086 А (т-ра 25° С), превращается при т-ре 1360° С в бета-модификацию с объемноцентрированной кубической решеткой и периодом а = 4,11 А (т-ра 1450° С).
Плотность (т-ра 25° С) 11,72 г/см3; tпл 1750° С.
Теплоемкость (температура 27° С) 6,54 ккал/моль • град; коэфф. теплопроводности (т-ра 110° С) 0,090 кал/ см-сек град; ср. коэфф. линейного расширения 11,55 • 10-6 град-1 в интервале т-р 30—200° С; удельное электрическое сопротивление (т-ра 20° С) 13 мком • см.
При температуре ниже 1,3—1,4 К металл становится сверхпроводником. Работа выхода электронов 3,51 эв. Магнитная восприимчивость 0,54 • 10-6 э.м.е./г (т-ра 20° С). При комнатной т-ре модуль нормальной упругости 7000 кгс/мм2, модуль сдвига 2800 кгс/мм2; коэфф. Пуассона 0,27. Наиболее чистый йодидный торий малопрочен и пластичен при комнатной т-ре.
В деформированном и отожженном при т-ре 650° С состоянии его предел прочности на растяжение 12,2 кгс/мм2 , относительное удлинение 36%; относительное сужение 62%; HV = 45. Менее чистый спеченный из электролитического порошка торий, деформированный и затем отожженный, имеет предел прочности на растяжение 16,6 кгс/мм2; предел текучести 8,0 кгс/мм2; относительное удлинение 35%; НУ = 53,0.
Растворение углерода в тории существенно повышает его прочность. Вследствие малой растворимости кислорода и азота в торий их примеси почти не влияют на его механические свойства. Йодидный торий не переходит в хрупкое состояние. При содержании 0,05% С переход в хрупкое состояние наблюдается ниже т-ры 0°С.
Торий в порошкообразном состоянии пирофорен на воздухе и кислороде . Компактный металл реагирует с кислородом медленно при т-ре 250° С и быстро при т-ре 450° С. Торий образует нитрид Th2N3 и гидрид ТhН2. Т. не корродирует в дистиллированной воде до т-ры 100° С, устойчив в расплавленных щелочных металлах, не содержащих кислород. Металлический торий, его сплавы с ураном или плутонием (до 10—15%) обладают большой стабильностью размеров при облучении нейтронами.
Нейтронное облучение упрочняет металл. Торий извлекают из обогащенных монацитовых руд, обрабатывая их концентрированной серной кислотой или крепким раствором едкого натра при т-ре 140—200° С. Полученные растворимые соединения тория отделяют селективным растворением и осаждением либо экстракцией органическими растворителями.
Конечным продуктом химической переработки руды является окись тория или его галогениды. Торий в виде порошка чистотой 99,6—99,8% получают кальциетермическим восстановлением окиси тория в присутствии хлористого кальция (т-ра 1100— 1200° С). Губчатый торий получают восстановлением ThF4 кальцием с добавкой ZnCl2.
Восстановление до металла осуществляют также электролизом ThF4 или KThF5 в расплаве хлоридов щелочных металлов при т-ре 750—800° С, что дает возможность получить порошок тория чистотой более 99,9%. Очень чистый металлический торий получают йодидным рафинированием. Высокая температура плавления и химическая активность тория затрудняют его плавку и литье.
Плавят торий в дуговых печах с медным охлаждаемым водой тиглем-кристаллизатором в вакууме или среде инертного газа. Выплавленный в дуговой печи йодидный торий можно прокатывать в холодном состоянии со степенью обжатия до 99% без промежуточных отжигов и растрескивания. Прутки и трубы из ториевых слитков изготовляют горячим прессованием.
Металлический торий обладает низкими антифрикционными свойствами и склонен к налипанию на рабочие поверхности инструмента. Рекристаллизационный отжиг после холодного деформирования осуществляют при т-ре 650—750° С (1 ч) для кальциетермического металла и при т-ре 600—700° С для йодидного. Плакируют торий алюминием или цирконием в процессе прессования или прокатки .
При работе с торием необходимо соблюдение правил безопасности, предусмотренных для радиоактивных и пирофорных веществ. Торий применяют для легирования магниевых сплавов, для увеличения их прочности при повышенных т-рах, как присадочный материал при сварке молибдена с целью повышения пластичности шва.
При изготовлении электровакуумных приборов используют торированный вольфрам (1—2 % Th02). Окись тория или ее смесь с окислами др. металлов применяют в качестве катализаторов окисления, гидрогенизации и крекинга. Из ThО2 изготовляют тигли, стойкие в расплавах химически активных металлов, и высокотемпературные керамические нагреватели (95% Th02 + 5% Y2о3 или La2О8; 85% ThО2 + 15% CeО2). Перспективно применение тория в качестве ядерного горючего.
Статья на тему Торий химический элемент