თორიუმი

თორიუმი (ქიმიური სიმბოლო — Th) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეშვიდე პერიოდის, ჯგუფგარეშე (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. განეკუთვნება აქტინოიდების ოჯახს. მისი ატომური ნომერია — 90, ატომური მასა — 232.04, tდნ — 1750 °C, tდუღ — 4788 °C, სიმკვრივე — 11.7 გ/სმ3. მოვერცხლისფრო-მოთეთრო პლასტიური ლითონი. ბუნებრივი თორიუმი შედგება დიდი სიცოცხლის ხანგძლივობის მქონე 1 იზოტოპისა ^{232}Th და მცირე სიცოცხლის ხანგძლივობის 4 იზოტოპისაგან. 1829 წელს თორიუმი აღმოაჩინა ი. ბერცელიუსმა მინერალ თორიტში. ცნობილია თორიუის მინერალები, მათგან მნიშვნელოვანია მონაციტი. ჩეულებრივ პირობებში ჰაერზე თორიუმი იფარება თხელი აფსკით. ნაერთებში იგი ძირითადად ოთხვალენტოვანია. 400°C-ზე თორიუმი ადვილად იჟანგება და წარმოქმნის THO2 (tდნ 3200°C). მაღალ ტემპერატურაზე თორიუმი ურთიერთქმედებს წყალბადთან, ნახშირბადთან, გოგირდთან, ჰალოგენებთან (ფთორთან ოთახის ტემპერატურაზე). ThF4 და ThCl4 სამრეწველო მნიშვნელობს ნაერთებია. თორიუმი ურთიერთქმედებს მჟავებთან. მისი მარილები გვხვდება კრისტალჰიდრატების სახით.
თორიუმის მიღების ძრითადი სამრეწველო წყაროა მონაციტიანი კონცენტრატი. ლითონურ თორიუს ღებულობენ ორმაგი ფთორიდის ელექტროლიზით, თორიუმის ჟანგის — THO2 აღდგენით, ThI4-ის თერმული დისოციაციით და სხვა. თორიუმს იყენებენ სარაკეტო ტექნიკაში, თორიუმის რეაქტორებში და სხვა.
ისტორია
პირველად თორიუმი გამოჰყო ი. ბერცელიუსმა 1829 წელს მინერალისაგან, რომელმაც მოგვიანებით მიიღო სახელწოდება თორიტი (შიცავს თორიუმის სილიკატს).
სახელწოდების წარმომავლობა
თორიუმი ეწოდა მისი პირველაღმომჩენის მიერ სკანდინავიური მითოლოგიით მეხის ღმერთის თორის (ტორის) პატივსაცემად.
ბუნებაში
თორიუმი თითქმის ყოველთვისაა იშვიათმიწა ელემენტების მინერალებში, რომლებისგანაც უმეტესწილად ხდება მათი მიღება. დედამიწის ქერქში თორიუმის შემცველობა მიახლოებით არის 8 — 13 გრ/ტ, ზღვის წყალში 0,05 მკგ/ლ. მაგმატიურ ქანებში თორიუმის შემცველობა მცირდება მჟავებიდან (18 გ/ტ) ფუძეებამდე (3 გ/ტ). თორიუმის მნიშვნელოვანი ნაწილი გროვდება პეგმატიტური და პოსტმაგმატიტური პროცესებისას, ამასთან მისი შემცველობა იზრდება ქანებში კალიუმის ზრდასთან ერთად. თორიუმის არსებობის ძირითადი ფორმა ქანებში არის ურან-თორიუმის ქანების უმეტეს შემცველ ნაწილი ან იზომორფული მინარევები აქცესორებელ მინერალებში. თორიუმის მთავარ მინერალებს წარმოადგენს მონაციტის ქვიშა და ფერიტორიტი. ასევე თორიუმი გროვდება ზოგიერთ გრეიზენობრივ საბადოებში, სადაც ის კონცენტრირდება ფერიტორიტებში ან წარმოქმნის მინერალებს, რომლებიც შეიცავენ ტიტანს, ურანს და ა.შ. შედის თითქმის ყველა ქარსის შემადგენლობაში, როგორც მინარევი ურანთან ერთად.
საბადოები
თორიუმი ძირითადად შედის 12 მინერალში.
ამ მინერალების საბადოები ცნობილია ავსტრალიაში, ინდოეთში, ნორვეგიაში, აშშ-ში, კანადაში, სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში, ბრაზილიაში, პაკისტანში, მალაიზიაში, შრი-ლანკაში, ყირგიზეთში და სხვა ქვეყნებში.
იზოტოპები
2012 წ-თვის. ცნობილია თორიუმის 30 იზოტოპი და კიდევ ზოგიერთი მისი ნუკლიდების 3 აღგზნებული მეტასტაბილური მდგომარეობა.
თორიუმის მხოლოდ ერთი ნუკლიდი (თორიუმ-232) ფლობს საკმარისად მაღალ ნახევარდაშლის პერიოდს დედამიწის ხნოვანებასთან შედარებით, ამიტომაც ბუნებრივი თორიუმი თითქმის მთლიანად შედგება ამ ნუკლიდისაგან. ზოგიერთი მისი იზოტოპი შეიძლება კვალის სახით აღმოჩნდნენ ბუნებრივ სინჯებში, რადგანაც ის შედის რადიუმის, აქტინიუმის და თოტიუმის რადიოქტიურ რიგში:
რადიოაქტიური 227Th
რადიოთორიუმი 228Th
იონიუმი 230Th
ურან Y 231Th
ურან X1 234Th
ყველაზე სტაბილურ იზოტოპებს წარმოადგენენ 232Th (ნახევარდაშლის პერიოდი შეადგენს 14,05 მილიარდ წელს), 230Th (წელი), 229Th (წელი), 228Th (1,9116 წელი). დარჩენილ იზოტოპებს აქვთ 30 დღეზე ნაკლები ნახევარდაშლის პერიოდი (მათ უმეტესობას 10 წთ-ზე ნაკლები ნახევარდაშლის პერიოდი აქვს).
მიღება
თორიუმის მიღებისას თორიუმშემცველ მონაციტურ კონცენტრატებს ხსნიან მჟავეებისა და ტუტეების მეშვეობით. იშვიათმიწა ელემენტები გამოჰყავთ ტრიბუტილფოსფატით ექსტრაქციით და სორბციით. შემდგომ თორიუმს ლითონების ნაერთების ნარევებიდან გამოყოფენ დიოქსიდის ტეტრაქლორიდის ან ტეტრაფტორიდის სახით.
ლითონურ თორიუმს შემდგომ გამოყოფენ ჰალოგენიდებიდან ან ოქსიდიდან მეტალოთერმიის მეთოდით (კალციუმ-, მაგნიუმ- ან ნატრიუმთერმიით) 900—1000 °С-ზე:
ელექტროლიზით ThF4 ან KThF5 ნადნობში KF 800 °С-ზე გრაფიტის ანოდზე.
გამოყენება
თორიუმს გამოიყენებენ რამდენიმე დარგში, სადაც უმეტესწილად შეუცვლელია. ამ ლითონის პერიოდულ სისტემაში ადგილმდებარეობამ და ატომის ბირთვის სტრუქტურამ განაპირობა მისი გამოყენება მშვიდობიან ატომურ ენერგიაში.
თორიუმ-232 — წყვილ-წყვილი იზოტოპია (პროტონებისა და ნეიტრონების წყვილი რაოდენობა), ამიტომ არ შეუძლია დაყოფა სითბური ნეიტრონებით და იყოს ბირთვულ საწვავად. მაგრამ სითბური ნეიტრონის მიტაცების შემთხვევაში 232Th გარდაიქმნება 233U-ად შემდეგი სქემით:
232Th + n → 233Th — (β-) → 233Pa — (β-) → 233U.
ურან-233-ს შეუძლია დაშლა როგორც ურან-235 და პლუტონიუმ-239-ს, რაც ხსნის უფრო მეტ სერიოზულ პერსპექტივებს ატომური ენერგეტიკის განვითარებისათვის (ურან-თორიუმის საწვავი ციკლი, ჩქარი ნეიტრონების რეაქტორები). ატომურ ენერგეტიკაში გამოიყენება თორიუმის კარბიდი, თორიუმის ოქსიდი და თორიუმის ფტორიდი (მაღალტემპერატურულ თხევადმჟავიან რეაქტორებში) ურანისა და პლუტონიუმის ნაერთებთან და დამხმარე დანამატებთან.
რადგანაც თორიუმის საერთო მარაგი დედამიწის ქერქში 3-4 ჯერ აღემატება ურანის მარაგს, მას შეუძლია ატომურ ენერგეტიკაში რამდენიმე ასეული წელით უზრუნველყოს კაცობრიობის ენერგომოთხოვნილება.
გარდა ატომური ენერგეტიკისა, თორიუმი ლითონის სახით წარმატებით გამოიყენება მეტალურგიაში (მაგნიუმის ლეგირება და სხვა.), რაც შენადნობს ანიჭებს მეტ ექსპლუატაციურ მახასიათებლებს, წინააღმდეგობა გახლეჩაზე, ცეცხლგამძლეობას). ნაწილობრივ თორიუმი მისი ჟანგის სახით გამოიყენება მაღალსიმტკიცის კომპოზიციებში როგორვ განმამტკიცებელი (ავიაციაში). თორიუმის ოქსიდი მისი დნობის უმაღლესი ტენპერატურის გამო ყველა ოქსიდს შორის (3350 °K) და უჟანგაობის გამო გამოიყენებენ ყველაზე საპასუხისმგებლო ნაკეთობების და კონსტრუქციების დასამზადებლად, რომლებიც მუშაობენ ზემძლავრ სითბურ დინებებზე, და შეიძლება იყოს იდეალურ მასალად წვის კამერების და გაზოდინამიკური არხების მოსაპირკეთებლად.
ღირებულება
თორიუმზე ფასი შემცირდა 73,37 $/კგ (2009), ვიდრე 96,55 $ (2008).
ბიოლოგიური როლი
თორიუმი ყოველთვისაა მცენარეებისა და ცხოველების ქსოვილებში. თორიუმის დაგროვების კოეფიციენტი (ანუ ორგანიზმში კონცენტრაციის შეფარდება გარემოში კონცენტრაციასთან) ზღვის პლანქტონში — 1250, ფსკერის წყალმცენარეებში — 10, უხერხემლოების რბილ ქსოვილებში - 50—300, თევზებშ — 100. მტკნარი წყლის მოლუსკებში მისი კონცენტრაცია მერყეობს 3-დან 1 %-მდე, ზღვის ცხოველებში 3-დან 3 %-მდე. თორიუმს უმთავრესად შთანთქავს ღვიძლი და ელენთა, ასევე ძვლის ტვინი, ლიმფური კვანძები და თირკმელზედა ჯირკვლები; ცუდად იწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტით. ადამიანი თორიუმს ყოველდღიურად მიიღებს წყალთან და საკვებთან ერთად და შეადგენს 3 მკგ; ორგანიზმიდან გამოდის შარდთან და კალთან ერთად (0,1 და 2,9 მკგ შესაბამისად). თორიუმი ნაკლებად ტოქსიკურია, თუმცა, როგორც ბუნებრივი რადიოაქტიური ელემენტი შეაქვს თავისი წვლილი ორგანიზმის დასხივების ფონში.
საინტერესო ფაქტები
ცნობილია შემთხვევა, როდესაც თორიუმის მნიშვნელოვანი რაოდენობა მოპოვებულ იქნა არასპეციალისტის მიერ
რესურსები ინტერნეტში
თორიუმი Webelements-ზე
თორიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
თორიუმი chemister.ru-ზე
სქოლიო