Thori

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Thori,  90Th
Thorium sample 0.1g.jpg
Tính chất chung
Tên, ký hiệu Thori, Th
Phiên âm /ˈθɔəriəm/
THOHR-ee-əm
Hình dạng Bạc, thường có màu đen xỉn
Thori trong bảng tuần hoàn
Hiđrô (diatomic nonmetal)
Hêli (noble gas)
Liti (alkali metal)
Berili (alkaline earth metal)
Bo (metalloid)
Cacbon (polyatomic nonmetal)
Nitơ (diatomic nonmetal)
Ôxy (diatomic nonmetal)
Flo (diatomic nonmetal)
Neon (noble gas)
Natri (alkali metal)
Magiê (alkaline earth metal)
Nhôm (post-transition metal)
Silic (metalloid)
Phốtpho (polyatomic nonmetal)
Lưu huỳnh (polyatomic nonmetal)
Clo (diatomic nonmetal)
Argon (noble gas)
Kali (alkali metal)
Canxi (alkaline earth metal)
Scandi (transition metal)
Titan (transition metal)
Vanadi (transition metal)
Chrom (transition metal)
Mangan (transition metal)
Sắt (transition metal)
Coban (transition metal)
Niken (transition metal)
Đồng (transition metal)
Kẽm (transition metal)
Gali (post-transition metal)
Gecmani (metalloid)
Asen (metalloid)
Selen (polyatomic nonmetal)
Brom (diatomic nonmetal)
Krypton (noble gas)
Rubidi (alkali metal)
Stronti (alkaline earth metal)
Yttri (transition metal)
Zirconi (transition metal)
Niobi (transition metal)
Molypden (transition metal)
Tecneti (transition metal)
Rutheni (transition metal)
Rhodi (transition metal)
Paladi (transition metal)
Bạc (transition metal)
Cadimi (transition metal)
Indi (post-transition metal)
Thiếc (post-transition metal)
Antimon (metalloid)
Telua (metalloid)
Iốt (diatomic nonmetal)
Xenon (noble gas)
Xêsi (alkali metal)
Bari (alkaline earth metal)
Lantan (lanthanide)
Xeri (lanthanide)
Praseodymi (lanthanide)
Neodymi (lanthanide)
Promethi (lanthanide)
Samari (lanthanide)
Europi (lanthanide)
Gadolini (lanthanide)
Terbi (lanthanide)
Dysprosi (lanthanide)
Holmi (lanthanide)
Erbi (lanthanide)
Thuli (lanthanide)
Ytterbi (lanthanide)
Luteti (lanthanide)
Hafni (transition metal)
Tantan (transition metal)
Wolfram (transition metal)
Rheni (transition metal)
Osmi (transition metal)
Iridi (transition metal)
Platin (transition metal)
Vàng (transition metal)
Thuỷ ngân (transition metal)
Tali (post-transition metal)
Chì (post-transition metal)
Bitmut (post-transition metal)
Poloni (post-transition metal)
Astatin (metalloid)
Radon (noble gas)
Franxi (alkali metal)
Radi (alkaline earth metal)
Actini (actinide)
Thori (actinide)
Protactini (actinide)
Urani (actinide)
Neptuni (actinide)
Plutoni (actinide)
Americi (actinide)
Curi (actinide)
Berkeli (actinide)
Californi (actinide)
Einsteini (actinide)
Fermi (actinide)
Mendelevi (actinide)
Nobeli (actinide)
Lawrenci (actinide)
Rutherfordi (transition metal)
Dubni (transition metal)
Seaborgi (transition metal)
Bohri (transition metal)
Hassi (transition metal)
Meitneri (unknown chemical properties)
Darmstadti (unknown chemical properties)
Roentgeni (unknown chemical properties)
Copernixi (transition metal)
Nihoni (unknown chemical properties)
Flerovi (post-transition metal)
Moscovi (unknown chemical properties)
Livermori (unknown chemical properties)
Tennessine (unknown chemical properties)
Oganesson (unknown chemical properties)
Ce

Th

Uqn
ActiniThoriProtactini
Số nguyên tử (Z) 90
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar) 232,0381
Phân loại   nhóm actini
Nhóm, phân lớp n/af
Chu kỳ Chu kỳ 7
Cấu hình electron [Rn] 6d2 7s2
mỗi lớp
2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Tính chất vật lý
Màu sắc Bạc, thường có màu đen xỉn
Trạng thái vật chất Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy 2115 K ​(1842 °C, ​3348 °F)
Nhiệt độ sôi 5061 K ​(4788 °C, ​8650 °F)
Mật độ 11,7 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Nhiệt lượng nóng chảy 13,81 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi 514 kJ·mol−1
Nhiệt dung 26,230 J·mol−1·K−1

Áp suất hơi

P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 2633 2907 3248 3683 4259 5055
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxy hóa 4, 3, 2Bazơ yếu
Độ âm điện 1,3 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 587 kJ·mol−1
Thứ hai: 1110 kJ·mol−1
Thứ ba: 1930 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị thực nghiệm: 179 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị 206±6 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm mặt
Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm mặt của Thori
Vận tốc âm thanh thin rod: 2490 m·s−1 (ở 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt 11,0 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt 54,0 W·m−1·K−1
Điện trở suất ở 0 °C: 147 n Ω·m
Tính chất từ Thuận từ[1]
Mô đun Young 79 GPa
Mô đun cắt 31 GPa
Mô đun nén 54 GPa
Hệ số Poisson 0,27
Độ cứng theo thang Mohs 3,0
Độ cứng theo thang Vickers 350 MPa
Độ cứng theo thang Brinell 400 MPa
Số đăng ký CAS 7440-29-1
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Thori
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
228Th Tổng hợp 1,9116 năm α 5.520 224Ra
229Th Tổng hợp 7340 năm α 5.168 225Ra
230Th Tổng hợp 75380 năm α 4.770 226Ra
231Th Tổng hợp 25,5 giờ β 0.39 231Pa
232Th 100% 1,405×1010 năm α 4.083 228Ra
234Th Tổng hợp 24,1 ngày β 0.27 234Pa

Thori là một nguyên tố hóa học có kí hiệu Thsố hiệu nguyên tử 90 trong bảng tuần hoàn. Thori là một trong 3 kim loại phóng xạ xuất hiện trong tự nhiên với số lượng lớn ở dạng nguyên thủy (hai nguyên tố còn lại là bismuthurani.[a] Thori được nhà khoáng vật học người Na Uy Morten Thrane Esmark phát hiện năm 1828 và được xác định bởi nhà hóa học Thụy Điển Jöns Jakob Berzelius, ông đã đặt tên nó theo Thor, Norse god của sấm. Trong tự nhiên, thori là một kim loại phóng xạ thấp, và cũng được xem là một nguyên liệu hạt nhân thay thế cho urani.

Tính chất[sửa | sửa mã nguồn]

Vật lý[sửa | sửa mã nguồn]

Thori nguyên chất là một kim loại có ánh bạc, bền trong không khí và giữ được ánh của nó trong khoảng vài tháng. Khi lẫn với ôxít, thori bị mờ đi từ từ trong không khí và chuyển sang màu xám và cuối cùng là đen. Các tính chất vật lý của thori chịu ảnh hưởng lớn bởi mức độ lẫn với ôxít. Các loại tinh khiết nhất thường chứa khoảng 10% lượng ôxít. Thori nguyên chất mềm, dễ uốn và có thể cuộn tròn ở trạng thái lạnh (không cần gia nhiệt), rập nóng và kéo dài. Thori có hai kiểu cấu trúc và chúng biến đổi ở 1400 °C từ lập phương sang lập phương tâm khối. Bột thori thường tự bốc cháy do vậy nên cẩn thận khi cầm chúng. Khi nung nóng trong không khí, kim loại thori phát cháy và có ngọn lửa sáng màu trắng.[3]

Xem Actinit trong môi trường để biết thêm chi tiết về thori.

Hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Thori phản ứng rất chậm với nước nhưng không phải lúc nào cũng tan trong axít thường trừ axít clohidrit.[3] Nó hòa tan trong axít nitric đậm đặc với một ít chất xúc tác là ion Flo.[4]

Các hợp chất của thori thường bền ở trạng thái ôxi hóa +4.[5]

Hợp chất[sửa | sửa mã nguồn]

Thori điôxit được sử dụng làm chất ổn định trong các điện cực tungsten trong kỹ thuật hàn khí trơ tungsten, ống điện, động cơ máy bay. Nó nóng chảy ở 3300 °C là giá trị cao nhất trong tất cả các ôxít.[6]

Thori(IV) nitrat và thori(IV) florua thường có các dạng hydrat như: Th(NO3)4.4H2OThF4.4H2O. Tâm thori nằm trong mặt phẳng phân tử hình vuông.[5] Thori(IV) cacbonat, Th(CO3)2 cũng tương tự.[5]

Khi xử lý với natri floruaaxít clohiđric, Th4+ tạo thành ion phức ThF62−, và có thể kết tủa ở dạng muối không tan K2ThF6.[4]

Thori(IV) hyđroxit, Th(OH)4, không tan trong nước, cũng không là chất lưỡng tính. Perôxít của thori rất hiếm ở dạng chất rắn không tan. Tính chất này có thể dùng để tách thori ra khỏi các ion khác trong dung dịch.[4]

Nếu có mặt các ion phốtphát, Th4+ sẽ kết tủa thành nhiều hợp chất khác nhau và là các hợp chất không tan trong nước và các dung dịch axít.[4]

Sản xuất[sửa | sửa mã nguồn]

Monazite – a major thorium mineral

Thori được tách ra chủ yếu từ monazit: thori diphosphat (Th(PO4)2) cho phản ứng với axit nitric, và thori nitrat thu được đem xử lý với tributyl phosphat. Các nguyên tố đất hiếm lẫn tạp chất được tách ra bằng cách điều chỉnh pH trong dung dịch sulfat.[7]

Một phương pháp tách khác là monazit được phân rã trong dung dịch chứng 45% natri hydroxit ở 140 °C. Hỗn hợp hydroxit kim loại được tách ra đầu tiên, được lọc ở 80 °C, rửa sách bằng nước và cho hòa tan vào axit hydrochloric đậm đặc. Sau đó, dung dịch axit được trung hòa với hydroxit để đạt đến pH = 5,8, mức mà tạo kết tủa thori hydroxit (Th(OH)4) chứa khoảng ~3% hydroxit đất hiếm; các hydroxit đất hiếm còn lại vẫn nằm trong dung dịch. Thori hydroxit đem hòa tan trong axit vô cơ và sau đó tách ra khỏi các nguyên tố đất hiếm. Một phương pháp hiệu quả là sự hòa tan thori hydroxit trong axit nitric, so dung dịch tạo thành có thể được làm tinh khiết bằng cách chiết tách với các dung môi hữu cơ:[7]

Th(OH)4 + 4 HNO3 → Th(NO3)4 + 4 H2O

Thori kim loại được tách ra từ anhydrous oxit hoặc clorua bằng cách phản ứng với canxi trong không khí trơ:[8]

ThO2 + 2 Ca → 2 CaO + Th

Đôi khi thori được tách ra bằng phương pháp điện phân florua trong hỗn hợp natri và kali clorua ở 700–800 °C trong nồi bằng than chì. Thori độ tinh khiết cao có thể được tách ra từ iotua của nó với quá trình hình thành thanh tinh thể.[9]

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Một số ứng dụng của thori như:[3]

Các ứng dụng của thori điôxít (ThO2):

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Vết của plutoni-244 vẫn tồn tạo trong tự nhiên,[2] nhưng không nhiều, không giống như bismuth, thori, và urani.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; Mewherter, J. L.; Rourke, F. M. (1971). “Detection of Plutonium-244 in Nature”. Nature 234 (5325): 132–134. Bibcode:1971Natur.234..132H. doi:10.1038/234132a0. 
  3. ^ a ă â C. R. Hammond. The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81th edition. CRC press. ISBN 0849304857. 
  4. ^ a ă â b Earl K. Hyde. The radiochemistry of thorium, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences—National Research Council, 1960.
  5. ^ a ă â Department of Health and Human Services. Toxicological Profile Information Sheet, TP147-c3. Truy cập from [1] on 2009-05-21.
  6. ^ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks . Oxford University Press. tr. 441. ISBN 0198503407. 
  7. ^ a ă Golub, pp. 215–7
  8. ^ Greenwood et al., p. 1255
  9. ^ A. E. van Arkel; de Boer, J. H. (1925). “Darstellung von reinem Titanium-, Zirkonium-, Hafnium- und Thoriummetall”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (bằng tiếng German) 148 (1): 345–350. doi:10.1002/zaac.19251480133. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]