Thori – Wikipedia tiếng Việt

Thori,  90Th
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
Số nguyên tử (Z)	90
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar)	232,0381
Phân loại	nhóm actini
Nhóm, phân lớp	n/a, f
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, 2 ​Bazơ 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
Vận tốc âm thanh	que mỏng: 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

Thori là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Th và số 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 bismuth và urani.^[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, thần sấm trong thần thoại Bắc Âu. 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.

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)₄.4H₂O và ThF₄.4H₂O. 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 florua và axít 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]

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]

Một số ứng dụng của thori như:^[3]

Các ứng dụng của thori điôxít (ThO₂):

• Lớp áo trong các đèn khí cầm tay. Các lớp áo này phát sáng rực rỡ với các tia sáng chói (không liên quan đến phóng xạ) khi nung nóng bằng ngọn lửa khí.


• Sử dụng trong các điện cực kỹ thuật hàn cung tungsten khí.


• Sử dụng để điều khiển kích thước hạt của tungsten dùng trong các bóng đèn điện.


• Sử dụng trong gốm cách nhiệt giống như các nồi nấu kim loại nhiệt độ cao trong phòng thí nghiệm.


• Thêm vào thủy tinh, nó giúp tạo ra thủy tinh có hệ số khúc xạ cao và tán xạ thấp. Ngoài ra chúng còn được sử dụng làm các thấu kính của camera và thiết bị khoa học.


• Sử dụng làm chất xúc tác:
  


• Thori điôxít là chất hoạt động của Thorotrast, sử dụng như là một phần của chẩn đoán bằng tia X. Ứng dụng này đã bị hủy bỏ bởi vì Thorotrast tự nhiên có thể gây ung thư.

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

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 Đức) 148 (1): 345–350. doi:10.1002/zaac.19251480133. 
   

Wikimedia Commons có thư viện hình ảnh và phương tiện truyền tải về Thori