歷史簡介
1815年,貝齊里烏斯從事分析瑞典法龍(Fahlum)地方出產的一種礦石,發現一種新金屬氧化物和鋯的氧化物很相似。他用古代北歐雷神Thor命名這一新金屬為throine(釷),給出它的拉丁名稱 thorium和元素符號Th。由於貝齊里烏斯是當時化學界的權威,所以化學家們都承認了它。可是,貝齊里烏斯在10年後發表文章說,那個稱為thorine的新金屬不是新的,含它的礦石只是釔的磷酸鹽,他自己撤銷了對釷的發現。
到1828年,貝齊里烏斯分析了另一種礦石,是由挪威南部勒峰島上所產的黑色花崗石中找到的,發現其中有一種當時未知的元素。仍用thorine命名它。現明確,這種礦石的主要成分是矽酸釷ThSiO4。因此釷是先被命名後被發現的。
含量分布
釷以化合物的形式存在於礦物內(例如獨居石和釷石),通常與稀土金屬連繫在一起,天然存在釷的是質量數為232的釷同位素。
世界各國已探明的獨居石儲量達幾百萬噸。隨著各國對釷礦的勘探力度的加大,釷的探明儲量也在一直增加。截至2000年,全世界獨居石產量約78萬噸。巴西是最大的釷資源國,其次是土耳其,加拿大和美國。
我國釷資源比較豐富,據不完全統計。20多個省和地區都已發現具有相當數量的釷資源。2005年中國科學院的資料顯示,內蒙古白雲鄂博礦區釷儲量約為22萬噸,占全國釷礦產儲量28.6萬噸的77.3%。
理化性質
物理性質
釷為銀白色金屬,暴露在大氣中漸變為灰色。 質較軟,可鍛造。熔點1750°C,沸點4790°C,密度11.72克/厘米3。在1400℃以下原子排列成面心立方晶體;當加熱達到此溫度時,便改為體心立方晶體。
化學性質
釷的化學性質比較活潑,不溶於稀酸和氫氟酸,溶於發煙的鹽酸、硫酸和王水中。硝酸能使釷鈍化。苛性鹼對它無作用。高溫時可與鹵素、硫、氮作用。釷是放射性元素,自然界的釷全部為232Th, 其半衰期約為1.4×10e10年。 所有釷鹽都顯示出+4價。在化學性質上與鋯、鉿相似。除惰性氣體外,釷能與幾乎所有的非金屬元素作用,生成二元化合物;加熱時迅速氧化並發出耀眼的光 。釷是高毒性元素。
用途
釷一般用來製造合金以提高金屬強度;灼燒二氧化釷會發出強烈的白光因此曾經做煤氣燈的白熱紗罩。釷衰變所儲藏的能量,比鈾、煤、石油和其他燃料總和還要多許多,而且釷的含量也要比鈾多得多,所以釷是一種極有前途的能源。釷還是製造高級透鏡的常用原料。用中子轟擊釷可以得到一種核燃料——鈾233。
另外,釷也是比鈾更安全的核燃料,是未來核能利用的發展方向。
製備方法
釷元素多數以以氧化物的形式存在於礦物內(如獨居石) ,通常與稀土金屬和鉿等金屬的氧化物共生,釷的氧化物和其他稀土元素的氧化物一樣,很難還原,雖然貝齊里烏斯曾利用金屬鉀和氟化釷鉀作用,獲得不純的金屬釷。K2ThF6+4K==6KF+Th,後來用電解的方法才獲得較純的釷 。製備釷的最常用方法是將鈣與氧化釷研磨後放在CaO襯裡的坩堝中在氬氣氛圍下加熱至1000攝氏度,然後用水和稀酸浸取產物,可以得到粉末狀金屬釷 。
化學元素周期表
族→ | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 電子層 | 0族電子數 | |
周期↓ | I A | 0 | |||||||||||||||||||
1 | 1 H 氫 | 2 He 氦 | K | 2 | |||||||||||||||||
II A | III A | IV A | V A | VI A | VII A | ||||||||||||||||
2 | 3 Li 鋰 | 4 Be 鈹 | 5 B 硼 | 6 C 碳 | 7 N 氮 | 8 O 氧 | 9 F 氟 | 10 Ne 氖 | L K | 8 2 | |||||||||||
3 | 11 Na 鈉 | 12 Mg 鎂 | 13 Al 鋁 | 14 Si 矽 | 15 P 磷 | 16 S 硫 | 17 Cl 氯 | 18 Ar 氬 | M L K | 8 8 2 | |||||||||||
III B | IV B | V B | VI B | VII B | VIII | I B | II B | ||||||||||||||
4 | 19 K 鉀 | 20 Ca 鈣 | 21 Sc 鈧 | 22 Ti 鈦 | 23 V 釩 | 24 Cr 鉻 | 25 Mn 錳 | 26 Fe 鐵 | 27 Co 鈷 | 28 Ni 鎳 | 29 Cu 銅 | 30 Zn 鋅 | 31 Ga 鎵 | 32 Ge 鍺 | 33 As 砷 | 34 Se 硒 | 35 Br 溴 | 36 Kr 氪 | N M L K | 8 18 8 2 | |
5 | 37 Rb 銣 | 38 Sr 鍶 | 39 Y 釔 | 40 Zr 鋯 | 41 Nb 鈮 | 42 Mo 鉬 | 43 Tc 鎝 | 44 Ru 釕 | 45 Rh 銠 | 46 Pd 鈀 | 47 Ag 銀 | 48 Cd 鎘 | 49 In 銦 | 50 Sn 錫 | 51 Sb 銻 | 52 Te 碲 | 53 I 碘 | 54 Xe 氙 | O N M L K | 8 18 18 8 2 | |
6 | 55 Cs 銫 | 56 Ba 鋇 | 57- 71 鑭系 | 72 Hf 鉿 | 73 Ta 鉭 | 74 W 鎢 | 75 Re 錸 | 76 Os 鋨 | 77 Ir 銥 | 78 Pt 鉑 | 79 Au 金 | 80 Hg 汞 | 81 Tl 鉈 | 82 Pb 鉛 | 83 Bi 鉍 | 84 Po 釙 | 85 At 砹 | 86 Rn 氡 | P O N M L K | 8 18 32 18 8 2 | |
7 | 87 Fr 鍅 | 88 Ra 鐳 | 89- 103 錒 | 104 Rf 鑪 | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds 鐽 | 111 Rg 錀 | 112 Uub | 113 Uut | 114 Uuq | 115 Uup | 116 Uuh | 117 Uus | 118 Uuo | |||
鑭系元 素 | 57 La 鑭 | 58 Ce 鈰 | 59 Pr 鐠 | 60 Nd 釹 | 61 Pm 鉕 | 62 Sm 釤 | 63 Eu 銪 | 64 Gd 釓 | 65 Tb 鋱 | 66 Dy 鏑 | 67 Ho 鈥 | 68 Er 鉺 | 69 Tm 銩 | 70 Yb 鐿 | 71 Lu 鑥 | ||||||
錒系元 素 | 89 Ac 錒 | 90 Th 釷 | 91 Pa 鏷 | 92 U 鈾 | 93 Np 鎿 | 94 Pu 鈽 | 95 Am 鎇 | 96 Cm 鋦 | 97 Bk 錇 | 98 Cf 鐦 | 99 Es 鑀 | 100 Fm 鐨 | 101 Md 鍆 | 102 No 鍩 | 103 Lr 鐒 |