关于钍介绍

[拼音]：tu

[外文]：thorium

一种天然放射性元素。化学符号Th，原子序数90，原子量232.0381，属锕系元素，为银白色金属。以北欧神话中的战神Thor命名。

发现

钍是瑞典化学家J.J.贝采利乌斯于1828年发现。

存在

已发现质量数212～236的全部钍同位素，只有钍 232是天然放射性同位素。钍在地壳中平均含量为(1.3～1.8)×10-6％，其数量与铅、钼差不多，为铀的3倍。天然淡水含钍2×10-9％，海水含钍1×10-9％。钍的可靠储量为107万吨，远景储量275万吨。

自然界中和钍离子大小相近的离子很多，如铀、钇钙、稀土元素（从镧到铥）、钠的离子，这些离子在矿物的结晶中往往互相置换而形成类质同象；因此自然界含钍的矿物很多，约有100多种，如氧化物、硅酸盐、磷酸盐、铌钽酸盐、钛酸盐和碳化物等矿物。其中有工业价值的有独居石、钍石、方钍石和铀钍矿。独居石是磷酸盐，一般含稀土氧化物55％～68％、二氧化钍 4％～10％、铀0.2％～0.6％，是稀土元素和钍的重要资源。巴西、印度、挪威、美国、澳大利亚、南非、苏联、中国等都有丰富的独居石矿床。此外，某些含钍的铀矿、氟碳钙铈矿、氟碳铈镧矿、绿层硅铈钛矿、钛铌钙铈矿以及其他铌钽酸盐矿，对于钍都具有综合回收价值。

性质

钍 232是天然放射性衰变系钍系的始祖核素，经过α、β-衰变，最终转变为稳定的铅208。钍232的热中子俘获截面为7.0靶恩，它俘获中子后，经核反应，最后转变为核燃料铀 233。钍同位素的主要核性质见表。

钍的熔点为1750℃，沸点约4790℃，密度 11.72克／厘米3， 在1345℃时为面心立方晶格，1345～1755℃时为体心立方晶格。纯金属钍质软，易于进行冲压、锻造、轧制、拉伸等。钍原子的电子构型为(Rn)5f06d27s2，氧化态为＋4、+3，化学性质活泼。除惰性气体外，钍与所有非金属元素作用，生成二元化合物。例如，致密状钍放置空气中，在常温下会缓慢氧化，生成一层灰色或黑色的氧化膜，随着温度升高，反应加快；粉末状钍在空气中能自燃，生成二氧化钍，因而必须保存在惰性气氛中，大量保存粉末状钍是危险的。钍在较高温度下能与氢、氮、碳、硅、硫等作用。钍与卤族元素作用，生成相应的四卤化物，其稳定性随卤族元素的原子量增加而降低。

在室温下水对致密状钍侵蚀极慢；沸腾的蒸馏水使钍表面生成氧化膜；温度高于170℃时，钍在水中严重受到侵蚀，部分发生破裂；350℃时，侵蚀很快，生成二氧化钍，放出氢，部分氢又被吸收而生成氢化钍，更加快了侵蚀。金属钍不溶于乙酸，微溶于硝酸、硫酸或氢氟酸中。钍可溶解于盐酸和王水，在有少量氟离子（0.01～0.03摩／升）存在时，硝酸能很快溶解钍。碱液对钍作用微弱。

钍在水溶液中以+4价离子或络合离子状态存在。钍离子能与所有阴离子络合，生成一系列络合离子或复盐，如碱金属M的络合碳酸盐M6[Th(CO3)5]·xH2O、硫酸复盐nM2SO4·Th(SO4)2·xH2O、草酸络合物M4[Th(C2O4)4]等。利用这种性质可以把钍与某些杂质分开。从含钍溶液中，可以沉淀出溶解度小的氢氧化钍、过氧化钍、碱式碳酸钍、草酸钍、硫酸钍复盐、四氟化钍或钍的磷酸盐等。也可以从钍溶液中结晶析出含结晶水的硝酸钍、硫酸钍或四氯化钍。

多种钍化合物同有机萃取剂能形成相应的络合物，如硝酸钍与磷酸三丁酯(TBP)形成Th(NO3)4·4TBP、硫酸钍与伯胺 (RNH2)形成[(RNH3)2SO4]3·Th(SO4)2、四氯化钍与三辛基氧膦(TOPO)形成ThCl4·3TOPO等。利用这种性质可以从含钍溶液中提取或提纯钍。

钍与一系列金属生成合金，例如钍镁合金、钍锌合金、钍汞合金、钍镍合金等。

制取

见钍的提炼。

应用

钍及其化合物在核能、航空和航天、冶金、化工、石油、电子工业等部门有重要用途。钍 232吸收中子后转变为铀233，是潜在的核能源。装入反应堆中的钍有二氧化钍、碳化钍、四氟化钍和金属钍等形式。

含钍 3％左右的钍镁合金的重量轻，可加工性能好，在赤热温度下具有很高的机械强度，其适用温度范围为25～460℃，是制造高速飞机和火箭的主要结构材料。在金属镍中加入2％的二氧化钍后，则在温度高达 1330℃时，仍具有很高的机械强度和抗腐蚀性能，是制造超音速飞机和宇宙飞行器的良好外壳材料，也是制造喷气式发动机的良好材料。在金属钴、钼或不锈钢中加入二氧化钍，能使这些金属在高温下具有高的机械强度。

含 1％二氧化铈的二氧化钍在灼热时能发出耀眼的光芒，最早用于制造汽灯纱罩。二氧化钍熔点高(3220℃)，很稳定，是理想的耐火材料，可制作磁控管阴极镀层、多孔隔膜、坩埚和熔盐容器。二氧化钍在石油和化学工业中，可用作催化剂。

钍的电子逸出功小，电子发射性能好，可制作电子放电管、电子计算机的记忆元件、光敏薄膜、燃料电池元件、辐射探测器、光电池等。金属钨中加入0.8％～1.2％的二氧化钍，可提高钨的再结晶温度和改善热电子发射性能，适用于制造电子管和X射线管；用它作电弧炉的非自耗电极材料时，比纯钨电极的功率消耗低，电弧稳定；用它制作白炽灯丝，可以延长灯泡的使用寿命。四氟化钍用于制造特种光学玻璃；金属钍在真空管中用作吸气剂。

毒性

钍是高毒性元素，主要积蓄于肝、骨髓、脾和淋巴结，其次是骨骼、肾等脏器中。急性中毒主要是钍化合物的化学毒性所致，慢性中毒则由钍及其子体的辐射作用引起。天然钍在放射性工作场所空气中的最大容许浓度为7.4×10-5贝可／升，在露天水源中的限制浓度为3.7×10-1贝可／升。

参考书目

1. J. F. Smith， et al.，
2. Thorium: Preparation andProperties，The Iowa State Univ.Press， Ames， Iowa，1975.