Торий

Химический элемент с атомным номером 90 (Th)

Торий — химический элемент ; обозначается символом Th и имеет атомный номер 90. Торий — слаборадиоактивный легкий серебристый металл, который при контакте с воздухом тускнеет до оливково-серого цвета, образуя диоксид тория ; он умеренно мягкий и ковкий , имеет высокую температуру плавления . Торий — электроположительный актиноид , в химии которого преобладает степень окисления +4 ; он весьма реакционноспособен и может воспламеняться на воздухе при мелком измельчении.

Все известные изотопы тория нестабильны. Самый стабильный изотоп, ^232Th , имеет период полураспада 14,05 миллиардов лет, или примерно возраст Вселенной ; он распадается очень медленно посредством альфа-распада , начиная цепочку распада , называемую серией тория , которая заканчивается на стабильном ^208Pb . На Земле торий и уран являются единственными элементами, не имеющими стабильных или почти стабильных изотопов, которые все еще встречаются в природе в больших количествах как первичные элементы . ^[a] По оценкам, торий более чем в три раза более распространен , чем уран в земной коре, и в основном очищается из монацитовых песков как побочный продукт извлечения редкоземельных элементов .

Торий был открыт в 1828 году норвежским любителем-минерологом Мортеном Тране Эсмарком и идентифицирован шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом , который назвал его в честь Тора , скандинавского бога грома и войны, из-за его силы. ^[10] Его первые применения были разработаны в конце 19 века. Радиоактивность тория была широко признана в течение первых десятилетий 20 века. Во второй половине века торий был заменен во многих применениях из-за опасений по поводу его радиоактивности.

Торий все еще используется в качестве легирующего элемента в электродах для сварки TIG , но его постепенно заменяют в этой области другими составами. Он также использовался в высококачественной оптике и научных приборах, в некоторых вещательных вакуумных трубках и в качестве источника света в газовых сетках , но эти применения стали незначительными. Его предлагали в качестве замены урана в качестве ядерного топлива в ядерных реакторах , и было построено несколько ториевых реакторов . Торий также используется для укрепления магния , покрытия вольфрамовой проволоки в электрооборудовании, контроля размера зерна вольфрама в электрических лампах , высокотемпературных тиглях и стеклах, включая линзы для камер и научных приборов. Другие применения тория включают термостойкую керамику, авиационные двигатели и лампочки . Наука об океане использовала изотопные соотношения ²³¹ Pa / ²³⁰ Th для понимания древнего океана. ^[11]

Массовые свойства

Торий — умеренно мягкий, парамагнитный , ярко-серебристый радиоактивный актинидный металл, который можно сгибать или формовать. В периодической таблице он находится справа от актиния , слева от протактиния и ниже церия . Чистый торий очень пластичен и, как обычно для металлов, может быть подвергнут холодной прокатке , штамповке и волочению . ^[12] При комнатной температуре металлический торий имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру; у него есть две другие формы: одна при высокой температуре (более 1360 °C; объемно-центрированная кубическая) и одна при высоком давлении (около 100 ГПа; объемно-центрированная тетрагональная ). ^[12]

Металлический торий имеет объемный модуль упругости (мера сопротивления сжатию материала) 54  ГПа , примерно такой же, как у олова (58,2 ГПа). У алюминия он составляет 75,2 ГПа; у меди — 137,8 ГПа; а у мягкой стали — 160–169 ГПа. ^[13] Торий примерно такой же твердый, как мягкая сталь , поэтому при нагревании его можно прокатывать в листы и вытягивать в проволоку. ^[14]

Торий почти в два раза плотнее урана и плутония и тверже их обоих. [ ^14] Он становится сверхпроводящим при температуре ниже 1,4  К. ^[12] Температура плавления тория 1750 °C выше как у актиния (1227 °C), так и у протактиния (1568 °C). В начале периода 7 , от франция к торию, температуры плавления элементов увеличиваются (как и в других периодах), поскольку число делокализованных электронов, вносимых каждым атомом, увеличивается с одного во франции до четырех в тории, что приводит к большему притяжению между этими электронами и ионами металла по мере увеличения их заряда с одного до четырех. После тория наблюдается новая тенденция к снижению температур плавления от тория к плутонию , где число f-электронов увеличивается примерно с 0,4 до 6: эта тенденция обусловлена ​​возрастающей гибридизацией 5f- и 6d-орбиталей и образованием направленных связей, что приводит к более сложным кристаллическим структурам и ослаблению металлических связей. ^{[14] [15]} (Количество f-электронов для металлического тория является нецелым числом из-за перекрытия 5f–6d.) ^[15] Среди актинидов вплоть до калифорния , которые можно изучать в количествах не менее миллиграмма, торий имеет самые высокие температуры плавления и кипения и вторую по величине плотность; только актиний легче. Температура кипения тория 4788 °C является пятой по величине среди всех элементов с известными температурами кипения. ^[b]

Свойства тория сильно различаются в зависимости от степени примесей в образце. Основной примесью обычно является диоксид тория ThO ₂ ); даже самые чистые образцы тория обычно содержат около одной десятой процента диоксида. ^[12] Экспериментальные измерения его плотности дают значения между 11,5 и 11,66 г/см ³ : это немного ниже теоретически ожидаемого значения 11,7 г/см ^{3 , рассчитанного из} параметров решетки тория , возможно, из-за микроскопических пустот, образующихся в металле при его литье. ^[12] Эти значения лежат между значениями его соседей актиния (10,1 г/см ³ ) и протактиния (15,4 г/см ³ ), что является частью тенденции, наблюдавшейся среди ранних актинидов. ^[12]

Торий может образовывать сплавы со многими другими металлами. Добавление небольших количеств тория улучшает механическую прочность магния , а сплавы тория и алюминия рассматривались как способ хранения тория в предполагаемых будущих ториевых ядерных реакторах. Торий образует эвтектические смеси с хромом и ураном, и он полностью смешивается как в твердом, так и в жидком состоянии с его более легким сородичем церием. ^[12]

Изотопы

Все элементы, кроме двух до висмута (элемент 83), имеют изотоп, который практически стабилен для всех целей («классически стабилен»), за исключением технеция и прометия (элементы 43 и 61). Все элементы, начиная с полония (элемент 84) и далее, измеримо радиоактивны . ^232Th — один из двух нуклидов после висмута (другой — ^238U ) , период полураспада которых измеряется миллиардами лет; его период полураспада составляет 14,05 миллиардов лет, что примерно в три раза больше возраста Земли и немного больше возраста Вселенной . Четыре пятых тория, присутствовавшего при формировании Земли, сохранились до настоящего времени. ^{[17] [18] [19] 232Th} — единственный изотоп тория, встречающийся в большом количестве в природе. ^[17] Его стабильность объясняется его замкнутой ядерной подоболочкой со 142 нейтронами. ^{[20] [21]} Торий имеет характерный земной изотопный состав с атомным весом 232,0377 ± 0,0004 . ^[2] Это один из четырех радиоактивных элементов (наряду с висмутом, протактинием и ураном), которые встречаются на Земле в достаточно больших количествах, чтобы можно было определить стандартный атомный вес. ^[2]

Ядра тория подвержены альфа-распаду , поскольку сильное ядерное взаимодействие не может преодолеть электромагнитное отталкивание между их протонами. ^[22] Альфа-распад ^{232 Th инициирует} цепочку распада 4 n , которая включает изотопы с массовым числом , кратным 4 (отсюда и название; ее также называют ториевой серией по имени ее прародителя). Эта цепочка последовательных альфа- и бета-распадов начинается с распада ²³² Th до ²²⁸ Ra и заканчивается на ²⁰⁸ Pb. ^[17] Любой образец тория или его соединений содержит следы этих дочерних изотопов, которые являются изотопами таллия , свинца , висмута, полония, радона , радия и актиния. ^[17] Образцы природного тория можно химически очистить для извлечения полезных дочерних нуклидов, таких как ²¹² Pb, который используется в ядерной медицине для терапии рака . ^{[23] [24] 227} Th (альфа-излучатель с периодом полураспада 18,68 дней) также может использоваться в лечении рака, например, в таргетной альфа-терапии . ^{[25] [26] [27] 232} Th также очень редко подвергается спонтанному делению, а не альфа-распаду, и оставил свидетельства этого в своих минералах (в виде захваченного ксенонового газа, образовавшегося как продукт деления), но частичный период полураспада этого процесса очень велик и составляет более 10 ²¹  лет, и преобладает альфа-распад. ^{[28] [29]}

Цепочка распада 4 n ²³² Th, обычно называемая «серией тория»

Всего было охарактеризовано 32 радиоизотопа , массовые числа которых варьируются от 207 ^[30] до 238. ^[28] После ²³² Th наиболее стабильными из них (с соответствующими периодами полураспада) являются ²³⁰ Th (75 380 лет), ²²⁹ Th (7 917 лет), ²²⁸ Th (1,92 года), ²³⁴ Th (24,10 дня) и ²²⁷ Th (18,68 дня). Все эти изотопы встречаются в природе в виде следовых радиоизотопов из-за их присутствия в цепочках распада ²³² Th, ²³⁵ U, ²³⁸ U и ²³⁷ Np : последний из них давно исчез в природе из-за своего короткого периода полураспада (2,14 миллиона лет), но постоянно образуется в мельчайших следах при захвате нейтронов в урановых рудах. Все остальные изотопы тория имеют период полураспада менее тридцати дней, а большинство из них имеют период полураспада менее десяти минут. ^{[17] 233} Th (период полураспада 22 минуты) встречается в природе в результате нейтронной активации природного ²³² Th. ^{[31] 226} Th (период полураспада 31 минута) пока не наблюдался в природе, но может быть получен в результате пока еще не наблюдаемого двойного бета-распада природного ²²⁶ Ra. ^[32]

В глубоких морских водах изотоп ^230Th составляет до0,02% природного тория. ^[8] Это связано с тем, что его родительский ²³⁸ U растворим в воде, но ²³⁰ Th нерастворим и выпадает в осадок. Урановые руды с низким содержанием тория можно очистить для получения образцов тория размером в грамм, из которых более четверти составляет изотоп ²³⁰ Th, поскольку ²³⁰ Th является одним из дочерних элементов ²³⁸ U. ^[28] Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) переклассифицировал торий как бинуклидный элемент в 2013 году; ранее он считался мононуклидным элементом . ^[33]

У тория есть три известных ядерных изомера (или метастабильных состояния): ^216m1 Th, ^216m2 Th и ^229m Th. ^229m Th имеет самую низкую известную энергию возбуждения среди всех изомеров, ^[34] измеренная как7,6 ± 0,5 эВ . Это настолько мало, что когда он претерпевает изомерный переход , испускаемое гамма-излучение находится в ультрафиолетовом диапазоне. ^{[35] [36] [c]} Ядерный переход от ²²⁹ Th к ^229m Th исследуется для ядерных часов . ^[36]

Различные изотопы тория химически идентичны, но имеют немного отличающиеся физические свойства: например, ожидается, что плотность чистого ²²⁸ Th, ²²⁹ Th, ²³⁰ Th и ^{232 Th составит соответственно 11,5, 11,6, 11,6 и 11,7 г/см 3} . ^[38] Ожидается, что изотоп ²²⁹ Th будет расщепляемым с чистой критической массой 2839 кг, хотя со стальными отражателями это значение может упасть до 994 кг. ^{[38] [d] 232} Th не расщепляется, но он фертильный , поскольку может быть преобразован в расщепляющийся ²³³ U путем захвата нейтронов и последующего бета-распада. ^{[38] [39]}

Радиометрическое датирование

Два метода радиометрического датирования включают изотопы тория: уран-ториевое датирование , основанное на распаде ²³⁴ U до ²³⁰ Th, и ионий-ториевое датирование , которое измеряет отношение ²³² Th к ²³⁰ Th. ^[e] Они основаны на том факте, что ²³² Th является первичным радиоизотопом, но ²³⁰ Th встречается только как промежуточный продукт распада в цепочке распада ²³⁸ U. ^[40] Уран-ториевое датирование является относительно короткодействующим процессом из-за коротких периодов полураспада ²³⁴ U и ²³⁰ Th относительно возраста Земли: оно также сопровождается родственным процессом, включающим альфа-распад ²³⁵ U до ²³¹ Th, который очень быстро становится более долгоживущим ²³¹ Pa, и этот процесс часто используется для проверки результатов уран-ториевого датирования. Уран-ториевое датирование обычно используется для определения возраста материалов из карбоната кальция, таких как спелеотемы или кораллы , поскольку уран более растворим в воде, чем торий и протактиний, которые избирательно осаждаются в осадках на дне океана , где измеряются их соотношения. Схема имеет диапазон в несколько сотен тысяч лет. ^{[40] [41]} Ионий-ториевое датирование является связанным процессом, который использует нерастворимость тория (как ²³² Th, так и ²³⁰ Th) и, таким образом, его присутствие в океанических отложениях для датирования этих отложений путем измерения соотношения ²³² Th к ²³⁰ Th. ^{[42] [43]} Оба этих метода датирования предполагают, что соотношение ²³⁰ Th к ²³² Th является постоянным в течение периода, когда формировался слой осадка, что осадок уже не содержал тория до вклада от распада урана, и что торий не может мигрировать в пределах слоя осадка. ^{[42] [43]}

Химия

Атом тория имеет 90 электронов, из которых четыре являются валентными электронами . Теоретически валентным электронам доступны четыре атомные орбитали для занятия: 5f, 6d, 7s и 7p. ^[44] Несмотря на положение тория в f-блоке периодической таблицы, он имеет аномальную электронную конфигурацию [Rn]6d ² 7s ² в основном состоянии, поскольку подоболочки 5f и 6d в ранних актиноидах очень близки по энергии, даже больше, чем подоболочки 4f и 5d лантаноидов: подоболочки 6d тория имеют более низкую энергию, чем его подоболочки 5f, потому что его подоболочки 5f плохо экранированы заполненными подоболочками 6s и 6p и дестабилизированы. Это происходит из-за релятивистских эффектов , которые становятся сильнее вблизи нижней части периодической таблицы, в частности, релятивистского спин-орбитального взаимодействия . Близость энергетических уровней 5f, 6d и 7s тория приводит к тому, что торий почти всегда теряет все четыре валентных электрона и находится в своей наивысшей возможной степени окисления +4. Это отличается от его лантаноидного родственника церия, в котором +4 также является наивысшей возможной степенью, но +3 играет важную роль и является более стабильным. Торий гораздо больше похож на переходные металлы цирконий и гафний, чем на церий, по своим энергиям ионизации и окислительно-восстановительным потенциалам, а следовательно, и по своей химии: это поведение, подобное переходному металлу, является нормой в первой половине ряда актинидов, от актиния до америция. ^{[45] [46] [47]}

Диоксид тория имеет кристаллическую структуру флюорита . Th ⁴⁺ : __   /   O ²⁻ : __

Несмотря на аномальную электронную конфигурацию для газообразных атомов тория, металлический торий показывает значительное участие 5f. Гипотетическое металлическое состояние тория, которое имело конфигурацию [Rn]6d ² 7s ² с 5f-орбиталями выше уровня Ферми, должно быть гексагональным плотно упакованным, как элементы группы 4 титан, цирконий и гафний, а не гранецентрированным кубическим, как это есть на самом деле. Фактическая кристаллическая структура может быть объяснена только при привлечении 5f-состояний, что доказывает, что торий является металлургически истинным актинидом. ^[15]

Соединения четырехвалентного тория обычно бесцветны или имеют желтый цвет, как у серебра или свинца, поскольку ион Th4 ⁺ не имеет 5f- или 6d-электронов. ^[14] Поэтому химия тория в значительной степени представляет собой химию электроположительного металла, образующего один диамагнитный ион со стабильной конфигурацией благородного газа, что указывает на сходство между торием и элементами основной группы s-блока. ^{[48] [f]} Торий и уран являются наиболее изученными из радиоактивных элементов, поскольку их радиоактивность достаточно низка, чтобы не требовать специального обращения в лаборатории. ^[49]

Реактивность

Торий является высокореактивным и электроположительным металлом. Со стандартным восстановительным потенциалом −1,90 В для пары Th ⁴⁺ /Th он несколько более электроположителен, чем цирконий или алюминий. ^[50] Тонкоизмельченный металлический торий может проявлять пирофорность , самопроизвольно воспламеняясь на воздухе. ^[12] При нагревании на воздухе ториевые стружки воспламеняются и горят ярким белым светом, образуя диоксид. В массе реакция чистого тория с воздухом идет медленно, хотя коррозия может возникнуть через несколько месяцев; большинство образцов тория загрязнены различной степенью диоксида, что значительно ускоряет коррозию. ^[12] Такие образцы медленно тускнеют, становясь серыми и, наконец, черными на поверхности. ^[12]

При стандартной температуре и давлении торий медленно взаимодействует с водой, но не растворяется в большинстве обычных кислот, за исключением соляной кислоты , где он растворяется, оставляя черный нерастворимый остаток ThO(OH,Cl)H. ^{[12] [51]} Он растворяется в концентрированной азотной кислоте , содержащей небольшое количество каталитических фторидных или фторосиликатных ионов; ^{[12] [52]} если их нет, может произойти пассивация нитратом, как в случае с ураном и плутонием. ^{[12] [53] [54]}

Кристаллическая структура тетрафторида тория Th ⁴⁺ : __   /   F ⁻ : __

Неорганические соединения

Большинство бинарных соединений тория с неметаллами можно получить путем нагревания элементов вместе. ^[55] На воздухе торий сгорает с образованием ThO ₂ , имеющего структуру флюорита . ^[56] Диоксид тория является тугоплавким материалом с самой высокой температурой плавления (3390 °C) среди всех известных оксидов. ^[57] Он несколько гигроскопичен и легко реагирует с водой и многими газами; ^[58] он легко растворяется в концентрированной азотной кислоте в присутствии фторида. ^[59]

При нагревании на воздухе диоксид тория излучает интенсивный синий свет; свет становится белым, когда ThO ₂ смешивается с его более легким гомологом диоксидом церия ( CeO ₂ , церий): это является основой для его ранее распространенного применения в газовых мантиях . ^[58] Для этого эффекта пламя не является необходимым: в 1901 году было обнаружено, что горячая газовая мантия Вельсбаха (использующая ThO ₂ с 1% CeO ₂ ) оставалась в состоянии «полного свечения» при воздействии холодной невоспламененной смеси горючего газа ^{[ какого? ]} и воздуха. ^[60] Свет, излучаемый диоксидом тория, имеет большую длину волны, чем излучение черного тела, ожидаемое от накаливания при той же температуре, эффект называется кандолюминесценцией . Это происходит потому, что ThO ₂  : Ce действует как катализатор для рекомбинации свободных радикалов , которые появляются в высокой концентрации в пламени, девозбуждение которого высвобождает большое количество энергии. Добавление 1% диоксида церия, как в газовых мантиях, усиливает эффект за счет увеличения излучательной способности в видимой области спектра; но поскольку церий, в отличие от тория, может находиться в нескольких степенях окисления, его заряд и, следовательно, видимая излучательная способность будут зависеть от области пламени, в которой он находится (поскольку такие области различаются по своему химическому составу и, следовательно, по тому, насколько они окислительные или восстановительные). ^[60]

Известно также несколько бинарных халькогенидов и оксихалькогенидов тория с серой , селеном и теллуром . ^[61]

Известны все четыре тетрагалогенида тория, а также некоторые низковалентные бромиды и иодиды: ^[62] все тетрагалогениды являются 8-координированными гигроскопичными соединениями, которые легко растворяются в полярных растворителях, таких как вода. ^[63] Также известны многие родственные полигалогенидные ионы. ^[62] Тетрафторид тория имеет моноклинную кристаллическую структуру, как и тетрафторид циркония и тетрафторид гафния , где ионы Th ⁴⁺ координируются с ионами F ⁻ в несколько искаженных квадратных антипризмах . ^[62] Другие тетрагалогениды вместо этого имеют додекаэдрическую геометрию. ^[63] Низшие иодиды ThI ₃ (черный) и ThI ₂ (золотистого цвета) также могут быть получены путем восстановления тетраиодида металлическим торием: они не содержат Th(III) и Th(II), но вместо этого содержат Th ⁴⁺ и могут быть более четко сформулированы как электридные соединения. ^[62] Многие полинарные галогениды со щелочными металлами, барием , таллием и аммонием известны как фториды, хлориды и бромиды тория. ^[62] Например, при обработке фторидом калия и плавиковой кислотой Th ⁴⁺ образует комплексный анион [ThF ₆ ] ²⁻ (гексафторторат(IV)), который осаждается в виде нерастворимой соли K ₂ [ThF ₆ ] (гексафторторат(IV) калия). ^[52]

Бориды, карбиды, силициды и нитриды тория являются тугоплавкими материалами, как уран и плутоний, и поэтому привлекли внимание как возможные ядерные топлива . ^[55] Все четыре более тяжелых пниктогена ( фосфор , мышьяк , сурьма и висмут) также образуют бинарные соединения тория. Известны также германиды тория. ^[64] Торий реагирует с водородом, образуя гидриды тория ThH ₂ и Th ₄ H ₁₅ , последний из которых является сверхпроводящим ниже 7,5–8 К; при стандартной температуре и давлении он проводит электричество как металл. ^[65] Гидриды термически нестабильны и легко разлагаются под воздействием воздуха или влаги. ^[66]

Молекулярная структура сэндвича тороцена

Координационные соединения

В кислом водном растворе торий присутствует в виде тетраположительного акваиона [Th(H ₂ O) ₉ ] ⁴⁺ , ​​имеющего трехшапочную тригонально-призматическую молекулярную геометрию : ^{[67] [68]} при pH < 3 в растворах солей тория преобладает этот катион. ^[67] Ион Th ⁴⁺ является крупнейшим из тетраположительных ионов актинидов и в зависимости от координационного числа может иметь радиус от 0,95 до 1,14 Å. ^[67] Он довольно кислый из-за своего высокого заряда, немного сильнее сернистой кислоты : поэтому он имеет тенденцию подвергаться гидролизу и полимеризации (хотя и в меньшей степени, чем Fe ³⁺ ), преимущественно до [Th ₂ (OH) ₂ ] ⁶⁺ в растворах с pH 3 или ниже, но в более щелочном растворе полимеризация продолжается до тех пор, пока не образуется гелеобразный гидроксид Th(OH) ₄ и не выпадет в осадок (хотя для достижения равновесия могут потребоваться недели, поскольку полимеризация обычно замедляется перед осаждением). ^[69] Как жесткая кислота Льюиса , Th ⁴⁺ благоприятствует жестким лигандам с атомами кислорода в качестве доноров: комплексы с атомами серы в качестве доноров менее стабильны и более склонны к гидролизу. ^[45]

Высокие координационные числа являются правилом для тория из-за его большого размера. Пентагидрат нитрата тория был первым известным примером координационного числа 11, тетрагидрат оксалата имеет координационное число 10, а борогидрид (впервые полученный в Манхэттенском проекте ) имеет координационное число 14. ^[69] Эти соли тория известны своей высокой растворимостью в воде и полярных органических растворителях. ^[14]

Известно много других неорганических соединений тория с многоатомными анионами, таких как перхлораты , сульфаты , сульфиты , нитраты, карбонаты, фосфаты , ванадаты , молибдаты и хроматы , а также их гидратированные формы. ^[70] Они важны для очистки тория и утилизации ядерных отходов, но большинство из них еще не полностью охарактеризованы, особенно в отношении их структурных свойств. ^[70] Например, нитрат тория получают путем реакции гидроксида тория с азотной кислотой: он растворим в воде и спиртах и ​​является важным промежуточным продуктом при очистке тория и его соединений. ^[70] Комплексы тория с органическими лигандами, такими как оксалат , цитрат и ЭДТА , гораздо более стабильны. В природных водах, содержащих торий, органические комплексы тория обычно встречаются в концентрациях, на порядки превышающих концентрации неорганических комплексов, даже когда концентрации неорганических лигандов намного превышают концентрации органических лигандов. ^[67]

Молекулярная структура пианино-стула ( η ⁸ -C ₈ H ₈ )ThCl ₂ (THF) ₂

В январе 2021 года ароматичность была обнаружена в большом металлическом кластерном анионе, состоящем из 12 атомов висмута, стабилизированных центральным катионом тория. ^[71] Было показано, что это соединение является удивительно стабильным, в отличие от многих ранее известных ароматических металлических кластеров .

Торийорганические соединения

Большая часть работ по торийорганическим соединениям была сосредоточена на циклопентадиенильных комплексах и циклооктатетраенилах . Как и многие ранние и средние актиниды (вплоть до америция , а также ожидаемо для кюрия ), торий образует циклооктатетраенидный комплекс: желтый Th(C ₈ H ₈ ) ₂ , тороцен . Он изотипичен более известному аналогичному соединению урана ураноцену . ^[72] Его можно получить путем реакции K 2 C 8 H 8 с тетрахлоридом тория в тетрагидрофуране (ТГФ) при температуре сухого льда или путем реакции тетрафторида тория с MgC ₈ H _8. ^[72] Он нестабилен на воздухе и разлагается в воде или при 190 °C . ^[72] Известны также полусэндвичевые соединения , такие как (η ⁸ -C ₈ H ₈ )ThCl ₂ (THF) ₂ , имеющие структуру пианино-табурета и полученные путем реакции тороцена с тетрахлоридом тория в тетрагидрофуране. ^[45]

Простейшими из циклопентадиенилов являются Th(C ₅ H ₅ ) ₃ и Th(C ₅ H ₅ ) ₄ : известно много производных. Первый (который имеет две формы, одну фиолетовую и одну зеленую) ^[72] является редким примером тория в формальной степени окисления +3; ^[73] формальная степень окисления +2 встречается в производном. ^[74] Хлоридное производное [Th(C ₅ H ₅ ) ₃ Cl] получают нагреванием тетрахлорида тория с предельным использованием KC ₅ H ₅ (также могут быть использованы другие одновалентные металлические циклопентадиенилы). Алкильные и арильные производные получают из хлоридного производного и использовались для изучения природы сигма-связи Th–C . ^[73]

Другие торийорганические соединения изучены недостаточно. Тетрабензилторий, Th(CH ₂ C ₆ H ₅ ) ₄ , и тетрааллилторий, Th(CH ₂ CH=CH ₂ ) ₄ , известны, но их структуры не определены. Они медленно разлагаются при комнатной температуре. Торий образует моношапочный тригонально-призматический анион [Th(CH ₃ ) ₇ ] ³⁻ , гептаметилторат(IV), который образует соль [Li(tmeda)] ₃ [Th(CH ₃ ) ₇ ] (tmeda = (CH ₃ ) ₂ NCH ₂ CH ₂ N(CH ₃ ) ₂ ). Хотя одна метильная группа присоединена только к атому тория (расстояние Th–C 257,1 пм), а остальные шесть соединяют атомы лития и тория (расстояния Th–C 265,5–276,5 пм), они ведут себя в растворе эквивалентно. Тетраметилторий, Th(CH ₃ ) ₄ , неизвестен, но его аддукты стабилизируются фосфиновыми лигандами. ^[45]

Происшествие

Формирование

²³² Th — это первичный нуклид, существующий в своей нынешней форме более десяти миллиардов лет; он образовался во время r-процесса , который, вероятно, происходит при слиянии сверхновых и нейтронных звезд . Эти бурные события разбросали его по всей галактике. ^{[75] [76]} Буква «r» означает «быстрый захват нейтронов» и встречается в сверхновых с коллапсом ядра, где тяжелые затравочные ядра, такие как ⁵⁶ Fe, быстро захватывают нейтроны, сталкиваясь с нейтронной границей капельной жидкости , поскольку нейтроны захватываются намного быстрее, чем полученные нуклиды могут бета-распасться обратно к стабильности. Захват нейтронов — единственный способ для звезд синтезировать элементы за пределами железа из-за возросших кулоновских барьеров , которые затрудняют взаимодействие между заряженными частицами при высоких атомных числах, и того факта, что синтез за пределами ⁵⁶ Fe является эндотермическим . ^[77] Из-за резкой потери стабильности после ²⁰⁹ Bi, r-процесс является единственным процессом звездного нуклеосинтеза, который может создать торий и уран; все другие процессы слишком медленные, и промежуточные ядра альфа-распадаются до того, как они захватят достаточно нейтронов, чтобы достичь этих элементов. ^{[75] [78] [79]}

Избыток

Во Вселенной торий является одним из самых редких из первичных элементов, занимая 77-е место в космической распространенности ^{[75] [80],} поскольку это один из двух элементов, которые могут быть получены только в r-процессе (другой — уран), а также потому, что он медленно распадался с момента своего образования. Единственными первичными элементами, более редкими, чем торий, являются тулий , лютеций , тантал и рений, нечетные элементы непосредственно перед третьим пиком распространенности r-процесса вокруг тяжелых металлов платиновой группы, а также урана. ^{[75] [77] [g]} В далеком прошлом распространенность тория и урана была обогащена распадом изотопов плутония и кюрия, а торий был обогащен относительно урана распадом ²³⁶ U до ²³² Th и естественным истощением ²³⁵ U, но эти источники давно распались и больше не вносят свой вклад. ^[81]

В земной коре торий гораздо более распространен: с распространенностью 8,1 г/ тонну , он является одним из самых распространенных тяжелых элементов, почти таким же распространенным, как свинец (13 г/тонну) и более распространенным, чем олово (2,1 г/тонну). ^[82] Это связано с тем, что торий, вероятно, образует оксидные минералы, которые не погружаются в ядро; он классифицируется как литофил по классификации Гольдшмидта , что означает, что он обычно встречается в сочетании с кислородом. Обычные соединения тория также плохо растворимы в воде. Таким образом, даже несмотря на то, что тугоплавкие элементы имеют такую ​​же относительную распространенность на Земле, как и в Солнечной системе в целом, в коре более доступен торий, чем тяжелые металлы платиновой группы. ^[83]

Радиогенное тепло от распада ²³² Th (фиолетовый) является основным источником внутреннего теплового баланса Земли . Из четырех основных нуклидов, обеспечивающих это тепло, ²³² Th вырос, чтобы обеспечить наибольшее количество тепла, поскольку другие распадались быстрее, чем торий. ^{[84] [85] [86] [87]}

На Земле

Природный торий обычно представляет собой почти чистый ²³² Th, который является самым долгоживущим и самым стабильным изотопом тория, имеющим период полураспада, сопоставимый с возрастом Вселенной. ^[28] Его радиоактивный распад является крупнейшим отдельным источником внутреннего тепла Земли ; другими основными источниками являются более короткоживущие первичные радионуклиды, которые являются ²³⁸ U, ⁴⁰ K и ²³⁵ U в порядке убывания их вклада. (Во время образования Земли ⁴⁰ K и ²³⁵ U внесли гораздо больший вклад в силу своих коротких периодов полураспада, но они распались быстрее, оставив вклад ²³² Th и ²³⁸ U преобладающим.) ^[88] Его распад объясняет постепенное уменьшение содержания тория на Земле: в настоящее время на планете содержится около 85% от количества, присутствовавшего при формировании Земли. ^[57] Другие природные изотопы тория живут гораздо меньше; из них обычно обнаруживается только ^{230Th , находящийся в} вековом равновесии с его родительским ^238U и составляющий не более 0,04% природного тория. ^{[28] [h]}

Торий встречается только как второстепенный компонент большинства минералов, и по этой причине ранее считался редким. ^{[90] [91]} Фактически, это 37-й по распространенности элемент в земной коре с распространенностью 12 частей на миллион. ^[92] В природе торий встречается в степени окисления +4 вместе с ураном (IV), цирконием (IV), гафнием (IV) и церием (IV), а также со скандием , иттрием и трехвалентными лантаноидами, которые имеют схожие ионные радиусы . ^[90] Из-за радиоактивности тория содержащие его минералы часто являются метамиктными (аморфными), их кристаллическая структура повреждена альфа-излучением, производимым торием. ^[93] Ярким примером является эканит ( Ca,Fe,Pb) ₂ (Th,U)Si ₈ O ₂₀ , который почти никогда не встречается в неметамиктной форме из-за содержащегося в нем тория. ^[94]

Монацит (главным образом фосфаты различных редкоземельных элементов) является наиболее важным коммерческим источником тория, поскольку он встречается в крупных месторождениях по всему миру, в основном в Индии, Южной Африке, Бразилии, Австралии и Малайзии . Он содержит около 2,5% тория в среднем, хотя некоторые месторождения могут содержать до 20%. ^{[90] [95]} Монацит - химически нереакционноспособный минерал, который встречается в виде желтого или коричневого песка; его низкая реакционная способность затрудняет извлечение тория из него. ^[90] Алланит (главным образом силикаты-гидроксиды различных металлов) может содержать 0,1-2% тория и циркон (главным образом силикат циркония , ZrSiO ₄ ) до 0,4% тория. ^[90]

Диоксид тория встречается в виде редкого минерала торианита . Благодаря своей изотипичности с диоксидом урана , эти два распространенных диоксида актинидов могут образовывать твердые растворы, и название минерала меняется в зависимости от содержания ThO _2. ^{[90] [i]} Торит (главным образом силикат тория, ThSiO ₄ ) также имеет высокое содержание тория и является минералом, в котором торий был впервые обнаружен. ^[90] В минералах силиката тория Th ⁴⁺ и SiO 4−4ионы часто заменяются на M ³⁺ (где M = Sc, Y или Ln) и фосфат ( PO3−4) ионов соответственно. ^[90] Из-за большой нерастворимости диоксида тория, торий обычно не распространяется быстро в окружающей среде при высвобождении. Ион Th ⁴⁺ растворим, особенно в кислых почвах, и в таких условиях концентрация тория может быть выше. ^[57]

История

Битва Тора с великанами (1872) Мортена Эскиля Винге ; Тор , норвежский бог грома, поднимает свой молот Мьёльнир в битве с великанами . ^[96]

Ошибочный отчет

В 1815 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус проанализировал необычный образец гадолинита из медного рудника в Фалуне , центральная Швеция. Он заметил вкрапления следов белого минерала, который он осторожно принял за землю ( оксид в современной химической номенклатуре) неизвестного элемента. Берцелиус уже открыл два элемента, церий и селен , но однажды он совершил публичную ошибку, объявив о новом элементе, гании , который оказался оксидом цинка . ^[97] Берцелиус в частном порядке назвал предполагаемый элемент «торий» в 1817 году ^[98], а его предполагаемый оксид «торина» в честь Тора , скандинавского бога грома. ^[99] В 1824 году, после того как были обнаружены новые месторождения того же минерала в Вест-Агдере , Норвегия, он отказался от своих выводов, поскольку минерал (позже названный ксенотимом ) оказался в основном ортофосфатом иттрия . ^{[39] [97] [100] [101]}

Открытие

В 1828 году Мортен Тране Эсмарк нашел черный минерал на острове Лёвёйа , округ Телемарк , Норвегия. Он был норвежским священником и любителем минералогии, который изучал минералы в Телемарке, где он служил викарием . Он обычно отправлял самые интересные образцы, такие как этот, своему отцу, Йенсу Эсмарку , известному минералогу и профессору минералогии и геологии в Королевском университете Фредерика в Христиании (сегодня называется Осло ). ^[102] Старший Эсмарк определил, что это не известный минерал, и отправил образец Берцелиусу для исследования. Берцелиус определил, что он содержит новый элемент. ^[39] Он опубликовал свои выводы в 1829 году, выделив неочищенный образец путем восстановления K[ThF ₅ ] (пентафтороторат калия(IV)) металлическим калием . ^{[103] [104] [105]} Берцелиус повторно использовал название предыдущего предполагаемого открытия элемента ^{[103] [106]} и назвал исходный минерал торитом. ^[39]

Йенс Якоб Берцелиус , который первым идентифицировал торий как новый элемент

Берцелиус сделал некоторые начальные характеристики нового металла и его химических соединений: он правильно определил, что массовое отношение тория к кислороду в оксиде тория составляет 7,5 (его фактическое значение близко к этому, ~7,3), но он предположил, что новый элемент был двухвалентным, а не четырехвалентным, и поэтому рассчитал, что атомная масса была в 7,5 раз больше, чем у кислорода (120 а.е.м. ); на самом деле она в 15 раз больше. ^[j] Он определил, что торий является очень электроположительным металлом, опережая церий и отставая от циркония по электроположительности. ^[107] Металлический торий был впервые выделен в 1914 году голландскими предпринимателями Дирком Лели-младшим и Лодевейком Хамбургером. ^[k]

Первоначальная химическая классификация

В периодической таблице, опубликованной Дмитрием Менделеевым в 1869 году, торий и редкоземельные элементы были размещены вне основной части таблицы, в конце каждого вертикального периода после щелочноземельных металлов . Это отражало убеждение того времени, что торий и редкоземельные металлы были двухвалентными. С более поздним признанием того, что редкоземельные элементы были в основном трехвалентными, а торий был четырехвалентным, Менделеев переместил церий и торий в группу IV в 1871 году, которая также содержала современную группу углерода (группа 14) и группу титана (группа 4), потому что их максимальная степень окисления была +4. ^{[110] [111]} Церий вскоре был удален из основной части таблицы и помещен в отдельный ряд лантаноидов; торий был оставлен в группе 4, поскольку он имел схожие свойства со своими предполагаемыми более легкими сородичами в этой группе, такими как титан и цирконий. ^{[112] [l]}

Первое использование

Газовая мантия из диоксида тория времен Второй мировой войны

Хотя торий был открыт в 1828 году, его первое применение датируется лишь 1885 годом, когда австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах изобрел газовую мантию , портативный источник света, который производит свет от накаливания оксида тория при нагревании путем сжигания газообразного топлива. ^[39] Впоследствии было найдено множество применений для тория и его соединений, включая керамику, угольные дуговые лампы, термостойкие тигли и в качестве катализаторов для промышленных химических реакций, таких как окисление аммиака в азотную кислоту. ^[113]

Радиоактивность

Радиоактивность тория впервые была обнаружена в 1898 году немецким химиком Герхардом Карлом Шмидтом , а позднее в том же году независимо польско-французским физиком Марией Кюри . Это был второй элемент, который был обнаружен как радиоактивный, после открытия радиоактивности урана в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем . ^{[114] [115] [116]} Начиная с 1899 года новозеландский физик Эрнест Резерфорд и американский инженер-электрик Роберт Боуи Оуэнс изучали излучение тория; первоначальные наблюдения показали, что оно значительно варьируется. Было установлено, что эти изменения происходили от короткоживущего газообразного дочернего элемента тория, который, как они обнаружили, является новым элементом. Этот элемент теперь называется радон , единственный из редких радиоэлементов, который был обнаружен в природе как дочерний элемент тория, а не урана. ^[117]

После учета вклада радона Резерфорд, теперь работающий с британским физиком Фредериком Содди , показал, как торий распадается с фиксированной скоростью с течением времени на ряд других элементов в работе, датируемой 1900-м и 1903-м годами. Это наблюдение привело к идентификации периода полураспада как одного из результатов экспериментов с альфа-частицами , которые привели к теории распада радиоактивности . ^[118] Биологическое действие радиации было открыто в 1903 году. ^[119] Недавно обнаруженное явление радиоактивности взволновало как ученых, так и широкую общественность. В 1920-х годах радиоактивность тория пропагандировалась как лекарство от ревматизма , диабета и половой импотенции . В 1932 году большинство этих видов использования были запрещены в Соединенных Штатах после федерального расследования воздействия радиоактивности на здоровье. ^[120] 10 000 человек в Соединенных Штатах были инъекционно введены торием во время рентгеновской диагностики; Позже выяснилось, что они страдают от таких проблем со здоровьем, как лейкемия и аномальные хромосомы. ^[57] Общественный интерес к радиоактивности снизился к концу 1930-х годов. ^[120]

Гленн Т. Сиборг , который установил местоположение тория в f-блоке

Дальнейшая классификация

Вплоть до конца 19 века химики единодушно соглашались, что торий и уран являются самыми тяжелыми членами группы 4 и группы 6 соответственно; существование лантаноидов в шестом ряду считалось случайной случайностью. В 1892 году британский химик Генри Бассетт постулировал второй сверхдлинный ряд периодической таблицы для размещения известных и неоткрытых элементов, считая торий и уран аналогами лантанидов. В 1913 году датский физик Нильс Бор опубликовал теоретическую модель атома и его электронных орбиталей, которая вскоре получила широкое признание. Модель указывала, что седьмой ряд периодической таблицы также должен иметь f-оболочки, заполняющиеся до d-оболочек, которые заполнялись в переходных элементах, как шестой ряд с лантаноидами, предшествующими 5d-переходным металлам. ^[110] Существование второй внутренней переходной серии в форме актинидов не было принято до тех пор, пока не было установлено сходство с электронными структурами лантаноидов; ^[121] Бор предположил, что заполнение 5f-орбиталей может быть отложено до появления урана. ^[110]

Только с открытием первых трансурановых элементов , которые, начиная с плутония, имеют доминирующие степени окисления +3 и +4, как и лантаноиды, стало понятно, что актиниды действительно заполняют f-орбитали, а не d-орбитали, причем химия ранних актинидов, подобная переходным металлам, была исключением, а не правилом. ^[122] В 1945 году, когда американский физик Гленн Т. Сиборг и его команда открыли трансурановые элементы америций и кюрий, он предложил концепцию актинидов , понимая, что торий является вторым членом ряда актинидов f-блока, аналогичного лантаноидам, а не более тяжелым конгенером гафния в четвертом ряду d-блока. ^{[112] [m]}

Поэтапный отказ

В 1990-х годах большинство применений, не зависящих от радиоактивности тория, быстро пришли в упадок из-за проблем безопасности и охраны окружающей среды, поскольку были найдены подходящие более безопасные замены. ^{[39] [125]} Несмотря на свою радиоактивность, элемент продолжал использоваться в приложениях, где не могли быть найдены подходящие альтернативы. Исследование, проведенное в 1981 году Национальной лабораторией Ок-Ридж в Соединенных Штатах, показало, что использование газовой мантии тория каждые выходные было бы безопасным для человека, ^[125] но это не относилось к дозе, получаемой людьми, изготавливающими мантии, или к почвам вокруг некоторых заводских участков. ^[126] Некоторые производители перешли на другие материалы, такие как иттрий. ^[127] Еще в 2007 году некоторые компании продолжали производить и продавать мантии тория, не предоставляя адекватной информации об их радиоактивности, а некоторые даже ложно утверждали, что они нерадиоактивны. ^{[125] [128]}

Ядерная энергетика

Indian Point Energy Center ( Бьюкенен, Нью-Йорк , США), где находится первый в мире ториевый реактор

Торий использовался в качестве источника энергии в масштабах прототипа. Самый ранний реактор на основе тория был построен в Indian Point Energy Center, расположенном в Бьюкенене , штат Нью-Йорк, США , в 1962 году. ^[129] Китай может быть первым, кто попытается коммерциализировать эту технологию. ^[130] Страна с крупнейшими в мире предполагаемыми запасами тория — Индия , которая имеет скудные запасы урана. В 1950-х годах Индия нацелилась на достижение энергетической независимости с помощью своей трехэтапной программы ядерной энергетики . ^{[131] [132]} В большинстве стран уран был относительно в изобилии, и прогресс реакторов на основе тория был медленным; в 20-м веке три реактора были построены в Индии и двенадцать в других местах. ^[133] Масштабные исследования были начаты в 1996 году Международным агентством по атомной энергии для изучения использования ториевых реакторов; год спустя Министерство энергетики США начало свои исследования. Элвин Радковски из Тель-Авивского университета в Израиле был главным конструктором атомной электростанции Шиппингпорт в Пенсильвании, первого американского гражданского реактора для производства тория. ^[134] Он основал консорциум по разработке ториевых реакторов, в который вошли другие лаборатории: Raytheon Nuclear Inc. и Брукхейвенская национальная лаборатория в США, а также Курчатовский институт в России. ^[135]

В 21 веке потенциал тория для сокращения ядерного распространения и характеристики его отходов привели к возобновлению интереса к ториевому топливному циклу. ^{[136] [137] [138]} Индия прогнозирует удовлетворение до 30% своих потребностей в электроэнергии за счет ядерной энергетики на основе тория к 2050 году. В феврале 2014 года Центр атомных исследований имени Бхабхи (BARC) в Мумбаи , Индия, представил свой последний проект «ядерного реактора следующего поколения», который сжигает торий в качестве своего топливного ядра, назвав его усовершенствованным тяжеловодным реактором (AHWR). В 2009 году председатель Комиссии по атомной энергии Индии заявил, что у Индии есть «долгосрочная цель — стать энергетически независимой на основе своих огромных ресурсов тория».

16 июня 2023 года Национальное управление ядерной безопасности Китая выдало лицензию Шанхайскому институту прикладной физики (SINAP) Китайской академии наук на начало эксплуатации жидкотопливного тория на основе экспериментального реактора на расплавленной соли TMSR-LF1 мощностью 2 МВт, который был завершен в августе 2021 года. ^[139] Считается, что Китай обладает одними из крупнейших запасов тория в мире. Точный размер этих запасов публично не раскрывается, но, по оценкам, их достаточно для удовлетворения общих энергетических потребностей страны в течение более чем 20 000 лет. ^[140]

Ядерное оружие

Когда в Манхэттенском проекте впервые были получены граммовые количества плутония , было обнаружено, что второстепенный изотоп ( 240 Pu ) претерпел значительное спонтанное деление , что поставило под сомнение жизнеспособность ядерного оружия пушечного типа на основе плутония . В то время как команда из Лос-Аламоса начала работу над оружием имплозивного типа , чтобы обойти эту проблему, команда из Чикаго обсуждала решения по проектированию реактора. Юджин Вигнер предложил использовать плутоний, загрязненный ²⁴⁰ Pu, для преобразования тория в ²³³ U в специальном реакторе-конвертере. Была высказана гипотеза, что ²³³ U затем можно будет использовать в оружии пушечного типа, хотя высказывались опасения по поводу загрязнения ²³² U. Прогресс в области имплозивного оружия был достаточным, и этот конвертер не получил дальнейшего развития, но его конструкция оказала огромное влияние на развитие ядерной энергетики. Это было первое подробное описание реактора с высокообогащенным водяным охлаждением и замедлителем, похожего на будущие военно-морские и коммерческие энергетические реакторы. ^[141]

Во время Холодной войны Соединенные Штаты изучали возможность использования ^232Th в качестве источника ^233U для использования в ядерной бомбе ; они запустили испытательную бомбу в 1955 году. ^[142] Они пришли к выводу, что бомба, работающая на ^233U , будет очень мощным оружием, но она имела мало устойчивых «технических преимуществ» по ​​сравнению с современными уран-плутониевыми бомбами, ^[143] особенно потому, что ^233U трудно производить в изотопно чистой форме. ^[142]

Металлический торий использовался в радиационном случае по крайней мере в одной конструкции ядерного оружия, развернутого Соединенными Штатами ( W71 ). ^[144]

Производство

Низкий спрос делает работу шахт по добыче одного только тория нерентабельной, и он почти всегда извлекается вместе с редкоземельными элементами, которые сами по себе могут быть побочными продуктами производства других минералов. ^[145] Текущая зависимость от монацита для производства обусловлена ​​тем, что торий в значительной степени производится как побочный продукт; другие источники, такие как торит, содержат больше тория и могут быть легко использованы для производства, если спрос возрастет. ^[146] Текущие знания о распределении ресурсов тория скудны, поскольку низкий спрос привел к тому, что усилия по разведке были относительно незначительными. ^[147] В 2014 году мировое производство концентрата монацита, из которого будет извлекаться торий, составило 2700 тонн. ^[148]

Обычный путь производства тория включает концентрацию ториевых минералов; извлечение тория из концентрата; очистку тория; и (необязательно) преобразование в соединения, такие как диоксид тория. ^[149]

Концентрация

Существует две категории минералов тория для извлечения тория: первичные и вторичные. Первичные месторождения встречаются в кислых гранитных магмах и пегматитах. Они концентрированные, но небольшого размера. Вторичные месторождения встречаются в устьях рек в гранитных горных районах. В этих месторождениях торий обогащается вместе с другими тяжелыми минералами. ^[50] Начальная концентрация меняется в зависимости от типа месторождения. ^[149]

Для первичных месторождений исходные пегматиты, которые обычно добываются путем добычи, разделяются на мелкие части, а затем подвергаются флотации . Карбонаты щелочноземельных металлов могут быть удалены после реакции с хлористым водородом ; затем следует сгущение , фильтрация и прокалка. В результате получается концентрат с содержанием редкоземельных элементов до 90%. ^[149] Вторичные материалы (такие как прибрежные пески) подвергаются гравитационному разделению. Затем следует магнитное разделение с серией магнитов возрастающей силы. Монацит, полученный этим методом, может быть чистым до 98%. ^[149]

Промышленное производство в 20 веке основывалось на обработке горячей концентрированной серной кислотой в чугунных сосудах с последующим селективным осаждением путем разбавления водой, как и на последующих этапах. Этот метод основывался на специфике техники и размере зерна концентрата; было предложено много альтернатив, но только одна оказалась экономически эффективной: щелочное разложение с горячим раствором гидроксида натрия. Это дороже, чем оригинальный метод, но дает более высокую чистоту тория; в частности, он удаляет фосфаты из концентрата. ^[149]

Кислотное пищеварение

Кислотное разложение представляет собой двухступенчатый процесс, включающий использование до 93% серной кислоты при 210–230 °C. Сначала добавляется серная кислота в количестве более 60% от массы песка, загустевая реакционную смесь по мере образования продуктов. Затем добавляется дымящаяся серная кислота, и смесь выдерживается при той же температуре еще пять часов, чтобы уменьшить объем раствора, оставшегося после разбавления. Концентрация серной кислоты выбирается на основе скорости реакции и вязкости, которые оба увеличиваются с концентрацией, хотя вязкость замедляет реакцию. Повышение температуры также ускоряет реакцию, но следует избегать температур 300 °C и выше, поскольку они вызывают образование нерастворимого пирофосфата тория. Поскольку растворение очень экзотермично, монацитовый песок нельзя добавлять в кислоту слишком быстро. И наоборот, при температурах ниже 200 °C реакция не идет достаточно быстро, чтобы процесс был практичным. Чтобы гарантировать, что не образуется осадков, блокирующих реактивную поверхность монацита, масса используемой кислоты должна быть вдвое больше массы песка, а не 60%, как можно было бы ожидать по стехиометрии. Затем смесь охлаждают до 70 °C и разбавляют десятикратным объемом холодной воды, так что любой оставшийся монацит опускается на дно, а редкоземельные элементы и торий остаются в растворе. Затем торий можно отделить, осаждая его в виде фосфата при pH 1,3, поскольку редкоземельные элементы не осаждаются до pH 2. ^[149]

Щелочное пищеварение

Щелочное разложение проводят в 30–45% растворе гидроксида натрия при температуре около 140 °C в течение примерно трех часов. Слишком высокая температура приводит к образованию плохо растворимого оксида тория и избытка урана в фильтрате, а слишком низкая концентрация щелочи приводит к очень медленной реакции. Эти условия реакции довольно мягкие и требуют монацитового песка с размером частиц менее 45 мкм. После фильтрации фильтровальный осадок включает торий и редкоземельные элементы в виде их гидроксидов, уран в виде диураната натрия и фосфат в виде тринатрийфосфата . Это кристаллизует декагидрат тринатрийфосфата при охлаждении ниже 60 °C; примеси урана в этом продукте увеличиваются с количеством диоксида кремния в реакционной смеси, что требует перекристаллизации перед коммерческим использованием. Гидроксиды растворяют при 80 °C в 37% соляной кислоте. Фильтрация оставшихся осадков с последующим добавлением 47% гидроксида натрия приводит к осаждению тория и урана при pH около 5,8. Следует избегать полного высыхания осадка, так как воздух может окислить церий из степени окисления +3 в +4, а образовавшийся церий(IV) может высвободить свободный хлор из соляной кислоты. Редкоземельные элементы снова выпадают в осадок при более высоком pH. Осадки нейтрализуются исходным раствором гидроксида натрия, хотя большую часть фосфата сначала необходимо удалить, чтобы избежать осаждения фосфатов редкоземельных элементов. Экстракция растворителем также может использоваться для разделения тория и урана путем растворения полученного фильтрационного осадка в азотной кислоте. Присутствие гидроксида титана вредно, так как он связывает торий и препятствует его полному растворению. ^[149]

Очищение

Высокие концентрации тория необходимы в ядерных приложениях. В частности, концентрации атомов с высокими сечениями захвата нейтронов должны быть очень низкими (например, концентрации гадолиния должны быть ниже одной части на миллион по весу). Ранее для достижения высокой чистоты использовалось повторное растворение и перекристаллизация. Сегодня используются процедуры экстракции жидким растворителем, включающие селективное комплексообразование Th ⁴⁺ . Например, после щелочного разложения и удаления фосфата полученные нитратокомплексы тория, урана и редкоземельных элементов можно разделить экстракцией трибутилфосфатом в керосине . [ 149 ^]

Современные приложения

Использование тория, не связанное с радиоактивностью, пришло в упадок с 1950-х годов ^[150] из-за проблем с окружающей средой, в основном связанных с радиоактивностью тория и продуктов его распада. ^{[39] [125]}

В большинстве применений тория используется его диоксид (иногда называемый «торий» в промышленности), а не металл. Это соединение имеет температуру плавления 3300 °C (6000 °F), самую высокую из всех известных оксидов; только несколько веществ имеют более высокие температуры плавления. ^[57] Это помогает соединению оставаться твердым в пламени, и это значительно увеличивает яркость пламени; это главная причина, по которой торий используется в сетках газовых ламп . ^[151] Все вещества излучают энергию (свечение) при высоких температурах, но свет, излучаемый торием, почти весь находится в видимом спектре , отсюда и яркость сеток тория. ^[60]

Энергия, часть которой находится в форме видимого света, выделяется, когда торий подвергается воздействию источника энергии, например катодного луча, тепла или ультрафиолетового света . Этот эффект характерен для диоксида церия, который более эффективно преобразует ультрафиолетовый свет в видимый свет, но диоксид тория дает более высокую температуру пламени, излучая меньше инфракрасного света . ^[151] Торий в мантиях, хотя и все еще распространен, постепенно заменяется иттрием с конца 1990-х годов. ^[152] Согласно обзору Национального совета по радиологической защите Соединенного Королевства за 2005 год , «хотя [торированные газовые мантии] были широко доступны несколько лет назад, сейчас их больше нет». ^[153] Торий также используется для изготовления дешевых генераторов постоянных отрицательных ионов , например, в псевдонаучных браслетах здоровья. ^[154]

При производстве нитей накаливания рекристаллизация вольфрама значительно снижается путем добавления небольших количеств диоксида тория к порошку для спекания вольфрама перед вытягиванием нитей. ^[150] Небольшая добавка тория к вольфрамовым термокатодам значительно снижает работу выхода электронов; в результате электроны испускаются при значительно более низких температурах. ^[39] Торий образует на поверхности вольфрама слой толщиной в один атом. Работа выхода с поверхности тория снижается, возможно, из-за электрического поля на границе раздела между торием и вольфрамом, образованного из-за большей электроположительности тория. ^[155] С 1920-х годов торированные вольфрамовые провода использовались в электронных трубках, а также в катодах и антикатодах рентгеновских трубок и выпрямителей. Реакционная способность тория с атмосферным кислородом потребовала введения испаренного слоя магния в качестве геттера для примесей в вакуумированных трубках, что дало им характерное металлическое внутреннее покрытие. ^{[156] : 16} Внедрение транзисторов в 1950-х годах значительно сократило это использование, но не полностью. ^[150] Диоксид тория используется в газовой дуговой сварке вольфрамовым электродом (GTAW) для повышения высокотемпературной прочности вольфрамовых электродов и улучшения стабильности дуги. ^[39] Оксид тория заменяется в этом использовании другими оксидами, такими как оксиды циркония, церия и лантана . ^{[157] [158]}

Диоксид тория содержится в огнеупорной керамике, такой как высокотемпературные лабораторные тигли , ^[39] либо как основной ингредиент, либо как добавка к диоксиду циркония . Сплав 90% платины и 10% тория является эффективным катализатором для окисления аммиака до оксидов азота, но его заменили сплавом 95% платины и 5% родия из-за его лучших механических свойств и большей долговечности. ^[150]

Пожелтевшая линза из диоксида тория (слева), похожая линза, частично обесцвеченная ультрафиолетовым излучением (в центре), и линза без пожелтения (справа)

При добавлении в стекло диоксид тория помогает увеличить его показатель преломления и уменьшить дисперсию . Такое стекло находит применение в высококачественных линзах для камер и научных приборов. ^[51] Излучение от этих линз может затемнить их и сделать желтыми в течение нескольких лет, и это ухудшает качество пленки, но риски для здоровья минимальны. ^[159] Пожелтевшие линзы можно восстановить до их первоначального бесцветного состояния путем длительного воздействия интенсивного ультрафиолетового излучения. С тех пор диоксид тория был заменен в этом применении редкоземельными оксидами, такими как лантан , поскольку они обеспечивают аналогичные эффекты и не являются радиоактивными. ^[150]

Тетрафторид тория используется в качестве антибликового материала в многослойных оптических покрытиях. Он прозрачен для электромагнитных волн с длинами волн в диапазоне 0,350–12 мкм, который включает ближний ультрафиолетовый, видимый и средний инфракрасный свет. Его излучение в основном обусловлено альфа-частицами, которые могут быть легко остановлены тонким покровным слоем другого материала. ^[160] Заменители тетрафторида тория разрабатываются с 2010-х годов, ^[161] в том числе трифторид лантана .

Сплавы Mag-Thor (также называемые торированным магнием) нашли применение в некоторых аэрокосмических приложениях, хотя такое использование было прекращено из-за опасений по поводу радиоактивности.

Потенциальное использование ядерной энергии

Основным источником ядерной энергии в реакторе является деление нуклида под действием нейтронов; синтетические делящиеся ^[d] ядра ²³³ U и ²³⁹ Pu могут быть получены путем захвата нейтронов естественными нуклидами ²³² Th и ²³⁸ U. ²³⁵ U встречается в природе в значительных количествах и также является делящимся. ^{[162] [163] [n]} В ториевом топливном цикле воспроизводящий изотоп ²³² Th бомбардируется медленными нейтронами , подвергаясь захвату нейтронов и превращаясь в ²³³ Th, который претерпевает два последовательных бета-распада, становясь сначала ²³³ Pa , а затем делящимся ²³³ U: ^[39]

${\displaystyle {\ce {{^{232}_{90}Th}->[{\text{(n,}}\gamma {\text{)}}]{^{233}_{90}Th}->[\beta ^{-}][{\text{21.8 min}}]{^{233}_{91}Pa}->[\beta ^{-}][{\text{27 days}}]{^{233}_{92}U}\ (->[\alpha ][1.60\times 10^{5}{\text{years}}])}}}$

²³³ U является делящимся и может использоваться в качестве ядерного топлива таким же образом, как ²³⁵ U или ²³⁹ Pu . Когда ²³³ U подвергается ядерному делению, испускаемые нейтроны могут поражать другие ядра ²³² Th, продолжая цикл. ^[39] Это соответствует циклу уранового топлива в быстрых реакторах-размножителях , где ²³⁸ U подвергается захвату нейтронов, чтобы стать ²³⁹ U, бета-распадаясь сначала до ²³⁹ Np, а затем до делящегося ²³⁹ Pu. ^[164]

Деление²³³
₉₂У
В среднем производит 2,48 нейтрона. ^[165] Для поддержания реакции деления необходим один нейтрон. Для замкнутого непрерывного цикла размножения необходим еще один нейтрон для размножения нового²³³
₉₂У
атом из плодородного ²³²
₉₀Чт
. Это оставляет запас в 0,45 нейтрона (или 18% от потока нейтронов) на потери.

Преимущества

Торий более распространен, чем уран, и может удовлетворять мировые потребности в энергии в течение более длительного времени. ^[166] Он особенно подходит для использования в качестве воспроизводящего материала в реакторах на расплавленных солях .

²³² Th поглощает нейтроны легче, чем ²³⁸ U, и ²³³ U имеет более высокую вероятность деления при захвате нейтронов (92,0%), чем ²³⁵ U (85,5%) или ²³⁹ Pu (73,5%). ^[167] Он также в среднем выделяет больше нейтронов при делении. ^[166] Одиночный захват нейтрона ²³⁸ U производит трансурановые отходы вместе с делящимся ²³⁹ Pu, но ²³² Th производит эти отходы только после пяти захватов, образуя ²³⁷ Np. Это количество захватов не происходит для 98–99% ядер ²³² Th, потому что промежуточные продукты ²³³ U или ²³⁵ U подвергаются делению, и образуется меньше долгоживущих трансурановых элементов. По этой причине торий является потенциально привлекательной альтернативой урану в смешанном оксидном топливе для минимизации образования трансурановых элементов и максимального уничтожения плутония . ^[168]

Ториевое топливо приводит к более безопасному и лучше работающему ядру реактора ^[39], поскольку диоксид тория имеет более высокую температуру плавления, более высокую теплопроводность и более низкий коэффициент теплового расширения . Он более стабилен химически, чем ныне распространенное топливо диоксид урана, поскольку последний окисляется до окиси триурана ( U ₃ O ₈ ), становясь существенно менее плотным. ^[169]

Недостатки

Использованное топливо трудно и опасно перерабатывать, поскольку многие из дочерних продуктов ²³² Th и ²³³ U являются сильными гамма-излучателями. ^[166] Все методы производства ²³³ U приводят к появлению примесей ²³² U , либо из-за паразитных реакций выбивания (n,2n) на ²³² Th, ²³³ Pa или ²³³ U, которые приводят к потере нейтрона, либо из-за двойного захвата нейтронов ²³⁰ Th, примеси в природном ²³² Th: ^[170]

²³⁰
₉₀Чт
+ н →²³¹
₉₀Чт
+ γ β ⁻→25,5 ч. ²³¹
₉₁Па
(α→3,28 × 10⁴
у ²²⁷
₈₉Ас
)

²³¹
₉₁Па
+ н →²³²
₉₁Па
+ γ β ⁻→1,3 дн. ²³²
₉₂У
α→69 лет

²³² U сам по себе не особенно вреден, но быстро распадается, образуя сильный гамма-излучатель ²⁰⁸ Tl . ( ²³² Th следует той же цепочке распада, но его гораздо более длительный период полураспада означает, что количества произведенного ²⁰⁸ Tl незначительны.) ^[171] Эти примеси ²³² U делают ²³³ U легко обнаруживаемым и опасным для работы, а непрактичность их разделения ограничивает возможности ядерного распространения с использованием ²³³ U в качестве расщепляющегося материала. ^{[170] 233} Pa имеет относительно длительный период полураспада 27 дней и высокое сечение захвата нейтронов. Таким образом, он является нейтронным ядом : вместо того, чтобы быстро распадаться до полезного ²³³ U, значительное количество ²³³ Pa преобразуется в ²³⁴ U и потребляет нейтроны, снижая эффективность реактора . Чтобы избежать этого, ²³³ Pa извлекается из активной зоны реакторов на расплавленной ториевой соли во время их работы, так что он не успевает захватить нейтрон и распадается только до ²³³ U. ^[172]

Облучение ²³² Th нейтронами с последующей его обработкой необходимо освоить до того, как эти преимущества будут реализованы, а это требует более передовых технологий, чем урановый и плутониевый топливный цикл; ^[39] исследования в этой области продолжаются. Другие ссылаются на низкую коммерческую жизнеспособность ториевого топливного цикла: ^{[173] [174] [175]} Международное агентство по ядерной энергии прогнозирует, что ториевый цикл никогда не будет коммерчески жизнеспособным, пока уран доступен в изобилии — ситуация, которая может сохраняться «в ближайшие десятилетия». ^[176] Изотопы, получаемые в ториевом топливном цикле, в основном не являются трансурановыми, но некоторые из них все еще очень опасны, например, ²³¹ Pa, период полураспада которого составляет 32 760 лет, и который вносит основной вклад в долгосрочную радиотоксичность отработанного ядерного топлива. ^[172]

Опасности и последствия для здоровья

Эксперимент по влиянию радиации (от несгоревшего ториевого газового мантии) на прорастание и рост семян тимофеевки луговой

Радиологический

Природный торий распадается очень медленно по сравнению со многими другими радиоактивными материалами, и испускаемое альфа-излучение не может проникнуть через кожу человека. В результате, обращение с небольшими количествами тория, например, в газовых мантиях, считается безопасным, хотя использование таких предметов может представлять некоторые риски. [ ^177] Воздействие аэрозоля тория, например, загрязненной пыли, может привести к повышенному риску рака легких , поджелудочной железы и крови , поскольку легкие и другие внутренние органы могут быть проникнуты альфа-излучением. ^[177] Внутреннее воздействие тория приводит к повышенному риску заболеваний печени . ^[178]

Продукты распада ²³² Th включают более опасные радионуклиды, такие как радий и радон. Хотя относительно небольшое количество этих продуктов образуется в результате медленного распада тория, правильная оценка радиологической токсичности ²³² Th должна включать вклад его дочерних продуктов, некоторые из которых являются опасными гамма- излучателями ^[179] и которые быстро накапливаются после начального распада ²³² Th из-за отсутствия долгоживущих нуклидов в цепочке распада. ^[180] Поскольку опасные дочерние продукты тория имеют гораздо более низкие температуры плавления, чем диоксид тория, они испаряются каждый раз, когда мантия нагревается для использования. В первый час использования высвобождаются большие фракции дочерних продуктов тория ²²⁴ Ra, ²²⁸ Ra, ²¹² Pb и ^{212 Bi. [181]} Большая часть дозы облучения у обычного пользователя возникает в результате вдыхания радия, что приводит к дозе облучения до 0,2  миллизиверта за одно использование, что составляет около трети дозы, получаемой во время маммографии . ^[182]

Некоторые агентства по ядерной безопасности дают рекомендации по использованию ториевых мантий и высказывают опасения по поводу безопасности их производства и утилизации; доза облучения от одной мантии не является серьезной проблемой, в отличие от дозы от многих мантий, собранных вместе на заводах или свалках. ^[178]

Биологический

Торий не имеет запаха и вкуса. ^[183] ​​Химическая токсичность тория низкая, поскольку торий и его наиболее распространенные соединения (в основном диоксид) плохо растворимы в воде, ^[184] выпадая в осадок перед попаданием в организм в виде гидроксида. ^[185] Некоторые соединения тория химически умеренно токсичны , особенно в присутствии сильных комплексообразующих ионов, таких как цитрат, которые переносят торий в организм в растворимой форме. ^[180] Если содержащий торий предмет был разжеван или высосан, он теряет 0,4% тория и 90% его опасных дочерних соединений в организме. ^[128] Три четверти тория, проникшего в организм, накапливается в скелете . Поглощение через кожу возможно, но это маловероятный способ воздействия. ^[177] Низкая растворимость тория в воде также означает, что выведение тория почками и калом происходит довольно медленно. ^[180]

Тесты на поглощение тория рабочими, занятыми в переработке монацита, показали, что уровень тория в их организме превышает рекомендуемые пределы, но не было обнаружено никаких неблагоприятных последствий для здоровья при этих умеренно низких концентрациях. Химической токсичности в трахеобронхиальном тракте и легких от воздействия тория пока не наблюдалось. ^[185] Люди, работающие с соединениями тория, подвержены риску дерматита . Может пройти до тридцати лет после приема тория, прежде чем симптомы проявятся. ^[57] Торий не имеет известной биологической роли. ^[57]

Химический

Порошкообразный металлический торий является пирофорным: он самопроизвольно воспламеняется на воздухе. ^[12] В 1964 году Министерство внутренних дел США включило торий в список «тяжелых» веществ в таблице под названием «Возгорание и взрывоопасность металлических порошков». Его температура возгорания была указана как 270 °C (520 °F) для пылевых облаков и 280 °C (535 °F) для слоев. Его минимальная взрывоопасная концентрация была указана как 0,075 унций/куб. фут (0,075 кг/м ³ ); минимальная энергия возгорания для (не субмикронной) пыли была указана как 5  мДж . ^[186]

В 1956 году произошел взрыв на заводе Sylvania Electric Products во время переработки и сжигания шлама тория в Нью-Йорке , США. Девять человек получили ранения; один умер от осложнений, вызванных ожогами третьей степени . ^{[187] [188] [189]}

Пути воздействия

Торий существует в очень малых количествах повсюду на Земле, хотя в некоторых частях его больше: в среднем человек содержит около 40  микрограммов тория и обычно потребляет три микрограмма в день. ^[57] Большая часть воздействия тория происходит через вдыхание пыли; некоторое количество тория поступает с пищей и водой, но из-за его низкой растворимости это воздействие незначительно. ^[180]

Воздействие увеличивается для людей, которые живут вблизи месторождений тория или мест захоронения радиоактивных отходов, тех, кто живет вблизи заводов по переработке урана, фосфата или олова или работает на них, а также для тех, кто работает в сфере производства газовой мантии. ^[190] Торий особенно распространен в прибрежных районах Тамил Наду в Индии, где жители могут подвергаться воздействию естественной дозы радиации, в десять раз превышающей среднюю мировую. ^[191] Он также распространен в северных прибрежных районах Бразилии , от юга Баии до Гуарапари , города с пляжами из радиоактивного монацитового песка, где уровень радиации до 50 раз превышает среднюю мировую фоновую радиацию. ^[192]

Другим возможным источником воздействия является ториевая пыль, образующаяся на полигонах для испытаний оружия, поскольку торий используется в системах наведения некоторых ракет. Это связывают с высоким уровнем врожденных дефектов и рака в Сальто-ди-Квирра на итальянском острове Сардиния . ^[193]

Смотрите также

• Ториевый энергетический альянс

Пояснительные записки

1. Висмут очень слабо радиоактивен, но его период полураспада (1,9 × 10¹⁹ лет) настолько велик, что его распад незначителен даже в геологических масштабах.
2. Помимо осмия , тантала , вольфрама и рения ; ^[12] предполагается, что более высокие температуры кипения обнаружены у 6d переходных металлов, но они не были получены в достаточно больших количествах, чтобы проверить это предсказание. ^[16]
3. Гамма-лучи различаются по своему происхождению в ядре, а не по длине волны; следовательно, не существует нижнего предела для энергии гамма-излучения, получаемой в результате радиоактивного распада. ^[37]
4. Делящийся нуклид способен подвергаться делению (даже с малой вероятностью) после захвата нейтрона высокой энергии. Некоторые из этих нуклидов могут быть вызваны к делению с помощью тепловых нейтронов низкой энергии с большой вероятностью; их называют делящимися . Плодящий нуклид — это тот, который можно бомбардировать нейтронами для получения делящегося нуклида. Критическая масса — это масса шара материала, который может подвергаться устойчивой цепной ядерной реакции .
5. Название «ионий» для ^230Th осталось от того периода, когда различные изотопы не считались одним и тем же элементом и им давали разные названия.
6. В отличие от предыдущего сходства между актинидами и переходными металлами, сходство главной группы в значительной степени заканчивается на тории, прежде чем возобновиться во второй половине ряда актинидов из-за растущего вклада 5f-орбиталей в ковалентную связь. Единственный другой часто встречающийся актинид, уран, сохраняет некоторые отголоски поведения главной группы. Химия урана сложнее, чем химия тория, но два наиболее распространенных состояния окисления урана — уран(VI) и уран(IV); это две отдельные единицы окисления, причем более высокое состояние окисления соответствует формальной потере всех валентных электронов, что похоже на поведение тяжелых элементов главной группы в p-блоке . ^[48]
7. Четное число протонов или нейтронов обычно увеличивает ядерную стабильность изотопов по сравнению с изотопами с нечетными числами. Элементы с нечетными атомными числами имеют не более двух стабильных изотопов; элементы с четными числами имеют несколько стабильных изотопов, при этом олово (элемент 50) имеет десять. ^[17]
8. Другие изотопы могут встречаться вместе с ²³² Th, но только в следовых количествах. Если источник не содержит урана, единственным другим изотопом тория будет ²²⁸ Th, который встречается в цепочке распада ²³² Th ( ряд тория ): отношение ²²⁸ Th к ²³² Th будет ниже 10 ⁻¹⁰ . ^[28] Если присутствует уран, также будут присутствовать крошечные следы нескольких других изотопов: ²³¹ Th и ²²⁷ Th из цепочки распада ²³⁵ U ( ряд актиния ) и немного большие, но все еще крошечные следы ²³⁴ Th и ²³⁰ Th из цепочки распада ²³⁸ U ( ряд урана ). ^{[28] 229} Th также образуется в цепочке распада ²³⁷ Np ( ряд нептуния ): весь первичный ²³⁷ Np вымер , но он все ^еще образуется в результате ядерных реакций в урановых рудах. ^{[89] 229} Th в основном образуется как дочерний элемент искусственного ²³³ U, полученного путем нейтронного облучения 232 Th, и встречается в природе крайне редко. ^[28]
9. Торианит относится к минералам с 75–100 мол.%  ThO ₂ ; ураноторианит, 25–75 мол.%  ThO ₂ ; ториановый уранинит, 15–25 мол.%  ThO ₂ ; уранинит , 0–15 мол.%  ThO ₂ . ^[90]
10. В то время считалось, что редкоземельные элементы , среди которых был обнаружен торий и с которыми он тесно связан в природе, являются двухвалентными; редкоземельным элементам были присвоены значения атомного веса, составляющие две трети от их действительного, а торию и урану — значения, составляющие половину действительного.
11. Основная трудность в выделении тория заключается не в его химической электроположительности, а в тесной связи тория в природе с редкоземельными элементами и ураном, которые вместе трудно отделить друг от друга. Шведский химик Ларс Фредрик Нильсон , первооткрыватель скандия, ранее предпринял попытку выделить металлический торий в 1882 году, но не смог достичь высокой степени чистоты. ^[108] Лели и Гамбургер получили 99% чистого металлического тория, восстановив хлорид тория металлическим натрием. ^[109] Более простой метод, приводящий к еще более высокой чистоте, был открыт в 1927 году американскими инженерами Джоном Марденом и Харви Рентшлером, включающим восстановление оксида тория кальцием в присутствии хлорида кальция. ^[109]
12. Торий также появляется в таблице 1864 года британского химика Джона Ньюлендса как последний и самый тяжелый элемент, так как изначально считалось, что уран был трехвалентным элементом с атомным весом около 120: это половина его фактического значения, так как уран преимущественно шестивалентен. Он также появляется как самый тяжелый элемент в таблице 1864 года британского химика Уильяма Одлинга под титаном, цирконием и танталом . Он не появляется в периодических системах, опубликованных французским геологом Александром-Эмилем Бегюйером де Шанкуртуа в 1862 году, немецко-американским музыкантом Густавом Хинрихсом в 1867 году или немецким химиком Юлиусом Лотаром Мейером в 1870 году, все из которых исключают редкоземельные элементы и торий. ^[110]
13. Заполнение подоболочки 5f с самого начала ряда актинидов было подтверждено, когда в 1960-х годах были достигнуты элементы 6d, доказав, что ряды 4f и 5f имеют одинаковую длину. Лоуренсий имеет только +3 как степень окисления, нарушая тенденцию поздних актинидов к состоянию +2; таким образом, он подходит как более тяжелый конгенер лютеция . Еще важнее то, что было обнаружено, что следующий элемент, резерфордий , ведет себя как гафний и показывает только состояние +4. ^{[47] [123]} Сегодня сходство тория с гафнием все еще иногда признают, называя его «элементом псевдогруппы 4». ^[124]
14. Тринадцать делящихся изотопов актинидов с периодом полураспада более года — ²²⁹ Th, ²³³ U, ²³⁵ U, ²³⁶ Np , ²³⁹ Pu, ²⁴¹ Pu , ^242m Am , ²⁴³ Cm , ²⁴⁵ Cm , ^​​247 Cm , ²⁴⁹ Cf , ²⁵¹ Cf и ²⁵² Es . Из них только ²³⁵ U имеет значительные количества в природе, и только ²³³ U и ²³⁹ Pu могут быть получены из природных ядер с помощью захвата одного нейтрона. ^[163]

Цитаты

1. "Стандартные атомные веса: Торий". CIAAW . 2013.
2. Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 мая 2022 г.). "Стандартные атомные веса элементов 2021 г. (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
3. Arblaster, John W. (2018). Selected Values ​​of the Crystallographic Properties of Elements . Materials Park, Ohio: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
4. Th(-I) и U(-I) были обнаружены в газовой фазе как анионы октакарбонила; см. Chaoxian, Chi; Sudip, Pan; Jiaye, Jin; Luyan, Meng; Mingbiao, Luo; Lili, Zhao; Mingfei, Zhou; Gernot, Frenking (2019). "Комплексы октакарбонильных ионов актинидов [An(CO)8]+/− (An=Th, U) и роль f-орбиталей в связывании металла и лиганда". Химия (Вайнхайм-ан-дер-Бергштрассе, Германия). 25 (50): 11772–11784 . 25 (50): 11772–11784. doi :10.1002/chem.201902625. ISSN  0947-6539. PMC 6772027. PMID  31276242 . 
5. Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 28. ISBN 978-0-08-037941-8.
6. Lide, DR, ред. (2005). «Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений». CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86-е изд.). CRC Press. стр. 4–135. ISBN 978-0-8493-0486-6.
7. Weast, R. (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.
8. Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
9. Варга, З.; Николл, А.; Майер, К. (2014). «Определение периода полураспада ^{229 Th».} Physical Review C. 89 ( 6): 064310. doi :10.1103/PhysRevC.89.064310.
10. "C&EN: ЭТО ЭЛЕМЕНТ: ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА - ТОРИЙ". pubsapp.acs.org . Получено 1 ноября 2024 г. .
11. Негре, Сезар и др. «Обратный поток атлантических глубинных вод во время последнего ледникового максимума». Nature , т. 468,7320 (2010): 84–8. doi:10.1038/nature09508
12. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 61–63.
13. Гейл, У. Ф.; Тотемейер, ТК (2003). Справочник по металлам Смителла . Баттерворт-Хайнеманн . С. 15-2–15-3. ISBN 978-0-08-048096-1.
14. Третьяков, Ю. Д., ред. (2007). Неорганическая химия в трех томах . Химия переходных элементов. Т. 3. Академия. ISBN 978-5-7695-2533-9.
15. Johansson, B.; Abuja, R.; Eriksson, O.; et al. (1995). "Аномальная fcc-кристаллическая структура металлического тория". Physical Review Letters . 75 (2): 280–283. Bibcode :1995PhRvL..75..280J. doi :10.1103/PhysRevLett.75.280. PMID  10059654.
16. Фрике, Буркхард (1975). «Сверхтяжелые элементы: предсказание их химических и физических свойств». Недавнее влияние физики на неорганическую химию . Структура и связь. 21 : 89–144. doi :10.1007/BFb0116498. ISBN 978-3-540-07109-9. Получено 4 октября 2013 г.
17. Audi, Г.; Берсильон, О.; Блашо, Дж.; Вапстра, АХ (декабрь 2003 г.). «Оценка ядерных свойств и свойств распада Nubase» (PDF) . Ядерная физика А . 729 (1): 3–128. Бибкод : 2003NuPhA.729....3A. doi :10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
18. de Laeter, John Robert ; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin JR; Taylor, Philip DP (2003). "Атомные веса элементов. Обзор 2000 г. (Технический отчет ИЮПАК)". Pure and Applied Chemistry . 75 (6): 683–800. doi : 10.1351/pac200375060683 .
19. Wieser, ME (1 января 2006 г.). «Атомные веса элементов 2005 г. (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . 78 (11): 2051–2066. doi : 10.1351/pac200678112051 . S2CID  94552853.
20. Надь, С. (2009). Радиохимия и ядерная химия . Том 2. EOLSS Publications. стр. 374. ISBN 978-1-84826-127-3.
21. Гриффин, ХК (2010). «Цепочки естественного радиоактивного распада». В Вертес, А.; Надь, С.; Кленчар, З.; и др. (ред.). Справочник по ядерной химии . Springer Science+Business Media . стр. 668. ISBN 978-1-4419-0719-6.
22. Бейзер, А. (2003). "Ядерные превращения" (PDF) . Концепции современной физики (6-е изд.). McGraw-Hill Education . стр. 432–434. ISBN 978-0-07-244848-1. Архивировано из оригинала (PDF) 4 октября 2016 г. . Получено 4 июля 2016 г. .
23. "AREVA Med запускает производство свинца-212 на новом объекте" (пресс-релиз). Areva . 2013 . Получено 1 января 2017 .
24. "Mineral Yearbook 2012" (PDF) . Геологическая служба США . Получено 30 сентября 2017 г. .
25. Рамдал, Томас; Бонге-Хансен, Ханне Т.; Райан, Олав Б.; Ларсен, Осмунд; Херстад, Гуннар; Сандберг, Марсель; Бьерке, Роджер М.; Грант, Дерек; Бревик, Эллен М.; Катбертсон, Алан С. (сентябрь 2016 г.). «Эффективный хелатор комплексообразования тория-227». Письма по биоорганической и медицинской химии . 26 (17): 4318–4321. дои : 10.1016/j.bmcl.2016.07.034 . ПМИД  27476138.
26. Deblonde, Gauthier J.-P.; Lohrey, Trevor D.; Booth, Corwin H.; Carter, Korey P.; Parker, Bernard F.; Larsen, Åsmund; Smeets, Roger; Ryan, Olav B.; Cuthbertson, Alan S.; Abergel, Rebecca J. (19 ноября 2018 г.). «Solution Thermodynamics and Kinetics of Metal Complexification with a Hydroxypyridinone Helator Designed for Thorium-227 Targeted Alpha Therapy». Неорганическая химия . 57 (22): 14337–14346. doi :10.1021/acs.inorgchem.8b02430. OSTI  1510758. PMID  30372069. S2CID  53115264.
27. Капитан, Илья; Деблонде, Готье Ж.-П.; Руперт, Питер Б.; Ан, Далия Д.; Илли, Мари-Клер; Ростан, Эмелин; Ралстон, Кори И.; Стронг, Роланд К.; Абергель, Ребекка Дж. (21 ноября 2016 г.). «Инженерное распознавание четырехвалентного циркония и тория системами хелаторов–белков: на пути к гибким платформам лучевой терапии и визуализации». Неорганическая химия . 55 (22): 11930–11936. doi :10.1021/acs.inorgchem.6b02041. OSTI  1458481. PMID  27802058.
28. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 53–55.
29. Bonetti, R.; Chiesa, C.; Guglielmetti, A.; et al. (1995). «Первое наблюдение спонтанного деления и поиск кластерного распада ²³² Th». Physical Review C. 51 ( 5): 2530–2533. Bibcode : 1995PhRvC..51.2530B. doi : 10.1103/PhysRevC.51.2530. PMID  9970335.
30. Yang, HB; et al. (2022). "Новый изотоп ²⁰⁷ Th и нечетно-четное ошеломляющее изменение энергий α-распада для ядер с Z  > 82 и N  < 126". Physical Review C. 105 ( L051302). Bibcode :2022PhRvC.105e1302Y. doi :10.1103/PhysRevC.105.L051302. S2CID  248935764.
31. Peppard, DF; Mason, GW; Gray, PR; Mech, JF (1952). "Встреча серии (4n + 1) в природе" (PDF) . Журнал Американского химического общества . 74 (23): 6081–6084. doi :10.1021/ja01143a074. Архивировано (PDF) из оригинала 29 апреля 2019 г.
32. Третьяк, ВИ; Здесенко, Ю.Г. (2002). "Таблицы данных по двойному бета-распаду — обновление". At. Data Nucl. Data Tables . 80 (1): 83–116. Bibcode :2002ADNDT..80...83T. doi :10.1006/adnd.2001.0873.
33. "Стандартные атомные веса: Торий". CIAAW . 2013.
34. Ручовска, Э.; Плоценник, Вашингтон; Жилич, Дж.; и др. (2006). «Ядерная структура 229Th». Физический обзор C . 73 (4): 044326. Бибкод : 2006PhRvC..73d4326R. doi : 10.1103/PhysRevC.73.044326. hdl : 10261/12130 .
35. Бек, BR; Беккер, JA; Бейерсдорфер, P.; и др. (2007). «Расщепление энергии в дублете основного состояния в ядре 229Th». Physical Review Letters . 98 (14): 142501. Bibcode : 2007PhRvL..98n2501B. doi : 10.1103/PhysRevLett.98.142501. PMID  17501268.
36. дер Венсе, Л.; Зайферле, Б.; Лаатиауи, М.; и др. (2016). «Прямое обнаружение перехода ядерных часов ²²⁹ Th». Природа . 533 (7601): 47–51. arXiv : 1710.11398 . Бибкод : 2016Natur.533...47V. дои : 10.1038/nature17669. PMID  27147026. S2CID  205248786.
37. Фейнман, Р .; Лейтон, Р.; Сэндс, М. (1963). Лекции Фейнмана по физике. Том 1. Эддисон-Уэсли . С. 2–5. ISBN 978-0-201-02116-5. Получено 13 января 2018 г.
38. "Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport" (PDF) . Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire . стр. 15. Архивировано из оригинала (PDF) 10 июля 2007 г. . Получено 20 декабря 2010 г. .
39. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 52–53.
40. "3–6: Uranium Thorium Dating" (PDF) . Institute for Structure and Nuclear Astrophysics, University of Notre Dame . Архивировано из оригинала (PDF) 21 апреля 2021 г. . Получено 7 октября 2017 г. .
41. Дэвис, О. "Ураново-ториевое датирование". Кафедра наук о Земле, Университет Аризоны . Архивировано из оригинала 28 марта 2017 г. Получено 7 октября 2017 г.
42. Rafferty, JP (2010), Геохронология, датирование и докембрийское время: начало мира, каким мы его знаем , Геологическая история Земли, Rosen Publishing , стр. 150, ISBN 978-1-61530-125-6
43. Вертес, А. (2010), Надь, С.; Кленчар, З.; Ловас, Р.Г.; и др. (ред.), Справочник по ядерной химии , вып. 5 (2-е изд.), Springer Science+Business Media, с. 800, ISBN 978-1-4419-0719-6
44. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 59–60.
45. Коттон, С. (2006). Химия лантаноидов и актинидов . John Wiley & Sons .
46. Мартин, WC; Хаган, Люси; Ридер, Джозеф; Шугар, Джек (июль 1974 г.). «Основные уровни и потенциалы ионизации для атомов и ионов лантаноидов и актиноидов». Журнал справочных физических и химических данных . 3 (3): 771–780. Bibcode : 1974JPCRD...3..771M. doi : 10.1063/1.3253147.
47. Джонсон, Дэвид (1984). Периодический закон (PDF) . Королевское химическое общество. ISBN 0-85186-428-7.
48. King, R. Bruce (1995). Неорганическая химия элементов главной группы . Wiley-VCH . ISBN 978-0-471-18602-1.
49. Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 1262.
50. Stoll 2005, стр. 6.
51. Hammond, CR (2004). Элементы, в Handbook of Chemistry and Physics (81-е изд.). CRC Press . ISBN 978-0-8493-0485-9.
52. Hyde, EK (1960). Радиохимия тория (PDF) . Национальная академия наук . Архивировано из оригинала (PDF) 5 марта 2021 г. . Получено 29 сентября 2017 г. .
53. Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 1264.
54. Мур, Роберт Ли; Гудолл, Калифорния; Хепворт, Дж. Л.; Уоттс, РА (май 1957 г.). «Растворение тория в азотной кислоте. Кинетика реакции, катализируемой фторидом». Промышленная и инженерная химия . 49 (5): 885–887. doi :10.1021/ie50569a035.
55. Greenwood & Earnshaw 1997, стр. 1267.
56. Ямасита, Тосиюки; Нитани, Норико; Цудзи, Тошихидэ; Инагаки, Хироницу (1997). «Термическое расширение NpO ₂ и некоторых других диоксидов актинидов». Дж. Нукл. Мэтр . 245 (1): 72–78. Бибкод : 1997JNuM..245...72Y. дои : 10.1016/S0022-3115(96)00750-7.
57. ^Эмсли, Дж. (2011). Строительные блоки природы: руководство по элементам от A до Z. Oxford University Press . С. 544–548. ISBN 978-0-19-960563-7.
58. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 70–77.
59. Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 1269.
60. Ivey, HF (1974). «Кандолюминесценция и люминесценция, возбуждаемая радикалами». Журнал люминесценции . 8 (4): 271–307. Bibcode :1974JLum....8..271I. doi :10.1016/0022-2313(74)90001-5.
61. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 95–97.
62. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 78–94.
63. Greenwood & Earnshaw 1997, стр. 1271.
64. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 97–101.
65. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 64–66.
66. Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 127.
67. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 117–134.
68. Перссон, И. (2010). «Гидратированные ионы металлов в водном растворе: насколько регулярны их структуры?». Чистая и прикладная химия . 82 (10): 1901–1917. doi : 10.1351/PAC-CON-09-10-22 .
69. Greenwood & Earnshaw 1997, стр. 1275–1277.
70. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 101–115.
71. Krämer2021-01-04T14:40:00+00:00, Катрина. "Кластер тяжелых металлов устанавливает рекорд размера для металлической ароматичности". Chemistry World . Получено 2 июля 2022 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
72. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 116–117.
73. Greenwood & Earnshaw 1997, стр. 1278–1280.
74. Langeslay, Ryan R.; Fieser, Megan E.; Ziller, Joseph W.; Furche, Philip; Evans, William J. (2015). «Синтез, структура и реакционная способность кристаллических молекулярных комплексов аниона {[C5H3(SiMe3)2]3Th}1−, содержащих торий в формальной степени окисления +2». Chemical Science . 6 (6): 517–521. doi :10.1039/C4SC03033H. PMC 5811171 . PMID  29560172. 
75. Cameron, AGW (сентябрь 1973 г.). "Распространенность элементов в солнечной системе". Space Science Reviews . 15 (1): 121. Bibcode : 1973SSRv...15..121C. doi : 10.1007/BF00172440. S2CID  120201972.
76. Фребель, Анна; Бирс, Тимоти К. (январь 2018 г.). «Формирование самых тяжелых элементов». Physics Today . 71 (1): 30–37. arXiv : 1801.01190 . Bibcode : 2018PhT....71a..30F. doi : 10.1063/pt.3.3815. S2CID  4295865.
77. Roederer, IU; Kratz, K.-L.; Frebel, A.; et al. (2009). «Конец нуклеосинтеза: производство свинца и тория в ранней Галактике». The Astrophysical Journal . 698 (2): 1963–1980. arXiv : 0904.3105 . Bibcode : 2009ApJ...698.1963R. doi : 10.1088/0004-637X/698/2/1963. S2CID  14814446.
78. Бербидж, Э. Маргарет; Бербидж, ГР; Фаулер, Уильям А.; Хойл, Ф. (1 октября 1957 г.). «Синтез элементов в звездах». Reviews of Modern Physics . 29 (4): 547–650. Bibcode :1957RvMP...29..547B. doi : 10.1103/RevModPhys.29.547 .
79. Клейтон, Д. Д. (1968). Принципы звездной эволюции и нуклеосинтеза . McGraw-Hill Education. стр. 577–591. ISBN 978-0-226-10953-4.
80. Helmenstine, Anne (28 июня 2022 г.). «Состав Вселенной – Изобилие элементов». Science Notes and Projects . Получено 13 июня 2024 г. .
81. Столл 2005, стр. 2.
82. Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 1294.
83. Альбаред, Ф. (2003). Геохимия: введение . Cambridge University Press . стр. 17. ISBN 978-0-521-89148-6.
84. Тренн, Т.Дж. (1978). «Торуран (U-236) как вымерший естественный родитель тория: преждевременная фальсификация по сути правильной теории». Annals of Science . 35 (6): 581–597. doi :10.1080/00033797800200441.
85. Даймонд, Х.; Фридман, А.М.; Гиндлер, Дж.Э.; и др. (1956). «Возможное существование Cm ²⁴⁷ или его дочерних соединений в природе». Physical Review . 105 (2): 679–680. Bibcode :1957PhRv..105..679D. doi :10.1103/PhysRev.105.679.
86. Рао, МН; Гопалан, К. (1973). «Кюрий-248 в ранней Солнечной системе». Nature . 245 (5424): 304–307. Bibcode :1973Natur.245..304R. doi :10.1038/245304a0. S2CID  4226393.
87. Розенблатт, ДБ (1953). "Эффекты первобытного запаса U ²³⁶ ". Physical Review . 91 (6): 1474–1475. Bibcode : 1953PhRv...91.1474R. doi : 10.1103/PhysRev.91.1474.
88. Гандо, А.; Гандо, Ю.; Ичимура, К.; Икеда, Х.; Иноуэ, К.; Кибе, Ю.; Кисимото, Ю.; Кога, М.; Минекава, Ю.; Мицуи, Т.; Морикава, Т.; Нагай, Н.; Накадзима, К.; Накамура, К.; Нарита, К.; Симидзу, И.; Симидзу, Ю.; Шираи, Дж.; Суекане, Ф.; Сузуки, А.; Такахаши, Х.; Такахаши, Н.; Такемото, Ю.; Тамаэ, К.; Ватанабэ, Х.; Сюй, Б.Д.; Ябумото, Х.; Ёсида, Х.; Ёсида, С.; Эномото, С.; Козлов А.; Мураяма, Х.; Грант, К.; Кифер, Г.; Пиепке, А.; Бэнкс, ТИ; Блоксэм, Т.; Детвайлер, Дж.А.; Фридман, С.Дж.; Фудзикава, Британская Колумбия; Хан, К.; Кадель, Р.; О'Доннелл, Т.; Штайнер, Х.М.; Дуайер, округ Колумбия; Маккеун, доктор медицинских наук; Чжан, К.; Бергер, Бельгия; Лейн, CE; Маричич, Дж.; Милетич, Т.; Батыгов М.; Узнал, Дж.Г.; Мацуно, С.; Сакаи, М.; Хортон-Смит, Джорджия; Даунум, Кентукки; Гратта, Г.; Толич, К.; Ефременко Ю.; Перевозчиков О.; Карвовский, HJ; Марков, Д.М.; Торноу, В.; Хигер, К.М.; Дековский, депутат (сентябрь 2011 г.). «Частичная радиогенная тепловая модель Земли, выявленная с помощью измерений геонейтрино». Nature Geoscience . 4 (9): 647–651. Bibcode :2011NatGe...4..647K. doi :10.1038/ngeo1205. Архивировано из оригинала 17 апреля 2023 г. . Получено 3 февраля 2019 г. .
89. Peppard, DF; Mason, GW; Gray, PR; et al. (1952). «Встреча серии (4n + 1) в природе». Журнал Американского химического общества . 74 (23): 6081–6084. doi :10.1021/ja01143a074.
90. Wickleder, Fourest & Dorhout 2006, стр. 55–56.
91. Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (2016). Торий (PDF) (Отчет) . Получено 30 сентября 2017 г.
92. Эмсли, Джон (25 августа 2011 г.). Строительные блоки природы: путеводитель по элементам от А до Я. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-257046-8.
93. Вудхед, Джеймс А.; Россман, Джордж Р.; Сильвер, Леон Т. (1 февраля 1991 г.). «Метамиктизация циркона: структурные характеристики, зависящие от дозы облучения». American Mineralogist . 76 (1–2): 74–82.
94. Szymanski, JT; Owens, DR; Roberts, AC; Ansell, HG; Chao, George Y. (1 февраля 1982 г.). «Минералогическое исследование и определение кристаллической структуры неметамиктного эканита, ThCa2Si8O20». The Canadian Mineralogist . 20 (1): 65–75.
95. Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 1255.
96. "Битва Тора с гигантами". Google Arts & Culture . Получено 26 июня 2016 г. .
97. Fontani, M.; Costa, M.; Orna, V. (2014). Потерянные элементы: Теневая сторона Периодической таблицы . Oxford University Press. стр. 73. ISBN 978-0-19-938334-4.
98. Рябчиков, ДИ; Гольбрайх, ЕК (2013). Аналитическая химия тория: Международная серия монографий по аналитической химии . Elsevier . С. 1. ISBN 978-1-4831-5659-0.
99. Томсон, Т. (1831). Система химии неорганических тел . Т. 1. Болдуин и Крэдок и Уильям Блэквуд . стр. 475.
100. Берцелиус, JJ (1824). «Undersökning af några Mineralier. 1. Phosphorsyrad Ytterjord» [Исследование некоторых минералов. 1-й фосфорный иттрий.]. Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar (на шведском языке). 2 : 334–338.
101. "Xenotime-(Y)". База данных Mindat . Получено 7 октября 2017 г.
102. Сельбекк, RS (2007). «Мортен Трейн Эсмарк». Магазин норвежского лексикона (на норвежском языке). Kunnskapsforlaget . Проверено 16 мая 2009 г.
103. Weeks, ME (1932). «Открытие элементов. XI. Некоторые элементы, выделенные с помощью калия и натрия: цирконий, титан, церий и торий». Журнал химического образования . 9 (7): 1231. Bibcode : 1932JChEd...9.1231W. doi : 10.1021/ed009p1231.
104. Берцелиус, JJ (1829). «Untersuchung eines neues Minerals und einer darin erhalten zuvor unbekannten Erde» [Исследование нового минерала и ранее неизвестной земли, содержащейся в нем]. Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке). 16 (7): 385–415. Бибкод : 1829АнП....92..385Б. дои : 10.1002/andp.18290920702.(современное цитирование: Annalen der Physik , т. 92, № 7, стр. 385–415).
105. Берцелиус, JJ (1829). «Undersökning af ett nytt Mineral (Thorit), som innehåller en förut obekant jord» [Исследование нового минерала (тората), содержащегося в ранее неизвестной земле]. Kungliga Svenska Vetenskaps Akademiens Handlingar (на шведском языке): 1–30.
106. Шиллинг, Дж. (1902). «Die eigentlichen Thorit-Mineralien (Thorit und Orangit)» [Настоящие торитовые минералы (торит и орангит)]. Zeitschrift für Angewandte Chemie (на немецком языке). 15 (37): 921–929. Бибкод : 1902AngCh..15..921S. дои : 10.1002/ange.19020153703.
107. Лич, MR "Интернет-база данных периодических таблиц: таблица электроотрицательности Берцелиуса" . Получено 16 июля 2016 г.
108. Нильсон, LF (1882). «Über Metallisches Thorium» [О металлическом тории]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на немецком языке). 15 (2): 2537–2547. дои : 10.1002/cber.188201502213.
109. Meister, G. (1948). Производство редких металлов (PDF) (Отчет). Комиссия по атомной энергии США . Получено 22 сентября 2017 г.
110. Лич, MR "Интернет-база данных периодических таблиц" . Получено 14 мая 2012 г.
111. Дженсен, Уильям Б. (август 2003 г.). «Место цинка, кадмия и ртути в периодической таблице». Журнал химического образования . 80 (8): 952. Bibcode : 2003JChEd..80..952J. doi : 10.1021/ed080p952.
112. Masterton, WL; Hurley, CN; Neth, EJ (2011). Химия: Принципы и реакции (7-е изд.). Cengage Learning . стр. 173. ISBN 978-1-111-42710-8.
113. Викледер, Форест и Дорхаут 2006, стр. 52.
114. Кюри, М. (1898). «Лучи, испускаемые соединениями урана и тория». Comptes Rendus (на французском языке). 126 : 1101–1103. ОЛ  24166254М.
115. Шмидт, GC (1898). «Über die vom Thorium und den Thoriumverbindungen ausgehende Strahlung» [О излучении тория и его соединений]. Verhandlungen der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin (на немецком языке). 17 :14–16.
116. Шмидт, GC (1898). «Über die von den Thorverbindungen und einigen anderen Substanzen ausgehende Strahlung» [О излучении, испускаемом соединениями тория и некоторыми другими веществами]. Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке). 65 (5): 141–151. Бибкод : 1898АнП...301..141С. дои : 10.1002/andp.18983010512.(современное цитирование: Annalen der Physik , т. 301, стр. 141–151 (1898)).
117. Резерфорд, Э .; Оуэнс, Р.Б. (1899). «Ториевая и урановая радиация». Trans. R. Soc. Can . 2 : 9–12.: «Излучение оксида тория не было постоянным, а изменялось самым причудливым образом», тогда как «Все соединения урана испускают излучение, которое является удивительно постоянным».
118. Симмонс, Дж. Г. (1996). Научные 100: Рейтинг самых влиятельных ученых прошлого и настоящего . Кэрол. стр. 19. ISBN 978-0-8065-2139-8.
119. Фрёман, Н. (1996). «Мария и Пьер Кюри и открытие полония и радия». nobelprize.org . Nobel Media AB . Получено 11 мая 2017 г. .
120. Бернс, М. (1987). Регулирование низкоуровневых радиоактивных отходов — наука, политика и страх . CRC Press. стр. 24–25. ISBN 978-0-87371-026-8.
121. ван Спронсен, JW (1969). Периодическая система химических элементов . Эльзевир. стр. 315–316. ISBN 978-0-444-40776-4..
122. Родс, Р. (2012). Создание атомной бомбы (ред. к 25-й годовщине). Simon & Schuster . стр. 221–222, 349. ISBN 978-1-4516-7761-4.
123. Тюрлер, А.; Букланов, Г.В.; Эйхлер, Б.; и др. (1998). «Доказательства релятивистских эффектов в химии элемента 104». Журнал сплавов и соединений . 271–273: 287. doi :10.1016/S0925-8388(98)00072-3.
124. Kratz, JV; Nagame, Y. (2014). «Жидкофазная химия сверхтяжелых элементов». В Schädel, M.; Shaughnessy, D. (ред.). Химия сверхтяжелых элементов (2-е изд.). Springer-Verlag. стр. 335. doi :10.1007/978-3-642-37466-1. ISBN 978-3-642-37465-4. S2CID  122675117.
125. Фурута, Э.; Ёсидзава, И.; Абурай, Т. (2000). «Сравнение калильных сеток радиоактивных и нерадиоактивных газовых фонарей». J. Radiol. Prot . 20 (4): 423–431. Bibcode :2000JRP....20..423F. doi :10.1088/0952-4746/20/4/305. PMID  11140713. S2CID  7368077.
126. Департамент здравоохранения Нью-Джерси (1996). «Здоровье и опасные отходы» (PDF) . Руководство для практикующих врачей по воздействию окружающей среды на пациентов . 1 (3): 1–8. Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2016 г.
127. Toepker, Terrence P. (1996). "Торий и иттрий в сетках газовых фонарей". American Journal of Physics . 64 (2): 109. Bibcode : 1996AmJPh..64..109T. doi : 10.1119/1.18463 .
128. Poljanc, K.; Steinhauser, G.; Sterba, JH; et al. (2007). «За пределами низкоуровневой активности: о «нерадиоактивной» газовой мантии». Science of the Total Environment . 374 (1): 36–42. Bibcode : 2007ScTEn.374...36P. doi : 10.1016/j.scitotenv.2006.11.024. PMID  17270253.
129. Kazimi, M. (2003). "Thorium Fuel for Nuclear Energy". American Scientist . Архивировано из оригинала 1 января 2017 года . Получено 29 сентября 2017 года .
130. Маллапати, Смрити (9 сентября 2021 г.). «Китай готовится испытать ядерный реактор на ториевом топливе». Nature . 597 (7876): 311–312. Bibcode :2021Natur.597..311M. doi :10.1038/d41586-021-02459-w. PMID  34504330. S2CID  237471852.
131. Маджумдар, С.; Пурушотам, ДСК (1999). «Опыт разработки ториевого топлива в Индии». Использование ториевого топлива: варианты и тенденции (PDF) (Отчет). Международное агентство по атомной энергии . Получено 7 октября 2017 г.
132. "Ядерная энергетика в Индии". Всемирная ядерная ассоциация. 2017. Получено 29 сентября 2017 .
133. "IAEA-TECDOC-1450 Thorium Fuel Cycle – Potential Benefits and Challenges" (PDF) . Международное агентство по атомной энергии. 2005 . Получено 23 марта 2009 .
134. Атомная электростанция Шиппингпорта. «Историческое достижение признано: атомная электростанция Шиппингпорта, национальный памятник истории инженерии» (PDF) . стр. 4. Архивировано из оригинала (PDF) 17 июля 2015 г. Получено 24 июня 2006 г.
135. Фридман, Джон С. (сентябрь 1997 г.). «Больше энергии торию?». Bulletin of the Atomic Scientists . 53 (5): 19–20. Bibcode : 1997BuAtS..53e..19F. doi : 10.1080/00963402.1997.11456765.
136. "IAEA-TECDOC-1349 Потенциал топливных циклов на основе тория для ограничения плутония и снижения токсичности долгоживущих отходов" (PDF) . Международное агентство по атомной энергии. 2002. Получено 24 марта 2009 г.
137. Эванс, Б. (2006). «Ученый призывает перейти на торий». ABC News . Архивировано из оригинала 28 марта 2010 года . Получено 17 сентября 2011 года .
138. Мартин, Р. (2009). «Уран — это прошлый век — появился торий, новое зеленое ядерное оружие». Wired . Получено 19 июня 2010 г.
139. Доктор Альфредо Карпинети (16 июня 2023 г.) Экспериментальный ядерный реактор на расплавленной соли получил добро в Китае
140. «Китай дает зеленый свет своему первому ядерному реактору на тории». South China Morning Post . 15 июня 2023 г.
141. Вайнберг, Элвин (1994). Первая ядерная эра: жизнь и времена технологического фиксера . Нью-Йорк: AIP Press. С. 36–38. ISBN 978-1-56396-358-2.
142. "Thorium". Всемирная ядерная ассоциация . 2017. Получено 21 июня 2017 .
143. Woods, WK (1966). Интерес LRL к U-233 (PDF) (Отчет). Battelle Memorial Institute . doi :10.2172/79078. OSTI  79078.
144. "Классификационный бюллетень WNP-118" (PDF) . Министерство энергетики США. 12 марта 2008 г.
145. Столл 2005, стр. 7.
146. Геологическая служба США (2012). "Thorium" (PDF) . Получено 12 мая 2017 г.
147. Джаярам, ​​КМВ (1987). Обзор мировых ресурсов тория, стимулы для дальнейшей разведки и прогноз потребностей в тории в ближайшем будущем (PDF) (Отчет). Департамент атомной энергии . Архивировано из оригинала (PDF) 28 июня 2011 г.
148. Торий. Статистика и информация (отчет). Геологическая служба США . 2017. Получено 6 января 2018 .
149. Stoll 2005, стр. 8.
150. Stoll 2005, стр. 32.
151. Stoll 2005, стр. 31.
152. Мэтсон, Тим (2011). Книга неэлектрического освещения: классическое руководство по безопасному использованию свечей, топливных ламп, фонарей, газовых светильников и печей с видом на огонь . Countryman Press . стр. 60. ISBN 978-1-58157-829-4.
153. Шоу, Дж.; Дандердейл, Дж.; Пэйнтер, Р.А. (9 июня 2005 г.). «Обзор потребительских товаров, содержащих радиоактивные вещества в Европейском Союзе» (PDF) . Департамент профессиональных услуг NRPB .
154. «Технология «отрицательных ионов» — что вам следует знать». Комиссия по ядерному регулированию США . 28 июля 2014 г.
155. Pridham, GJ (2016). Электронные приборы и схемы . Библиотека Содружества и Международная библиотека: Отдел электротехники. Elsevier. стр. 105. ISBN 978-1-4831-3979-1.
156. Стоукс, Джон В. (1982). 70 лет радиоламп и ламп: руководство для инженеров-электронщиков, историков и коллекционеров . Вестал, Нью-Йорк: Vestal Press. ISBN 978-0-911572-27-8.
157. Uttrachi, J. (2015). Сварка как профессионал: от начала до продвинутых методов . CarTech Inc. стр. 42. ISBN 978-1-61325-221-5.
158. Джеффус, Л. (2016). Сварка: принципы и применение . Cengage Learning. стр. 393. ISBN 978-1-305-49469-5.
159. "Thoriated Camera Lens (ca. 1970s)". Oak Ridge Associated Universities. 2021. Получено 11 октября 2021 г.
160. Ранкурт, Дж. Д. (1996). Оптические тонкие пленки . Справочник пользователя. SPIE Press . стр. 196. ISBN 978-0-8194-2285-9.
161. Kaiser, N.; Pulker, HK (2013). Оптические интерференционные покрытия . Springer. стр. 111. ISBN 978-3-540-36386-6.
162. Ронен, Игаль (март 2006 г.). «Правило определения делящихся изотопов». Ядерная наука и инженерия . 152 (3): 334–335. Bibcode : 2006NSE...152..334R. doi : 10.13182/nse06-a2588. S2CID  116039197.
163. Ronen, Y. (2010). «Некоторые замечания о делящихся изотопах». Annals of Nuclear Energy . 37 (12): 1783–1784. Bibcode : 2010AnNuE..37.1783R. doi : 10.1016/j.anucene.2010.07.006.
164. "Плутоний". Всемирная ядерная ассоциация. 2017. Получено 29 сентября 2017 .
165. "Деление урана 233". Ядерная энергетика. 2023. Получено 28 апреля 2023 г.
166. Гринвуд и Эрншоу 1997, стр. 1259.
167. "Интерактивная карта нуклидов". Brookhaven National Laboratory . Архивировано из оригинала 24 января 2017 года . Получено 12 августа 2013 года .
168. "Начинается испытание тория". World Nuclear News. 2013. Получено 21 июля 2013 .
169. "IAEA-TECDOC-1450 Thorium Fuel Cycle – Potential Benefits and Challenges" (PDF) . Международное агентство по атомной энергии. 2005 . Получено 23 марта 2009 .
170. Langford, RE (2004). Введение в оружие массового поражения: радиологическое, химическое и биологическое . John Wiley & Sons. стр. 85. ISBN 978-0-471-46560-7.
171. Столл 2005, стр. 30.
172. Nakajima, Ts.; Groult, H. (2005). Фторированные материалы для преобразования энергии . Elsevier. стр. 562–565. ISBN 978-0-08-044472-7.
173. Риз, Э. (2011). «Не верьте в то, что торий — более экологичный вариант ядерной энергетики». The Guardian . Получено 29 сентября 2017 г.
174. Sovacool, BK; Valentine, SV (2012). Национальная политика ядерной энергетики: экономика, безопасность и управление . Routledge . стр. 226. ISBN 978-1-136-29437-2.
175. "Часто задаваемые вопросы по ядерной энергетике" (PDF) . Аргоннская национальная лаборатория . 2014 . Получено 13 января 2018 .
176. Финдли, Т. (2011). Ядерная энергетика и глобальное управление: обеспечение безопасности, защиты и нераспространения . Routledge. стр. 9. ISBN 978-1-136-84993-0.
177. "Thorium: Radiation Protection". Агентство по охране окружающей среды США. Архивировано из оригинала 1 октября 2006 года . Получено 27 февраля 2016 года .
178. "Radioactivity in Lantern Mantles". Australian Radiation Protection and Nuclear Safety Agency . Архивировано из оригинала 14 октября 2007 года . Получено 29 сентября 2017 года .
179. "Natural Decay Series: Uranium, Radium, and Thorium" (PDF) . Аргоннская национальная лаборатория. 2005. Архивировано из оригинала (PDF) 17 августа 2016 года . Получено 30 сентября 2017 года .
180. Stoll 2005, стр. 35.
181. Luetzelschwab, JW; Googins, SW (1984). «Радиоактивность, выделяемая горящими калильными сетками газовых фонарей». Health Phys . 46 (4): 873–881. doi :10.1097/00004032-198404000-00013. PMID  6706595.
182. Huyskens, CJ; Hemelaar, JT; Kicken, PJ (1985). «Оценка дозы воздействия радиоактивности в газовых мантиях». Sci. Total Environ . 45 : 157–164. Bibcode :1985ScTEn..45..157H. doi :10.1016/0048-9697(85)90216-5. PMID  4081711. S2CID  39901914.
183. "Токсикологический профиль тория" (PDF) . Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний Службы общественного здравоохранения США. 1990. стр. 4.
184. Меркель, Б.; Дудель, Г.; и др. (1988). Untersuruchungen zur Radiologischen Emission des Uran-Tailings Schneckenstein (PDF) (Отчет) (на немецком языке). Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landesentwicklung. Архивировано из оригинала (PDF) 8 января 2013 года.
185. Stoll 2005, стр. 34.
186. Якобсон, М.; Купер, А. Р.; Надь, Дж. (1964). Взрывоопасность металлических порошков (PDF) (Отчет). Министерство внутренних дел США . Архивировано (PDF) из оригинала 3 августа 2016 г. Получено 29 сентября 2017 г.
187. «Девять раненых в результате взрывов в атомной лаборатории». Pittsburgh Post-Gazette . Associated Press. 1956. стр. 2. Получено 29 сентября 2017 г.
188. «Угрозы радиации при взрыве в лаборатории А не обнаружено». The St. Petersburg Times . Associated Press. 1956. стр. 2. Получено 29 сентября 2017 г.
189. Харрингтон, М. (2003). «Печальные воспоминания о взрыве Сильвании 56 года». New York Newsday . Архивировано из оригинала 4 февраля 2012 года . Получено 29 сентября 2017 года .
190. "Thorium ToxFAQs" (PDF) . Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний . Получено 29 сентября 2017 г.
191. «Сборник политических и законодательных положений, касающихся эксплуатации минералов пляжного песка». Департамент атомной энергии. Архивировано из оригинала 4 декабря 2008 года . Получено 19 декабря 2008 года .
192. Пфайффер, WC; Пенна-Франка, E.; Рибейро, CC; Ногейра, AR; Лондрес, H.; Оливейра, AE (1981). «Измерения мощности дозы облучения окружающей среды на отдельных участках в Бразилии». An. Acad. Bras. Ciênc . 53 (4): 683–691. PMID  7345962.
193. Альберичи, Эмма (29 января 2019 г.). «Суд над итальянскими военными чиновниками порождает подозрения о связях между испытаниями оружия и врожденными дефектами на Сардинии». ABC News . Australian Broadcasting Corporation . Получено 29 января 2019 г. .

Общие и цитируемые ссылки

• Гринвуд, NN ; Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
• Stoll, W. (2005). "Торий и соединения тория". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a27_001. ISBN 978-3-527-31097-5.
• Wickleder, Mathias S.; Fourest, Blandine; Dorhout, Peter K. (2006). "Thorium". Химия актинидных и трансактинидных элементов . стр. 52–160. doi :10.1007/1-4020-3598-5_3. ISBN 978-1-4020-3555-5.

Дальнейшее чтение

• Jordan, BW; Eggert, R.; Dixon, B.; et al. (2014). "Thorium: Does Crustal Abundance Lead to Economic Availability?" (PDF) . Colorado School of Mines . Архивировано из оригинала (PDF) 30 июня 2017 г. . Получено 29 сентября 2017 г. .
• Международное агентство по атомной энергии (2005). Ториевый топливный цикл – потенциальные выгоды и проблемы

Внешние ссылки

• Словарное определение слова торий в Викисловаре
• Медиа, связанные с торием на Wikimedia Commons