釷 - 概述

釷：密度11.7克/厘米3。熔點(diǎn)約1750℃，沸點(diǎn)約4000℃。在1400℃以下原子排列成面心立方晶體;當(dāng)加熱達(dá)到此溫度時(shí)

，便改為體心立方晶體。銀白色金屬，長期暴露在大氣中漸變?yōu)榛疑Ｙ|(zhì)較軟，可鍛造。不溶于稀酸和氫氟酸，但溶于發(fā)煙的鹽酸、硫酸和王水中。硝酸能使釷純化。苛性堿對它無作用。高溫時(shí)可與鹵素、硫、氮作用。放射性元素，半衰期約為1.4×1010年。所有釷鹽都顯示出+4價(jià)。在化學(xué)性質(zhì)上與鋯、鉿相似。

釷是一種放射性的四價(jià)金屬元素,以化合物的形式存在于礦物內(nèi)(例如獨(dú)居石和釷石),通常與稀土金屬連系在一起,主要作為質(zhì)量數(shù)為232的同位素,半衰期為1.39×10 10 年,放射出α粒子而形成新釷1 [thorium]——元素符號Th，釷外圍電子排布是6d2 7s2，核外電子排布為2，8，18，32，18，10，2。同位素及放射線有Th-226[30.6m]、 Th-227[18.72d]、 Th-228[1.91y] 、Th-229[7340y]、 Th-230[75400y] 、Th-231[1.06d]、 Th-232(放 α[14000000000y])、 Th-233[22.3m]、 Th-234[24.1d]。

釷 - 綜合性質(zhì)

元素名稱：釷

元素符號：Th

元素英文名稱：Thorium

相對原子質(zhì)量：232.0

元素類型：金屬

原子序數(shù)：90

原子體積:(立方厘米/摩爾)：19.9

元素在海水中的含量:(ppm)：9.2

元素在太陽中的含量:(ppm)：0.0003

氧化態(tài)：Main Th+4

Other Th+2, Th+3

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)：90

核外電子數(shù)：90

核電核數(shù)：90

電離能 (kJ /mol)

M - M+ 587

M+ - M2+ 1110

M2+ - M3+ 1978

M3+ - M4+ 2780

質(zhì)子質(zhì)量：1.5057E-25

質(zhì)子相對質(zhì)量：90.63

所屬周期：7

所屬族數(shù)：IIIB

摩爾質(zhì)量：180

最高價(jià)氧化物：

密度：11.72

熔點(diǎn)：1750.0

沸點(diǎn)：4790.0

外圍電子排布：6d2 7s2

核外電子排布：2,8,18,32,18,10,2

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為面心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有4個(gè)金屬原子。

晶胞參數(shù)：

a = 508.42 pm

b = 508.42 pm

c = 508.42 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

相對原子質(zhì)量：0

常見化合價(jià)： +4

電負(fù)性： 0

外圍電子排布：6d2 7s2

核外電子排布：2,8,18,32,18,10,2

同位素及放射線： Th-226[30.6m] Th-227[18.72d] Th-228[1.91y] Th-229[7340y] Th-230[75400y] Th-231[1.06d] Th-232(放 α[14000000000y]) Th-233[22.3m] Th-234[24.1d]

電子親合和能：0 KJ•mol-1

第一電離能：0 KJ•mol-1

第二電離能： 0 KJ•mol-1

第三電離能： 0 KJ•mol-1

單質(zhì)密度：11.72 g/cm3

單質(zhì)熔點(diǎn)： 1750.0 ℃ 單質(zhì)沸點(diǎn)： 4790.0 ℃

原子半徑： 0 埃

離子半徑： 1.05(+4) 埃

共價(jià)半徑： 0 埃

釷 - 基本屬性

釷為銀白色金屬，長期暴露在大氣中漸變?yōu)榛疑Ｙ|(zhì)較軟，可鍛造。熔點(diǎn)1750°C，沸點(diǎn)4790°C，密度11.72克/厘米³。在1400℃以下原子排列成面心立方晶體;當(dāng)加熱達(dá)到此溫度時(shí)，便改為體心立方晶體。

釷的化學(xué)性質(zhì)活潑，不溶于稀酸和氫氟酸，但溶于發(fā)煙的鹽酸、硫酸和王水中。硝酸能使釷純化。苛性堿對它無作用。高溫時(shí)可與鹵素、硫、氮作用。放射性元素，半衰期約為1.4×1010年。所有釷鹽都顯示出+4價(jià)。在化學(xué)性質(zhì)上與鋯、鉿相似。除惰性氣體外，釷能與所有非金屬元素作用，生成二元化合物;室溫下與空氣和水的反應(yīng)緩慢，加熱后反應(yīng)迅速。釷是高毒性元素，經(jīng)過中子轟擊，可得鈾233，因此它是潛在的核燃料。

釷 - 由來和發(fā)現(xiàn)

1815年，貝齊里烏斯從事分析瑞典法龍(Fahlum)地方出產(chǎn)

的一種礦石，發(fā)現(xiàn)一種新金屬氧化物和鋯的氧化物很相似。他用古代北歐雷神Thor命名這一新金屬為throine(釷)，給出它的拉丁名稱 thorium和元素符號Th。由于貝齊里烏斯是當(dāng)時(shí)化學(xué)界的權(quán)威，所以化學(xué)家們都承認(rèn)了它。可是，貝齊里烏斯在10年后發(fā)表文章說，那個(gè)稱為thorine的新金屬不是新的，含它的礦石只是釔的磷酸鹽。他自己撤銷了對釷的發(fā)現(xiàn)。

到1828年，貝齊里烏斯分析了另一種礦石，是由挪威南部勒峰島上所產(chǎn)的黑色花崗石中找到的，發(fā)現(xiàn)其中有一種當(dāng)時(shí)未知的元素，仍用thorine命名它。現(xiàn)在明確，這種礦石的主要成分是硅酸釷ThSiO4。因此釷是先被命名后被發(fā)現(xiàn)的。釷元素以化合物的形式存在于礦物內(nèi)(例如獨(dú)居石和釷石)，通常與稀土金屬連系在一起，主要作為質(zhì)量數(shù)為232的同位素。

釷 - 用途和測定

釷一般用來制造合金，提高金屬強(qiáng)度;和煤氣燈的白熱紗罩。釷所儲(chǔ)藏的能量，比鈾、煤、石油和其他燃料總和還要多許多，是一種極有前途的能源。還可用于制造高強(qiáng)度合金與紫外線光電管。釷還是制造高級透鏡的常用原料。用中子轟擊釷可以得到一種核燃料——鈾233。

天然釷測定方法測定限為1×10**-8g/g 灰。天然鈾測定限為乙酸乙酯萃取-熒光計(jì)法2×10**-8g/g灰;三烷基氧膦(TRPO)苯取-熒光計(jì)法1×10**-7g/g灰;N235萃取-分光光度法1.5×10**-8g/g灰;目視熒光法4×10**-7g/g灰;激光熒光法為2.5×10**-8g/g灰。

釷 - 新型核燃料

2007年11月19日，新華社據(jù)法國《世界報(bào)》報(bào)道，印度目前正指望以釷為新型核燃料。報(bào)道稱，印度不久后將建造一座以釷為燃料的原型重水反應(yīng)堆，從而為民用核能開辟一條新路。首座負(fù)有商業(yè)使命的這種反應(yīng)堆將于2020年投入使用。印度是世界上考慮以釷替代傳統(tǒng)核燃料鈾和钚的少

數(shù)幾個(gè)國家之一。以釷為核燃料有許多好處。釷產(chǎn)生的放射性廢料比鈾少50%，而可使用的儲(chǔ)量則高得多。譬如，印度釷蘊(yùn)藏量約為29萬噸，占全球釷資源蘊(yùn)藏量的四分之一，而鈾蘊(yùn)藏量僅為7萬噸。此外，按目前的消費(fèi)速度，全球已探明鈾資源將在50年至70年內(nèi)耗盡(除非采用增殖反應(yīng)堆)。

報(bào)道指出，印度要滿足國內(nèi)不斷增長的能源需求，只有轉(zhuǎn)向釷。印度打算在2050年將核能在電力生產(chǎn)中所占比重提高到25%，而目前這一比例僅為3.7%。但印度缺少鈾資源。因此，釷將很可能成為印度能源獨(dú)立的新型燃料。印度導(dǎo)彈之父、前總統(tǒng)阿卜杜勒·卡拉姆上月證實(shí)：“印度的想法是要靠釷反應(yīng)堆走向獨(dú)立自主。”據(jù)報(bào)道，印度珀珀?duì)栐友芯恐行囊晃回?fù)責(zé)人說：“到2020年，印度將是世界上唯一用釷大規(guī)模生產(chǎn)核能的國家。”美國熔巖星資源公司也相信釷大有發(fā)展前途。該公司最近在美國收購了一家釷礦，希望成為未來釷礦市場的巨頭。

釷 - 來源及用途

元素來源：

在地球上的儲(chǔ)量幾乎同鉛一樣豐富;主要的礦石是獨(dú)居石、磷鈰釷礦。金屬釷可用鈣還原二氧化釷，或用四氯化釷在氯化鈉和氯化鉀的熔融混合物中電解而制得。

元素用途：

用來制造合金，提高金屬強(qiáng)度;和煤氣燈的白熱紗罩。釷在核反應(yīng)中可以轉(zhuǎn)化為原子燃料鈾-233;所儲(chǔ)藏的能量，比鈾、煤、石油和其他燃料總和還要多許多，是一種極有前途的能源。

釷 - 發(fā)現(xiàn)

1815年，貝齊里烏斯從事分析瑞典法龍(Fahlum)地方出產(chǎn)的一種礦石，發(fā)現(xiàn)一種新金屬氧化物和鋯的氧化物很相似。他用古代北歐雷神Thor命名這一新金屬為thro

ine(釷)，給出它的拉丁名稱 thorium和元素符號Th。由于貝齊里烏斯是當(dāng)時(shí)化學(xué)界的權(quán)威，所以化學(xué)家們都承認(rèn)了它。可是，貝齊里烏斯在10年后發(fā)表文章說，那個(gè)稱為thorine的新金屬不是新的，含它的礦石只是釔的磷酸鹽。他自己撤銷了對釷的發(fā)現(xiàn)。

1828年，貝齊里烏斯分析了另一種礦石，是由挪威南部勒峰(L?v?n)島上所產(chǎn)的黑色花崗石中找到的，發(fā)現(xiàn)其中有一種當(dāng)時(shí)未知的元素，仍用thorine命名它。現(xiàn)在明確，這種礦石的主要成分是硅酸釷ThSiO4。因此釷是先被命名后被發(fā)現(xiàn)的。釷在元素周期表中屬于錒系，列入稀土元素族中。釷的氧化物和其他稀土元素的氧化物一樣，很難還原，雖然貝齊里烏斯曾利用金屬鉀和氟化釷鉀作用，獲得不純的金屬釷。K2ThF6 + 4K → 6KF + Th，只要后來用電解的方法才獲得較純的釷。

釷 - 硝酸釷

thorium nitrate: 釷的硝酸鹽。化學(xué)式Th(NO3)4• 4H2O。無色晶體，工業(yè)品為白色;約含二氧化釷48～50%;極易溶于水和乙醇，微溶于丙酮和乙醚，溶液呈酸性反應(yīng)。相對密度 2.80。有毒，半數(shù)致死量(大鼠，靜脈)84mg/kg。有強(qiáng)氧化性。與有機(jī)物摩擦或撞擊能引起燃燒或爆炸。有放射性。無水物在500℃分解為二氧化釷。硝酸釷可由硫酸法或燒堿法分解獨(dú)居石制得。大量用于制作汽燈紗罩、測定氟，也用于制二氧化釷和金屬釷，還用于化學(xué)合成、電真空、耐火材料等方面。 危險(xiǎn)特性：

燃燒性： 助燃

建規(guī)火險(xiǎn)分級： 甲

自燃溫度(℃)： 引燃溫度(℃)：無意義

危險(xiǎn)特性： 放射性物品。受高熱分解，產(chǎn)生有毒的氮氧化物。

燃燒(分解)產(chǎn)物： 氮氧化物。

穩(wěn)定性： 穩(wěn)定

聚合危害： 不能出現(xiàn)

禁忌物： 易燃或可燃物。

滅火方法： 水、二氧化碳。

接觸限值： 中國MAC：未制訂標(biāo)準(zhǔn)前蘇聯(lián)MAC：未制訂標(biāo)準(zhǔn)美國TLV—TWA：

侵入途徑： 吸入食入

健康危害： 釷和釷離子有放射性作用。釷及其化合物職業(yè)中毒未見報(bào)道。狗短期吸入硝酸釷76mg/m3出現(xiàn)嘔吐和咳嗽，未見其他中毒癥狀。

急救：

皮膚接觸： 脫去污染的衣著，用肥皂水和大量流動(dòng)清水徹底沖洗。就醫(yī)。

眼睛接觸： 立即翻開上下眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。

吸入： 脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。立即送放射病專科醫(yī)院或門診就醫(yī)。

食入： 用水漱口，立即送放射病專科醫(yī)院或門診就醫(yī)。

防護(hù)措施：

工程控制： 密閉操作，局部排風(fēng)。

呼吸系統(tǒng)防護(hù)： 空氣中濃度較高時(shí)，應(yīng)該佩戴防毒口罩。必要時(shí)建議佩戴自給式呼吸器。

眼睛防護(hù)： 戴防輻射面具。

防護(hù)服： 穿抗輻射防護(hù)服。

手防護(hù)： 戴抗輻射手套。

其他： 工作現(xiàn)場禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。工作后，淋浴更衣。

泄漏處置： 隔離泄漏污染區(qū)，周圍設(shè)警告標(biāo)志，切斷火源。應(yīng)急處理人員戴好防毒面具，穿廠商特別推薦的化學(xué)防護(hù)服(完全隔離)。不要直接接觸泄漏物，轉(zhuǎn)移未破損的包裝，按放射物品作特殊處理。如果大量泄漏，與有關(guān)技術(shù)部門聯(lián)系，確定清除方法。

釷 - 方釷石

礦物名稱：方釷石 Thorianite

化學(xué)組成：ThO2,含ThO2達(dá)70—80，UO2可達(dá)12;并常含稀土元素和鉛;

鑒定特征：透射光下為紅褐、暗棕或綠色;強(qiáng)放射性;

成因產(chǎn)狀：在自然界少見，僅發(fā)現(xiàn)于偉晶巖脈中;偶見于砂礦中;

著名產(chǎn)地：世界著名產(chǎn)地有馬達(dá)加斯加的彼特洛卡、

斯里蘭卡等地。

名稱來源：根據(jù)其化學(xué)成分命名;

晶體形態(tài)：等軸六八面體組。晶體呈立方體者多，八面體者少。常見單形等。雙晶面(111);

晶體結(jié)構(gòu)：晶系和空間群：等軸晶系;對稱型3L44L36L29PC;空間群Fm3m;

晶胞參數(shù)：a0=5.57;

粉晶數(shù)據(jù)：3.234(1)1.689(0.64)1.98(0.58)

物理性質(zhì)

硬度：6.5-7

比重：8.9-9.7g/cm3

解理：解理平行{100｝不完全

斷口：參差狀至貝殼狀斷口

顏色：深灰至黑色，風(fēng)化后為褐黑色或棕黃色

條痕：黑色、灰色至綠灰色

透明度：半透明至不透明

光澤：金剛光澤至半金屬光澤

發(fā)光性：放射性

其他：強(qiáng)放射性

均質(zhì)性。n=2.20±。反射色灰至淺棕。反射率：15±。

釷 - 氫氧化釷

thorium(IV) hydroxide;thorium tetrahydroxide ，分子式：Th(OH)4 ，CAS號：性質(zhì)：白色固體粉末。不溶于水、堿和氫氟酸。溶于無機(jī)酸。溶于稀硫酸。新鮮制得的溶于碳酸鈉、碳酸銨、檸檬酸鈉及酒石酸鉀鈉溶液。加熱分解，灼燒生成氧化釷。有放射性。釷鹽與燒堿或濃氨水作用可得膠體氫氧化釷(IV)沉淀，再經(jīng)提純、干燥制得。由硝酸釷溶液與草酸反應(yīng)生成草酸釷沉淀，再與氫氧化鈉反應(yīng)制得。用于制取各種釷鹽的原料和試劑，主要是氟化釷(ThF4)，用于核燃料工業(yè)。