钍

钍 - 概述

钍：密度11.7克/厘米3。熔点约1750℃，沸点约4000℃。在1400℃以下原子排列成面心立方晶体;当加热达到此温度时

，便改为体心立方晶体。银白色金属，长期暴露在大气中渐变为灰色。质较软，可锻造。不溶于稀酸和氢氟酸，但溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍纯化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。放射性元素，半衰期约为1.4×1010年。所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。

钍是一种放射性的四价金属元素,以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石),通常与稀土金属连系在一起,主要作为质量数为232的同位素,半衰期为1.39×10 10 年,放射出α粒子而形成新钍1 [thorium]——元素符号Th，钍外围电子排布是6d2 7s2，核外电子排布为2，8，18，32，18，10，2。同位素及放射线有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]。

钍 - 综合性质

元素名称：钍

元素符号：Th

元素英文名称：Thorium

相对原子质量：232.0

元素类型：金属

原子序数：90

原子体积:(立方厘米/摩尔)：19.9

元素在海水中的含量:(ppm)：9.2

元素在太阳中的含量:(ppm)：0.0003

氧化态：Main Th+4

Other Th+2, Th+3

核内质子数：90

核外电子数：90

核电核数：90

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 587

M+ - M2+ 1110

M2+ - M3+ 1978

M3+ - M4+ 2780

质子质量：1.5057E-25

质子相对质量：90.63

所属周期：7

所属族数：IIIB

摩尔质量：180

最高价氧化物：

密度：11.72

熔点：1750.0

沸点：4790.0

外围电子排布：6d2 7s2

核外电子排布：2,8,18,32,18,10,2

晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。

晶胞参数：

a = 508.42 pm

b = 508.42 pm

c = 508.42 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

相对原子质量：0

常见化合价： +4

电负性： 0

外围电子排布：6d2 7s2

核外电子排布：2,8,18,32,18,10,2

同位素及放射线： 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]

电子亲合和能：0 KJ•mol-1

第一电离能：0 KJ•mol-1

第二电离能： 0 KJ•mol-1

第三电离能： 0 KJ•mol-1

单质密度：11.72 g/cm3

单质熔点： 1750.0 ℃ 单质沸点： 4790.0 ℃

原子半径： 0 埃

离子半径： 1.05(+4) 埃

共价半径： 0 埃

钍 - 基本属性

钍为银白色金属，长期暴露在大气中渐变为灰色。质较软，可锻造。熔点1750°C，沸点4790°C，密度11.72克/厘米³。在1400℃以下原子排列成面心立方晶体;当加热达到此温度时，便改为体心立方晶体。

钍的化学性质活泼，不溶于稀酸和氢氟酸，但溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍纯化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。放射性元素，半衰期约为1.4×1010年。所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。除惰性气体外，钍能与所有非金属元素作用，生成二元化合物;室温下与空气和水的反应缓慢，加热后反应迅速。钍是高毒性元素，经过中子轰击，可得铀233，因此它是潜在的核燃料。

钍 - 由来和发现

1815年，贝齐里乌斯从事分析瑞典法龙(Fahlum)地方出产

的一种矿石，发现一种新金属氧化物和锆的氧化物很相似。他用古代北欧雷神Thor命名这一新金属为throine(钍)，给出它的拉丁名称 thorium和元素符号Th。由于贝齐里乌斯是当时化学界的权威，所以化学家们都承认了它。可是，贝齐里乌斯在10年后发表文章说，那个称为thorine的新金属不是新的，含它的矿石只是钇的磷酸盐。他自己撤销了对钍的发现。

到1828年，贝齐里乌斯分析了另一种矿石，是由挪威南部勒峰岛上所产的黑色花岗石中找到的，发现其中有一种当时未知的元素，仍用thorine命名它。现在明确，这种矿石的主要成分是硅酸钍ThSiO4。因此钍是先被命名后被发现的。钍元素以化合物的形式存在于矿物内(例如独居石和钍石)，通常与稀土金属连系在一起，主要作为质量数为232的同位素。

钍 - 用途和测定

钍一般用来制造合金，提高金属强度;和煤气灯的白热纱罩。钍所储藏的能量，比铀、煤、石油和其他燃料总和还要多许多，是一种极有前途的能源。还可用于制造高强度合金与紫外线光电管。钍还是制造高级透镜的常用原料。用中子轰击钍可以得到一种核燃料——铀233。

天然钍测定方法测定限为1×10**-8g/g 灰。天然铀测定限为乙酸乙酯萃取-荧光计法2×10**-8g/g灰;三烷基氧膦(TRPO)苯取-荧光计法1×10**-7g/g灰;N235萃取-分光光度法1.5×10**-8g/g灰;目视荧光法4×10**-7g/g灰;激光荧光法为2.5×10**-8g/g灰。

钍 - 新型核燃料

2007年11月19日，新华社据法国《世界报》报道，印度目前正指望以钍为新型核燃料。报道称，印度不久后将建造一座以钍为燃料的原型重水反应堆，从而为民用核能开辟一条新路。首座负有商业使命的这种反应堆将于2020年投入使用。印度是世界上考虑以钍替代传统核燃料铀和钚的少

数几个国家之一。以钍为核燃料有许多好处。钍产生的放射性废料比铀少50%，而可使用的储量则高得多。譬如，印度钍蕴藏量约为29万吨，占全球钍资源蕴藏量的四分之一，而铀蕴藏量仅为7万吨。此外，按目前的消费速度，全球已探明铀资源将在50年至70年内耗尽(除非采用增殖反应堆)。

报道指出，印度要满足国内不断增长的能源需求，只有转向钍。印度打算在2050年将核能在电力生产中所占比重提高到25%，而目前这一比例仅为3.7%。但印度缺少铀资源。因此，钍将很可能成为印度能源独立的新型燃料。印度导弹之父、前总统阿卜杜勒·卡拉姆上月证实：“印度的想法是要靠钍反应堆走向独立自主。”据报道，印度珀珀尔原子研究中心一位负责人说：“到2020年，印度将是世界上唯一用钍大规模生产核能的国家。”美国熔岩星资源公司也相信钍大有发展前途。该公司最近在美国收购了一家钍矿，希望成为未来钍矿市场的巨头。

钍 - 来源及用途

元素来源：

在地球上的储量几乎同铅一样丰富;主要的矿石是独居石、磷铈钍矿。金属钍可用钙还原二氧化钍，或用四氯化钍在氯化钠和氯化钾的熔融混合物中电解而制得。

元素用途：

用来制造合金，提高金属强度;和煤气灯的白热纱罩。钍在核反应中可以转化为原子燃料铀-233;所储藏的能量，比铀、煤、石油和其他燃料总和还要多许多，是一种极有前途的能源。

钍 - 发现

1815年，贝齐里乌斯从事分析瑞典法龙(Fahlum)地方出产的一种矿石，发现一种新金属氧化物和锆的氧化物很相似。他用古代北欧雷神Thor命名这一新金属为thro

ine(钍)，给出它的拉丁名称 thorium和元素符号Th。由于贝齐里乌斯是当时化学界的权威，所以化学家们都承认了它。可是，贝齐里乌斯在10年后发表文章说，那个称为thorine的新金属不是新的，含它的矿石只是钇的磷酸盐。他自己撤销了对钍的发现。

1828年，贝齐里乌斯分析了另一种矿石，是由挪威南部勒峰(L?v?n)岛上所产的黑色花岗石中找到的，发现其中有一种当时未知的元素，仍用thorine命名它。现在明确，这种矿石的主要成分是硅酸钍ThSiO4。因此钍是先被命名后被发现的。钍在元素周期表中属于锕系，列入稀土元素族中。钍的氧化物和其他稀土元素的氧化物一样，很难还原，虽然贝齐里乌斯曾利用金属钾和氟化钍钾作用，获得不纯的金属钍。K2ThF6 + 4K → 6KF + Th，只要后来用电解的方法才获得较纯的钍。

钍 - 硝酸钍

thorium nitrate: 钍的硝酸盐。化学式Th(NO3)4• 4H2O。无色晶体，工业品为白色;约含二氧化钍48～50%;极易溶于水和乙醇，微溶于丙酮和乙醚，溶液呈酸性反应。相对密度 2.80。有毒，半数致死量(大鼠，静脉)84mg/kg。有强氧化性。与有机物摩擦或撞击能引起燃烧或爆炸。有放射性。无水物在500℃分解为二氧化钍。硝酸钍可由硫酸法或烧碱法分解独居石制得。大量用于制作汽灯纱罩、测定氟，也用于制二氧化钍和金属钍，还用于化学合成、电真空、耐火材料等方面。 危险特性：

燃烧性： 助燃

建规火险分级： 甲

自燃温度(℃)： 引燃温度(℃)：无意义

危险特性： 放射性物品。受高热分解，产生有毒的氮氧化物。

燃烧(分解)产物： 氮氧化物。

稳定性： 稳定

聚合危害： 不能出现

禁忌物： 易燃或可燃物。

灭火方法： 水、二氧化碳。

接触限值： 中国MAC：未制订标准前苏联MAC：未制订标准美国TLV—TWA：

侵入途径： 吸入食入

健康危害： 钍和钍离子有放射性作用。钍及其化合物职业中毒未见报道。狗短期吸入硝酸钍76mg/m3出现呕吐和咳嗽，未见其他中毒症状。

急救：

皮肤接触： 脱去污染的衣着，用肥皂水和大量流动清水彻底冲洗。就医。

眼睛接触： 立即翻开上下眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入： 脱离现场至空气新鲜处。立即送放射病专科医院或门诊就医。

食入： 用水漱口，立即送放射病专科医院或门诊就医。

防护措施：

工程控制： 密闭操作，局部排风。

呼吸系统防护： 空气中浓度较高时，应该佩戴防毒口罩。必要时建议佩戴自给式呼吸器。

眼睛防护： 戴防辐射面具。

防护服： 穿抗辐射防护服。

手防护： 戴抗辐射手套。

其他： 工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作后，淋浴更衣。

泄漏处置： 隔离泄漏污染区，周围设警告标志，切断火源。应急处理人员戴好防毒面具，穿厂商特别推荐的化学防护服(完全隔离)。不要直接接触泄漏物，转移未破损的包装，按放射物品作特殊处理。如果大量泄漏，与有关技术部门联系，确定清除方法。

钍 - 方钍石

矿物名称：方钍石 Thorianite

化学组成：ThO2,含ThO2达70—80，UO2可达12;并常含稀土元素和铅;

鉴定特征：透射光下为红褐、暗棕或绿色;强放射性;

成因产状：在自然界少见，仅发现于伟晶岩脉中;偶见于砂矿中;

著名产地：世界著名产地有马达加斯加的彼特洛卡、

斯里兰卡等地。

名称来源：根据其化学成分命名;

晶体形态：等轴六八面体组。晶体呈立方体者多，八面体者少。常见单形等。双晶面(111);

晶体结构：晶系和空间群：等轴晶系;对称型3L44L36L29PC;空间群Fm3m;

晶胞参数：a0=5.57;

粉晶数据：3.234(1)1.689(0.64)1.98(0.58)

物理性质

硬度：6.5-7

比重：8.9-9.7g/cm3

解理：解理平行{100｝不完全

断口：参差状至贝壳状断口

颜色：深灰至黑色，风化后为褐黑色或棕黄色

条痕：黑色、灰色至绿灰色

透明度：半透明至不透明

光泽：金刚光泽至半金属光泽

发光性：放射性

其他：强放射性

均质性。n=2.20±。反射色灰至浅棕。反射率：15±。

钍 - 氢氧化钍

thorium(IV) hydroxide;thorium tetrahydroxide ，分子式：Th(OH)4 ，CAS号：性质：白色固体粉末。不溶于水、碱和氢氟酸。溶于无机酸。溶于稀硫酸。新鲜制得的溶于碳酸钠、碳酸铵、柠檬酸钠及酒石酸钾钠溶液。加热分解，灼烧生成氧化钍。有放射性。钍盐与烧碱或浓氨水作用可得胶体氢氧化钍(IV)沉淀，再经提纯、干燥制得。由硝酸钍溶液与草酸反应生成草酸钍沉淀，再与氢氧化钠反应制得。用于制取各种钍盐的原料和试剂，主要是氟化钍(ThF4)，用于核燃料工业。