Министерство образования и науки РФ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Факультет социальных наук

Кафедра философии

Реферат

«История развития химии оксидных соединений тория»

Выполнил: аспирант 1 года обучения Савушкин И.А. Проверила: к.ф.н., доц. Каржина Г.А.

Нижний Новгород

2017

1. История открытия и свойства тория.

Торий был выделен из черного силикатного минерала, известного в настоящее время как торит, и открыт Берцелиусом [1] в 1828 г. Элементу было дано название по имени бога войны в скандинавской мифологии –Тора.

Рис. 1. Йёнс Якоб Берцелиус.

Новый элемент торий вызывал небольшой интерес вплоть до 1880 – 1890 гг., когда К. Ауэр фон Вельсбах, австрийский химик, специалист по редкоземельным элементам, изобрел газокалильную сетку (сетку Ауэра) и мантию Вельсбаха (ткань, пропитанная нитратом тория с примесью нитрата церия), благодаря которой пламя газовой лампы становилось намного ярче. Потребности в тории для производства сеток в промышленном масштабе стимулировали поиск новых минеральных источников и привели к более интенсивному изучению химии тория. Производство сеток, которое в начале ХХ столетия было безусловно наиболее значительным промышленным применением тория, после Первой Мировой войны пошло на спад из-за повсеместной замены газового освещения электричеством.

Общее число изотопов тория равно 13 с массовыми числами от 223 до 235. Наиболее устойчив природный долгоживущий изотоп ²³²Th (Т_1/2 = 1,4·10¹⁰ лет). Торий сравнительно широко распространён в природе (6,5·10^-5 масс. долей, %), в основном в виде изотопа ²³²Th.

Рис. 2. Металлический торий.

Чистый торий представляет собой блестящий серебристый металл с очень высокой температурой плавления; по сравнению с металлами, используемыми в качестве конструкционных металлов, имеет небольшую твёрдость (например, твёрдость стали выше) и довольно высокую реакционноспособность.

Металлический торий существует в двух аллотропных модификациях; фазовый переход наблюдается при температуре ~ 1400°С. Рассчитаны параметр решётки a = 5,084 Å и плотность, равная 11,724 г/см ³ и плотность, равная 11,724 г/см³ при комнатной температуре [2]. Следует отметить, что эта изотипная (гранецентрированная кубическая) структура тория отличается от структур урана и большинства других актиноидов. Очевидно, при температуре выше фазового перехода реализуется объёмно-центрированная кубическая решётка, аналогичная решётке вольфрама, но детали такой структуры установлены неточно. Металлический торий плавится при ~ 1750°С. Температура кипения жидкого тория, определённая путём экстраполяции, составляет ~ 5000 K.

Рис. 3. Гранецентрированная кубическая решётка тория.

Р ис. 4. Объёмно-центрированная кубическая решётка тория (высокотемпературная модификация).

Как следовало ожидать исходя из основного состояния электронной структуры (6d²7s²), металлический торий проявляет диамагнитные свойства. Металл становится сверхпроводящим при температуре ниже 1,3 – 1,4 К [3, 4].

Торий – активный металл, его стандартный электродный потенциал Eº(Th⁴⁺/Th) = -1.9 В. На воздухе и в воде торий весьма устойчив вследствие пассивации его поверхности плёнкой ThO₂.

Торий легко образует сплавы с железом, кобальтом, никелем, медью, золотом, серебром, бором, платиной, молибденом, вольфрамом, танталом, цинком, висмутом, свинцом, ртутью, натрием, бериллием, магнием, кремнием, селеном, алюминием и, возможно, с другими элементами. Торий образует простые эвтектические системы с хромом и ураном. Металлический торий смешивается с церием как в жидком, так и в твёрдом состоянии. Опубликованы данные по бинарным фазовым диаграммам для систем тория примерно с 32 различными металлами.