Большая Советская Энциклопедия (ТО)

То'рий (лат. Thorium), Th, радиоактивный химический элемент, первый член семейства актиноидов , входящих в III группу периодической системы Менделеева; атомный номер 90, атомная масса 232,038; серебристо-белый пластичный металл. Природный Т. практически состоит из одного долгоживущего изотопа ²³² Th — родоначальника одного из радиоактивных рядов — с периодом полураспада T _1/2 = 1,39×10¹⁰ лет (содержание изотопа ²²⁸ Th, находящегося с ним в равновесии, ничтожно — 1,37×10^—8 %) и четырёх короткоживущих изотопов, два из которых относятся к радиоактивному ряду урана — радия: ²³⁴ Th (T _1/2 = 24,1 сут ) и ²³⁰ Th (T _1/2 = 8,0×10⁴ лет), остальные — к ряду актиния: ²³¹ Th (T _1/2 = 25,6 ч ) и ²²⁷ Th (T _1/2 = 18,17 сут ). Из искусственно полученных изотопов наиболее устойчив ²²⁹ Th (T _1/2 = 7340 лет).

  Т. открыт в 1828 И. Я. Берцелиусом в одном из сиенитов в Норвегии. Элемент назван по имени бога грома в скандинавской мифологии — Тора, а минерал — силикат тория — торитом .

  Распространение в природе. Т.— характерный элемент верхней части земной коры — гранитного слоя и осадочной оболочки, где его в среднем содержится соответственно 1,8 ·10^—3 % и 1,3·10^—3 % по массе. Т. сравнительно слабомигрирующий элемент; в основном он участвует в магматических процессах, накапливаясь в гранитах, щелочных породах и пегматитах. Способность к концентрации слабая. Известно 12 собственных минералов Т. (см. Ториевые руды ). Т. содержится в монаците , уранините, цирконе, апатите, ортите и др. (см. Радиоактивные минералы ). Основной промышленный источник Т. — монацитовые россыпи (морские и континентальные). В природных водах содержится особенно мало Т.: в пресной воде 2×10^—9 %, в морской воде 1×10^—9 %. Он очень слабо мигрирует в биосфере и гидротермальных растворах.

  Физические и химические свойства. Т. существует в виде двух модификаций: a-формы с гранецентрированной кубической решёткой при температуре до 1400 °С (а = 5,086 Å) и b-формы с объёмноцентрированной кубической решёткой при температуре выше 1400 °С (a = 4,11 Å). Плотность Т. (рентгено-графическая) 11,72 г/см³ (25 °С); атомный диаметр в a-форме 3,59 Å, в b-форме 3,56 Å; ионные радиусы Th³⁺ 1,08 Å, Th⁴⁺ 0,99 Å; t _пл 1750 °С; t _kип 3500— 4200 °C.

  Мольная теплоёмкость Т. 27,32 кдж /(кмоль× К) [6,53 кал/(г-атом× °С)] при 25 °С; теплопроводность при 20 °С 40,19 вт /м× К) [0,096 кал /(см×сек× °С)]; температурный коэффициент линейного расширения 12,5× 10^—6 (25—100 °С); удельное электросопротивление 13×10^—6 —18×10^—6 ом×см (25 °С); температурный коэффициент электросопротивления 3,6× 10^—3 —4×10^—3 . Т. парамагнитен; удельная магнитная восприимчивость 0,54× 10^—6 (20 °С). При 1,4К переходит в состояние сверхпроводимости.

  Т. легко деформируется на холоду; механические свойства Т. сильно зависят от его чистоты, поэтому предел прочности при растяжении Т. варьирует от 150 до 290 Мн /м ² (15—29 кгс /мм ² ), твёрдость по Бринеллю от 450 до 700 Мн /м ² (45—70 кгс /мм ² ). Конфигурация внешних электронов атома Th 6d ² 7s ² .

  Хотя Т. относится к семейству актиноидов, однако по некоторым свойствам он близок также к элементам второй подгруппы IV группы периодической системы Менделеева — Ti, Zr, Hf. В большинстве соединений Т. имеет степень окисления +4.

  На воздухе при комнатной температуре Т. окисляется незначительно, покрываясь защитной плёнкой чёрного цвета; выше 400 °С быстро окисляется с образованием ThO₂ — единственного окисла, который плавится при 3200 °С и обладает высокой химической устойчивостью. Получают ThO₂ термическим разложением нитрата, оксалата или гидроокиси Т. С водородом при температурах выше 200 °С Т. реагирует с образованием порошкообразных гидридов ThH₂ , ThH₃ и др. состава. В вакууме при температуре 700—800 °С из Т. можно удалить весь водород. При нагревании в азоте выше 800 °С образуются нитриды ThN и Th₂ N₃ , которые разлагаются водой с выделением аммиака. С углеродом образует два карбида — ThC и ThC₂ ; они разлагаются водой с выделением метана и ацетилена. Сульфиды ThS, Th₂ S₃ , Th₇ S₁₂ , ThS₂ могут быть получены при нагревании металла с парами серы (600—800 °С). Т. реагирует с фтором при комнатной температуре, с остальными галогенами — при нагревании, с образованием галогенидов типа ThX₄ (где Х — галоген). Наиболее важное промышленное значение из галогенидов имеют фторид ThF₄ и хлорид ThCl₄ . Фторид получают действием HF на ThO₂ при повышенных температурах; хлорид — хлорированием смеси ThO₂ с углём при повышенных температурах. Фторид мало растворим в воде и минеральных кислотах; хлорид, бромид и йодид — гигроскопичны и хорошо растворимы в воде. Для всех галогенидов известны кристаллогидраты, выделяемые кристаллизацией из водных растворов.