Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Торий диоксиді (ThO2), сондай-ақ торий(IV) оксиді деп те аталады, көбінесе ақ немесе сары түсті кристалды қатты зат. Бұл зат тория деп те белгілі және негізінен лантаноидтар мен уран өндірісінің қосалқы өнімі болып табылады. Торийдің барлық қосылыстары, диоксиді де оның ішінде, радиоактивті, себебі торийдің тұрақты изотоптары жоқ.
Chemical compound
Thorium dioxide (ThO2), also called thorium(IV) oxide, is a crystalline solid, often white or yellow in colour. Also known as thoria, it is mainly a by product of lanthanide and uranium production. All thorium compounds, including the dioxide, are radioactive because there are no stable isotopes of thorium.
Құрылымы мен реакциялары
Торий екі полиморф түрде кездеседі. Олардың бірі флюорит кристалдық құрылымына ие. Бұл екілік диоксидтердің арасында сирек кездесетін жағдай. (Флюориттік құрылымы бар басқа екілік оксидтерге церий диоксиді, уран диоксиді және плутоний диоксиді жатады.) Торийдің энергиялық саңылауы шамамен 6 эВ-қа тең. Торийдің тетрагональды түрі де белгілі. Торий диоксиді торий монооксидінен (ThO) гөрі тұрақтырақ. Тек реакция жағдайларын қатаң бақылау арқылы торий металлын тотықтыру нәтижесінде диоксид орнына монооксид алынуы мүмкін. Өте жоғары температурада диоксид диспропорциялану реакциясы (сұйық торий металлымен тепе-теңдік) немесе қарапайым диссоциация (оттегінің бөлінуі) арқылы монооксидке айналуы мүмкін.
Thoria exists as two polymorphs. One has a fluorite crystal structure. This is uncommon among binary dioxides. (Other binary oxides with fluorite structure include cerium dioxide, uranium dioxide and plutonium dioxide.) The band gap of thoria is about 6 eV. A tetragonal form of thoria is also known. Thorium dioxide is more stable than thorium monoxide (ThO). Only with careful control of reaction conditions can oxidation of thorium metal give the monoxide rather than the dioxide. At extremely high temperatures, the dioxide can convert to the monoxide either by a disproportionation reaction (equilibrium with liquid thorium metal) above or by simple dissociation (evolution of oxygen) above .
Ядролық отын
Торий диоксиді (тория) ядролық реакторларда керамикалық отын түйіршіктері ретінде қолданылуы мүмкін, әдетте цирконий қорытпаларымен қапталған ядролық отын таяқшаларында орналасқан. Торий бөлінетін емес (бірақ "өнімді", яғни нейтрондық сәулелендіру кезінде бөлінетін уран-233-ті өндіреді); сондықтан оны уран немесе плутонийдің бөлінетін изотоптарымен бірге ядролық реактор отыны ретінде пайдалану қажет. Бұл торийді уранмен немесе плутониймен қосу арқылы, немесе оны уран немесе плутоний бар жеке отын таяқшаларымен бірге таза күйінде пайдалану арқылы іске асырылуы мүмкін. Торий диоксиді дәстүрлі уран диоксиді отын түйіршіктеріне қарағанда бірнеше артықшылықтар ұсынады, оның ішінде жоғары жылу өткізгіштігі (төмен жұмыс температурасы), едәуір жоғары балқу температурасы және химиялық тұрақтылығы (су/оттегі бар ортада уран диоксиді сияқты тотықпайды). Торий диоксидін уран-233-ке айналдыру арқылы ядролық отынға түрлендіруге болады (қосымша ақпарат алу үшін төмендегі мәліметтерге және торий туралы мақалаға жүгініңіз). Торий диоксидінің жоғары жылулық тұрақтылығы оны жалынмен бүрку және жоғары температуралы керамикада қолдануға мүмкіндік береді.
Thorium dioxide (thoria) can be used in nuclear reactors as ceramic fuel pellets, typically contained in nuclear fuel rods clad with zirconium alloys. Thorium is not fissile (but is "fertile", breeding fissile uranium 233 under neutron bombardment); hence, it must be used as a nuclear reactor fuel in conjunction with fissile isotopes of either uranium or plutonium. This can be achieved by blending thorium with uranium or plutonium, or using it in its pure form in conjunction with separate fuel rods containing uranium or plutonium. Thorium dioxide offers advantages over conventional uranium dioxide fuel pellets, because of its higher thermal conductivity (lower operating temperature), considerably higher melting point, and chemical stability (does not oxidize in the presence of water/oxygen, unlike uranium dioxide). Thorium dioxide can be turned into a nuclear fuel by breeding it into uranium 233 (see below and refer to the article on thorium for more information on this). The high thermal stability of thorium dioxide allows applications in flame spraying and high temperature ceramics.
Қоспалар
Торий диоксиді ТИГ-түзудегі вольфрам электродтарында, электрондық құбырларда және ұшақтардың газ турбиналық қозғалтқыштарында тұрақтандырғыш ретінде қолданылады. Қоспа ретінде торийленген вольфрам металлы деформацияға оңай түспейді, себебі жоғары балқу температуралы торий материалдың жоғары температурадағы механикалық қасиеттерін жақсартады, ал торий электрондардың (термиондардың) шығарылуын күшейтеді. Оның төмен құнына байланысты ол ең көп қолданылатын оксидтік қоспа, бірақ қазір радиоактивті емес элементтерге, мысалы, церий, лантан және цирконийге алмастырылуда. Торий шашыратылған никель жану қозғалтқыштары сияқты әртүрлі жоғары температуралық процестерде қолданылады, өйткені ол жақсы иілуге төзімді материал. Сондай-ақ, ол сутекті сіңіру үшін де қолданылуы мүмкін.
Thorium dioxide is used as a stabilizer in tungsten electrodes in TIG welding, electron tubes, and aircraft gas turbine engines. As an alloy, thoriated tungsten metal is not easily deformed because the high fusion material thoria augments the high temperature mechanical properties, and thorium helps stimulate the emission of electrons (thermions). It is the most popular oxide additive because of its low cost, but is being phased out in favor of non radioactive elements such as cerium, lanthanum and zirconium. Thoria dispersed nickel finds its applications in various high temperature operations like combustion engines because it is a good creep resistant material. It can also be used for hydrogen trapping.
Катализа
Торий диоксиді коммерциялық катализатор ретінде дерлік ешқандай құндылығы жоқ, бірақ осы салалардағы қолданыстары жан-жақты зерттелген. Ол Рузицкийдің үлкен циклді синтезінде катализатор болып табылады. Басқа зерттелген қолданыстарға мұнайды крекингтеу, аммиакты азот қышқылына түрлендіру және күкірт қышқылын алу кіреді.
Thorium dioxide has almost no value as a commercial catalyst, but such applications have been well investigated. It is a catalyst in the Ruzicka large ring synthesis. Other applications that have been explored include petroleum cracking, conversion of ammonia to nitric acid and preparation of sulfuric acid.
Радиоконтраст агенттері
Ториум диоксиді – бұрынғыда ми ангиографиясында жиі қолданылатын «Торотраст» радиоконтраст заттық құралының негізгі компоненті болған, алайда, оны қолданғаннан кейін көп жылдар өткен соң сирек кездесетін қатерлі ісік түрін (бауыр ангиосаркомасын) тудыруы мүмкін. Қазір бұл қолданыс стандартты рентгендік контраст заттары ретінде инъекциялық йод немесе ішке қабылданатын барий сульфаты суспензиясымен алмастырылды.
Thorium dioxide was the primary ingredient in Thorotrast, a once common radiocontrast agent used for cerebral angiography, however, it causes a rare form of cancer (hepatic angiosarcoma) many years after administration. This use was replaced with injectable iodine or ingestable barium sulfate suspension as standard X ray contrast agents.
Шамның шатырлары
Бұрынғы тағы бір маңызды қолданылуы 1890 жылы Карл Ауер фон Велсбах әзірлеген шамдардың газ мантиясында болды, олар 99% ThO2 және 1% церий(IV) оксидінен тұрады. Тіпті 1980 жылдары өндірілген ThO2-нің шамамен жартысы (жылына бірнеше жүз тонна) осы мақсатта қолданылды деп есептелді. Кейбір мантиялар әлі де торийді пайдаланады, бірақ иттрий оксиді (немесе кейде цирконий оксиді) оның орнына көбірек қолданылуда.
Another major use in the past was in gas mantle of lanterns developed by Carl Auer von Welsbach in 1890, which are composed of 99% ThO2 and 1% cerium(IV) oxide. Even as late as the 1980s it was estimated that about half of all ThO2 produced (several hundred tonnes per year) was used for this purpose. Some mantles still use thorium, but yttrium oxide (or sometimes zirconium oxide) is used increasingly as a replacement.
Шыны өндірісі
Шыныға торий диоксиді қосылғанда, оның сыну индексін арттыруға және дисперсияны азайтуға көмектеседі. Мұндай шыны камералар мен ғылыми құралдар үшін жоғары сапалы линзалар жасауға қолданылады. Бұл линзалардан шығатын сәуле оларды жылдар бойы қараңғылатып, сарғылтады және пленканың нашарлауына себеп болуы мүмкін, бірақ денсаулыққа қауіп аз. Сары түсті линзаларды ұзақ уақыт бойы күшті ультракүлгін сәулелендіру арқылы бастапқы түссүз күйіне қайта келтіруге болады. Торий диоксиді қазіргі заманғы жоғары индексті шынылардың көп бөлігінде лантан оксиді сияқты сирек кездесетін жер оксидтерімен алмастырылды, себебі олар ұқсас нәтижелер береді және радиоактивті емес.
When added to glass, thorium dioxide helps increase its refractive index and decrease dispersion. Such glass finds application in high quality lenses for cameras and scientific instruments. The radiation from these lenses can darken them and turn them yellow over a period of years and degrade film, but the health risks are minimal. Yellowed lenses may be restored to their original colourless state by lengthy exposure to intense ultraviolet radiation. Thorium dioxide has since been replaced by rare earth oxides such as lanthanum oxide in almost all modern high index glasses, as they provide similar effects and are not radioactive.