Д.И. Рябчиков, Е.К. Гольбрайх - Аналитическая химия Тория (1108745), страница 3
Текст из файла (страница 3)
7340*160 лет аз 5,02 (10ал) 4,94 (2044) 4,85 (7044) з ю 5.420 (-75т() 5,335 (-25эб) Распад ()вм Мягкое [354, 533, !347, 1447, 1448, 170!. !722 !725,2038] [822, 1435, 1586, !723. 19)б,2036] [279, 1910! 228 1,89 лет Природный !8,6 суток 30,9 мнн 8.0 г0,5 мнн и ~ 6,030 — 5,65! Природный 50 — 300 227 Распад ()ззе з з 6,30 (78% ) 6,!9 (22%) электронный захват (10%) а (90%) 6,57 о 4 7,!3 [855] Распад ()зза -1 сек -0,1 сек. [855] Распад () Распад ()ззт а з 7,55 [1441] 12 13 Торий (Таа1з) Мезоторнй ! (Йазм) Мезоторнй П (Асз'э) Радноторнй (Тпма) Торий Х (йа™) .
Тороп (Цпы") Торий А (Ро'зэ) . Торий В (Рьз'а) Торий С (ВР'з) Торий С' (Роз'з) Торий С" (Т!заз) 1,0 4 81 10-!О 5,05.10 1,37 10 717 !Π— !з 1,24 10 З,б! 1О 8,72. !О '4 8,29 10 4,5!.10 тб 1,43 10 Таблица 3 Радноактнаные свойства изотопов торна [6] Методы получения металлического тория Несмотря на то, что металлический торий впервые был получен Берцелиусом !373] более ста лет назад, производство чистою металла в заводском масштабе стало возможным лишь с [939 г.
[]052]. Основное требование, предъявляемое к металлическому торию, используемому в настоящее время преимущественно в качестве ядерного горючего,— это прежде всего высокая чистота в отношении ряда примесей, в том числе таких, как бор, кадмий н р з. э. Получение металла высокой степени чистоты представляет довольно сложную задачу в связи с высокой температурой плавления торна, легкостью взаимодействия его в сильно нагретом состоянии с водородом, кислородом, азотом и углеродом, а также с трудностью выделения торна из природного сырья свободным от многих сопутствующих ему в природе элементов и, особенно, р. з. з. Промышленным сырьем для производства металлического тория служат монацитовые концентраты, получающиеся при гравитации и маги!сгной сепарации монацитовых песков, в состав которых, кроме монацита, входят также циркон, ильменит, касситерит и др.
Технология получения металлического тория складывается в основном из нескольких этапов — разложения монацита с переведением торна в раствор, получения чистых соединений тория и восстановления их до металла. После кислотного разложения сырья торий вместе с р. з, э, выделяется в виде гидро- окисей или фторидов с последующим их разделением [95]. Наиболее совершенным в этом отношении сокращенным технологическим процессом является прямое выделение тория из азотнокислых растворов экстракцией трибутилфосфатом с последующим, после подкисления экстрагеита, переведением торна в оксалат и окись [95, 511]. Основными методами производства металлического тория служат: восстановление галогенидов тория шелочными или шелочноземельными металлами [283, 373, 415, 5!1, 540, 551, 1174, !250, !326, !327, !351, 1402, 1424, 1425, 1465, !506, !558], восстановление окиси тория металлическим кальцием [359, 373, 741, 904, !068, 1298, !400, 1401, 1 403, 1405, !505, !679, 1688, !748, 1844], электролитическое восстановление галогенидов торна [95, 142, 688, 689, 690, 691, 698, 1403, !404, !506, 1740], гермическое разложение галогенидов тория [272, 274, 1998, 1999].
При использовании большинства методов металлический торий получается в виде порошка или гранулированного продукта, подвергающихся затем прессовке. Предпринимаются также попытки непосредственно получить компактный металлический торий [1255]. Подробно современные методы получения металлического тория рассматриваются в работе [72а].
О квалификации металлнчесяого торна см. [35, 174, !82, 199, 273, 871, 19491. 14 Свойства металла См также [818). Удельный вес металла определяли многие исследователи [415, !066, 1558]. Так как удельный вес металлического тория зависит от содержания в нем окиси, ниже приводятся значения, полученные для наиболее чистых его образцов (табл. 4). таблнца 4 Удельный вес торна [по данным разлнчныл авторов) ото Автор Марлен н Речтчлер !140б) томпсон !!949) Камни !51 . 11,3 — 11,7 11,1 — 11,5 11,7 Для температуры плавления тория,приведены значения !450 — !842' [4!5, 1406, !506, 2044], что связано, по-видимому, с различным содержанием окиси в исследуемом металле, причем более высокому содержанию окиси соответствует более высокая точка плавления.
Судя по литературным данным [1710], наиболее вероятная точка плавления чистого металла находится в интервале 1650 — 1800'. 15 Торий — металл серебристого цвета; отношение тория к йЮздуху определяется степенью его измельчения, а также содержанием в нем окиси. Образцы с высоким содержанием окиси (1„5 — 2ого Т)10т) довольно устойчивы и долгое время не тускнеют.
Порошок тория пирофорен на воздухе„поэтому его хранят под слоем керосина ["415], Металлический торий довольно легко подвергается механической обработке (1!99, 1459). Твердость его в значительной степени зависит от содержания окиси; при значительном ее содержании твердость металла близка к твердости никеля [1406]. До последнего времени считалось [5, 404, 494, 1082, !547, 1949], что торий характеризуется кубической гранецентрированной кристаллической решеткой, отличающейся от решеток титана и циркоиия.
Однако в 1954 г. Чиотти [547а] показал, что прн температурах выше 1400' и до температуры плавления металлу свойственна кубическая объемно-центрированная модификация. Таблица 5 Удельная теплоемкость торна 1199) Нхельеап тепло. емкость, колы-аром Литература температура, "С [1072] [102! ]44] 0.02787 0,028 0,0273 0 — 100 0 — 100 0 — 100 Электропроводность тория характеризуется значением, равным 5 (Нп=!) [152], Для удельного сопротивления металлического тория в литературе приводится несколько значений в зависимости от чистоты металла: 40,1 ° 10' [415]; 24,8 ° 10' [1382, 1385]; 18,6 10' [1949]; 13 ° 10' ом ° см [1346, 1366].
Ниже — 271,76'*торий обладает сверхпроводимостью [930, 1443]. О магнитной восприимчивости тория см [181, 199, 1452, 1971]. При нагревании на воздухе стружка металлического тория сгорает с образованием окиси тория — Т]!От. Однако для гарантии полного преврашения металла в окись его прокаливают в электрической печи при 1000'.
Металлический торий энергично взаимодействует с водородом, азотом, галоидами, серой, кремнием, алюминием и другими элементами при довольно высоких температурах. О растворимости тория в никеле сы [110!. Характерна растворимость водорода в компактном металлическом торин, которая при низких температурах значительно больше, чем при высоких '[36] (табл. 6). Действию холодной воды компактный металл подвергается весьма незначительно. * Окиси торна присуша сверхпроводимость при температурах выше 1400' в атмосфере водорода [7961. 16 В зависимости от чистоты металла его точки кипения изменяются от 3000 [1887] до 5200' [1689]. Для теплоты испарения приводятся значения 145 н 177 ка.ггмо.! [264, 273].
Теплопроводность прессованного тория составляет 0,32 кка.!.!град см ° сек прн 100' и 0,35 кал[град ° с.н сек — при 300' [3391 Значения удельной теплосмкости тория приведены в табл. 5. Таблица 6 Растворимость водорода в чистом металлическом торин в зависимости от температуры !441 аоз ] впп вго ( ~гхтз шм Температура, .С ззз ! Растворимость водорода, сл4аг]00 г( ТЬ....... ] 12500 !0700 ! 9700 8800 ] 8 !00 2600 ~! 1 750 Об абсорбции иозп!юла торием при высоких температурах см.
[336. 1080]; об абсорбции сазов четатлами см. [78]. Мсталли !вский торий растворяется в 6 — 12 747 соляной кислоте с образованием хлорида тория. Однако при этом 12 — 25ого вешества остается не растворенным. Предполагают, что это окись, находяшаяся в металле 1425, 1465, 2044], но такое предположение вызывает возражения [4!5, 1174].
Последнее обстоятельство привело к дополнительным исследованиям компактного металла известного состава,1184, 2072'. Изучение кристаллической структуры нерастворимого осадка показало, что он обладает кубической кристаллической структурой, бл»экой к структуре окислов и мононитридов,[2!33]. Обработка металлического торна соляной кислотой, содержашей каталитнческие следы фторида или фторосиликата [758, 1804, 2073], приводит к полному растворению.
Теплота растворения металлического тория в 6 742 НС] равна 181,? ккал),!гол [758]. Лзотнаи кислота пасспвирует поверхность компактного тория и предотврашает его растворение. Однако в присутствии незначительных концентраций фторида нлн фторосиликата (0,0! — 0,03 М) процесс растворения в 8 — 16 Я Н".ьОз идет до конца [1804, 1873]. Слсды ионов фтора каталитически влияют и на растворение сплавов, а также окиси и других труднорастворимых соединений тория Ионы фтора могут быть прибавлены в виде плавнковой кислоты или фторида натрия.
Серная кислота взаимодействует с горнем медленно. Сплавление небольших количеств образца с КН504 способствует растворе' нию металлического тория '309!. При нагревании с фосфорной кислотой и последующем упаривании металлический торий растворяется полностью, однако процесс растворения происходит чрезвычайно медленно. Действие концентрированной пла. виковой кислоты на металл незначительно,[1907]. КонцентриРованная горячая хлорная кислота медленно взаимодействует 2 Аиалетечеекам химия торпа 17 с компактным металлом, разбавленная— — почти не еапгрЗет !т ' г! С едкими шелочами металлический торий не взаимодействует. Торий, имея высокую температуру плавления ( ия (1650 †!800') и большов ато атомнын вес, представляет значительный интерес с точки зрения использования его в качестве одного из компонентов жаропрочных сплавов [2085]. Он легко образует сплавы с алюминием [300, 918, 922, !067,'1068, !325], железом [799], медью [918]„ кобальтом, никелем [542], золотом, серебром, бором [1127], платиной [1558], молибденом, вольфрамом, тантаем 918, лом [922], цинком, висмутом, свинцом, ртутью, натрием [9 ], бе иллием [494], кремнием [799, !067, 1068], селеном [1507].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
