Tório: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o tório É um elemento metálico que pertence à série dos actinídeos, chamadas terras raras, e cujo símbolo químico é Th. Possui número atômico 90 e peso atômico 232 g / mol. Os compostos de tório geralmente o contêm com o número de oxidação +4 (Th4+).

O composto de dióxido de tório, ThO2, é conhecido industrialmente como thoria, e é utilizado na maioria das aplicações de tório, caracterizado por ser o composto químico com maior ponto de fusão (3.300 ºC).

Thorium foi descoberto em 1828 por Mortar Thrane Esmark, que encontrou um mineral negro na ilha norueguesa de Løvøya. Esmark deu o mineral a Jöns Jacob Berzelius, que o analisou, encontrando um metal desconhecido nele.

Ele chamou o mineral negro torita (torita) em homenagem ao deus escandinavo Thor. Enquanto isso, ele chamou o desconhecido metal tório (tório). O caráter radioativo do tório foi estabelecido por Anton Edward van Arkel e Jan Hendrik de Boer, e independentemente por Pierre Curie e Marie Curie.


Propriedades de tório

Fisica

O tório é um metal radioativo, brilhante, moderadamente duro, branco prateado, dúctil e maleável que mancha muito lentamente ao ar, tornando-se cinza e depois preto. Pertence ao grupo dos actinídeos, identificando-se com número atômico 90 e peso atômico de 232 g / mol.

Radioatividade

Thorium-232 (232º90) constitui mais de 99% do elemento tório total presente na crosta terrestre. Pode ser considerado um isótopo estável, apesar de radioativo, pois sua meia-vida é de 1.405 x 1010 anos. Ele decai radioativamente através da emissão de partículas α e β e radiação γ.

Thorium-232 torna-se rádio-268 (268Ra88) pela emissão de uma partícula alfa, composta por dois prótons e dois nêutrons. O tório pode sofrer uma série de decaimentos radioativos até se tornar um elemento estável: chumbo-208.


Thorium-232 é capaz de capturar nêutrons para se transformar no elemento radioativo urânio-233, emitindo radiação do tipo β. O urânio, por outro lado, é usado em reatores nucleares para produção de energia.

Reatividade

O tório é um metal altamente reativo e eletropositivo. Oxida muito lentamente ao ar, embora a corrosão possa ocorrer após vários meses. Quando aquecido no ar, ele se inflama, emitindo uma luz branca brilhante como a produção de dióxido de tório, ThO2.

Sob condições padrão de temperatura e pressão, o tório é lentamente atacado pela água. Além disso, o tório não se dissolve na maioria dos ácidos comuns, com exceção do ácido clorídrico, onde se dissolve, deixando um resíduo preto insolúvel.

Também se dissolve em ácido nítrico concentrado com uma pequena quantidade de fluoreto catalítico ou fluorossilicato. O tório é um metal pirofórico: quando se transforma em pó, é capaz de se inflamar espontaneamente no ar.


Estrutura

Os átomos de tório formam um cristal cúbico de face centrada (fcc) em temperatura ambiente. Quando aquecido acima de 1360 ° C, o cristal passa por uma transição para a fase cúbica centrada no corpo de baixa densidade (bcc). Enquanto isso, o tório sob alta pressão (100 GPa ou mais) adquire uma densa estrutura tetragonal centrada no corpo (bct).

Configuração eletronica

A configuração abreviada de elétrons para tório é a seguinte:

[Rn] 6d2 7s2

Perdendo seus quatro elétrons de valência, torna-se o cátion Th4+. Observe que, apesar de ser um actinídeo, ele não possui elétrons em seus orbitais 5f, em contraste com os outros actinídeos.

Obtendo

O principal mineral usado comercialmente para obter tório é a monazita. O passo inicial é a separação de seu depósito principal: o pegmatito. Carbonatos de metais alcalino-terrosos são removidos da pegmatita pela reação de seus fragmentos com cloreto de hidrogênio.

Os fragmentos resultantes são calcinados e filtrados, sendo então submetidos à separação magnética. Um material arenoso de monazita é assim obtido. Esta areia é submetida à digestão com ácido sulfúrico 93%, a uma temperatura de 210 a 230 ºC, e durante várias horas. A solução ácida formada é então diluída com água dez vezes seu volume.

A monazita permanece afundando, enquanto o tório e os outros elementos de terras raras flutuam na preparação ácida. O pH é ajustado para 1,3, o que resulta na precipitação do tório como fosfato, enquanto o resto das terras raras em suspensão permanecem em solução.

Atualmente a separação e purificação são realizadas com solventes líquidos, por exemplo, fosfato de tributila em querosene.

O metal de tório pode ser produzido em quantidades comerciais por redução metalotérmica de tetrafluoreto de tório (ThF4) e dióxido de tório (ThO2), ou por eletrólise de tetracloreto de tório (ThCl4).

Formulários

O tório teve muitas aplicações, muitas das quais foram descartadas desde a década de 1950, porque sua natureza radioativa constituía um risco à saúde.

Industrial

Ligas

O tório foi ligado ao tungstênio como eletrodo na soldagem TIG (gás inerte de tungstênio), constituindo 2% da liga.

Em pequenas quantidades, o tório foi adicionado aos filamentos de tungstênio para reduzir sua cristalização, permitindo assim a emissão de elétrons em temperaturas mais baixas. Fios de tungstênio-tório têm sido usados ​​em tubos eletrônicos e nos eletrodos de tubos de raios-X e retificadores.

O dióxido de tório tem sido usado na soldagem a arco de tungstênio, pois aumenta a resistência do tungstênio às altas temperaturas dos eletrodos de metal. No entanto, ele foi substituído neste pedido pelos óxidos de zircônio, cério ou lantânio.

iluminação

O tetrafluoreto de tório, por outro lado, tem sido usado como material para reduzir os reflexos em revestimentos ópticos multicamadas, que são transparentes à luz com comprimento de onda que varia de 0,350 a 1,2 µm. No entanto, o sal de tório foi substituído neste uso por tetrafluoreto de lantânio.

O dióxido de tório tem sido usado na iluminação do cobertor de luz, pois emite uma luz brilhante correspondente à luz visível. Embora o tório ainda seja usado nesta aplicação, o tório foi parcialmente substituído pelo ítrio.

Materiais refratários

O tório também tem sido utilizado na produção de materiais refratários para a indústria metalúrgica e em cadinhos de cerâmica para laboratórios de ensino e pesquisa.

Reatores nucleares

Thorium-232 é usado em reatores nucleares para capturar nêutrons de movimento lento, enquanto se transforma em urânio-233 ao fazer isso. Este elemento radioativo é físsil e é usado para produção de energia.

O desenvolvimento de reatores nucleares baseados em tório-32 tem sido lento, e o primeiro reator com essa característica foi criado no Indian Point Energy Center, localizado em Buchanan, EUA, em 1962. Reatores nucleares de tório-232 não emitem plutônio, o que os torna menos poluentes.

Referências

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