თორიუმი

პირველად თორიუმი გამოჰყო ი. ბერცელიუსმა 1829 წელს მინერალისაგან, რომელმაც მოგვიანებით მიიღო სახელწოდება თორიტი (შიცავს თორიუმის სილიკატს).

თორიუმი ეწოდა მისი პირველაღმომჩენის მიერ სკანდინავიური მითოლოგიით მეხის ღმერთის თორის (ტორის) პატივსაცემად.

თორიუმი თითქმის ყოველთვისაა იშვიათმიწა ელემენტების მინერალებში, რომლებისგანაც უმეტესწილად ხდება მათი მიღება. დედამიწის ქერქში თორიუმის შემცველობა მიახლოებით არის 8 — 13 გრ/ტ, ზღვის წყალში 0,05 მკგ/ლ. მაგმატიურ ქანებში თორიუმის შემცველობა მცირდება მჟავებიდან (18 გ/ტ) ფუძეებამდე (3 გ/ტ). თორიუმის მნიშვნელოვანი ნაწილი გროვდება პეგმატიტური და პოსტმაგმატიტური პროცესებისას, ამასთან მისი შემცველობა იზრდება ქანებში კალიუმის ზრდასთან ერთად. თორიუმის არსებობის ძირითადი ფორმა ქანებში არის ურან-თორიუმის ქანების უმეტეს შემცველ ნაწილი ან იზომორფული მინარევები აქცესორებელ მინერალებში. თორიუმის მთავარ მინერალებს წარმოადგენს მონაციტის ქვიშა და ფერიტორიტი. ასევე თორიუმი გროვდება ზოგიერთ გრეიზენობრივ საბადოებში, სადაც ის კონცენტრირდება ფერიტორიტებში ან წარმოქმნის მინერალებს, რომლებიც შეიცავენ ტიტანს, ურანს და ა.შ. შედის თითქმის ყველა ქარსის შემადგენლობაში, როგორც მინარევი ურანთან ერთად.

საბადოები

თორიუმი ძირითადად შედის 12 მინერალში.

ამ მინერალების საბადოები ცნობილია ავსტრალიაში, ინდოეთში, ნორვეგიაში, აშშ-ში, კანადაში, სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში, ბრაზილიაში, პაკისტანში, მალაიზიაში, შრი-ლანკაში, ყირგიზეთში და სხვა ქვეყნებში^[3].

მთავარი სტატია: თორიუმის იზოტოპები.

2012 წ-თვის. ცნობილია თორიუმის 30 იზოტოპი და კიდევ ზოგიერთი მისი ნუკლიდების 3 აღგზნებული მეტასტაბილური მდგომარეობა.

თორიუმის მხოლოდ ერთი ნუკლიდი (თორიუმ-232) ფლობს საკმარისად მაღალ ნახევარდაშლის პერიოდს დედამიწის ხნოვანებასთან შედარებით, ამიტომაც ბუნებრივი თორიუმი თითქმის მთლიანად შედგება ამ ნუკლიდისაგან. ზოგიერთი მისი იზოტოპი შეიძლება კვალის სახით აღმოჩნდნენ ბუნებრივ სინჯებში, რადგანაც ის შედის რადიუმის, აქტინიუმის და თოტიუმის რადიოქტიურ რიგში:

• რადიოაქტიური ²²⁷Th
• რადიოთორიუმი ²²⁸Th
• იონიუმი ²³⁰Th
• ურან Y ²³¹Th
• ურან X1 ²³⁴Th

ყველაზე სტაბილურ იზოტოპებს წარმოადგენენ ²³²Th (ნახევარდაშლის პერიოდი შეადგენს 14,05 მილიარდ წელს), ²³⁰Th (75 380 წელი), ²²⁹Th (7 340 წელი), ²²⁸Th (1,9116 წელი). დარჩენილ იზოტოპებს აქვთ 30 დღეზე ნაკლები ნახევარდაშლის პერიოდი (მათ უმეტესობას 10 წთ-ზე ნაკლები ნახევარდაშლის პერიოდი აქვს)^[4].

თორიუმის მიღებისას თორიუმშემცველ მონაციტურ კონცენტრატებს ხსნიან მჟავეებისა და ტუტეების მეშვეობით. იშვიათმიწა ელემენტები გამოჰყავთ ტრიბუტილფოსფატით ექსტრაქციით და სორბციით. შემდგომ თორიუმს ლითონების ნაერთების ნარევებიდან გამოყოფენ დიოქსიდის ტეტრაქლორიდის ან ტეტრაფტორიდის სახით.

ლითონურ თორიუმს შემდგომ გამოყოფენ ჰალოგენიდებიდან ან ოქსიდიდან მეტალოთერმიის მეთოდით (კალციუმ-, მაგნიუმ- ან ნატრიუმთერმიით) 900—1000 °С-ზე:

${\displaystyle {\mathsf {ThF_{4}+2Ca\longrightarrow Th+2CaF_{2}}}}$

ელექტროლიზით ThF₄ ან KThF₅ ნადნობში KF 800 °С-ზე გრაფიტის ანოდზე.

თორიუმს გამოიყენებენ რამდენიმე დარგში, სადაც უმეტესწილად შეუცვლელია. ამ ლითონის პერიოდულ სისტემაში ადგილმდებარეობამ და ატომის ბირთვის სტრუქტურამ განაპირობა მისი გამოყენება მშვიდობიან ატომურ ენერგიაში.

თორიუმ-232 — წყვილ-წყვილი იზოტოპია (პროტონებისა და ნეიტრონების წყვილი რაოდენობა), ამიტომ არ შეუძლია დაყოფა სითბური ნეიტრონებით და იყოს ბირთვულ საწვავად. მაგრამ სითბური ნეიტრონის მიტაცების შემთხვევაში ²³²Th გარდაიქმნება ²³³U-ად შემდეგი სქემით:

²³²Th + n → ²³³Th — (β-) → ²³³Pa — (β-) → ²³³U.

ურან-233-ს შეუძლია დაშლა როგორც ურან-235 და პლუტონიუმ-239-ს, რაც ხსნის უფრო მეტ სერიოზულ პერსპექტივებს ატომური ენერგეტიკის განვითარებისათვის (ურან-თორიუმის საწვავი ციკლი, ჩქარი ნეიტრონების რეაქტორები). ატომურ ენერგეტიკაში გამოიყენება თორიუმის კარბიდი, თორიუმის ოქსიდი და თორიუმის ფტორიდი (მაღალტემპერატურულ თხევადმჟავიან რეაქტორებში) ურანისა და პლუტონიუმის ნაერთებთან და დამხმარე დანამატებთან.

რადგანაც თორიუმის საერთო მარაგი დედამიწის ქერქში 3-4 ჯერ აღემატება ურანის მარაგს, მას შეუძლია ატომურ ენერგეტიკაში რამდენიმე ასეული წელით უზრუნველყოს კაცობრიობის ენერგომოთხოვნილება.

გარდა ატომური ენერგეტიკისა, თორიუმი ლითონის სახით წარმატებით გამოიყენება მეტალურგიაში (მაგნიუმის ლეგირება და სხვა.), რაც შენადნობს ანიჭებს მეტ ექსპლუატაციურ მახასიათებლებს, წინააღმდეგობა გახლეჩაზე, ცეცხლგამძლეობას). ნაწილობრივ თორიუმი მისი ჟანგის სახით გამოიყენება მაღალსიმტკიცის კომპოზიციებში როგორვ განმამტკიცებელი (ავიაციაში). თორიუმის ოქსიდი მისი დნობის უმაღლესი ტენპერატურის გამო ყველა ოქსიდს შორის (3350 °K) და უჟანგაობის გამო გამოიყენებენ ყველაზე საპასუხისმგებლო ნაკეთობების და კონსტრუქციების დასამზადებლად, რომლებიც მუშაობენ ზემძლავრ სითბურ დინებებზე, და შეიძლება იყოს იდეალურ მასალად წვის კამერების და გაზოდინამიკური არხების მოსაპირკეთებლად.

თორიუმზე ფასი შემცირდა 73,37 $/კგ (2009), ვიდრე 96,55 $ (2008).^[5]

თორიუმი ყოველთვისაა მცენარეებისა და ცხოველების ქსოვილებში. თორიუმის დაგროვების კოეფიციენტი (ანუ ორგანიზმში კონცენტრაციის შეფარდება გარემოში კონცენტრაციასთან) ზღვის პლანქტონში — 1250, ფსკერის წყალმცენარეებში — 10, უხერხემლოების რბილ ქსოვილებში - 50—300, თევზებშ — 100. მტკნარი წყლის მოლუსკებში მისი კონცენტრაცია მერყეობს 3×10⁻⁷-დან 1×10⁻⁵ %-მდე, ზღვის ცხოველებში 3×10⁻⁷-დან 3×10⁻⁶ %-მდე. თორიუმს უმთავრესად შთანთქავს ღვიძლი და ელენთა, ასევე ძვლის ტვინი, ლიმფური კვანძები და თირკმელზედა ჯირკვლები; ცუდად იწოვება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტით. ადამიანი თორიუმს ყოველდღიურად მიიღებს წყალთან და საკვებთან ერთად და შეადგენს 3 მკგ; ორგანიზმიდან გამოდის შარდთან და კალთან ერთად (0,1 და 2,9 მკგ შესაბამისად). თორიუმი ნაკლებად ტოქსიკურია, თუმცა, როგორც ბუნებრივი რადიოაქტიური ელემენტი შეაქვს თავისი წვლილი ორგანიზმის დასხივების ფონში.

• ცნობილია შემთხვევა, როდესაც თორიუმის მნიშვნელოვანი რაოდენობა მოპოვებულ იქნა არასპეციალისტის მიერ

• თორიუმი Webelements-ზე
• თორიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
• თორიუმი chemister.ru-ზე