Двуокись тория . Часть 1
Двуокись тория встречается в природе в виде различных минералов, среди которых — кубический торианит (изоморфная смесь ThO2 с UO2) и тетрагональный торит ThSi04. Монацитовый песок содержит ThO2 от 5 до 10%, а иногда и до 28%. Торит изоморфен с рутилом, цирконом и касситеритом.
Состав торита непостоянен. Торианит является изоморфной смесью ThO2 и UO2 и содержит Pb и редкие элементы цериевой и иттриевой групп и др. Торий является рассеянным элементом, и в земной коре находится в количестве -~6-10~5. Он радиоактивен и принадлежит к семейству самопроизвольно распадающихся радиоактивных элементов. Его период полураспада 1,4*1010 лет.
Известна только одна степень окисления тория — ThO2, которая кристаллизуется в кубической системе в форме кубо-октаэд-ров и принадлежит к типу флюорита. Параметр решетки а = 5.57А; расстояние между атомами тория и кислорода 2.414А.
ThO2 относится к наиболее тяжелым из известных окислов; удельный вес его 9,7 — 9,8 г/см3; твердость по минералогической шкале 6,5; показатель преломления 2,15; теплота образования ThO2 из элементов 326 ккал/моль.
Наряду с Нf2 двуокись тория принадлежит к тугоплавким окислам; температура плавления по одним данным 3050 ± 20°С, а по другим 3220 ± 50°С; упругость пара ThO2 при 2000° С равна З*10-3 мм рт. ст., а при 3000° С—16 мм рт.ст., коэффициент линейного термического расширения при 25 — 1700° С равен 10,2 — 10~6; теплопроводность при 100° С — 0,025, а при 1000° С — 0,008 кал/см-*се*град.
По своим химическим свойствам ТhO2 является основным окислом. Сильно прокаленная двуокись тория не растворяется в кислотах. Она реагирует с углеродом при температуре —2000° С с образованием ThC2. Спекается ThO2 очень трудно даже при 2000° С.
Для увеличения плотности до 9,6 г/см3 и термической стойкости изделий из ThO2 к ней предложено добавлять стабилизированную ZrO2 (~ 5 вес. %), CaF2 (0,5 вес. %), SrF2 (0,25 вес. %), SnO2 (1 вес. %), Y2O5 (0,4 вес. %) и др. [490].
Добавка к ThO2 примерно 10мол. % СаО при температуре 1800°С образует твердый раствор без изменения кубической системы. ThO2 обладает большим поперечным сечением захвата тепловых нейтронов, поэтому эту окись предложено использовать в качестве конструкционного материала (отражателя) в ядерных реакторах, работающих при высоких температурах [491].
Для техники особенно ценным является очень высокая температура плавления ThO2, незначительная летучесть, непроницаемость, инертность к воздействию расплавленных металлов и электропроводность при высоких температурах; удельное электросопротивление при 1000° С 105 и при 1500° С 102 ом-см.
Для электрических свойств ThO2характерно изменение ее электропроводности при введении до 15% Y2O3. На этом свойстве основано использование нагревателей из ThO2 в высокотемпературных электрических печах. В твердых растворах ThO2 — Y2O3 электрический ток переносится исключительно анионами кислорода.
Другие части: