二氧化钍

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二氧化钍(ThO2),也称为氧化钍(IV),是一种结晶固体,通常呈白色或黄色。也称为氧化钍,主要作为镧系元素和铀生产的副产品生产。钍石是二氧化钍的矿物学形式的名称。它相当稀有,在等距系统中结晶。氧化钍的熔点为3300°C,是所有已知氧化物中熔点最高的。只有少数元素(包括钨和碳)和少数化合物(包括碳化钽)具有较高的熔点。所有钍化合物,包括二氧化钍,都具有放射性,因为钍没有稳定的同位素。 钍以两种多晶...

二氧化钍

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二氧化钍 (ThO2),也称为氧化钍 (IV),是一种结晶固体,通常呈白色或黄色。 也称为氧化钍,主要作为镧系元素和铀生产的副产品生产。 钍石是二氧化钍的矿物学形式的名称。 它相当稀有,在等距系统中结晶。 氧化钍的熔点为 3300 °C,是所有已知氧化物中熔点最高的。 只有少数元素(包括钨和碳)和少数化合物(包括碳化钽)具有较高的熔点。 所有钍化合物,包括二氧化钍,都具有放射性,因为钍没有稳定的同位素

结构和反应

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钍以两种多晶型存在。 一种具有萤石晶体结构。 这在二元二氧化物中并不常见。 (其他具有萤石结构的二元氧化物包括二氧化铈二氧化铀二氧化钚。)氧化钍的带隙约为 6 eV。 四方晶型的氧化钍也是已知的。

二氧化钛比一氧化钍 (ThO) 更稳定。 只有仔细控制反应条件,钍金属的氧化才能生成一氧化物而不是二氧化物。 在极高的温度下,二氧化物可以通过高于 1,850 K(1,580 °C; 2,870 °F)的歧化反应(与液态钍金属平衡)或通过高于 2,500 K(2,230 摄氏度;4,040 华氏度)。

应用

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核燃料

二氧化钍(氧化钍)可用作核反应堆中的陶瓷燃料芯块,通常包含在包覆有锆合金核燃料棒中。 钍是不可裂变的(但可增殖,在中子轰击下产生可裂变的铀 233); 因此,它必须与铀或钚的裂变同位素一起用作核反应堆燃料。 这可以通过将钍与铀或钚混合,或将其以纯净形式与单独的含有铀或钚的燃料棒结合使用来实现。 二氧化铀与传统的二氧化铀燃料芯块相比具有优势,因为它具有更高的导热性(较低的工作温度)、相当高的熔点和化学稳定性(与二氧化铀不同,在水/氧气存在下不会氧化)。

通过将二氧化铀培育成铀 233,可以将其转化为核燃料(有关更多信息,请参阅下文并参阅有关钍的文章)。 二氧化钍的高热稳定性使其可以应用于火焰喷涂和高温陶瓷。

合金

二氧化钨在钨极氩弧焊电子管和飞机燃气涡轮发动机中用作钨电极的稳定剂。 作为一种合金,含钍钨金属不易变形,因为高聚变材料氧化钍增强了高温机械性能,而钍有助于激发电子(热离子)的发射。 由于成本低,它是最受欢迎的氧化物添加剂,但正在逐步淘汰,取而代之的是铈、镧和锆等非放射性元素。

氧化钍弥散镍可用于各种高温操作,如内燃机,因为它是一种良好的抗蠕变材料。 它还可以用于捕获。

催化

二氧化钛作为商业催化剂几乎没有价值,但此类应用已得到充分研究。 它是 Ruzicka 大环合成中的催化剂。 已探索的其他应用包括石油裂解、将氨转化为硝酸和制备酸。

放射造影剂

二氧化合物是 Thorotrast 的主要成分,Thorotrast 是一种曾经很常见的用于脑血管造影的放射造影剂,但在给药多年后会导致一种罕见的癌症(肝血管肉瘤)。 这种用途被可注射的碘或可摄入的硫酸钡悬浮液取代,作为标准的 X 射线造影剂。

灯罩

过去的另一个主要用途是由卡尔·奥尔·冯·韦尔斯巴赫 (Carl Auer von Welsbach) 于 1890 年开发的气体罩,其由 99% 的 ThO2 和 1% 的氧化铈 (IV) 组成。 甚至在 1980 年代,据估计所有生产的 ThO2 中约有一半(每年数百吨)用于此目的

二氧化钍

一些地幔仍然使用钍,但氧化钇(或有时氧化锆)越来越多地被用作替代品。

玻璃制造

当添加到玻璃中时,二氧化钍有助于提高其折射率并降低色散。 这种玻璃可用于相机科学仪器的高质量镜头。 这些镜头的辐射会在数年内使它们变暗并变黄并使胶卷退化,但健康风险很小。 长时间暴露在强烈的紫外线辐射下,发黄的镜片可能会恢复到原来的无色状态。

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词条目录
  1. 二氧化钍
  2. 结构和反应
  3. 应用
  4. 核燃料
  5. 合金
  6. 催化
  7. 放射造影剂
  8. 灯罩
  9. 玻璃制造

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