Tlenek toru(IV), ditlenek toru – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków, w którym tor występuje na IV stopniu utlenienia.
Budowa cząsteczki Krystalizuje w układzie regularnym, kryształy o strukturze fluorytu, grupa przestrzenna Fm3m.
Występowanie W przyrodzie występuje naturalnie w postaci minerału – torianitu. Wchodzi także w skład monacytu.
Otrzymywanie Skala przemysłowa Dwutlenek toru jest głównie otrzymywany z z pomocą kwasu szczawiowego:
Otrzymany w powyższej reakcji poddawany jest wieloetapowemu rozkładowi termicznemu. Sumaryczna reakcja wygląda następująco:
Właściwości otrzymanego produktu zależą od warunków początkowych syntezy i przebiegu procesu dekompozycji termicznej.
Skala laboratoryjna Powstaje również przy ogrzewaniu metalicznego toru w powietrzu:
Właściwości Właściwości fizyczne Materiał ceramiczny o twardości 6,5 w skali Mohsa, ogniotrwały. Radioaktywny, jak wszystkie inne związki toru.
Właściwości chemiczne Nie reaguje z zimnymi kwasami i zasadami. Podgrzewając ze stężonym kwasem siarkowym otrzymuje się :
Wykorzystywany w otrzymywaniu metalicznego toru w wysokotemperaturowej redukcji ciekłym wapniem:
Z tlenku toru(IV) otrzymuje się , poprzez ogrzewanie w gazowym chlorze i tlenku węgla:
Zastosowanie Paliwo jądrowe
Dwutlenek toru może być wykorzystywany w energetyce jądrowej jako materiał paliworodny, zazwyczaj w postaci pastylek. Z głównego izotopu toru, , otrzymuje się rozszczepialny izotop uranu w wyniku bombardowania neutronami:
Tor nie był wykorzystywany komercyjnie jako paliwo ze względu na wystarczalność dotychczasowych zapasów uranu. W XXI w. zwiększyło się zainteresowanie torem w energetyce jądrowej ze względu na: mniejsze ryzyko wykorzystania w broni jądrowej; bardziej korzystne właściwości fizyczne i chemiczne w porównaniu z tlenkiem uranu; generowanie aktynowców o krótszym okresie półtrwania niż w uranowym cyklu paliwowym.
Szacuje się, że tor występuje w naturze ok. 3–4 raza częściej niż uran.
Niektóre z problemów w wykorzystaniu toru jako paliwa jądrowego to: niska rozpuszczalność w ; wysoki poziom promieniowania gamma od produktów rozpadu , przez co utylizacja i ponowne wykorzystanie zużytego paliwa torowego jest bardziej skomplikowane niż dla uranu konieczność dopasowania systemów kontroli istniejących reaktorów do nowego surowca.
Kataliza Wykorzystywany w otrzymywaniu kwasu azotowego z amoniaku (metoda Ostwalda), produkcji kwasu siarkowego i krakingu ropy naftowej. Może również pełnić rolę katalizatora w syntezie organicznej. Przykładowo, ogrzany katalizuje reakcję utlenienia par metanolu do eteru dimetylowego:
Stosowany w metodzie syntezy makrocykli Ružički (dekarboksylacji wewnątrzcząsteczkowej):
Współcześnie, w większości przypadków zamiast tlenku toru wykorzystuje się tańsze katalizatory, np. oparte na metalach ziem rzadkich.
Produkcja szkła Dodany do szkła dwutlenek toru pomaga zwiększyć jego współczynnik załamania i zmniejszyć dyspersję. Takie szkło znajduje zastosowanie w wysokiej jakości soczewkach, używanych w i aparatach fotograficznych. Na przestrzeni lat promieniowanie z tych soczewek może je przyciemnić i sprawić, że zżółkną, a także zniszczyć film, jeśli znajdował się w aparacie przez dłuższy czas. Częściej niż dwutlenek toru stosowane są w tym celu tlenki metali ziem rzadkich, takie jak , ponieważ zapewniają one podobne efekty i nie są radioaktywne.
Ceramika Ze względu na niereaktywność i wysoką temperaturę topnienia, tygle z dwutlenku toru z dodatkiem dwutlenku cyrkonu są wykorzystywane do topienia czystych metali w temperaturze 2300 °C. Stanowi ok. 10% przezroczystego materiału ceramicznego .
Radiologia Dawniej wykorzystywany jako środek kontrastujący w radiologii pod nazwą Thorotrast, obecnie zastąpiony przez nieradioaktywne substancje. Stosowanie odczynnika wiązało się ze stukrotnym wzrostem ryzyka zachorowań na nowotwory (m.in. naczyniakomięsaki śledziony i wątroby, raka wątrobowokomórkowego i raka dróg żółciowych).
Lampy gazowe
Dwutlenek toru znalazł zastosowanie w lampach gazowych. Siatka umieszczona w płomieniu lampy zwiększa jego jasność. Zjawisko to zostało odkryte w 1892 roku przez austriackiego chemika Carla Auera von Welsbacha. Nawet w latach 80. szacowano, że ok. połowa produkowanego toru była wykorzystywana w tym celu.
Przypisy
Kategoria:Tlenki Kategoria:Związki toru