الثوريوم Thorium – المعدن المشع الطبيعي الأكثر شيوعًا

ما هو عنصر الثوريوم Thorium؟

– الثوريوم Thorium هو عنصر من عناصر الجدول الدوري: العدد الذري = 90 ، العدد الكتلي = 232

– الرمز الكيميائي لعنصر الثوريوم يرمز له بالرمز: ²³²Th₉₀

– التوزيع الإلكتروني له: Rn]₈₆ 7s² 6d²]

– الثوريوم فلز أبيض أشهب طري نسبياً.

– يحافظ على لمعانه لشهور عديدة بينما عند وجود شوائب أكسيديه به فإن لمعانه يختفي في الهواء ويصبح رمادي ثم أخيراً يتحول إلى اللون الأسود.

– هو المعدن المشع الطبيعي الأكثر شيوعًا.

– كما يمكن أن تخضع أيضًا للانشطار النووي، وهي عملية تنقسم فيها الذرات إلى قسمين وتطلق الطاقة.

– الجدول التالي يوضح الخواص العامة لعنصر الثوريوم كما يلي:

اكتشافه ووجوده في الطبيعة Discovery of Thorium

– تم اكتشاف الثوريوم عام 1828م بواسطة الكيميائي السويدي جونز جاكوب بيرزيليوس، والذي قام بتسميته على اسم ثور إله الرعد الإسكندنافي.

– لم يكن للثوريوم أي استخدامات حتى عام 1885م حيث تم اكتشاف المصباح المغطى.

– يوجد الثوريوم بكميات ضئيلة في معظم الصخور وأنواع التربة، حيث تحتوي التربة بصفة عامة على 6 أجزاء في المليون منه في المتوسط.

– كما يتواجد الثوريوم في عدة معادن، وأكثرها شهرة المونازايت Monazite والذي يحتوي على %12 تقريباً من أكسيد الثوريوم، هذه الصخرة تتكون من الحمم البركانية الصلبة.

– كما يوجد من هذا المعدن مخزون طبيعي في عديد من البلدان، كما توجد نظائر أخرى للثوريوم تنتج من الاضمحلال التسلسلي لليورانيوم.

– كذلك يحتوي خام Thorianite على بلورات صغيرة من مركبات الثوريوم.

 

تحضير الثوريوم Preparation of Thorium

– يتم الحصول على الثوريوم مثله مثل باقي الأكتنيدات بعدة طرق كما يلي:

(1) من الطرق المستخدمة لفصل الاكتنيدات والمعتمدة علي زيادة تركيز العنصر، ثم الترسيب الجزئي للأوكسالات وذلك من محاليل حمض النيتريك المخفف ثم التبلور الجزئي للأملاح الأكتينية المزدوجة مع نترات الماغنسيوم.

(2) التبادل الأيوني عن طريق استخدام أيونية لها القدرة على استبدال أيوناتها بأيونات المحاليل من حولها ولقد استخدم النشادر بطريقة تكوين متراكبات معقدة مستقرة.

مركبات الثوريوم Thorium Compounds

– من أهم مركبات الثوريـوم نذكر منها المركبات الآتية كما يلي:

(1) ثاني أكسيد الثوريوم ThO₂

– له درجة انصهار عالية حوالي 3300C^o.

– كذلك يعد حافز في العديد من التفاعلات الكيميائية بما في ذلك تكرير البترول وتحويل الأمونيا إلى حمض الكبريتيك وحمض النيتريك.

– كما يستعمل لتصنيع النظارات التي تستخدم في بناء عدسات التصوير ذات الجودة العالية وكذلك يستعمل في إنتاج الزجاج.

(2) ثاني كبريتيد الثوريوم ThS₂

– هو مركب كيميائي غير عضوي لونه بني داكن ودرجة انصهار 1905C^o.

(3) رباعي فلوريد الثوريوم ThF₄

– هو عبارة عن مسحوق أبيض ناعم يمكن الحصول عليه عن طريق تفاعل الثوريوم مع الفلور في درجة حرارة أعلى من 500C^o.

– كما يمكن أن يتفاعل في الغلاف الجوي مع الرطوبة ليعطي ThOF₂.

– بالإضافة إلى ذك يستخدم في تصنيع مصابيح قوس الكربون التي توفر الإضاءة العالية لأجهزة العرض السنيمائي وأجهزة البحث.

(4) رباعي كلوريد الثوريوم ThCl₄

– هو مركب كيميائي عند إذابته في الماء يعطي أيون كلوريد الثوريـوم كما بالتفاعل التالي:

ThCl_{4 (s)} → [ThCl₂]²⁺_(aq) + 2Cl^– _(aq)

(5) مركبات أخرى

– الجدول التالي يوضح المركبات الأخري لهذا العنصر كما يلي:

استخدامات الثوريوم Uses of Thorium

(1) يستخدم لعمل سبيكة مع الماغنسيوم ذات مقاومة عالية لقوة الشد والزحف في درجات الحرارة العالية.

(2) يستخدم الثوريوم لتغطية أسلاك التنجستن المستخدمة في المعدات الإلكترونية، مما يحسن الانبعاث الإلكتروني للكاثود عند تسخينه.

(3) بالإضافة إلى ذلك يستخدم الثوريوم في إلكترودات لحام القوس التنجستن الغازي والخزفيات المقاومة للحرارة.

(4) كما تستخدم تقنية تحديد العمر بواسطة يورانيوم – ثوريـوم لتحديد عمر الحفريات الأدمية.

(5) كمادة خصبة لإنتاج الوقود النووي وبالتحديد في مفاعل مضخم الطاقة يجب الأخذ في الاعتبار استخدام الثوريوم.

(6) الثوريوم يعتبر واقي أشعة قوي.

(7) بإضافته إلى الزجاج، ينتج زجاج له معامل انكسار عال.

(8) يستخدم كحافز في التفاعلات الكيميائية الآتية كما يلي:

• تحويل الأمونيا إلى حمض نيتريك.
• عمليات تكسير البترول.
• إنتاج حمض الكبريتيك.

(9) كما يستخدم رباعي فلوريد الثوريـوم ThF₄ في تصنيع مصابيح قوس الكربون التي توفر الإضاءة العالية لأجهزة العرض السنيمائي وأجهزة البحث.

(10) علاوة على ذلك يستكشف العلماء طرقًا لصنع مفاعلات نووية تعمل بالثوريـوم وتنتج الكهرباء.

تأثيره على جسم الإنسان

– عند التعرض لدخان الثوريوم يزيد معدل احتمال الإصابة بسرطان الرئة.

– تعرض الجسم من الداخل للثوريـوم يؤدي لزيادة معدل الإصابة بأمراض الكبد.

تأثيره على البيئة

– يشكل خطراً على البيئة إذ أن مسحوق فلز الثوريوم يشتعل تلقائيا في الهواء ولذا يجب التعامل معه بحرص شديد.

– المراجع: 

• دراسة كيميائية تحليلية مفصلة لعناصر الجدول الدوري / الأستاذ الدكتور حسن بوزيّان. أستاذ بقسم الكيمياء بالمدرسة العليا للأساتذة / الجزء الأول / أبريل 2017 / الجزائر.
• The Periodic Table Book – A Visual Encyclopedia of Elements written by Tom Jackson. – consultant Jack Challoner – Great Britain 2017