【每日化学-元素】锕系——几乎能与所有非金属反应的钍【tǔ】
【每日化学-元素】锕系——几乎能与所有非金属反应的钍【tǔ】
钍是一种具有独特性质的放射性元素，广泛应用于合金制造、照明材料和核能领域。本文将从基础信息、物理化学性质、分布与制取、主要用途以及安全性等方面，全面介绍这种重要的金属元素。
基础信息
钍在元素周期表中原子序数为90，属于ⅢB族锕系放射性元素，化学符号为Th。它具有钢灰色光泽，质地柔软，化学性质较为活泼。钍有6种天然同位素和19种人工同位素，其中只有232Th可转换核素。钍经过中子轰击，可得铀-233，因此它是潜在的核燃料。钍广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。
物理性质
钍为银白色金属，暴露在大气中会逐渐变为灰色。其质地较软，可锻造。熔点为1750°C，沸点为4790°C，密度为11.72克/厘米3。在1400℃以下，原子排列成面心立方晶体；当加热达到此温度时，会转变为体心立方晶体。
化学性质
钍的化学性质比较活泼，但不溶于稀酸和氢氟酸，却溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍钝化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。钍是放射性元素，半衰期约为1.4×10e10年。
所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。除惰性气体外，钍能与几乎所有的非金属元素作用，生成二元化合物；加热时迅速氧化并发出耀眼的光。
其氧化物二氧化钍（ThO2）是所有金属氧化物中熔点最高的，达3300摄氏度。只有少数金属如钨和少数化合物如碳化钽的熔点比它高。
分布与制取
钍以化合物的形式存在于矿物内（例如独居石和钍石），通常与稀土金属连系在一起，天然存在钍的是质量数为232的钍同位素。世界各国已探明的独居石储量达几百万吨。随着各国对钍矿的勘探力度的加大，钍的探明储量也在一直增加。截至2000年，全世界独居石产量约78万吨。巴西是最大的钍资源国，其次是土耳其，加拿大和美国。我国钍资源比较丰富，据不完全统计。20多个省和地区都已发现具有相当数量的钍资源。2005年中国科学院的资料显示，内蒙古白云鄂博矿区钍储量约为22万吨，占全国钍矿产储量28.6万吨的77.3%。
钍元素多数以以氧化物的形式存在于矿物内（如独居石），通常与稀土金属和铪等金属的氧化物共生，钍的氧化物和其他稀土元素的氧化物一样，很难还原，虽然贝齐里乌斯曾利用金属钾和氟化钍钾作用，获得不纯的金属钍。
K2ThF6+4K==6KF+Th
后来用电解的方法才获得较纯的钍。在氩空气中或者在真空中氧化钍被钙在高温下还原。由于钍会与氢组成化合物因此无法使用氢来还原。还原后使用氟化氢冲洗，然后钍被过滤出来。
主要用途
钍一般用来制造合金以提高金属强度；灼烧二氧化钍会发出强烈的白光因此曾经做煤气灯的白热纱罩。钍衰变所储藏的能量，比铀、煤、石油和其他燃料总和还要多许多，而且钍的含量也要比铀多得多，所以钍是一种极有前途的能源。钍还是制造高级透镜的常用原料。用中子轰击钍可以得到一种核燃料——铀233。
比起铀235U和钚239Pu钍有一个重要的优点：它每吸收一个中子的产量高。它的生产效率比目前使用的238U和239Pu还要高。
毒性与危害
钍具有毒性
安全标识：S27 S45 S36/S37/S39 S26
危险标识：R34 R23/24/25
钍同位素232Th的半衰期为140.5亿年，它的放射性比铀238还要低。原因是因为由于它的半衰期高，因此它每秒钟衰变的次数少，此外它衰变产物中半衰期比较低的也比较少。钍放射α粒子，因此它被吸入或者食入的话危险比较高。尤其粉状的金属和氧化物能够进入肺，非常危险，会致癌。此外在放置钍和它的化合物的时候要注意它的衰变产物亦可能有放射性，如208Tl可以放射出260万电子伏特的伽马射线。