Dióxido de torio - Thorium dioxide
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| Nombres | |
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Nombres IUPAC
Dióxido de
torio Óxido de torio (IV) |
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| Otros nombres
Thoria
Anhídrido de torio |
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| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| Tarjeta de información ECHA |
100.013.842 
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PubChem CID
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| UNII | |
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| ThO 2 | |
| Masa molar | 264.037 g / mol |
| Apariencia | Blanco sólido |
| Olor | inodoro |
| Densidad | 10,0 g / cm 3 |
| Punto de fusion | 3.350 ° C (6.060 ° F; 3.620 K) |
| Punto de ebullición | 4,400 ° C (7,950 ° F; 4,670 K) |
| insoluble | |
| Solubilidad | insoluble en álcali ligeramente soluble en ácido |
| −16,0 · 10 −6 cm 3 / mol | |
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Índice de refracción ( n D )
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2.200 (torianita) |
| Estructura | |
| Fluorita (cúbica), cF12 | |
| Fm 3 m, No. 225 | |
a = 559,74 (6) pm
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| Tetraédrico (O 2 - ); cúbico (Th IV ) | |
| Termoquímica | |
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Entropía molar estándar ( S |
65,2 (2) J K −1 mol −1 |
| −1226 (4) kJ / mol | |
| Riesgos | |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
| punto de inflamabilidad | No es inflamable |
| Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
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LD 50 ( dosis mediana )
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400 mg / kg |
| Compuestos relacionados | |
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Otros cationes
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Óxido de hafnio (IV) Óxido de cerio (IV) |
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Compuestos relacionados
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Óxido de protactinio (IV) Óxido de uranio (IV) |
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El dióxido de torio (ThO 2 ), también llamado óxido de torio (IV) , es un sólido cristalino, a menudo de color blanco o amarillo. También conocida como toria , se produce principalmente como subproducto de la producción de lantánidos y uranio . Thorianita es el nombre de la forma mineralógica del dióxido de torio . Es moderadamente raro y cristaliza en un sistema isométrico. El punto de fusión del óxido de torio es de 3300 ° C, el más alto de todos los óxidos conocidos. Solo unos pocos elementos (incluidos el tungsteno y el carbono ) y algunos compuestos (incluido el carburo de tantalio ) tienen puntos de fusión más altos. Todos los compuestos de torio son radiactivos porque no hay isótopos estables de torio .
Estructura y reacciones
Thoria existe como dos polimorfos. Uno tiene una estructura de cristal de fluorita . Esto es poco común entre los dióxidos binarios . (Otros óxidos binarios con estructura de fluorita incluyen dióxido de cerio , dióxido de uranio y dióxido de plutonio ). La banda prohibida de toria es de aproximadamente 6 eV . También se conoce una forma tetragonal de toria.
El dióxido de torio es más estable que el monóxido de torio (ThO). Solo con un control cuidadoso de las condiciones de reacción, la oxidación del torio metálico puede producir monóxido en lugar de dióxido. A temperaturas extremadamente altas, el dióxido puede convertirse en monóxido por una reacción de desproporción (equilibrio con torio metálico líquido) por encima de 1.850 K (1.580 ° C; 2.870 ° F) o por simple disociación (desprendimiento de oxígeno) por encima de 2.500 K (2.230 ° C). ° C; 4.040 ° F).
Aplicaciones
Combustibles nucleares
El dióxido de torio (toria) se puede utilizar en reactores nucleares como gránulos de combustible cerámicos, que normalmente se encuentran en barras de combustible nuclear revestidas con aleaciones de circonio. El torio no es fisionable (pero es "fértil", criando uranio-233 fisible bajo bombardeo de neutrones); por tanto, debe utilizarse como combustible para reactores nucleares junto con isótopos fisionables de uranio o plutonio. Esto se puede lograr mezclando torio con uranio o plutonio, o usándolo en su forma pura junto con barras de combustible separadas que contienen uranio o plutonio. El dióxido de torio ofrece ventajas sobre los gránulos de combustible de dióxido de uranio convencionales, debido a su mayor conductividad térmica (temperatura de funcionamiento más baja), punto de fusión considerablemente más alto y estabilidad química (no se oxida en presencia de agua / oxígeno, a diferencia del dióxido de uranio).
El dióxido de torio se puede convertir en combustible nuclear al convertirlo en uranio-233 (ver más abajo y consultar el artículo sobre torio para obtener más información al respecto). La alta estabilidad térmica del dióxido de torio permite aplicaciones en aspersión con llama y cerámicas de alta temperatura.
Aleaciones
El dióxido de torio se utiliza como estabilizador en electrodos de tungsteno en soldadura TIG , tubos de electrones y motores de turbinas de gas de aviones. Como aleación, el tungsteno toriado no se deforma fácilmente porque el material de alta fusión thoria aumenta las propiedades mecánicas de alta temperatura, y el torio ayuda a estimular la emisión de electrones ( termiones ). Es el aditivo de óxido más popular debido a su bajo costo, pero se está eliminando gradualmente en favor de elementos no radiactivos como el cerio , lantano y circonio .
El níquel disperso Thoria encuentra sus aplicaciones en varias operaciones de alta temperatura como motores de combustión porque es un buen material resistente a la fluencia. También se puede utilizar para atrapar hidrógeno.
Catálisis
El dióxido de torio casi no tiene valor como catalizador comercial, pero estas aplicaciones han sido bien investigadas. Es un catalizador en la síntesis de anillos grandes de Ruzicka . Otras aplicaciones que se han explorado incluyen el craqueo del petróleo , la conversión de amoníaco en ácido nítrico y la preparación de ácido sulfúrico .
Agentes de radiocontraste
El dióxido de torio fue el ingrediente principal de Thorotrast , un agente de radiocontraste que alguna vez fue común y se usó para la angiografía cerebral ; sin embargo, causa una forma rara de cáncer ( angiosarcoma hepático ) muchos años después de la administración. Este uso se reemplazó con yodo inyectable o suspensión ingerible de sulfato de bario como agentes de contraste de rayos X estándar .
Mantos de lámpara
Otro uso importante en el pasado fue en el manto de gas de las linternas desarrolladas por Carl Auer von Welsbach en 1890, que están compuestas por 99 por ciento de ThO 2 y 1% de óxido de cerio (IV) . Incluso en la década de 1980 se estimaba que aproximadamente la mitad de todo el ThO 2 producido (varios cientos de toneladas por año) se utilizaba para este propósito. Algunos mantos todavía usan torio, pero el óxido de itrio (o algunas veces el óxido de circonio ) se usa cada vez más como reemplazo.
Fabricación de vidrio
Cuando se agrega al vidrio , el dióxido de torio ayuda a aumentar su índice de refracción y a disminuir la dispersión . Dicho vidrio encuentra aplicación en lentes de alta calidad para cámaras e instrumentos científicos. La radiación de estos lentes puede oscurecerlos y volverlos amarillos durante un período de años y degradar la película, pero los riesgos para la salud son mínimos. Los lentes amarillentos se pueden restaurar a su estado incoloro original mediante una exposición prolongada a una intensa radiación ultravioleta. Desde entonces, el dióxido de torio ha sido reemplazado por óxidos de tierras raras como el óxido de lantano en casi todos los vidrios modernos de alto índice, ya que proporcionan efectos similares y no son radiactivos.
Referencias
Fuentes citadas
- Haynes, William M., ed. (2011). Manual CRC de Química y Física (92ª ed.). Prensa CRC . ISBN 978-1439855119.