Dioxyde de thorium - Thorium dioxide
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| Noms | |
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Noms IUPAC
Dioxyde de
thorium Oxyde de thorium(IV) |
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| Autres noms
Thoria Anhydride de
thorium |
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| Identifiants | |
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Modèle 3D ( JSmol )
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| Carte d'information de l'ECHA |
100.013.842 
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CID PubChem
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| UNII | |
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Tableau de bord CompTox ( EPA )
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| Propriétés | |
| ThO 2 | |
| Masse molaire | 264,037 g/mol |
| Apparence | solide blanc |
| Odeur | inodore |
| Densité | 10,0 g / cm 3 |
| Point de fusion | 3 350 °C (6 060 °F ; 3 620 K) |
| Point d'ébullition | 4 400 °C (7 950 °F; 4 670 K) |
| insoluble | |
| Solubilité | insoluble dans l' alcali légèrement soluble dans l' acide |
| −16,0·10 −6 cm 3 /mol | |
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Indice de réfraction ( n D )
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2.200 (thorianite) |
| Structure | |
| Fluorine (cubique), cF12 | |
| FM 3 m, n° 225 | |
a = 559,74(6) pm
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| Tétraédrique (O 2− ); cube (Th IV ) | |
| Thermochimie | |
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Entropie molaire standard ( S |
65.2(2) J K -1 mol -1 |
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Std enthalpie de
formation (Δ f H ⦵ 298 ) |
−1226(4) kJ/mol |
| Dangers | |
| NFPA 704 (diamant de feu) | |
| point de rupture | Ininflammable |
| Dose ou concentration létale (LD, LC) : | |
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DL 50 ( dose médiane )
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400 mg/kg |
| Composés apparentés | |
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Autres cations
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Oxyde d'hafnium(IV) Oxyde de cérium(IV) |
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Composés apparentés
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Oxyde de protactinium(IV) Oxyde d' uranium(IV) |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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 vérifier ( qu'est-ce que c'est ?)
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| Références de l'infobox | |
Le dioxyde de thorium (ThO 2 ), également appelé oxyde de thorium (IV) , est un solide cristallin, souvent de couleur blanche ou jaune. Également connu sous le nom de thorie , il est principalement produit comme sous-produit de la production de lanthanides et d' uranium . Thorianite est le nom de la forme minéralogique du dioxyde de thorium . Il est modérément rare et cristallise dans un système isométrique. Le point de fusion de l'oxyde de thorium est de 3300 °C – le plus élevé de tous les oxydes connus. Seuls quelques éléments (dont le tungstène et le carbone ) et quelques composés (dont le carbure de tantale ) ont des points de fusion plus élevés. Tous les composés du thorium sont radioactifs car il n'existe pas d' isotopes stables du thorium .
Structure et réactions
Thoria existe sous forme de deux polymorphes. L'un a une structure cristalline de fluorite . Ceci est rare parmi les dioxydes binaires . (Les autres oxydes binaires à structure fluorine comprennent le dioxyde de cérium , le dioxyde d'uranium et le dioxyde de plutonium .) La bande interdite de la thorie est d'environ 6 eV . Une forme tétragonale de thorie est également connue.
Le dioxyde de thorium est plus stable que le monoxyde de thorium (ThO). Ce n'est qu'avec un contrôle minutieux des conditions de réaction que l'oxydation du thorium métal peut donner le monoxyde plutôt que le dioxyde. A des températures extrêmement élevées, le dioxyde peut se transformer en monoxyde soit par une réaction de dismutation (équilibre avec le thorium métal liquide) au-dessus de 1 850 K (1 580 °C ; 2 870 °F) soit par simple dissociation (dégagement d'oxygène) au-dessus de 2 500 K (2 230 °C; 4 040 °F).
Applications
Combustibles nucléaires
Le dioxyde de thorium (thorium) peut être utilisé dans les réacteurs nucléaires sous forme de pastilles de combustible en céramique, généralement contenues dans des barres de combustible nucléaire revêtues d'alliages de zirconium. Le thorium n'est pas fissile (mais est « fertile », produisant de l' uranium-233 fissile sous bombardement neutronique) ; par conséquent, il doit être utilisé comme combustible de réacteur nucléaire en conjonction avec des isotopes fissiles de l'uranium ou du plutonium. Ceci peut être réalisé en mélangeant du thorium avec de l'uranium ou du plutonium, ou en l'utilisant sous sa forme pure en conjonction avec des barres de combustible séparées contenant de l'uranium ou du plutonium. Le dioxyde de thorium offre des avantages par rapport aux pastilles de combustible de dioxyde d'uranium classiques, en raison de sa conductivité thermique plus élevée (température de fonctionnement plus basse), de son point de fusion considérablement plus élevé et de sa stabilité chimique (ne s'oxyde pas en présence d'eau/oxygène, contrairement au dioxyde d'uranium).
Le dioxyde de thorium peut être transformé en combustible nucléaire en le multipliant en uranium-233 (voir ci-dessous et se référer à l'article sur le thorium pour plus d'informations à ce sujet). La stabilité thermique élevée du dioxyde de thorium permet des applications dans la projection à la flamme et les céramiques à haute température.
Alliages
Le dioxyde de thorium est utilisé comme stabilisant dans les électrodes de tungstène dans le soudage TIG , les tubes électroniques et les moteurs à turbine à gaz d'avion. En tant qu'alliage, le tungstène thorié ne se déforme pas facilement car le thorium, un matériau à haute fusion, augmente les propriétés mécaniques à haute température et le thorium aide à stimuler l'émission d' électrons ( thermions ). C'est l'additif d'oxyde le plus populaire en raison de son faible coût, mais il est progressivement abandonné au profit d'éléments non radioactifs tels que le cérium , le lanthane et le zirconium .
Le nickel dispersé Thoria trouve ses applications dans diverses opérations à haute température comme les moteurs à combustion car c'est un bon matériau résistant au fluage. Il peut également être utilisé pour le piégeage de l'hydrogène.
Catalyse
Le dioxyde de thorium n'a pratiquement aucune valeur en tant que catalyseur commercial, mais de telles applications ont été bien étudiées. C'est un catalyseur dans la synthèse des grands anneaux de Ruzicka . D'autres applications qui ont été explorées comprennent le craquage du pétrole , la conversion de l' ammoniac en acide nitrique et la préparation d'acide sulfurique .
Agents de radiocontraste
Le dioxyde de thorium était le principal ingrédient du Thorotrast , un agent de contraste radioactif autrefois courant utilisé pour l'angiographie cérébrale , mais il provoque une forme rare de cancer ( angiosarcome hépatique ) de nombreuses années après son administration. Cette utilisation a été remplacée par de l' iode injectable ou une suspension de sulfate de baryum ingérable en tant qu'agents de contraste radiographiques standard .
Manteaux de lampe
Une autre utilisation majeure dans le passé était dans le manteau de gaz des lanternes développées par Carl Auer von Welsbach en 1890, qui sont composées de 99 pour cent de ThO 2 et de 1 % d' oxyde de cérium (IV) . Même dans les années 1980, on estimait qu'environ la moitié de tout le ThO 2 produit (plusieurs centaines de tonnes par an) était utilisé à cette fin. Certains manteaux utilisent encore du thorium, mais l'oxyde d'yttrium (ou parfois l'oxyde de zirconium ) est de plus en plus utilisé en remplacement.
Fabrication de verre
Lorsqu'il est ajouté au verre , le dioxyde de thorium contribue à augmenter son indice de réfraction et à diminuer la dispersion . Un tel verre trouve une application dans les objectifs de haute qualité pour les appareils photo et les instruments scientifiques. Le rayonnement de ces lentilles peut les assombrir et les jaunir sur une période de plusieurs années et dégrader le film, mais les risques pour la santé sont minimes. Les verres jaunis peuvent retrouver leur état incolore d'origine par une longue exposition à un rayonnement ultraviolet intense. Le dioxyde de thorium a depuis été remplacé par des oxydes de terres rares tels que l'oxyde de lanthane dans presque tous les verres modernes à indice élevé, car ils produisent des effets similaires et ne sont pas radioactifs.
Les références
Sources citées
- Haynes, William M., éd. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92e éd.). CRC Appuyez sur . ISBN 978-1439855119.