Оксид тория(IV)

Оксид тория(IV)
Общие
Систематическое наименование	Оксид тория
Традиционные названия	Окись тория
Химическая формула	ThO2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветные кристаллы
Молярная масса	264,04 г/моль
Плотность	9,7; 9,87; 10,03 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	3050; 3350 °C
Температура кипения	≈4400 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	61,76 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	-1226,4 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	1314-20-1

Оксид тория(IV) — бинарное неорганическое соединение металла тория и кислорода с формулой ThO₂, бесцветные кристаллы, нерастворимые в воде.

Получение

• Сгорание тория на воздухе:

$\mathsf{Th + O_2 \ \xrightarrow{250^oC}\ ThO_2 }$

• Разложение гидроксида, нитрата, карбоната или оксалата тория:

$\mathsf{Th(OH)_4 \ \xrightarrow{470^oC}\ ThO_2 + 2H_2O }$

$\mathsf{Th(NO_3)_4 \ \xrightarrow{400^oC}\ ThO_2 + 4NO_2 + O_2 }$

$\mathsf{Th(CO_3)_2 \ \xrightarrow{T}\ ThO_2 + 2CO_2 }$

$\mathsf{Th(C_2O_4)_2 \ \xrightarrow{T}\ ThO_2 + 2CO_2 + 2CO }$

• В природе встречается редкий минерал — Торианит, ThO₂ — минерал из группы уранинита.

Физические свойства

Оксид тория(IV) образует бесцветные кристаллы кубической сингонии, пространственная группа F m3m, параметры ячейки a = 0,5584 нм, Z = 4.

Химические свойства

• Реагирует только с концентрированными серной и азотной кислотами:

$\mathsf{ThO_2 + H_2SO_4 \ \xrightarrow[-H_2O]{80^oC}\ [Th(HSO_4)SO_4]HSO_4 \ \xrightarrow{0^oC, H_2O}\ Th(SO_4)_2 }$

$\mathsf{ThO_2 + 4HNO_3 \ \xrightarrow{HF}\ 2Th(NO_3)_4 + 2H_2O }$

• При сильном нагревании реагирует с фтороводородом, сероводородом, оксидом кремния:

$\mathsf{ThO_2 + 4HF \ \xrightarrow{400-500^oC}\ 2ThF_4 + 2H_2O }$

$\mathsf{ThO_2 + 4H_2S \ \xrightarrow{1300-1500^oC}\ 2ThS_2 + 2H_2O }$

$\mathsf{ThO_2 + 4SiO_2 \ \xrightarrow{1400^oC}\ 2ThSiO_2 }$

• Реагирует с хлором в присутствии восстановителей:

$\mathsf{ThO_2 + 2Cl_2 + 2CO \ \xrightarrow{400-500^oC}\ 2ThCl_4 + 2CO_2 }$

• Вытесняется из оксида более активными металлами:

$\mathsf{ThO_2 + 2Ca \ \xrightarrow{950^oC, Ar}\ Th + 2CaO }$

• Реагирует при сплавлении с гидросульфатом калия:

$\mathsf{ThO_2 + 4KHSO_4 \ \xrightarrow{350-400^oC, Ar}\ Th(SO_4)_2 + 2K_2SO_4 + 2H_2O }$

Применение

• Компонент специальных стёкол.
• Для легирования вольфрама и его сплавов.
• Катализатор в органическом синтезе.

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.-Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0