थोरियम डाइऑक्साइड: Difference between revisions

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थोरियम डाइऑक्साइड (ThO<sub>2</sub>), जिसे थोरियम (IV) ऑक्साइड भी कहा जाता है, एक क्रिस्टलीय ठोस होता है, जो अक्सर सफेद या पीले रंग का होता है। थोरिया के रूप में भी जाना जाता है, यह मुख्य रूप से [[लैंथेनाइड]] और [[यूरेनियम]] उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में निर्मित होता है।<ref name=Yamashita/>[[थोरियानाइट]] [[थोरियम]] डाइऑक्साइड के खनिज रूप का नाम है। यह मध्यम रूप से दुर्लभ है और एक आइसोमेट्रिक सिस्टम में क्रिस्टलीकृत होता है। थोरियम ऑक्साइड का गलनांक 3300 °C है - जो सभी ज्ञात ऑक्साइडों में सबसे अधिक है। केवल कुछ तत्वों ([[टंगस्टन]] और [[कार्बन]] सहित) और कुछ यौगिकों ([[टैंटलम कार्बाइड]] सहित) में उच्च गलनांक होता है।<ref>{{cite book | last = Emsley | first = John | title = प्रकृति के बिल्डिंग ब्लॉक्स| edition = Hardcover, First | publisher = [[Oxford University Press]] | year = 2001 | pages = [https://archive.org/details/naturesbuildingb0000emsl/page/441 441] | isbn = 978-0-19-850340-8 | url = https://archive.org/details/naturesbuildingb0000emsl/page/441 }}</ref> डाइऑक्साइड सहित सभी थोरियम यौगिक रेडियोधर्मी हैं क्योंकि थोरियम के कोई स्थिर समस्थानिक नहीं हैं।
'''थोरियम डाइऑक्साइड''' (ThO<sub>2</sub>), जिसे थोरियम (IV) ऑक्साइड भी कहा जाता है, क्रिस्टलीय ठोस, प्रायः सफेद या पीले रंग का होता है। थोरिया के रूप में भी जाना जाता है, यह मुख्य रूप से [[लैंथेनाइड]] और [[यूरेनियम]] उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित होता है।<ref name=Yamashita/> [[थोरियानाइट]] [[थोरियम]] डाइऑक्साइड के खनिज स्वरूप का नाम है। यह मामूली दुर्लभ है और आइसोमेट्रिक सिस्टम में क्रिस्टलीकृत होता है। थोरियम ऑक्साइड का गलनांक 3300 डिग्री सेल्सियस है - सभी ज्ञात आक्साइडों में सबसे अधिक। केवल कुछ तत्व ([[टंगस्टन]] और [[कार्बन]] सहित) और कुछ यौगिकों ([[टैंटलम कार्बाइड]] सहित) में उच्च गलनांक होते हैं।<ref>{{cite book | last = Emsley | first = John | title = प्रकृति के बिल्डिंग ब्लॉक्स| edition = Hardcover, First | publisher = [[Oxford University Press]] | year = 2001 | pages = [https://archive.org/details/naturesbuildingb0000emsl/page/441 441] | isbn = 978-0-19-850340-8 | url = https://archive.org/details/naturesbuildingb0000emsl/page/441 }}</ref> डाइऑक्साइड सहित सभी थोरियम यौगिक रेडियोधर्मी हैं क्योंकि थोरियम का कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है।


== संरचना और प्रतिक्रियाएं ==
== संरचना और प्रतिक्रियाएं ==
थोरिया दो बहुरूपताओं के रूप में मौजूद है। एक में [[फ्लोराइट]] क्रिस्टल संरचना होती है। यह [[ द्विआधारी यौगिक ]] डाइऑक्साइड के बीच असामान्य है। (फ्लोराइट संरचना वाले अन्य बाइनरी ऑक्साइड में [[सेरियम डाइऑक्साइड]], [[यूरेनियम डाइऑक्साइड]] और [[प्लूटोनियम डाइऑक्साइड]] शामिल हैं।){{clarify|date=August 2018}}<!-- these other examples are fluorite structures also; need secondary ref to discuss why this is worth mentioning and [[WP:V]] that it is true --> थोरिया का [[ऊर्जा अंतराल]] लगभग 6 [[इलेक्ट्रॉनवोल्ट]] है। थोरिया का एक चतुष्कोणीय रूप भी जाना जाता है।
थोरिया दो बहुरूपों के रूप में मौजूद है। एक में [[फ्लोराइट]] क्रिस्टल संरचना है। यह [[ द्विआधारी यौगिक |द्विआधारी]] डाइऑक्साइड के बीच असामान्य है। (फ्लोराइट संरचना वाले अन्य द्विआधारी आक्साइड में [[सेरियम डाइऑक्साइड]], [[यूरेनियम डाइऑक्साइड]] और [[प्लूटोनियम डाइऑक्साइड]] सम्मिलित हैं।) थोरिया का बैंड अंतराल लगभग 6 eV है। थोरिया का चतुष्कोणीय रूप भी जाना जाता है।
 
थोरियम डाइऑक्साइड, [[थोरियम मोनोऑक्साइड]] (ThO) से अधिक स्थायी है।<ref>{{cite journal |first1= Heming |last1= He |first2= Jaroslaw |last2= Majewski |first3= David D. |last3= Allred |first4= Peng |last4= Wang |first5= Xiaodong |last5= Wen |first6= Kirk D. |last6= Rector |title= निकट-परिवेश की स्थिति में ठोस थोरियम मोनोऑक्साइड का निर्माण, जैसा कि न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टोमेट्री द्वारा देखा गया और स्क्रीनिंग हाइब्रिड कार्यात्मक गणनाओं द्वारा व्याख्या की गई|journal= Journal of Nuclear Materials |volume= 487 |year= 2017 |pages= 288–296 |doi= 10.1016/j.jnucmat.2016.12.046 |bibcode= 2017JNuM..487..288H |doi-access= free }}</ref> केवल प्रतिक्रिया स्थितियों के सावधानीपूर्वक नियंत्रण से ही थोरियम धातु का ऑक्सीकरण डाइऑक्साइड के बजाय मोनोऑक्साइड दे सकता है। अत्यधिक उच्च तापमान पर, डाइऑक्साइड मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो सकता है या तो उपरोक्त [[अनुपातहीनता प्रतिक्रिया]] (तरल थोरियम धातु के साथ संतुलन) द्वारा {{convert|1850|K|°C °F}} या उपरोक्त साधारण पृथक्करण (ऑक्सीजन का विकास) द्वारा {{convert|2500|K|°C °F}}.<ref>{{cite journal |title= थोरियेटेड कैथोड पर होने वाली प्रतिक्रिया|first1= Michael |last1= Hoch |first2= Herrick L. |last2= Johnston |journal= J. Am. Chem. Soc. |year= 1954 |volume= 76 |issue= 19 |pages= 4833–4835 |doi= 10.1021/ja01648a018 }}</ref>
 


थोरियम डाइऑक्साइड, [[थोरियम मोनोऑक्साइड]] (ThO) की तुलना में अधिक स्थायी है।<ref>{{cite journal |first1= Heming |last1= He |first2= Jaroslaw |last2= Majewski |first3= David D. |last3= Allred |first4= Peng |last4= Wang |first5= Xiaodong |last5= Wen |first6= Kirk D. |last6= Rector |title= निकट-परिवेश की स्थिति में ठोस थोरियम मोनोऑक्साइड का निर्माण, जैसा कि न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टोमेट्री द्वारा देखा गया और स्क्रीनिंग हाइब्रिड कार्यात्मक गणनाओं द्वारा व्याख्या की गई|journal= Journal of Nuclear Materials |volume= 487 |year= 2017 |pages= 288–296 |doi= 10.1016/j.jnucmat.2016.12.046 |bibcode= 2017JNuM..487..288H |doi-access= free }}</ref> प्रतिक्रिया स्थितियों के सावधानीपूर्वक नियंत्रण से ही थोरियम धातु का ऑक्सीकरण डाइऑक्साइड के बजाय मोनोऑक्साइड दे सकता है। अत्यधिक उच्च तापमान पर, डाइऑक्साइड या तो {{convert|1850|K|°C °F}} से ऊपर [[अनुपातहीनता प्रतिक्रिया]] (तरल थोरियम धातु के साथ संतुलन) से मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो सकता है या {{convert|2500|K|°C °F}} से ऊपर साधारण वियोजन (ऑक्सीजन का विकास) द्वारा।<ref>{{cite journal |title= थोरियेटेड कैथोड पर होने वाली प्रतिक्रिया|first1= Michael |last1= Hoch |first2= Herrick L. |last2= Johnston |journal= J. Am. Chem. Soc. |year= 1954 |volume= 76 |issue= 19 |pages= 4833–4835 |doi= 10.1021/ja01648a018 }}</ref>
== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==


===परमाणु ईंधन===
===परमाणु ईंधन===
थोरियम डाइऑक्साइड (थोरिया) का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में सिरेमिक ईंधन छर्रों के रूप में किया जा सकता है, जो आमतौर पर जिरकोनियम मिश्र धातुओं के साथ परमाणु ईंधन छड़ में निहित होता है। थोरियम विखंडनीय नहीं है (लेकिन उर्वर है, न्यूट्रॉन बमबारी के तहत विखंडनीय [[यूरेनियम-233]] प्रजनन करता है); इसलिए, इसे यूरेनियम या प्लूटोनियम के फिशाइल आइसोटोप के साथ परमाणु रिएक्टर ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जाना चाहिए। यह यूरेनियम या प्लूटोनियम के साथ थोरियम को मिश्रित करके या यूरेनियम या प्लूटोनियम युक्त अलग-अलग ईंधन छड़ों के संयोजन में इसके शुद्ध रूप में उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। थोरियम डाइऑक्साइड पारंपरिक यूरेनियम डाइऑक्साइड ईंधन छर्रों पर लाभ प्रदान करता है, क्योंकि इसकी उच्च तापीय चालकता (कम परिचालन तापमान), काफी उच्च गलनांक और रासायनिक स्थिरता (यूरेनियम डाइऑक्साइड के विपरीत पानी/ऑक्सीजन की उपस्थिति में ऑक्सीकरण नहीं करता है)।
थोरियम डाइऑक्साइड (थोरिया) का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में सिरेमिक ईंधन छर्रों के रूप में किया जा सकता है, जो सामान्यतः ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं के साथ परमाणु ईंधन की छड़ में निहित होता है। थोरियम विखंडनीय नहीं है (लेकिन "उपजाऊ" है, न्यूट्रॉन बमबारी के तहत विखंडनीय [[यूरेनियम-233]] पुनरुत्पादन करता है); इसलिए, इसे यूरेनियम या प्लूटोनियम के विखंडनीय समस्थानिकों के संयोजन में परमाणु रिएक्टर ईंधन के रूप में उपयोग किया जाना चाहिए। यह यूरेनियम या प्लूटोनियम के साथ थोरियम को मिलाकर या इसके शुद्ध रूप में यूरेनियम या प्लूटोनियम युक्त अलग-अलग ईंधन छड़ों के संयोजन से प्राप्त किया जा सकता है।थोरियम डाइऑक्साइड पारंपरिक यूरेनियम डाइऑक्साइड ईंधन छर्रों पर लाभ प्रदान करता है, क्योंकि इसकी उच्च तापीय चालकता (कम परिचालन तापमान), काफी उच्च गलनांक और रासायनिक स्थिरता (यूरेनियम डाइऑक्साइड के विपरीत पानी/ऑक्सीजन की उपस्थिति में ऑक्सीकरण नहीं करता है)।


थोरियम डाइऑक्साइड को यूरेनियम -233 में प्रजनन करके [[परमाणु प्रतिक्रिया]] ईंधन में बदला जा सकता है (नीचे देखें और इस पर अधिक जानकारी के लिए थोरियम पर लेख देखें)। थोरियम डाइऑक्साइड की उच्च [[तापीय स्थिरता]] लौ छिड़काव और उच्च तापमान सिरेमिक में अनुप्रयोगों की अनुमति देती है।
थोरियम डाइऑक्साइड को यूरेनियम-233 में प्रजनन करके इसे [[परमाणु प्रतिक्रिया|परमाणु]] ईंधन में बदला जा सकता है (नीचे देखें और इस पर अधिक जानकारी के लिए थोरियम पर लेख देखें)। थोरियम डाइऑक्साइड की उच्च [[तापीय स्थिरता]] लौ स्प्रेइंग और उच्च तापमान वाले सिरेमिक में अनुप्रयोगों की अनुमति देती है।


=== मिश्र ===
=== मिश्र ===
[[टंगस्टन अक्रिय गैस वेल्डिंग]], [[इलेक्ट्रॉन]] ट्यूब और विमान गैस टरबाइन इंजन में टंगस्टन इलेक्ट्रोड में थोरियम डाइऑक्साइड को स्टेबलाइज़र के रूप में प्रयोग किया जाता है। एक मिश्र धातु के रूप में, थोरिअटेड टंगस्टन धातु आसानी से विकृत नहीं होती है क्योंकि उच्च-संलयन सामग्री थोरिया उच्च तापमान यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है, और थोरियम इलेक्ट्रॉनों ([[ therion ]]) के उत्सर्जन को प्रोत्साहित करने में मदद करता है। इसकी कम लागत के कारण यह सबसे लोकप्रिय ऑक्साइड योजक है, लेकिन गैर-रेडियोधर्मी तत्वों जैसे [[मोम]], लेन्थेनम और [[zirconium]] के पक्ष में इसे चरणबद्ध किया जा रहा है।
थोरियम डाइऑक्साइड का उपयोग टीआईजी वेल्डिंग, इलेक्ट्रॉन ट्यूब और विमान गैस टरबाइन इंजन में टंगस्टन इलेक्ट्रोड में स्टेबलाइजर के रूप में किया जाता है। मिश्र धातु के रूप में, थोरिअटेड टंगस्टन धातु आसानी से विकृत नहीं होती है क्योंकि उच्च-संलयन सामग्री थोरिया उच्च तापमान यांत्रिक गुणों को बढ़ाती है, और थोरियम इलेक्ट्रॉनों (थर्मियन) के उत्सर्जन को उत्तेजित करने में मदद करता है। इसकी कम लागत के कारण यह सबसे लोकप्रिय ऑक्साइड योज्य है, लेकिन गैर-रेडियोधर्मी तत्वों जैसे कि सेरियम, लैंथेनम और ज़िरकोनियम के पक्ष में चरणबद्ध रूप से समाप्त हो रहा है।
 
थोरिया बिखरा हुआ निकेल दहन इंजन जैसे विभिन्न उच्च तापमान संचालन में अपने अनुप्रयोगों को पाता है क्योंकि यह एक अच्छी रेंगना प्रतिरोधी सामग्री है। इसका उपयोग हाइड्रोजन ट्रैपिंग के लिए भी किया जा सकता है।<ref>{{cite book | url = https://books.google.com/books?id=iQQcERxsNywC&pg=PA473 | page = 473 | isbn = 978-0-471-43623-2 | title = सामग्री इंजीनियरिंग का एक परिचय। और रसायन और सामग्री के लिए विज्ञान।| author1 = Mitchell, Brian S | year = 2004 }}</ref><ref>{{cite journal | first = Wayne M. | last = Robertson | title = थोरिया छितरी हुई निकल में हाइड्रोजन ट्रैपिंग का मापन और मूल्यांकन| journal = Metallurgical and Materials Transactions A | volume = 10 | issue = 4 | year = 1979 |doi = 10.1007/BF02697077 | pages =489&ndash;501 | bibcode = 1979MTA....10..489R | s2cid = 137105492 }}</ref><ref name="KumarNasrallah1974">{{cite journal|last1=Kumar|first1=Arun|last2=Nasrallah|first2=M.|last3=Douglass|first3=D. L.|title=Ni-Cr-Al मिश्र धातुओं के ऑक्सीकरण व्यवहार पर येट्रियम और थोरियम का प्रभाव|journal=Oxidation of Metals|volume=8|issue=4|year=1974|pages=227–263|issn=0030-770X|doi=10.1007/BF00604042|hdl=2060/19740015001|s2cid=95399863|hdl-access=free}}</ref><ref name="StringerWilcox1972">{{cite journal|last1=Stringer|first1=J.|last2=Wilcox|first2=B. A.|last3=Jaffee|first3=R. I.|title=The high-temperature oxidation of nickel-20 wt.% chromium alloys containing dispersed oxide phases|journal=Oxidation of Metals|volume=5|issue=1|year=1972|pages=11–47|issn=0030-770X|doi=10.1007/BF00614617|s2cid=92103123}}</ref><ref name="Murr1974">{{cite journal|last1=Murr|first1=L. E.|title=टीडी-निकल और टीडी-निक्रोम सिस्टम में इंटरफेशियल एनर्जेटिक्स|journal=Journal of Materials Science|volume=9|issue=8|year=1974|pages=1309–1319|issn=0022-2461|doi=10.1007/BF00551849|bibcode=1974JMatS...9.1309M |s2cid=96573790}}</ref>
 


थोरिया बिखरा हुआ निकेल दहन इंजन जैसे विभिन्न उच्च-तापमान संचालन में अपने अनुप्रयोगों को पाता है क्योंकि यह एक अच्छा रेंगना-प्रतिरोधी सामग्री है। यह हाइड्रोजन फंसाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।<ref>{{cite book | url = https://books.google.com/books?id=iQQcERxsNywC&pg=PA473 | page = 473 | isbn = 978-0-471-43623-2 | title = सामग्री इंजीनियरिंग का एक परिचय। और रसायन और सामग्री के लिए विज्ञान।| author1 = Mitchell, Brian S | year = 2004 }}</ref><ref>{{cite journal | first = Wayne M. | last = Robertson | title = थोरिया छितरी हुई निकल में हाइड्रोजन ट्रैपिंग का मापन और मूल्यांकन| journal = Metallurgical and Materials Transactions A | volume = 10 | issue = 4 | year = 1979 |doi = 10.1007/BF02697077 | pages =489&ndash;501 | bibcode = 1979MTA....10..489R | s2cid = 137105492 }}</ref><ref name="KumarNasrallah1974">{{cite journal|last1=Kumar|first1=Arun|last2=Nasrallah|first2=M.|last3=Douglass|first3=D. L.|title=Ni-Cr-Al मिश्र धातुओं के ऑक्सीकरण व्यवहार पर येट्रियम और थोरियम का प्रभाव|journal=Oxidation of Metals|volume=8|issue=4|year=1974|pages=227–263|issn=0030-770X|doi=10.1007/BF00604042|hdl=2060/19740015001|s2cid=95399863|hdl-access=free}}</ref><ref name="StringerWilcox1972">{{cite journal|last1=Stringer|first1=J.|last2=Wilcox|first2=B. A.|last3=Jaffee|first3=R. I.|title=The high-temperature oxidation of nickel-20 wt.% chromium alloys containing dispersed oxide phases|journal=Oxidation of Metals|volume=5|issue=1|year=1972|pages=11–47|issn=0030-770X|doi=10.1007/BF00614617|s2cid=92103123}}</ref><ref name="Murr1974">{{cite journal|last1=Murr|first1=L. E.|title=टीडी-निकल और टीडी-निक्रोम सिस्टम में इंटरफेशियल एनर्जेटिक्स|journal=Journal of Materials Science|volume=9|issue=8|year=1974|pages=1309–1319|issn=0022-2461|doi=10.1007/BF00551849|bibcode=1974JMatS...9.1309M |s2cid=96573790}}</ref>
=== कटैलिसीस ===
=== कटैलिसीस ===
वाणिज्यिक उत्प्रेरक के रूप में थोरियम डाइऑक्साइड का लगभग कोई मूल्य नहीं है, लेकिन ऐसे अनुप्रयोगों की अच्छी तरह से जांच की गई है। यह [[रूज़िका लार्ज रिंग सिंथेसिस]] में एक उत्प्रेरक है। खोजे गए अन्य अनुप्रयोगों में [[क्रैकिंग (रसायन विज्ञान)]], [[अमोनिया]] का [[नाइट्रिक एसिड]] में रूपांतरण और [[सल्फ्यूरिक एसिड]] की तैयारी शामिल है।<ref name=Ullmann>Stoll, Wolfgang (2012) "Thorium and Thorium Compounds" in ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry''. Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a27_001}}</ref>
थोरियम डाइऑक्साइड का व्यावसायिक उत्प्रेरक के रूप में लगभग कोई मूल्य नहीं है, लेकिन ऐसे अनुप्रयोगों की अच्छी तरह से जांच की गई है। यह [[रूज़िका लार्ज रिंग सिंथेसिस]] में उत्प्रेरक है। खोजे गए अन्य अनुप्रयोगों में पेट्रोलियम [[क्रैकिंग (रसायन विज्ञान)|क्रैकिंग]], अमोनिया का [[नाइट्रिक एसिड]] में रूपांतरण और [[सल्फ्यूरिक एसिड]] तैयार करना सम्मिलित है।<ref name="Ullmann">Stoll, Wolfgang (2012) "Thorium and Thorium Compounds" in ''Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry''. Wiley-VCH, Weinheim. {{doi|10.1002/14356007.a27_001}}</ref>
 
 
===[[रेडियोकंट्रास्ट एजेंट]] ===
===[[रेडियोकंट्रास्ट एजेंट]] ===
[[सेरेब्रल एंजियोग्राफी]] के लिए उपयोग किए जाने वाले एक बार सामान्य रेडियोकॉन्ट्रास्ट एजेंट [[थोरोट्रास्ट]] में थोरियम डाइऑक्साइड प्राथमिक घटक था, हालांकि, यह प्रशासन के कई वर्षों बाद कैंसर (यकृत [[ angiosarcoma ]]) के एक दुर्लभ रूप का कारण बनता है।<ref>[https://radiopaedia.org/articles/thorotrast Thorotrast]. radiopaedia.org</ref> मानक [[एक्स-रे]] कंट्रास्ट एजेंटों के रूप में इस प्रयोग को आयोडीन युक्त कंट्रास्ट या इंजेस्टेबल [[बेरियम सल्फेट निलंबन]] के साथ बदल दिया गया था।
[[थोरोट्रास्ट]] में थोरियम डाइऑक्साइड प्राथमिक घटक था, एक बार सामान्य रेडियोकॉन्ट्रास्ट एजेंट जो [[सेरेब्रल एंजियोग्राफी]] के लिए उपयोग किया जाता था, हालांकि, प्रशासन के कई वर्षों बाद यह दुर्लभ प्रकार के कैंसर (यकृत एंजियोसार्कोमा) का कारण बनता है।<ref>[https://radiopaedia.org/articles/thorotrast Thorotrast]. radiopaedia.org</ref> इस प्रयोग को मानक [[एक्स-रे]] कंट्रास्ट एजेंटों के रूप में इंजेक्टेबल आयोडीन या इंजेस्टेबल [[बेरियम सल्फेट निलंबन|बेरियम सल्फेट]] स्थगन से बदल दिया गया था।


===लैंप मेंटल===
===लैंप मेंटल===
{{Main|Gas mantle}}
{{Main|गैस मेंटल}}
अतीत में एक अन्य प्रमुख उपयोग 1890 में [[कार्ल एउर वॉन वेल्सबैक]] द्वारा विकसित लालटेन के [[गैस मेंटल]] में था, जो 99 प्रतिशत ThO से बना है।<sub>2</sub> और 1% सेरियम (IV) ऑक्साइड। यहां तक ​​कि 1980 के दशक तक यह अनुमान लगाया गया था कि सभी ThO<sub>2</sub> इस उद्देश्य के लिए उत्पादित (प्रति वर्ष कई सौ टन) का उपयोग किया गया था।<ref>{{Greenwood&Earnshaw1st|pages=1425, 1456}}</ref> कुछ मेंटल अभी भी थोरियम का उपयोग करते हैं, लेकिन [[यत्रियम ऑक्साइड]] (या कभी-कभी [[जिरकोनियम ऑक्साइड]]) को प्रतिस्थापन के रूप में तेजी से उपयोग किया जाता है।
अतीत में एक अन्य प्रमुख उपयोग 1890 में [[कार्ल एउर वॉन वेल्सबैक]] द्वारा विकसित लालटेन के गैस आवरण में था, जो 99 प्रतिशत ThO<sub>2</sub> और 1% सेरियम (IV) ऑक्साइड से बना है। यहां तक कि 1980 के दशक तक यह अनुमान लगाया गया था कि सभी उत्पादित ThO<sub>2</sub> का लगभग आधा (प्रति वर्ष कई सौ टन) इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता था।<ref>{{Greenwood&Earnshaw1st|pages=1425, 1456}}</ref> कुछ मेंटल अभी भी थोरियम का उपयोग करते हैं, लेकिन यट्रियम ऑक्साइड (या कभी-कभी [[जिरकोनियम ऑक्साइड]]) को प्रतिस्थापन के रूप में उपयोग किया जाता है।


===ग्लास निर्माण===
===ग्लास निर्माण===
[[File:Yellowing of thorium lenses.jpg|left|thumb|alt=Three lenses from yellowed to transparent left-से-दाएं|पीला थोरियम डाइऑक्साइड लेंस (बाएं), एक समान लेंस आंशिक रूप से पराबैंगनी विकिरण (केंद्र) के साथ डी-पीला, और बिना पीले रंग का लेंस (दाएं)]]जब कांच में जोड़ा जाता है, तो थोरियम डाइऑक्साइड अपने [[अपवर्तक सूचकांक]] को बढ़ाने और फैलाव (ऑप्टिक्स) को कम करने में मदद करता है। इस तरह के कांच कैमरों और वैज्ञानिक उपकरणों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले [[ लेंस (प्रकाशिकी) ]] में आवेदन पाते हैं।<ref name=CRC>{{cite book| last= Hammond| first= C. R.| title= तत्व, रसायन विज्ञान और भौतिकी की पुस्तिका में| edition= 81st| publisher= [[CRC Press]]| isbn= 978-0-8493-0485-9| date= 2004| url-access= registration| url= https://archive.org/details/crchandbookofche81lide}}</ref> इन लेंसों से निकलने वाला विकिरण उन्हें काला कर सकता है और वर्षों की अवधि में उन्हें पीला कर सकता है और फिल्म को नीचा दिखा सकता है, लेकिन स्वास्थ्य जोखिम न्यूनतम हैं।<ref>{{Cite web|author=Oak Ridge Associated Universities|year=1999|title=Thoriated Camera Lens (ca. 1970s)|url=https://orau.org/health-physics-museum/collection/consumer/products-containing-thorium/camera-lens.html|url-status=live|access-date=29 September 2017}}</ref> तीव्र पराबैंगनी विकिरण के लंबे समय तक संपर्क में रहने से पीले रंग के लेंस को उनकी मूल रंगहीन स्थिति में बहाल किया जा सकता है। लगभग सभी आधुनिक हाई-इंडेक्स ग्लासों में थोरियम डाइऑक्साइड को दुर्लभ-पृथ्वी ऑक्साइड जैसे [[ लेण्टेनियुम ऑक्साइड ]] द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है, क्योंकि वे समान प्रभाव प्रदान करते हैं और रेडियोधर्मी नहीं हैं।<ref>{{cite book |first=W. |last=Stoll |chapter=Thorium and Thorium Compounds |doi=10.1002/14356007.a27_001 |title=उलमन्स एनसाइक्लोपीडिया ऑफ इंडस्ट्रियल केमिस्ट्री|publisher=Wiley-VCH |year=2005 |isbn=978-3-527-31097-5 |page=32}}</ref>
[[File:Yellowing of thorium lenses.jpg|left|thumb|alt=Three lenses from yellowed to transparent left-से-दाएं|पीला थोरियम डाइऑक्साइड लेंस (बाएं), एक समान लेंस आंशिक रूप से पराबैंगनी विकिरण (केंद्र) के साथ पीलापन लिए हुए, और बिना पीले रंग का लेंस (दाएं)]]जब कांच में जोड़ा जाता है, तो थोरियम डाइऑक्साइड अपने [[अपवर्तक सूचकांक]] को बढ़ाने और फैलाव को कम करने में मदद करता है। इस तरह के कांच का उपयोग कैमरों और वैज्ञानिक उपकरणों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले [[ लेंस (प्रकाशिकी) |लेंस]] में होता है।<ref name=CRC>{{cite book| last= Hammond| first= C. R.| title= तत्व, रसायन विज्ञान और भौतिकी की पुस्तिका में| edition= 81st| publisher= [[CRC Press]]| isbn= 978-0-8493-0485-9| date= 2004| url-access= registration| url= https://archive.org/details/crchandbookofche81lide}}</ref> इन लेंसों से निकलने वाला विकिरण कुछ वर्षों में उन्हें काला और पीला कर सकता है और फिल्म को ख़राब कर सकता है, लेकिन स्वास्थ्य जोखिम न्यूनतम हैं।<ref>{{Cite web|author=Oak Ridge Associated Universities|year=1999|title=Thoriated Camera Lens (ca. 1970s)|url=https://orau.org/health-physics-museum/collection/consumer/products-containing-thorium/camera-lens.html|url-status=live|access-date=29 September 2017}}</ref> तीव्र पराबैंगनी विकिरण के लम्बे समय तक संपर्क में रहने से पीले रंग के लेंसों को उनकी मूल रंगहीन अवस्था में बहाल किया जा सकता है। तब से लगभग सभी आधुनिक हाई-इंडेक्स ग्लासों में थोरियम डाइऑक्साइड को रेयर-अर्थ ऑक्साइड जैसे लैंथेनम ऑक्साइड से बदल दिया गया है, क्योंकि वे समान प्रभाव प्रदान करते हैं और रेडियोधर्मी नहीं हैं।<ref>{{cite book |first=W. |last=Stoll |chapter=Thorium and Thorium Compounds |doi=10.1002/14356007.a27_001 |title=उलमन्स एनसाइक्लोपीडिया ऑफ इंडस्ट्रियल केमिस्ट्री|publisher=Wiley-VCH |year=2005 |isbn=978-3-527-31097-5 |page=32}}</ref>
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==संदर्भ==
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श्रेणी:फ्लोराइट क्रिस्टल संरचना
श्रेणी:फ्लोराइट क्रिस्टल संरचना


 
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Latest revision as of 15:24, 5 September 2023

Thorium dioxide
Fluorite-unit-cell-3D-ionic.png
Names
IUPAC names
Thorium dioxide
Thorium(IV) oxide
Other names
Thoria
Thorium anhydride
Identifiers
3D model (JSmol)
ChEBI
ChemSpider
EC Number
  • 215-225-1
141638
UNII
UN number 2910 2909
  • Key: ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N
  • InChI=1S/2O.Th
  • O=[Th]=O
Properties
ThO2
Molar mass 264.037 g/mol[1]
Appearance white solid[1]
Odor odorless
Density 10.0 g/cm3[1]
Melting point 3,350 °C (6,060 °F; 3,620 K)[1]
Boiling point 4,400 °C (7,950 °F; 4,670 K)[1]
insoluble[1]
Solubility insoluble in alkali
slightly soluble in acid[1]
−16.0·10−6 cm3/mol[2]
2.200 (thorianite)[3]
Structure
Fluorite (cubic), cF12
Fm3m, No. 225
a = 559.74(6) pm[4]
Tetrahedral (O2−); cubic (ThIV)
Thermochemistry
65.2(2) J K−1 mol−1
−1226(4) kJ/mol
Hazards
GHS labelling:[5]
GHS06: ToxicGHS08: Health hazard
Danger
H301, H311, H331, H350, H373
P203[?], P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+P316, P302+P352, P304+P340, P316, P318[?], P319, P321, P330, P361+P364, P403+P233, P405, P501
NFPA 704 (fire diamond)
2
0
0
Special hazard RA: Radioactive. E.g. plutonium
Flash point Non-flammable
Lethal dose or concentration (LD, LC):
400 mg/kg
Related compounds
Other cations
 Hafnium(IV) oxide
Cerium(IV) oxide
Related compounds
 Protactinium(IV) oxide
Uranium(IV) oxide
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒N verify (what is checkY☒N ?)

थोरियम डाइऑक्साइड (ThO2), जिसे थोरियम (IV) ऑक्साइड भी कहा जाता है, क्रिस्टलीय ठोस, प्रायः सफेद या पीले रंग का होता है। थोरिया के रूप में भी जाना जाता है, यह मुख्य रूप से लैंथेनाइड और यूरेनियम उत्पादन के उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित होता है।[4] थोरियानाइट थोरियम डाइऑक्साइड के खनिज स्वरूप का नाम है। यह मामूली दुर्लभ है और आइसोमेट्रिक सिस्टम में क्रिस्टलीकृत होता है। थोरियम ऑक्साइड का गलनांक 3300 डिग्री सेल्सियस है - सभी ज्ञात आक्साइडों में सबसे अधिक। केवल कुछ तत्व (टंगस्टन और कार्बन सहित) और कुछ यौगिकों (टैंटलम कार्बाइड सहित) में उच्च गलनांक होते हैं।[6] डाइऑक्साइड सहित सभी थोरियम यौगिक रेडियोधर्मी हैं क्योंकि थोरियम का कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है।

संरचना और प्रतिक्रियाएं

थोरिया दो बहुरूपों के रूप में मौजूद है। एक में फ्लोराइट क्रिस्टल संरचना है। यह द्विआधारी डाइऑक्साइड के बीच असामान्य है। (फ्लोराइट संरचना वाले अन्य द्विआधारी आक्साइड में सेरियम डाइऑक्साइड, यूरेनियम डाइऑक्साइड और प्लूटोनियम डाइऑक्साइड सम्मिलित हैं।) थोरिया का बैंड अंतराल लगभग 6 eV है। थोरिया का चतुष्कोणीय रूप भी जाना जाता है।

थोरियम डाइऑक्साइड, थोरियम मोनोऑक्साइड (ThO) की तुलना में अधिक स्थायी है।[7] प्रतिक्रिया स्थितियों के सावधानीपूर्वक नियंत्रण से ही थोरियम धातु का ऑक्सीकरण डाइऑक्साइड के बजाय मोनोऑक्साइड दे सकता है। अत्यधिक उच्च तापमान पर, डाइऑक्साइड या तो 1,850 K (1,580 °C; 2,870 °F) से ऊपर अनुपातहीनता प्रतिक्रिया (तरल थोरियम धातु के साथ संतुलन) से मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो सकता है या 2,500 K (2,230 °C; 4,040 °F) से ऊपर साधारण वियोजन (ऑक्सीजन का विकास) द्वारा।[8]

अनुप्रयोग

परमाणु ईंधन

थोरियम डाइऑक्साइड (थोरिया) का उपयोग परमाणु रिएक्टरों में सिरेमिक ईंधन छर्रों के रूप में किया जा सकता है, जो सामान्यतः ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं के साथ परमाणु ईंधन की छड़ में निहित होता है। थोरियम विखंडनीय नहीं है (लेकिन "उपजाऊ" है, न्यूट्रॉन बमबारी के तहत विखंडनीय यूरेनियम-233 पुनरुत्पादन करता है); इसलिए, इसे यूरेनियम या प्लूटोनियम के विखंडनीय समस्थानिकों के संयोजन में परमाणु रिएक्टर ईंधन के रूप में उपयोग किया जाना चाहिए। यह यूरेनियम या प्लूटोनियम के साथ थोरियम को मिलाकर या इसके शुद्ध रूप में यूरेनियम या प्लूटोनियम युक्त अलग-अलग ईंधन छड़ों के संयोजन से प्राप्त किया जा सकता है।थोरियम डाइऑक्साइड पारंपरिक यूरेनियम डाइऑक्साइड ईंधन छर्रों पर लाभ प्रदान करता है, क्योंकि इसकी उच्च तापीय चालकता (कम परिचालन तापमान), काफी उच्च गलनांक और रासायनिक स्थिरता (यूरेनियम डाइऑक्साइड के विपरीत पानी/ऑक्सीजन की उपस्थिति में ऑक्सीकरण नहीं करता है)।

थोरियम डाइऑक्साइड को यूरेनियम-233 में प्रजनन करके इसे परमाणु ईंधन में बदला जा सकता है (नीचे देखें और इस पर अधिक जानकारी के लिए थोरियम पर लेख देखें)। थोरियम डाइऑक्साइड की उच्च तापीय स्थिरता लौ स्प्रेइंग और उच्च तापमान वाले सिरेमिक में अनुप्रयोगों की अनुमति देती है।

मिश्र

थोरियम डाइऑक्साइड का उपयोग टीआईजी वेल्डिंग, इलेक्ट्रॉन ट्यूब और विमान गैस टरबाइन इंजन में टंगस्टन इलेक्ट्रोड में स्टेबलाइजर के रूप में किया जाता है। मिश्र धातु के रूप में, थोरिअटेड टंगस्टन धातु आसानी से विकृत नहीं होती है क्योंकि उच्च-संलयन सामग्री थोरिया उच्च तापमान यांत्रिक गुणों को बढ़ाती है, और थोरियम इलेक्ट्रॉनों (थर्मियन) के उत्सर्जन को उत्तेजित करने में मदद करता है। इसकी कम लागत के कारण यह सबसे लोकप्रिय ऑक्साइड योज्य है, लेकिन गैर-रेडियोधर्मी तत्वों जैसे कि सेरियम, लैंथेनम और ज़िरकोनियम के पक्ष में चरणबद्ध रूप से समाप्त हो रहा है।

थोरिया बिखरा हुआ निकेल दहन इंजन जैसे विभिन्न उच्च-तापमान संचालन में अपने अनुप्रयोगों को पाता है क्योंकि यह एक अच्छा रेंगना-प्रतिरोधी सामग्री है। यह हाइड्रोजन फंसाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।[9][10][11][12][13]

कटैलिसीस

थोरियम डाइऑक्साइड का व्यावसायिक उत्प्रेरक के रूप में लगभग कोई मूल्य नहीं है, लेकिन ऐसे अनुप्रयोगों की अच्छी तरह से जांच की गई है। यह रूज़िका लार्ज रिंग सिंथेसिस में उत्प्रेरक है। खोजे गए अन्य अनुप्रयोगों में पेट्रोलियम क्रैकिंग, अमोनिया का नाइट्रिक एसिड में रूपांतरण और सल्फ्यूरिक एसिड तैयार करना सम्मिलित है।[14]

रेडियोकंट्रास्ट एजेंट

थोरोट्रास्ट में थोरियम डाइऑक्साइड प्राथमिक घटक था, एक बार सामान्य रेडियोकॉन्ट्रास्ट एजेंट जो सेरेब्रल एंजियोग्राफी के लिए उपयोग किया जाता था, हालांकि, प्रशासन के कई वर्षों बाद यह दुर्लभ प्रकार के कैंसर (यकृत एंजियोसार्कोमा) का कारण बनता है।[15] इस प्रयोग को मानक एक्स-रे कंट्रास्ट एजेंटों के रूप में इंजेक्टेबल आयोडीन या इंजेस्टेबल बेरियम सल्फेट स्थगन से बदल दिया गया था।

लैंप मेंटल

Main article: गैस मेंटल

अतीत में एक अन्य प्रमुख उपयोग 1890 में कार्ल एउर वॉन वेल्सबैक द्वारा विकसित लालटेन के गैस आवरण में था, जो 99 प्रतिशत ThO2 और 1% सेरियम (IV) ऑक्साइड से बना है। यहां तक कि 1980 के दशक तक यह अनुमान लगाया गया था कि सभी उत्पादित ThO2 का लगभग आधा (प्रति वर्ष कई सौ टन) इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता था।[16] कुछ मेंटल अभी भी थोरियम का उपयोग करते हैं, लेकिन यट्रियम ऑक्साइड (या कभी-कभी जिरकोनियम ऑक्साइड) को प्रतिस्थापन के रूप में उपयोग किया जाता है।

ग्लास निर्माण

Three lenses from yellowed to transparent left-से-दाएं
पीला थोरियम डाइऑक्साइड लेंस (बाएं), एक समान लेंस आंशिक रूप से पराबैंगनी विकिरण (केंद्र) के साथ पीलापन लिए हुए, और बिना पीले रंग का लेंस (दाएं)

जब कांच में जोड़ा जाता है, तो थोरियम डाइऑक्साइड अपने अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाने और फैलाव को कम करने में मदद करता है। इस तरह के कांच का उपयोग कैमरों और वैज्ञानिक उपकरणों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले लेंस में होता है।[17] इन लेंसों से निकलने वाला विकिरण कुछ वर्षों में उन्हें काला और पीला कर सकता है और फिल्म को ख़राब कर सकता है, लेकिन स्वास्थ्य जोखिम न्यूनतम हैं।[18] तीव्र पराबैंगनी विकिरण के लम्बे समय तक संपर्क में रहने से पीले रंग के लेंसों को उनकी मूल रंगहीन अवस्था में बहाल किया जा सकता है। तब से लगभग सभी आधुनिक हाई-इंडेक्स ग्लासों में थोरियम डाइऑक्साइड को रेयर-अर्थ ऑक्साइड जैसे लैंथेनम ऑक्साइड से बदल दिया गया है, क्योंकि वे समान प्रभाव प्रदान करते हैं और रेडियोधर्मी नहीं हैं।[19]

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Haynes, p. 4.95
  2. ↑ Haynes, p. 4.136
  3. ↑ Haynes, p. 4.144
  4. ↑ 4.0 4.1 Yamashita, Toshiyuki; Nitani, Noriko; Tsuji, Toshihide; Inagaki, Hironitsu (1997). "Thermal expansions of NpO2 and some other actinide dioxides". J. Nucl. Mater. 245 (1): 72–78. Bibcode:1997JNuM..245...72Y. doi:10.1016/S0022-3115(96)00750-7.
  5. ↑ "Thorium dioxide". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (in English).
  6. ↑ Emsley, John (2001). प्रकृति के बिल्डिंग ब्लॉक्स (Hardcover, First ed.). Oxford University Press. pp. 441. ISBN 978-0-19-850340-8.
  7. ↑ He, Heming; Majewski, Jaroslaw; Allred, David D.; Wang, Peng; Wen, Xiaodong; Rector, Kirk D. (2017). "निकट-परिवेश की स्थिति में ठोस थोरियम मोनोऑक्साइड का निर्माण, जैसा कि न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टोमेट्री द्वारा देखा गया और स्क्रीनिंग हाइब्रिड कार्यात्मक गणनाओं द्वारा व्याख्या की गई". Journal of Nuclear Materials. 487: 288–296. Bibcode:2017JNuM..487..288H. doi:10.1016/j.jnucmat.2016.12.046.
  8. ↑ Hoch, Michael; Johnston, Herrick L. (1954). "थोरियेटेड कैथोड पर होने वाली प्रतिक्रिया". J. Am. Chem. Soc. 76 (19): 4833–4835. doi:10.1021/ja01648a018.
  9. ↑ Mitchell, Brian S (2004). सामग्री इंजीनियरिंग का एक परिचय। और रसायन और सामग्री के लिए विज्ञान।. p. 473. ISBN 978-0-471-43623-2.
  10. ↑ Robertson, Wayne M. (1979). "थोरिया छितरी हुई निकल में हाइड्रोजन ट्रैपिंग का मापन और मूल्यांकन". Metallurgical and Materials Transactions A. 10 (4): 489–501. Bibcode:1979MTA....10..489R. doi:10.1007/BF02697077. S2CID 137105492.
  11. ↑ Kumar, Arun; Nasrallah, M.; Douglass, D. L. (1974). "Ni-Cr-Al मिश्र धातुओं के ऑक्सीकरण व्यवहार पर येट्रियम और थोरियम का प्रभाव". Oxidation of Metals. 8 (4): 227–263. doi:10.1007/BF00604042. hdl:2060/19740015001. ISSN 0030-770X. S2CID 95399863.
  12. ↑ Stringer, J.; Wilcox, B. A.; Jaffee, R. I. (1972). "The high-temperature oxidation of nickel-20 wt.% chromium alloys containing dispersed oxide phases". Oxidation of Metals. 5 (1): 11–47. doi:10.1007/BF00614617. ISSN 0030-770X. S2CID 92103123.
  13. ↑ Murr, L. E. (1974). "टीडी-निकल और टीडी-निक्रोम सिस्टम में इंटरफेशियल एनर्जेटिक्स". Journal of Materials Science. 9 (8): 1309–1319. Bibcode:1974JMatS...9.1309M. doi:10.1007/BF00551849. ISSN 0022-2461. S2CID 96573790.
  14. ↑ Stoll, Wolfgang (2012) "Thorium and Thorium Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a27_001
  15. ↑ Thorotrast. radiopaedia.org
  16. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1984). Chemistry of the Elements. Oxford: Pergamon Press. pp. 1425, 1456. ISBN 978-0-08-022057-4.
  17. ↑ Hammond, C. R. (2004). तत्व, रसायन विज्ञान और भौतिकी की पुस्तिका में (81st ed.). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  18. ↑ Oak Ridge Associated Universities (1999). "Thoriated Camera Lens (ca. 1970s)". Retrieved 29 September 2017.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
  19. ↑ Stoll, W. (2005). "Thorium and Thorium Compounds". उलमन्स एनसाइक्लोपीडिया ऑफ इंडस्ट्रियल केमिस्ट्री. Wiley-VCH. p. 32. doi:10.1002/14356007.a27_001. ISBN 978-3-527-31097-5.


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