À propos du Thorium
Le thorium métallique est argenté et ternit en noir lorsqu’il est exposé à l’air, formant le dioxyde. Le thorium est modérément dur, malléable et a un point de fusion élevé. Le thorium est un élément naturel et on estime qu’il est environ trois fois plus abondant que l’uranium. Le thorium se trouve couramment dans les sables de monazite (métaux de terres rares contenant du phosphate minéral).
Sommaire
| Élément | Thorium |
| Numéro atomique | 90 |
| Catégorie d’élément | Métal de terre rare |
| Phase à STP | Solide |
| Densité | 11,724 g/cm3 |
| Résistance à la traction ultime | 220 MPa |
| Limite d’élasticité | 144 MPa |
| Module de Young | 79 GPa |
| Échelle de Mohs | 3 |
| Dureté Brinell | 400 MPa |
| Dureté Vickers | 350 MPa |
| Point de fusion | 1750°C |
| Point d’ébullition | 4790°C |
| Conductivité thermique | 54W/mK |
| Coefficient de dilatation thermique | 11 µm/mK |
| Chaleur spécifique | 0,12 J/g·K |
| Température de fusion | 13,8 kJ / mol |
| Chaleur de vaporisation | 514,4 kJ / mol |
| Résistivité électrique [nanoohmmètre] | 157 |
| Susceptibilité magnétique | +132e-6cm^3/mol |
Applications du Thorium
La plupart des applications de thorium utilisent son dioxyde (parfois appelé « thorium » dans l’industrie), plutôt que le métal. Ce composé a un point de fusion de 3300°C (6000°F), le plus élevé de tous les oxydes connus; seules quelques substances ont des points de fusion plus élevés.[46] Cela aide le composé à rester solide dans une flamme et augmente considérablement la luminosité de la flamme; c’est la principale raison pour laquelle le thorium est utilisé dans les manteaux des lampes à gaz. Toutes les substances émettent de l’énergie (lueur) à des températures élevées, mais la lumière émise par le thorium est presque entièrement dans le spectre visible, d’où la luminosité des manteaux de thorium. Le thorium est un agent d’alliage important dans le magnésium, car il confère une plus grande résistance et une résistance au fluage à des températures élevées. L’oxyde de thorium est utilisé comme catalyseur industriel. Les autres utilisations du thorium comprennent les céramiques résistantes à la chaleur, les moteurs d’avion, et dans les ampoules. Le thorium peut être utilisé comme source d’énergie nucléaire. Il est environ trois fois plus abondant que l’uranium et à peu près aussi abondant que le plomb, et il y a probablement plus d’énergie disponible à partir du thorium qu’à partir de l’uranium et des combustibles fossiles. Le 232Th est un isotope fertile. Le 232Th n’est pas capable de subir une réaction de fission après absorption de neutrons thermiques, par contre le 232Th peut être fissionné par des neutrons rapides d’énergie supérieure à >1MeV. L’Inde et la Chine sont en train de développer des centrales nucléaires avec des réacteurs au thorium, mais il s’agit encore d’une technologie très récente. Le dioxyde de thorium était autrefois ajouté au verre lors de la fabrication pour augmenter l’indice de réfraction, produisant du verre thorié destiné à être utilisé dans des objectifs d’appareil photo de haute qualité. Il est environ trois fois plus abondant que l’uranium et à peu près aussi abondant que le plomb, et il y a probablement plus d’énergie disponible à partir du thorium qu’à partir de l’uranium et des combustibles fossiles. Le 232Th est un isotope fertile. Le 232Th n’est pas capable de subir une réaction de fission après absorption de neutrons thermiques, par contre le 232Th peut être fissionné par des neutrons rapides d’énergie supérieure à >1MeV. L’Inde et la Chine sont en train de développer des centrales nucléaires avec des réacteurs au thorium, mais il s’agit encore d’une technologie très récente. Le dioxyde de thorium était autrefois ajouté au verre lors de la fabrication pour augmenter l’indice de réfraction, produisant du verre thorié destiné à être utilisé dans des objectifs d’appareil photo de haute qualité. Il est environ trois fois plus abondant que l’uranium et à peu près aussi abondant que le plomb, et il y a probablement plus d’énergie disponible à partir du thorium qu’à partir de l’uranium et des combustibles fossiles. Le 232Th est un isotope fertile. Le 232Th n’est pas capable de subir une réaction de fission après absorption de neutrons thermiques, par contre le 232Th peut être fissionné par des neutrons rapides d’énergie supérieure à >1MeV. L’Inde et la Chine sont en train de développer des centrales nucléaires avec des réacteurs au thorium, mais il s’agit encore d’une technologie très récente. Le dioxyde de thorium était autrefois ajouté au verre lors de la fabrication pour augmenter l’indice de réfraction, produisant du verre thorié destiné à être utilisé dans des objectifs d’appareil photo de haute qualité. Le 232Th n’est pas capable de subir une réaction de fission après absorption de neutrons thermiques, par contre le 232Th peut être fissionné par des neutrons rapides d’énergie supérieure à >1MeV. L’Inde et la Chine sont en train de développer des centrales nucléaires avec des réacteurs au thorium, mais il s’agit encore d’une technologie très récente. Le dioxyde de thorium était autrefois ajouté au verre lors de la fabrication pour augmenter l’indice de réfraction, produisant du verre thorié destiné à être utilisé dans des objectifs d’appareil photo de haute qualité. Le 232Th n’est pas capable de subir une réaction de fission après absorption de neutrons thermiques, par contre le 232Th peut être fissionné par des neutrons rapides d’énergie supérieure à >1MeV. L’Inde et la Chine sont en train de développer des centrales nucléaires avec des réacteurs au thorium, mais il s’agit encore d’une technologie très récente. Le dioxyde de thorium était autrefois ajouté au verre lors de la fabrication pour augmenter l’indice de réfraction, produisant du verre thorié destiné à être utilisé dans des objectifs d’appareil photo de haute qualité.
Production et prix du Thorium
Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Thorium pur se situaient autour de 30 $/kg.
Le thorium est un élément naturel et on estime qu’il est environ trois fois plus abondant que l’uranium. Le thorium se trouve couramment dans les sables de monazite (métaux de terres rares contenant du phosphate minéral). La dépendance actuelle à l’égard de la monazite pour la production est due au fait que le thorium est en grande partie produit en tant que sous-produit; d’autres sources telles que la thorite contiennent plus de thorium et pourraient facilement être utilisées pour la production si la demande augmentait.
Source : www.luciteria.com
Propriétés mécaniques du Thorium
Force du Thorium
En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.
Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.
Voir aussi: Résistance des matériaux
Résistance à la traction ultime du Thorium
La résistance à la traction ultime du thorium est de 220 MPa.
Limite d’élasticité du Thorium
La limite d’élasticité du thorium est de 144 MPa.
Module de Young du Thorium
Le module de Young du Thorium est de 144 MPa.
Dureté du Thorium
En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.
La dureté Brinell du thorium est d’environ 400 MPa.
La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.
La dureté Vickers du thorium est d’environ 350 MPa.
La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.
Le thorium a une dureté d’environ 3.
Voir aussi: Dureté des matériaux
Thorium – Structure cristalline
Une structure cristalline possible du thorium est la structure cubique à faces centrées.
Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.
Voir aussi: Structure cristalline des matériaux
Structure cristalline du Thorium
Force des éléments
Élasticité des éléments
Dureté des éléments
Propriétés thermiques du Thorium
Thorium – Point de fusion et point d’ébullition
Le point de fusion du Thorium est de 1750°C.
Le point d’ébullition du thorium est de 4790°C.
Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.
Thorium – Conductivité thermique
La conductivité thermique du Thorium est de 54 W/(m·K).
Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.
Coefficient de dilatation thermique du Thorium
Le coefficient de dilatation thermique linéaire du thorium est de 11 µm/(m·K)
La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.
Thorium – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation
La chaleur spécifique du thorium est de 0,12 J/g K.
La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.
La chaleur latente de fusion du thorium est de 13,8 kJ/mol.
La chaleur latente de vaporisation du thorium est de 514,4 kJ/mol.
La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.
Point de fusion des éléments
Conductivité thermique des éléments
Dilatation thermique des éléments
Capacité calorifique des éléments
Chaleur de fusion des éléments
Chaleur de vaporisation des éléments
Thorium – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique
La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.
Voir aussi: Propriétés électriques
La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.
Voir aussi: Propriétés magnétiques
Résistivité électrique du Thorium
La résistivité électrique du Thorium est de 157 nΩ⋅m.
La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la façon dont le thorium conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.
Susceptibilité magnétique du Thorium
La susceptibilité magnétique du thorium est de +132e-6 cm^3/mol.
En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du thorium en réponse à un champ magnétique appliqué.
Résistivité électrique des éléments
Susceptibilité magnétique des éléments
Autres propriétés du Thorium
