Thorium – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre Tório

O metal tório é prateado e fica preto quando exposto ao ar, formando o dióxido. O tório é moderadamente duro, maleável e possui alto ponto de fusão. O tório é um elemento de ocorrência natural e estima-se que seja cerca de três vezes mais abundante que o urânio. O tório é comumente encontrado em areias de monazita (metais de terras raras contendo mineral fosfato).

Resumo

Elemento	Tório
Número atômico	90
Categoria do elemento	Metal de terras raras
Fase em STP	Sólido
Densidade	11,724 g/cm3
Resistência à tração	220 MPa
Força de rendimento	144 MPa
Módulo de elasticidade de Young	79 GPa
Escala de Mohs	3
Dureza Brinell	400 MPa
Dureza Vickers	350 MPa
Ponto de fusão	1750 °C
Ponto de ebulição	4790 °C
Condutividade térmica	54 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	11 µm/mK
Calor específico	0,12 J/gK
Calor de fusão	13,8 kJ/mol
Calor da vaporização	514,4 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	157
Suscetibilidade Magnética	+132e-6 cm3/mol

Aplicações do Tório

A maioria das aplicações de tório usa seu dióxido (às vezes chamado de “thoria” na indústria), em vez do metal. Este composto tem um ponto de fusão de 3300 °C (6000 °F), o mais alto de todos os óxidos conhecidos; apenas algumas substâncias têm pontos de fusão mais altos.[46] Isso ajuda o composto a permanecer sólido na chama e aumenta consideravelmente o brilho da chama; esta é a principal razão pela qual o tório é usado em mantas de lâmpadas a gás. Todas as substâncias emitem energia (brilho) em altas temperaturas, mas a luz emitida pelo tório está quase toda no espectro visível, daí o brilho dos mantos de tório. O tório é um importante agente de liga no magnésio, pois confere maior resistência e resistência à fluência em altas temperaturas. O óxido de tório é usado como catalisador industrial. Outros usos para o tório incluem cerâmica resistente ao calor, motores de aeronaves, e em lâmpadas. O tório pode ser usado como fonte de energia nuclear. É cerca de três vezes mais abundante que o urânio e tão abundante quanto o chumbo, e provavelmente há mais energia disponível do tório do que do urânio e dos combustíveis fósseis. 232Th é um isótopo fértil. 232Th não é capaz de sofrer reação de fissão após absorver nêutrons térmicos, por outro lado 232Th pode ser fissionado por nêutrons rápidos com energia superior a >1MeV. A Índia e a China estão desenvolvendo usinas nucleares com reatores de tório, mas essa ainda é uma tecnologia muito nova. Anteriormente, o dióxido de tório era adicionado ao vidro durante a fabricação para aumentar o índice de refração, produzindo vidro toriado para uso em lentes de câmera de alta qualidade. É cerca de três vezes mais abundante que o urânio e tão abundante quanto o chumbo, e provavelmente há mais energia disponível do tório do que do urânio e dos combustíveis fósseis. 232Th é um isótopo fértil. 232Th não é capaz de sofrer reação de fissão após absorver nêutrons térmicos, por outro lado 232Th pode ser fissionado por nêutrons rápidos com energia superior a >1MeV. A Índia e a China estão desenvolvendo usinas nucleares com reatores de tório, mas essa ainda é uma tecnologia muito nova. Anteriormente, o dióxido de tório era adicionado ao vidro durante a fabricação para aumentar o índice de refração, produzindo vidro toriado para uso em lentes de câmera de alta qualidade. É cerca de três vezes mais abundante que o urânio e tão abundante quanto o chumbo, e provavelmente há mais energia disponível do tório do que do urânio e dos combustíveis fósseis. 232Th é um isótopo fértil. 232Th não é capaz de sofrer reação de fissão após absorver nêutrons térmicos, por outro lado 232Th pode ser fissionado por nêutrons rápidos com energia superior a >1MeV. A Índia e a China estão desenvolvendo usinas nucleares com reatores de tório, mas essa ainda é uma tecnologia muito nova. Anteriormente, o dióxido de tório era adicionado ao vidro durante a fabricação para aumentar o índice de refração, produzindo vidro toriado para uso em lentes de câmera de alta qualidade. 232Th não é capaz de sofrer reação de fissão após absorver nêutrons térmicos, por outro lado 232Th pode ser fissionado por nêutrons rápidos com energia superior a >1MeV. A Índia e a China estão desenvolvendo usinas nucleares com reatores de tório, mas essa ainda é uma tecnologia muito nova. Anteriormente, o dióxido de tório era adicionado ao vidro durante a fabricação para aumentar o índice de refração, produzindo vidro toriado para uso em lentes de câmera de alta qualidade. 232Th não é capaz de sofrer reação de fissão após absorver nêutrons térmicos, por outro lado 232Th pode ser fissionado por nêutrons rápidos com energia superior a >1MeV. A Índia e a China estão desenvolvendo usinas nucleares com reatores de tório, mas essa ainda é uma tecnologia muito nova. Anteriormente, o dióxido de tório era adicionado ao vidro durante a fabricação para aumentar o índice de refração, produzindo vidro toriado para uso em lentes de câmera de alta qualidade.

 

 

Produção e Preço do Tório

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Tório puro estavam em torno de 30 $/kg.

O tório é um elemento de ocorrência natural e estima-se que seja cerca de três vezes mais abundante que o urânio. O tório é comumente encontrado em areias de monazita (metais de terras raras contendo mineral fosfato). A atual dependência da monazita para produção se deve ao fato de o tório ser amplamente produzido como subproduto; outras fontes, como torita, contêm mais tório e podem ser facilmente usadas para produção se a demanda aumentar.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Tório

Força do Tório

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Tório

A resistência à tração final do Tório é de 220 MPa.

Força de Cedência de Tório

O limite de escoamento do Tório é de 144 MPa.

Módulo de Elasticidade do Tório

O módulo de elasticidade de Young do Tório é de 144 MPa.

Dureza do Tório

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Thorium é de aproximadamente 400 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Thorium é de aproximadamente 350 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O tório tem uma dureza de aproximadamente 3.

Veja também: Dureza dos Materiais

Tório – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Thorium é a estrutura  cúbica de face centrada.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Tório

Propriedades Térmicas do Tório

Tório – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Tório é 1750 °C.

O ponto de ebulição do Tório é 4790 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Tório – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Tório é 54 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Tório

O coeficiente de expansão térmica linear de Thorium é 11  µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Tório – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Tório é 0,12 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Tório é 13,8 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Tório é 514,4 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Tório – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes  materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também:  Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Tório

A resistividade elétrica do Thorium é 157 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o Tório conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Tório

A suscetibilidade magnética do Tório é +132e-6 cm³/mol .

No eletromagnetismo, a  suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Tório em resposta a um campo magnético aplicado.