थोरियम डाइऑक्साइड

थोरियम डाइऑक्साइड (ThO2), 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। 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। डाइऑक्साइड सहित सभी थोरियम यौगिक रेडियोधर्मी हैं क्योंकि थोरियम के कोई स्थिर समस्थानिक नहीं हैं।

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।) थोरिया का ऊर्जा अंतराल लगभग 6 इलेक्ट्रॉनवोल्ट है। थोरिया का एक चतुष्कोणीय रूप भी जाना जाता है।

थोरियम डाइऑक्साइड, थोरियम मोनोऑक्साइड (ThO) से अधिक स्थायी है। 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 1850 K या उपरोक्त साधारण पृथक्करण (ऑक्सीजन का विकास) द्वारा 2500 K.

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 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।

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।

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।

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।

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। 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।

लैंप 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।2 और 1% सेरियम (IV) ऑक्साइड। यहां तक ​​कि 1980 के दशक तक यह अनुमान लगाया गया था कि सभी ThO2 इस उद्देश्य के लिए उत्पादित (प्रति वर्ष कई सौ टन) का उपयोग किया गया था। 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।

ग्लास निर्माण
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। 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। 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।

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श्रेणी:हेपेटोटोक्सिन श्रेणी:ऑक्साइड श्रेणी:थोरियम यौगिक श्रेणी: आग रोक सामग्री श्रेणी:फ्लोराइट क्रिस्टल संरचना