Dioxyde de thorium

Dioxyde de thorium
__ Th4+     __ O2− Maille cristalline du dioxyde de thorium.
Général
Nom IUPAC	dioxothorium
Synonymes	thoria, thorina, oxyde de thorium, thorianite, thorotrast, thortrast, umbrathor, oxyde de thorium(IV), thorium anhydre...
No CAS	1314-20-1
No EINECS	215-225-1
PubChem	14808
ChEBI	37339
SMILES	O=[Th]=O PubChem, Vue 3D
InChI	InChI : Vue 3D InChI=1/2O.Th InChIKey : ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYAB Std. InChI : Vue 3D InChI=1S/2O.Th Std. InChIKey : ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule brute	O2ThThO2
Masse molaire[1]	264,0369 ± 0,0006 g·mol-1 O 12,12 %, Th 87,88 %,
Propriétés physiques
T° fusion	3 390 °C
T° ébullition	4 400 °C
Masse volumique	9,86 g·cm-3
Précautions
Composé radioactif
Directive 67/548/EEC
T
Symboles : T : Toxique Phrases R : R33 : Danger d’effets cumulatifs. R45 : Peut provoquer le cancer. R23/24/25 : Toxique par inhalation, par contact avec la peau et par ingestion. Phrases S : S45 : En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible, lui montrer l’étiquette). S53 : Éviter l’exposition - se procurer des instructions spéciales avant l’utilisation. S36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage.
Phrases R : 23/24/25, 33, 45,
Phrases S : 36/37/39, 45, 53,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le dioxyde de thorium est un composé chimique de formule ThO₂. Il se présente comme une poudre cristalline blanche, jadis connue sous le nom de thoria ou thorina. Il s'agit essentiellement d'un sous-produit de la production d'uranium et des lanthanides. La thorianite en est la forme minérale, relativement rare. Le nitrate de thorium Th(NO₃)₄ est un intermédiaire dans sa production.

Propriétés générales

Ce composé, radioactif en raison du thorium, peut être utilisé comme combustible nucléaire. Il s'agit d'une céramique particulièrement réfractaire, ayant une température de fusion de l'ordre de 3 390 °C, la plus élevée de tous les oxydes — seuls quelques éléments, tels que le tungstène et le carbone, ainsi que quelques composés, tels que le carbure de tantale, ont une température de fusion supérieure.

L'oxyde de thorium est très faiblement soluble dans l'eau, à pH inférieur à 4.

Sa structure cristalline est celle de la fluorite, partagée par quelques oxydes binaires tels que le dioxyde d'uranium, le dioxyde de hafnium et le dioxyde de cérium, ainsi que le dioxyde de plutonium. La largeur de la bande interdite de ThO₂ est d'environ 6 eV.

Utilisations

• L'une des principales utilisations passées du ThO₂ était dans les manchons à incandescence, contenant parfois 99 % de dioxyde de thorium. On en trouve encore parfois aujourd'hui, mais c'est l'oxyde d'yttrium qui est de plus en plus employé dans cet usage.

• Le ThO₂ a été utilisé en radiologie comme contrastant (Thorotrast) dans la première moitié du XX^e siècle, très efficace mais très cancérogène (développement de cholangiocarcinomes) ; il a été remplacé dans cet usage par le sulfate de baryum.

• Le ThO₂ était autrefois ajouté au verre pendant sa fabrication pour en augmenter son indice de réfraction, conduisant à des verres au thorium contenant jusqu'à 40 % de ThO₂ destinés à la fabrication de lentilles de qualité pour les appareils photo et des instruments scientifiques : le verre contenant de l'oxyde de thorium a un indice de réfraction élevé et une faible dispersion, ce qui diminue l'aberration optique ; l'oxyde de thorium est aujourd'hui remplacé par l'oxyde de lanthane, non radioactif et par conséquent qui ne dégrade pas le verre sous l'effet de son propre rayonnement (le verre au thorium tendait à jaunir ou à brunir avec le temps).

• Le ThO₂ a été utilisé jusqu'au début du siècle comme stabilisant dans les électrodes au tungstène pour soudage TIG, les tubes électroniques et dans les moteurs d'avions. Les alliages métalliques de tungstène au thorium se déforment peu car la température de fusion élevée de l'oxyde de thorium améliore les propriétés mécaniques de ces alliages à haute température. Il tend néanmoins à être remplacé par des oxydes non radioactifs, tels que ceux de cérium, de lanthane et de zirconium.

• Le ThO₂ est un catalyseur dans de nombreuses réactions chimiques : la cyclisation Ruzicka, le craquage du pétrole et la conversion de l'ammoniac en acide nitrique notamment.

Risques sanitaires

Le dioxyde de thorium est irritant pour la peau et les yeux. Il peut pénétrer dans l'organisme par une lésion cutanée et présente dans ce cas une forte toxicité. Il se dépose dans les poumons par inhalation et peut y demeurer suffisamment longtemps pour produire des lésions par irradiation. Il s'accumule dans les tissus et peut y subsister plusieurs dizaines d'années, d'où son caractère cancérogène à long terme.

Notes et références

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