Dioxyde de thorium

Dioxyde de thorium
__ Th4+     __ O2− Maille cristalline du dioxyde de thorium.
Identification
Nom UICPA	dioxothorium
Synonymes	thoria, thorina, oxyde de thorium, thorianite, thorotrast, thortrast, umbrathor, oxyde de thorium(IV), thorium anhydre...
No CAS	1314-20-1
No ECHA	100.013.842
No CE	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	O2ThThO2
Masse molaire[1]	264,036 9 ± 0,000 6 g/mol 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
SGH[2]
Danger H301, H311, H331, H350, H373, P201, P261, P280 et P301+P310 H301 : Toxique en cas d'ingestion H311 : Toxique par contact cutané H331 : Toxique par inhalation H350 : Peut provoquer le cancer (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) P201 : Se procurer les instructions avant utilisation. P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P301+P310 : En cas d'ingestion : appeler immédiatement un CENTRE ANTIPOISON ou un médecin.
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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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 un point de fusion de l'ordre de 3 390 °C, le plus élevé de tous les oxydes — seuls quelques éléments, tels que le tungstène et le carbone, ainsi que quelques composés, tels que le carbure de tantale TaC ou le carbure d'hafnium HfC, ont un point de fusion supérieur (céramiques ultraréfractaires).

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

Sa structure cristalline est celle de la fluorine, partagée par quelques oxydes binaires tels que le dioxyde d'uranium UO₂, le dioxyde d'hafnium HfO₂ et le dioxyde de cérium CeO₂, ainsi que le dioxyde de plutonium PuO₂. 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(III) Y₂O₃ 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 BaSO₄.
• Le ThO₂ était autrefois ajouté au verre pendant sa fabrication pour en augmenter l'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 La₂O₃, 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 de Ruzicka, le craquage du pétrole et la conversion de l'ammoniac NH₃ en acide nitrique HNO₃ notamment.
• L'yttralox est une céramique transparente constituée d'une solution solide d'oxyde d'yttrium(III) Y₂O₃ contenant environ 10 % de dioxyde de thorium.

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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