The chemical element thorium is classed as an actinide metal. It was discovered in 1828 by Jöns Jacob Berzelius.

Data Zone

Classification:	Thorium is an actinide metal
Color:	silvery
Atomic weight:	232.,0381, no stable isotopes
State:	solid
Melting point:	1750 oC, 2023 K
Boiling point:	4790 oC, 5063 K
Electrons:	90
Protons:	90
Neutrons in most abundant isotope:	142
Electron shells:	2,8,18,32,18,10,2
Electron configuration:	6d2 7s2
Density @ 20oC:	11.7 g/cm3
Atomic volume:	19.,9 cm3/mol
Structure:	face-centered cubic

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Atomic volume:	19.9 cm3/mol
Structure:	face-centered cubic
Specific heat capacity	0.113 J g-1 K-1
Heat of fusion	16.1 kJ mol-1
Heat of atomization	575 kJ mol-1
Heat of vaporization	514.,4 kJ mol-1
1st ionization energy	587 kJ mol-1
2nd ionization energy	1110 kJ mol-1
3rd ionization energy	1930 kJ mol-1
Electron affinity	–
Minimum oxidation number	0
Min. common oxidation no.	0
Maximum oxidation number	4
Max. common oxidation no.	4
Electronegativity (Pauling Scale)	1.,3
Polarisierbarkeit Volumen	32.,e(s)	ThH2, Th4H15
Chloride(s)	ThCl4
Atomic radius	179 pm
Ionic radius (1+ ion)	–
Ionic radius (2+ ion)	–
Ionic radius (3+ ion)	–
Ionic radius (1- ion)	–
Ionic radius (2- ion)	–
Ionic radius (3- ion)	–
Thermal conductivity	54 W m-1 K-1
Electrical conductivity	7.,1 x 106 S m-1
Einfrieren/Schmelzpunkt:	1750 oC, 2023 K

Thorium-Stangen. Foto: Department of Energy

Entdeckung von Thorium

Thorium wurde 1828 von Jöns Jacob Berzelius in Stockholm, Schweden, entdeckt, nachdem er eine Probe eines ungewöhnlichen schwarzen Minerals von Hans Esmark erhalten hatte, das auf einer Insel in der Nähe von Brevik, Norwegen, gefunden wurde.,

Das Mineral enthielt eine große Anzahl bekannter Elemente, darunter Eisen, Mangan, Blei, Zinn und Uran sowie eine andere Substanz, die Berzelius nicht identifizieren konnte.

Er kam zu dem Schluss, dass das Mineral ein neues Element enthielt.

Er nannte das schwarze Mineral Thorit zu Ehren des skandinavischen Gottes Thor.

Seine Analyse ergab, dass 57,91% Thorit ein Oxid des vorgeschlagenen neuen Elements war, das er Thorium nannte. (1)

Um Thoriummetall zu isolieren, fand Berzelius, dass die effektivste Methode darin bestand, Thoriumchlorid mit Kalium zu reagieren, um Kaliumchlorid und Thorium zu erhalten., (Berzelius machte Thoriumchlorid, indem er Thoriumoxid mit Kohlenstoff mischte und in einem Chlorgasstrom zu rot erhitzte.) (2)

Berzelius ‚ Isolierung von Thorium aus seinem Chlorid unter Verwendung von Kalium war ähnlich dem Ansatz von Wöhler und Bussy zur Isolierung von Beryllium in 1828 und von Ørsted zur Isolierung von Aluminium in 1825.

Thorium wurde 1898 von Gerhard Schmidt als radioaktiv entdeckt – das erste Element nach Uran, das als solches identifiziert wurde.

Marie Curie fand dies auch später im selben Jahr unabhängig voneinander., (3)

In den frühen 1900er Jahren fanden Ernest Rutherford und Frederick Soddy heraus, dass Thorium mit einer festen Rate in andere Elemente zerfiel – eine Schlüsselentdeckung für unser Verständnis der radioaktiven Elemente. (4), (5)

Ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Thoriummetall wurde 1925 von Anton Eduard van Arkel und Jan Hendrik de Boer entdeckt. Thoriumiodid wird auf einem weißen heißen Wolframfaden zersetzt, wodurch ein Kristallstab aus reinem Thorium entsteht. (6)

Vor seiner Entdeckung von Thorium hatte Berzelius 1803 zwei weitere Elemente entdeckt, Cer und Selen 1817.,

Jöns Jacob Berzelius. Ein Porträt von der königlich schwedischen Akademie der Wissenschaften

Indien experimentelle Thorium Fuel Cycle Nuclear Reactor. NDTV-Bericht.

-Thorium-232-zerfallsreihe. Dies ist, was Thorium natürlich tut. Wenn wir es jedoch mit Neutronen bombardieren, können wir Uran-233 herstellen, aus dem wir Kernenergie erzeugen können.,(Foto: BatesIsBack)

Aussehen und Eigenschaften

Schädliche Wirkungen:

Thorium ist radioaktiv. Es sammelt sich in lebenden Tierknochen, einschließlich menschlicher Knochen, wo es für eine lange Zeit bleiben kann. (7)

Eigenschaften:

Thorium ist ein radioaktives, helles, weiches, silbrig-weißes Metall, das extrem langsam (über viele Monate) zum schwarzen Oxid anläuft. Das stabilste Isotop ist Thorium-232 mit einer Halbwertszeit von 14,05 Milliarden Jahren., Fast 100% des auf der Erde gefundenen Thoriums ist Thorium-232, das nur geringfügig radioaktiv ist, weil es eine so lange Halbwertszeit hat. (Die Halbwertszeit von Uran-235 beträgt 700 Millionen Jahre und ist um den Faktor 20 kürzer.)

Thorium ist chemisch reaktiv und wird von Sauerstoff, Wasserstoff, Halogenen und Schwefel angegriffen. (6) Thoriumpulver ist pyrophorisch (entzündet sich spontan in Luft). (7)

Thorium ist dimorph und wechselt von flächenzentriertem Kubik zu körperzentriertem Kubik über 1360 oC., (6)

Thorium hat den größten Flüssigkeitsbereich eines Elements, der sich über 3000 Grad zwischen seinem Schmelzpunkt von 2023 K (1750 oC) und seinem Siedepunkt von 5063 K (4790 oC) erstreckt.

Thoriumdioxid (thoria) hat den höchsten Schmelzpunkt eines bekannten Oxids.

Fast das gesamte natürlich vorkommende Thorium ist Thorium-232, das durch Emission von Alphateilchen langsam in das Metallradium der Gruppe 2 zerfällt.,

Thorium-232 kann durch thermische (langsame) Neutronen in spaltbares Uran-233 über die folgende Reaktionssequenz umgewandelt werden:

Die Spaltung des Urans-233 kann Neutronen liefern, um die zyklus wieder. Dieser Reaktionszyklus wird als Thoriumzyklus bezeichnet. (6)

Verwendung von Thorium

Eine spannende Möglichkeit für die Zukunft ist die Betankung von Kernreaktoren mit Thorium., Thorium ist nicht nur auf der Erde häufiger als Uran, sondern 1 Tonne abgebautes Thorium kann so viel Energie produzieren wie 200 Tonnen abgebautes Uran. (8)

Der Unterschied in der Energieabgabe der beiden Elemente entsteht, weil das meiste abgebaute Uran Uran-238 ist, das nicht spaltbar ist. (Natürlich vorkommendes Uran ist über 99% Uran-238 mit nur etwa 0,7% des spaltbaren Urans-235.) Fast das gesamte abgebaute Thorium kann jedoch leicht durch Neutronenbombardierung in das spaltbare Uranisotop Uran-233 eingebracht werden (wie oben gezeigt).,

Abfälle aus einem Thoriumreaktor werden voraussichtlich nach etwa 400-500 Jahren ihre gefährliche Radioaktivität verlieren, verglichen mit vielen tausend Jahren für Atommüll, der heute produziert wird. (8)

– Thorium-Brennstoff Forschung ist weiterhin in mehreren Ländern, darunter die USA und Indien. (9)

Die meisten nichtnuklearen Anwendungen von Thorium werden durch die einzigartigen Eigenschaften seines Oxids bestimmt.

thoriumdioxid wurde in Welsbach gas-Umhänge, die im 19ten Jahrhundert, und heute sind diese Umhänge können immer noch gefunden werden in camping-Laternen., (Der sehr hohe Schmelzpunkt von Thoriumdioxid sorgt dafür, dass es fest bleibt und bei der Temperatur des brennenden Gases der Laterne mit einem intensiven, hellen weißen Licht leuchtet.)

Thoriumdioxid wird für hitzebeständige Keramiken verwendet.

Glas, das Thoriumdioxid enthält, hat einen hohen Brechungsindex und eine geringe Dispersion, so dass Thoriumdioxid zu Glas für den Einsatz in hochwertigen Linsen und wissenschaftlichen Geräten hinzugefügt wird.

Thorium-Magnesium-Legierungen werden in der Luft-und Raumfahrtindustrie für Flugzeugtriebwerke eingesetzt. Diese Legierungen sind leicht und haben eine ausgezeichnete Festigkeit und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen.,

Thorium wird verwendet, um Wolframfilamente in Glühbirnen zu beschichten.

Die Nachfrage nach Thorium in nichtnuklearen Anwendungen nimmt aufgrund von Umwelt-und Gesundheitsbedenken aufgrund seiner Radioaktivität ab.

Fülle und Isotope

Fülle Erdkruste: 6 Teile pro Million Gewicht, 0,5 Teile pro Million Mol

Fülle Sonnensystem: 0.,3 teile pro Milliarde nach Gewicht, 2 Teile pro Billion nach Molen

Kosten, rein: $ pro 100g

Kosten, Masse: $ pro 100g

Quelle: Thorium wird in der Natur nicht frei gefunden, kommt aber in einer Reihe von Mineralien vor: hauptsächlich Monazit und Bastnasit. Kommerziell wird Thorium aus Monazitsand (Phosphatmineral) gewonnen. Die chemische Inertheit von Monazit macht die Extraktion zu einem komplexen und mehrstufigen Prozess. (6)

Thoriummetall kann durch Elektrolyse des wasserfreien Thoriumchlorids mit Calcium isoliert werden.,

Isotope: Thorium hat 28 Isotope, deren Halbwertszeiten bekannt sind, mit Massenzahlen 210 bis 237. Alle sind radioaktiv. Das stabilste Isotop ist 232Th, mit einer Halbwertszeit von 14.05 Milliarden Jahren und einer Fülle von praktisch 100%.

1. Quarterly Journal of Science, Literature and Art., The Royal Institution of Great Britain., Juli bis Dezember 1829-1912.
2. Jöns Jacob Berzelius, Quarterly Journal of Science, Literature and Art., The Royal Institution of Great Britain.,, Januar bis Juni 1830, S. 88.
3. Lawrence Badash, The Discovery of Thorium ‚ s Radioaktivität., Journal of Chemical Education, (April 1966) p219.
4. Ernest Rutherford, Die Ursache und die Art der Radioaktivität. Die collected Papers of Lord Rutherford of Nelson, Vol. 1, S. 472-94.
5. Jean-Pierre Adloff, Robert Guillaumont, Grundlagen der Radiochemie. CRC Press, 1993, p2.
6. M. S. Wickleder, B. Fourest,P. K. Dorhout, Die Chemie der Actinide and Transactinide Elements. Springer. Vol 1.3, p53-63.,
7. Argonne National Laboratory, Thorium Human Health Fact Sheet
8. Carlo Rubbia, mit der Verwendung von Thorium Könnte Reduzieren das Risiko von Atomkraft., 2011.
9. World Nuclear Association, Thorium

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"Thorium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/thorium.html>.