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 | |
| Volume di polarizzabilità | 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 | |
| di Congelamento punto di Fusione: | 1750 oC, 2023 K |
Torio aste. Foto: Dipartimento di Energia
la Scoperta di Torio
il Torio è stato scoperto da Jöns Jacob Berzelius nel 1828, a Stoccolma, in Svezia, dopo aver ricevuto un campione di un insolito minerale nero da Hans Esmark trovato su un’isola vicino a Brevik, Norvegia.,
Il minerale conteneva un gran numero di elementi noti tra cui ferro, manganese, piombo, stagno e uranio più un’altra sostanza che Berzelius non poteva identificare.
Ha concluso che il minerale conteneva un nuovo elemento.
Chiamò il minerale nero thorite, in onore del dio scandinavo Thor.
La sua analisi indicò che il 57,91% della thorite era un ossido del nuovo elemento proposto, che chiamò torio. (1)
Per isolare il metallo del torio, Berzelius trovò che il metodo più efficace era quello di reagire al cloruro di torio con il potassio, per produrre cloruro di potassio e torio., (Berzelius fatto cloruro di torio mescolando ossido di torio con carbonio e riscaldamento a red-calore in un flusso di gas cloro.) (2)
L’isolamento di Berzelius del torio dal suo cloruro usando il potassio era simile all’approccio usato da Wöhler e Bussy per isolare il berillio nel 1828 e da Ørsted per isolare l’alluminio nel 1825.
Il torio fu scoperto radioattivo da Gerhard Schmidt nel 1898 – il primo elemento dopo l’uranio ad essere identificato come tale.
Marie Curie ha anche trovato questo, indipendentemente, più tardi nello stesso anno., (3)
All’inizio del 1900 Ernest Rutherford e Frederick Soddy scoprirono che il torio decadeva in altri elementi a un tasso fisso – una scoperta chiave nella nostra comprensione degli elementi radioattivi. (4), (5)
Un metodo per produrre metalli di torio ad alta purezza fu scoperto nel 1925 da Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer. Lo ioduro di torio viene decomposto su un filamento di tungsteno caldo bianco creando una barra di cristallo di torio puro. (6)
Prima della sua scoperta del torio, Berzelius aveva scoperto altri due elementi, il cerio nel 1803 e il selenio nel 1817.,
Jöns Jacob Berzelius. Un ritratto dalla Royal Swedish Academy of Sciences
Catena di decadimento del torio-232. Questo è ciò che il torio fa naturalmente. Se, tuttavia, bombardiamo con neutroni possiamo produrre uranio-233, da cui possiamo generare energia nucleare.,(Foto: BatesIsBack)
Aspetto e caratteristiche
Effetti nocivi:
Il torio è radioattivo. Si raccoglie in ossa di animali viventi, compreso l’osso umano, dove può rimanere per un lungo periodo di tempo. (7)
Caratteristiche:
Il torio è un metallo radioattivo, luminoso, morbido, bianco-argenteo, che si appanna estremamente lentamente (per molti mesi) all’ossido nero. L’isotopo più stabile è il torio-232, con un’emivita di 14,05 miliardi di anni., Quasi il 100% del torio trovato sulla Terra è torio-232, che è solo leggermente radioattivo perché ha una lunga emivita. (L’emivita dell’uranio-235 è di 700 milioni di anni, più breve di un fattore 20.)
Il torio è chimicamente reattivo e viene attaccato dall’ossigeno, dall’idrogeno, dagli alogeni e dallo zolfo. (6) La polvere di torio è piroforica (si accende spontaneamente in aria). (7)
Il torio è dimorfico, cambiando da cubico centrato sul viso a cubico centrato sul corpo sopra 1360 oC., (6)
Il torio ha la gamma liquida più ampia di qualsiasi elemento, che copre oltre 3000 gradi tra il suo punto di fusione di 2023 K (1750 oC) e il suo punto di ebollizione di 5063 K (4790 oC).
Il biossido di torio (thoria) ha il più alto punto di fusione di qualsiasi ossido noto.
Quasi tutto il torio presente in natura è il torio-232 che decade lentamente nel radio metallico del Gruppo 2 per emissione di particelle alfa.,
Il torio-232 può essere convertito da neutroni termici (lenti) in uranio-233 fissabile tramite la seguente sequenza di reazione:
232Th + n ⇒ 233Th
decadimento ß Decadimento ß
233th ⇒ 233Pa ⇒ 233U
Fissione della l’uranio-233 può fornire neutroni per ricominciare il ciclo. Questo ciclo di reazioni è noto come ciclo del torio. (6)
Usi del torio
Una possibilità interessante per il futuro è alimentare i reattori nucleari con il torio., Non solo il torio è più abbondante sulla Terra dell’uranio, ma 1 tonnellata di torio estratto può produrre tanta energia quanto 200 tonnellate di uranio estratto. (8)
La differenza nella produzione di energia dei due elementi si verifica perché la maggior parte dell’uranio estratto è l’uranio-238, che non è fissile. (L’uranio naturale è superiore al 99% di uranio-238 con solo circa lo 0,7% dell’uranio fissile-235.) Quasi tutto il torio estratto, tuttavia, può essere facilmente trasformato nell’isotopo fissile uranio-233 attraverso il bombardamento di neutroni (come mostrato sopra).,
Si prevede che i rifiuti di un reattore al torio perdano la loro pericolosa radioattività dopo circa 400-500 anni, rispetto a molte migliaia di anni per i rifiuti nucleari prodotti oggi. (8)
La ricerca sul combustibile al torio continua in diversi paesi, tra cui gli Stati Uniti e l’India. (9)
La maggior parte degli usi non nucleari del torio sono guidati dalle proprietà uniche del suo ossido.
Il biossido di torio era usato nei mantelli a gas di Welsbach nel 19 ° secolo e oggi questi mantelli possono ancora essere trovati nelle lanterne da campeggio., (Il punto di fusione molto alto del biossido di torio assicura che rimanga solido, incandescente con una luce bianca intensa e luminosa alla temperatura del gas in fiamme della lanterna.)
Il biossido di torio viene utilizzato per ceramiche resistenti al calore.
Il vetro che contiene biossido di torio ha un alto indice di rifrazione e una bassa dispersione, quindi il biossido di torio viene aggiunto al vetro per l’uso in lenti di alta qualità e attrezzature scientifiche.
Le leghe di torio-magnesio sono utilizzate nell’industria aerospaziale per i motori aeronautici. Queste leghe sono leggere e hanno un’eccellente resistenza e resistenza allo scorrimento alle alte temperature.,
Il torio viene utilizzato per rivestire i filamenti di tungsteno nelle lampadine.
La domanda di torio nelle applicazioni non nucleari sta diminuendo a causa di problemi ambientali e sanitari dovuti alla sua radioattività.
Abbondanza e isotopi
Abbondanza crosta terrestre: 6 parti per milione in peso, 0,5 parti per milione di moli
Abbondanza sistema solare: 0.,3 parti per miliardo in peso, 2 parti per trilione di talpe
Costo, puro: $ per 100g
Costo, massa: bulk per 100g
Fonte: Il torio non si trova libero in natura ma si trova in un certo numero di minerali: principalmente monazite e bastnasite. Commercialmente il torio viene estratto dalla sabbia di monazite (minerale fosfato). L’inerzia chimica della monazite rende l’estrazione un processo complesso e multistadio. (6)
Il metallo del torio può essere isolato mediante elettrolisi del cloruro di torio anidro con calcio.,
Isotopi: il torio ha 28 isotopi le cui emivite sono note, con numeri di massa da 210 a 237. Sono tutti radioattivi. L’isotopo più stabile è 232Th, con un’emivita di 14,05 miliardi di anni e un’abbondanza di quasi il 100%.
- The Quarterly Journal of Science, Literature and Art., L’Istituzione reale della Gran Bretagna., Luglio-dicembre 1829 p412.
- Jöns Jacob Berzelius, La rivista trimestrale di Scienza, Letteratura e arte., L’Istituzione reale della Gran Bretagna.,, Gennaio-giugno 1830, p88.
- Lawrence Badash, La scoperta della radioattività del Torio., Journal of Chemical Education, (aprile 1966) p219.
- Ernest Rutherford, La causa e la natura della radioattività., The Collected Papers of Lord Rutherford of Nelson, Vol. 1, pp. 472-94.
- Jean Pierre Adloff, Robert Guillaumont, Fondamenti di radiochimica., CRC Press, 1993, p2.
- M. S. Wickleder, B. Fourest,P. K. Dorhout, La chimica degli elementi di actinide e transactinide., Springer., Vol 1.3, p53-63.,
- Argonne National Laboratory, Thorium Human Health Fact Sheet
- Carlo Rubbia, Utilizzando il torio potrebbe ridurre il rischio di energia nucleare., 2011.
- World Nuclear Association, Torio
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"Thorium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 18 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/thorium.html>.