Thorium

Egenskaber
[Rn] 6d² 7s² 90 Th Periodiske system
Udseende 270px Sølv-hvidt Generelt Kemisk symbol: Th Atomnummer: 90 Atommasse: 232.03806(2) g/mol Grundstofserie: Actinider Gruppe: ingen Periode: 2 Blok: f Elektronkonfiguration: [Rn] 6d² 7s² Elektroner i hver skal: 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2 Atomradius: 180 pm Kemiske egenskaber Oxidationstrin: 4 Elektronegativitet: 1,3 (Paulings skala) Fysiske egenskaber Tilstandsform: Fast stof Krystalstruktur: Kubisk, f-centreret Massefylde (fast stof): 11,7 g/cm3 Smeltepunkt: 1842 °C Kogepunkt: 4788 °C Smeltevarme: 13,81 kJ/mol Fordampningsvarme: 514 kJ/mol Varmefylde: 26,230 J·mol–1K–1 Varmeledningsevne: 54,0 W·m–1K–1 Varmeudvidelseskoeff.: 11,0 Elektrisk resistivitet: 147 n Magnetiske egenskaber: ingen data Mekaniske egenskaber Youngs modul: 79 GPa Forskydningsmodul: 31 GPa Kompressibilitetsmodul: 54 GPa Poissons forhold: 0,27 Hårdhed (Mohs' skala): 3,0 Hårdhed (Vickers): 350 MPa Hårdhed (Brinell): 400 MPa

Thorium er et grundstof med symbolet Th og atomnummer 90 i det periodiske system. Det er et naturligt forekommende, mildt radioaktivt metal, der har været overvejet som kernebrændstof som alternativ til uran.

Under udviklingen af atombomben, blev uran valgt som materiale, det var det bedste materiale til udviklingen af en atombombe, og på det tidspunkt tænkte man ikke på atomkraft.

Havde det drejet sig om atomkraft, så var thorium bedre.^{[Kilde mangler]}

Karakteristika

På ren form er thorium et sølvhvidt metal som kan bevare sin glans i flere måneder. Til gengæld bliver det hurtigt anløbet når det er forurenet med sit oxid, hvilket resulterer i en grå og siden sort overflade. Thoriumdioxid (ThO₂) har et af de højeste smeltepunkter af alle oxider (3300 °C). Når det opvarmes i luft antændes thorium og brænder med et hvidt lys.

Historie

Thorium blev opdaget i 1828 af den svenske kemiker Jöns Jakob Berzelius som kaldte det Thor efter tordenguden i den nordiske mytologi. Metallet fandt ingen anvendelse før opfindelsen af lanternekappen i 1885.

Navnet ionium blev tidligt i studier af radioaktive grundstoffer givet til ²³⁰Th-isotopen, som bliver dannet når ²³⁸U henfalder. Senere blev man klar over at ionium og thorium var identiske. Symbolet Io blev foreslået for ionium.

Anvendelse

Thoriums anvendelser:

• I legeringer med magnesium
• Som belægning om wolframtråde til elektroniske komponenter
• Thorium har været brugt i varmeresistent keramik
• Uran-thorium aldersbestemmelse har været brugt til i undersøgelser af fossiler
• Brændstof i kernereaktioner
• Thorium er effektivt til afskærmning mod stråling

Anvendelse af thoriumdioxid (ThO₂):

• Kapper i gaslamper
• Bruges til at kontrollere krystalstørrelsen af wolfram i elektriske lamper
• Bruges til laboratoriedigeler der skal kunne klare høje temperaturer
• Tilsættes til glas for at skabe glas med højt brydningsindex og lav dispersion
• Har været brugt som katalysator:
  • I omdannelsen af ammoniak til salpetersyre
  • Ved raffinering af petroleum
  • I fremstillingen af svovlsyre
• Thoriumdioxid er det aktive stof i Thorotrast, som tidligere blev brugt i røntgendiagnostik. Det bruges ikke mere da det er kræftfremkaldende.

Forekomst

Monazit, et mineral som er verdens største thoriumkilde

Thorium findes i små mængder i de fleste slags sten og jord, hvor det forekommer i tre gange så store mængder som uran, og er omtrent lige så almindeligt som bly. Jord har typisk et gennemsnitligt thoriumindhold på 12 ppm. Thorium findes i mange mineraler, hvor det mest almindelige er monazit, som indeholder op til 12% thorium. ²³²Th henfalder langsomt (dets halveringstid er ca. tre gange jordens alder) men andre thoriumisotoper forekommer i thoriums og urans henfaldskæder. De fleste af disse har en kort levetid, og er derfor mere radioaktive end ²³²Th, men masseprocentdelen af disse er forsvindende lille.

Thorium som kernebrændstof

Thorium kan, ligesom uran og plutonium, bruges som brændstof i kernereaktorer. ²³²Th selv undergår ikke kernefission, men det absorberer neutroner, idet der dannes uran-233 (²³³U), som undergår fission. ²³³U er på et område bedre egnet som kernebrændstof end de to andre isotoper som normalt bruges (²³⁵U og ²³⁹Pu), da det har et højere neutronudbytte per absorberet neutron.

Isotoper

Naturligt forekommende thorium består af en isotop: ²³²Th. Der er blevet karakteriseret 27 radioisotoper, hvor de mest almindelige og/eller stabile er ²³²Th med en halveringstid på 14,05 milliarder år, ²³⁰Th med en halveringstid på 75.380 år, ²²⁹Th med en halveringstid på 7340 år, og ²²⁸Th med en halveringstid på 1,92 år. De resterende radioaktive isotoper har alle halveringstider mindre end 30 dage, og hovedparten af disse har halveringstider på mindre end 10 minutter.

De kendte thoriumisotoper har atommasser mellem 210 u (²¹⁰Th) og 236 u (²³⁶Th).

Forholdsregler

Pulveriseret thorium antænder spontant, og bør behandles med forsigtighed.

Udsættelse for luftbåret thorium giver risiko for lungekræft, kræft i bugspytkirtlen og leukæmi. Indtagelse af thorium kan give leversygdomme. Dette grundstof spiller ingen biologisk rolle.

Kilder

• Los Alamos National Laboratory — Thorium
• European Nuclear Society — Naturlige henfaldskæder
• van Arkel, A.E., and de Boer, J.H., 1925, Preparation of pure titanium, zirconium, hafnium, and thorium metal: Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie, v. 148, p. 345–350.

Eksterne henvisninger

Wikimedia Commons har medier relateret til: Thorium

• Energy from Thorium blog
• Thorium informationsside