Ονομάστηκε για τον βόρειο θεό της βροντής, το θόριο είναι ένα ασημένιο, λαμπερό και ραδιενεργό στοιχείο με δυνατότητα εναλλακτικής λύσης στο ουράνιο για την τροφοδοσία πυρηνικών αντιδραστήρων.
Μόνο τα γεγονότα
- Ατομικός αριθμός (αριθμός πρωτονίων στον πυρήνα): 90
- Ατομικό σύμβολο (στον περιοδικό πίνακα στοιχείων): Th
- Ατομικό βάρος (μέση μάζα του ατόμου): 232,0
- Πυκνότητα: 6,8 γραμμαρίων ανά κυβική ίντσα (11,7 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό)
- Φάση σε θερμοκρασία δωματίου: Στερεό
- Σημείο τήξης: 3,182 βαθμούς Φαρενάιτ (1,750 βαθμούς Κελσίου)
- Σημείο ζέσεως: 8,654 F (4,790 ° C)
- Αριθμός φυσικών ισοτόπων (άτομα του ίδιου στοιχείου με διαφορετικό αριθμό νετρονίων): 1. Υπάρχουν επίσης τουλάχιστον 8 ραδιενεργά ισότοπα που δημιουργούνται σε ένα εργαστήριο.
- Τα πιο κοινά ισότοπα: Th-232 (100 τοις εκατό της φυσικής αφθονίας)
Ιστορία
Το 1815 ο Jöns Jakob Berzelius, ένας Σουηδός χημικός, πίστευε αρχικά ότι είχε ανακαλύψει ένα νέο στοιχείο της Γης, το οποίο ονόμασε το θόριο μετά τον Θόρ, τον νορβηγό θεό του πολέμου, σύμφωνα με τον Ολλανδό ιστορικό Peter van der Krogt. Το 1824, ωστόσο, διαπιστώθηκε ότι το ορυκτό ήταν στην πραγματικότητα φωσφορικό ύττριο.
Το 1828, ο Berzelius έλαβε δείγμα μαύρου ορυκτού που βρέθηκε στο νησί Løvø στα ανοικτά των ακτών της Νορβηγίας από τον Hans Morten Thrane Esmark, νορβηγό ορυχείο. Το ορυκτό περιείχε σχεδόν το 60% ενός άγνωστου στοιχείου, το οποίο ανέλαβε την ονομασία θόριο. το ορυκτό ονομάστηκε θορίτης. Το ορυκτό περιείχε επίσης πολλά γνωστά στοιχεία, όπως το σίδηρο, το μαγγάνιο, ο μόλυβδος, ο κασσίτερος και το ουράνιο, σύμφωνα με την Chemicool.
Ο Berzelius απομόνωσε το θόριο με την ανάμιξη του οξειδίου του θορίου στο ορυκτό με άνθρακα για να δημιουργήσει χλωριούχο θόριο, το οποίο στη συνέχεια αντέδρασε με κάλιο για να δώσει χλωριούχο θόριο και κάλιο, σύμφωνα με την Chemicool.
Ο γερμανός χημικός Gerhard Schmidt και ένας πολωνικός φυσικός Μαρία Κιουρί ανακάλυψαν ανεξάρτητα ότι το θόριο ήταν ραδιενεργό το 1898 μέσα σε δύο μήνες το ένα το άλλο, σύμφωνα με την Chemicool. Ο Schmidt συχνά πιστώνεται με την ανακάλυψη.
Ο Έρνεστ Ράχερφορντ, φυσικός της Νέας Ζηλανδίας, και ο Φρεντερικ Σόντι, ένας χημικός της Αγγλίας, ανακάλυψαν ότι το θόριο καταρρέει με σταθερό ρυθμό σε άλλα στοιχεία, γνωστό και ως ημίσεια ζωή ενός στοιχείου, σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos. Το έργο αυτό ήταν κρίσιμο για την προώθηση της κατανόησης άλλων ραδιενεργών στοιχείων.
Ο Anton Eduard van Arkel και ο Jan Handrik de Boer, και οι δύο Ολλανδοί χημικοί, απομόνωσαν το μεταλλικό θόριο υψηλής καθαρότητας το 1925, σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos.
Οι οποίοι γνώριζαν?
- Στην υγρή του κατάσταση, το θόριο έχει υψηλότερη κλίμακα θερμοκρασιών από οποιοδήποτε άλλο στοιχείο, με σχεδόν 5.500 βαθμούς Φαρενάιτ (3.000 βαθμούς Κελσίου) μεταξύ σημείων τήξης και βρασμού, σύμφωνα με την Chemicool.
- Το διοξείδιο του θείου έχει το υψηλότερο σημείο τήξης όλων των γνωστών οξειδίων, σύμφωνα με την Chemicool.
- Το Θόριο είναι περίπου τόσο άφθονο όσο το μόλυβδο και τουλάχιστον τρεις φορές πιο άφθονο από το ουράνιο, σύμφωνα με τον Lenntech.
- Η αφθονία του θορίου στο φλοιό της Γης είναι 6 μέρη ανά εκατομμύριο κατά βάρος, σύμφωνα με την Chemicool. Σύμφωνα με τον Περιοδικό Πίνακα, το θόριο είναι το 41ο πιο άφθονο στοιχείο του φλοιού της Γης.
- Το Θόριο εξορύσσεται κυρίως στην Αυστραλία, τον Καναδά, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία και την Ινδία, σύμφωνα με το Coalition Education Minerals.
- Τα ίχνη θορίου βρίσκονται σε βράχους, χώμα, νερό, φυτά και ζώα, σύμφωνα με την Υπηρεσία Περιβαλλοντικής Προστασίας των ΗΠΑ (EPA).
- Υψηλότερες συγκεντρώσεις θορίου απαντώνται συνήθως σε ορυκτά όπως το θόριο, το θριοϊνίτη, το μονάζιτο, ο αλλανίτης και το ζιρκόνιο, σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos.
- Το πιο σταθερό ισότοπο του θορίου, Th-232, έχει χρόνο ημιζωής 14 δισεκατομμυρίων ετών, σύμφωνα με την EPA.
- Σύμφωνα με τον Los Alamos, το θόριο δημιουργείται στους πυρήνες των σουπερνόβα και στη συνέχεια διασκορπίζεται στον γαλαξία κατά τη διάρκεια των εκρήξεων.
- Το Thorium είχε χρησιμοποιηθεί από το 1885 σε μανδύες αερίου, οι οποίοι παρέχουν το φως σε λαμπτήρες αερίου, σύμφωνα με τον Los Alamos. Λόγω της ραδιενέργειας, το στοιχείο έχει αντικατασταθεί από άλλα μη ραδιενεργά στοιχεία σπάνιων γαιών.
- Το Thorium χρησιμοποιείται επίσης για την ενίσχυση του μαγνησίου, την επικάλυψη καλωδίων βολφραμίου στον ηλεκτρικό εξοπλισμό, τον έλεγχο του μεγέθους των κόκκων του βολφραμίου σε ηλεκτρικούς λαμπτήρες, χωνευτήρια υψηλής θερμοκρασίας, γυαλιά, κάμερες και φακοί επιστημονικών οργάνων και αποτελεί πηγή πυρηνικής ενέργειας, σύμφωνα με Λος Άλαμος.
- Άλλες χρήσεις για θόριο περιλαμβάνουν κεραμικά ανθεκτικά στη θερμότητα, κινητήρες αεροσκαφών και λαμπτήρες, σύμφωνα με την Chemicool.
- Σύμφωνα με την Lenntech, το θόριο χρησιμοποιήθηκε στην οδοντόπαστα έως ότου ανακαλύφθηκαν κίνδυνοι ραδιενέργειας.
- Θόριο και ουράνιο εμπλέκονται στη θέρμανση του εσωτερικού της Γης, σύμφωνα με τον συνασπισμό εκπαίδευσης των ορυκτών.
- Η υπερβολική έκθεση στο θόριο μπορεί να προκαλέσει πνευμονική νόσο, καρκίνο του πνεύμονα και του παγκρέατος, να μεταβάλει τη γενετική, την ηπατική νόσο, τον καρκίνο των οστών και τη δηλητηρίαση μετάλλων, σύμφωνα με την Lenntech.
Τρέχουσα έρευνα
Έχει γίνει μεγάλη έρευνα για τη χρήση θορίου ως πυρηνικού καυσίμου. Σύμφωνα με άρθρο της Βασιλικής Εταιρείας Χημείας, το θόριο που χρησιμοποιείται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες παρέχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τη χρήση ουρανίου:
- Το θόριο είναι τρεις έως τέσσερις φορές πιο άφθονο από το ουράνιο.
- Το Thorium εξάγεται πιο εύκολα από το ουράνιο.
- Οι αντιδραστήρες θορίου με φθοριούχο υγρό (LFTR) έχουν πολύ λίγα απόβλητα σε σύγκριση με τους αντιδραστήρες που τροφοδοτούνται με ουράνιο.
- Τα LFTR τρέχουν σε ατμοσφαιρική πίεση αντί για 150 έως 160 φορές την απαιτούμενη ατμοσφαιρική πίεση.
- Το θόριο είναι λιγότερο ραδιενεργό από το ουράνιο.
Σύμφωνα με το άρθρο του ερευνητές του NASA Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick και Rajmohan Rangarajan, αναπτύχθηκαν αντιδραστήρες θορίου στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge στη δεκαετία του 1950 υπό την καθοδήγηση του Alvin Weinberg για την υποστήριξη προγραμμάτων πυρηνικών αεροσκαφών. Το πρόγραμμα σταμάτησε το 1961 υπέρ άλλων τεχνολογιών. Σύμφωνα με την Βασιλική Εταιρεία Χημείας, οι αντιδραστήρες θορίου εγκαταλείφθηκαν επειδή δεν παράγουν τόσο πολύ πλουτώνιο όσο οι αντιδραστήρες με ουράνιο. Εκείνη την εποχή, πλουτώνιο όπλων, καθώς και ουράνιο, ήταν ένα καυτό εμπόρευμα λόγω του Ψυχρού Πολέμου.
Το ίδιο το Θόριο δεν χρησιμοποιείται για πυρηνικό καύσιμο, αλλά χρησιμοποιείται για τη δημιουργία του ισότοπου ουρανίου-233 τεχνητού ουρανίου, σύμφωνα με την έκθεση της NASA. Ο Thorium-232 απορροφά πρώτα ένα νετρόνιο, δημιουργώντας θόριο-233, το οποίο διασπάται στο protactium-233 κατά τη διάρκεια περίπου τεσσάρων ωρών. Το Protactium-233 αποσυντίθεται αργά στο ουράνιο-233 κατά τη διάρκεια περίπου δέκα μηνών. Το ουράνιο-233 χρησιμοποιείται στη συνέχεια σε πυρηνικούς αντιδραστήρες ως καύσιμο.
