Torij

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Torij
[Rn] 6d27s2 90Th
   
Periodni sistem elemenata
Općenito
Hemijski element, Simbol, Atomski broj Torij, Th, 90
Serija Aktinoidi
Grupa, Perioda, Blok Ac, 7, f
Izgled srebrenasto bijeli
Zastupljenost 0,0011[1] %
Atomske osobine
Atomska masa 232,0377[2] u
Atomski radijus (izračunat) 179,8 (-) pm
Kovalentni radijus 206±6 pm
Van der Waalsov radijus - pm
Elektronska konfiguracija [Rn] 6d27s2
Broj elektrona u energetskom nivou 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
1. energija ionizacije 578 kJ/mol
2. energija ionizacije 1110 kJ/mol
3. energija ionizacije 1930 kJ/mol
4. energija ionizacije 2780 kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje čvrsto
Mohsova skala tvrdoće 3
Struktura kristala kubična plošno centrirana
Gustoća 11724[3] kg/m3
Magnetizam paramagnetičan[4]
Tačka topljenja 2028[3] K (1755 °C)
Tačka ključanja 5061[3] K (4788 °C)
Molarni volumen 19,80 · 10-6 m3/mol
Toplota isparavanja 514 kJ/mol
Toplota topljenja 16,1 kJ/mol
Pritisak pare 1000 Pa kod 3683 K
Brzina zvuka 2490 m/s pri 293,15 K
Specifična toplota 120 J/(kg · K)
Specifična električna provodljivost 6,67 · 106 S/m
Toplotna provodljivost 54 W/(m · K)
Hemijske osobine
Oksidacioni broj 4, 3, 2, 1
Oksidi ThO2
Elektronegativnost 1,3 (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR
227Th

sin

18,72 d α 6,146 223Ra
228Th

sin

1,9131 a α 5,520 224Ra
229Th

sin

7880 a α 5,168 225Ra
230Th

sin

75.380 a α 4,770 226Ra
SR (10−11 %)
231Th

sin

25,52 h β 0,389 231Pa
α (10−8 %) 4,213 227Ra
232Th

100 %

1,405 · 1010 a α 4,083 228Ra
SR (10−9 %)
Sigurnosno obavještenje

Oznake upozorenja

Oznaka upozorenja nepoznata[5]
Obavještenja o riziku i sigurnosti R: /
S: /
Ostala upozorenja
Radioaktivnost
Radioaktivni element

Radioaktivni element
Ukoliko je moguće i u upotrebi, koriste se SI osnovne jedinice.
Ako nije drugačije označeno, svi podaci su podaci dobiveni mjerenjima u normalnim uslovima.

Torij (latinski - thorium) jeste hemijski element sa simbolom Th i atomskim brojem 90. On je radioaktivni aktinoidni metal i jedan od samo tri radioaktivna elementa koji se mogu naći u prirodi u nešto većoj količini kao primordijalni element (druga dva su bizmut i uranij).[N 1] Otkrio ga je norveški mineralog Morten Thrane Esmark 1828. godine, a identificirao švedski hemičar Jacob Berzelius, koji mu je i dao ime po nordijskom božanstvu munja - Toru (Thor).

Atom torija ima 90 protona i 90 elektrona, od koji su četiri valentni elektroni. Metal torija je srebrenast, a jako potamni ako je izložen zraku. On je neznatno radioaktivan: njegovi svi poznati izotopi su nestabilni, a šest izotopa se javlja u prirodi (227Th, 228Th, 230Th, 231Th, 232Th i 234Th) koji imaju vrijeme poluraspada između 25,52 sati i 14,05 milijardi godina. Izotop torij-232 koji ima 142 neutrona je najstabilniji među svim izotopima torija, te sačinjava gotovo sav prirodni torij, dok se ostalih pet prirodnih izotopa javlja samo u tragovima. On se raspada vrlo sporo putem alfa raspada na radij-228, započinjući lančani raspad pod nazivom serija torija koja završava izotopom olova-208. Smatra se da torija ima od tri do četiri puta više od uranija u Zemljinoj kori, a uglavnom se rafinira iz monacitnog pijeska kao nusproizvod izdvajanja rijetkih zemnih metala.

Torij se nekada često koristio kao izvor osvjetljenja kao mrežica za gasne lampe i kao materijal za legiranje, međutim ova praksa je postepeno prestala zbog porasta svijesti o njegovog radioaktivnosti. Torij se koristio i kao element za legiranje u nepotrošnim TIG elektrodama za zavarivanje. On je i dalje ostao popularan kao materijal za visokokvalitetnu optiku i naučne instrumente. Torij i uranij su jedina dva radioaktivna elementa koji imaju značajnije i obimnije komercijalne upotrebe koje se ne zasnivaju na njihovoj radioaktivnosti. Za torij se predviđa da će moći zamijeniti uranij kao gorivo u nuklearnim reaktorima, međutim do danas je napravljeno samo nekoliko torijskih reaktora.

Osobine[uredi | uredi izvor]

Lanac raspada 4n torija-232, poznat i kao torijev niz

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Torij je mehak, paramagnetičan, srebrenasto bijeli, radioaktivni metal visokog sjaja. Spada u aktinoide. U periodnom sistemu elemenata, nalazi se desno od aktinoida aktinija, lijevo od protaktinija, a ispod lantanoida cerija. Čisti torij je mehak, vrlo duktilni metal, a može se hladno valjati, kovati i izvlačiti (u žicu i sl).[7]

Izmjerene osobine jako mnogo variraju u zavisnosti od količine nečistoća u ispitivanom uzorku. Najveći udio u nečistoćama obično ima torij dioksid (ThO2). Najčistiji uzorci torija obično sadrže oko jedan promil dioksida.[7] Njegova izračunata gustoća iznosi 11,724 g/cm3, dok eksperimentalna mjerenja daju vrijednosti između 11,5 i 11,66 g/cm3:[7] ove vrijednosti se nalaze negdje između onih kod susjednog aktinija (10,07 g/cm3) i protaktinija (15,37 g/cm3), što pokazuje kontinuitet trenda duž serije aktinoida.[7] Međutim, tačka topljenja torija od 1750 °C je iznad one i kod aktinija (1227 °C) i protaktinija (1562±15 °C): tališta aktinoida nemaju jasnu zavisnost od njihovog broja f elektrona, mada postoji blagi trend prema dolje od torija do plutonija dok se broj f elektrona povećava od nula do šest.[8] Torij je mehak metal, sa modulom elastičnosti od 54 GPa, što se može porediti onim kod kalaja i skandija. Tvrdoća torija je slična onoj kod mehkog čelika, tako da se zagrijani čisti torij može valjati u lim ili izvlačiti u žicu.[8] Torij postaje superprovodnik pri temperaturi ispod 1,40 K.[7][N 2]

I pored toga, iako torij ima upola manju gustoću od uranija i plutonija, on je podjednako tvrd kao oba ova metala.[8] Među aktinoidima, torij ima najvišu tačku topljenja i drugu najnižu gustoću (nižu ima samo aktinij).[7] Termalna ekspanzija, električna i toplotna provodljivost torija, protaktinija i uranija su približno iste, i tipične su za post-prelazne metale.[9]

Izložen kisiku iz zraka postepeno tamni. On je polimorfan, postoji u više modifikacija. Torij također gradi legure sa mnogim drugim metalima. Sa hromom i uranijem, gradi eutektične smjese, a torij se potpuno može miješati, bilo u čvrstom ili tečnom stanju, sa svojim lakšim analogom cerijem.

Rasprostranjenost[uredi | uredi izvor]

Zastupljenost: torij je zastupljen u Zemljinoj kori u količini od 12 ppm. Najvažniji minerali su mu :

Upotreba[uredi | uredi izvor]

Osvjetljenje[uredi | uredi izvor]

Torij se koristio, uglavnom u obliku oksida, za pravljenje gasnih lampi, međutim zbog radioaktivnosti svojih isparenja, prestala je njihova proizvodnja. Te gasne lampe su se pravile od smjese 99% torij oksida i 1% cerij nitrata u koju se uranjalo vuneno pletivo te je ono zatim zapaljeno. U plamenu se raspadao torij nitrat na torij dioksid i dušikom bogat gas. Ostajala je krhka struktura koja je u plamenu gasova davala bijelu svjetlost, koja nije povezana s radioaktivnošću torija nego je rezultat običnog sagorijevanja.

Nuklearno gorivo[uredi | uredi izvor]

U reaktorima se torij koristi za proizvodnju uranijevog izotopa 233U: Iz torija 232Th se putem bombardovanja neutronima dobija izotop 233Th; on se zatim raspada preko protaktinija 233Pa na uranij 233U. Danas je razvijena tehnologija kojom se ovaj proces odvija u reaktorima sa vodenim hlađenjem s ciljem smanjenja količine nuklearnog otpada.[10] Nastali izotop 233U se može cijepati i koristi se u nuklearnim reaktorima.

\mathrm{^{232}_{\ 90}Th \ + \ ^{1}_{0}n \ \longrightarrow \ ^{233}_{\ 90}Th \ \xrightarrow[22,3 \ min]{\beta^-} \ ^{233}_{\ 91}Pa \ \xrightarrow[26,967 \ d]{\beta^-} \ ^{233}_{\ 92}U}

Napomene[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Tragovi primordijalnog izotopa plutonija-244 i danas postoje u prirodi,[6] ali se ne javljaju u količinama kao spomenuta tri elementa
  2. ^ Prelazna temperatura je između 1,35 i 1,40 K.[7]


Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
  2. ^ IUPAC, Standard Atomic Weights Revised v2
  3. ^ a b c Torij u GESTIS bazi podataka supstanci, pristupljeno 5. aprila 2008.
  4. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds; u: Handbook of Chemistry and Physics 81. izd., CRC press, ISBN 9780849304811
  5. ^ EU ovaj element još uvijek nije stavila na spisak opasnih elemenata, međutim trenutno nije moguće pronaći pouzdani izvor ili literaturu o opasnim svojstvima ove supstance. Radioaktivnost ne spada u opasna svojstva koja se ovdje navode.
  6. ^ Hoffman, D. C.; Lawrence, F. O.; et. al. (1971). "Detection of Plutonium-244 in Nature". Nature 234 (5325): 132–134.  doi:10.1038/234132a0
  7. ^ a b c d e f g Wickleder et al. (2006.), str. 61–3.
  8. ^ a b c Yu. D. Tretyakov, ur. (2007). Non-organic chemistry in three volumes. Chemistry of transition elements 3. Moskva: Academy.  ISBN 5-7695-2533-9
  9. ^ Seitz, Frederick i Turnbull, David (1964) Solid state physics: advances in research and applications, Academic Press, str. 289–291, ISBN 0-12-607716-9.
  10. ^ Atomkraft, etwas sauberer

Literatura[uredi | uredi izvor]

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]

Commons logo
U Wikimedijinom spremniku se nalazi još materijala vezanih uz: