Nazvan za norveškog boga groma, torij je srebrnast, sjajan i radioaktivan element s potencijalom kao alternativa uranu u gorivima nuklearnih reaktora.
Samo činjenice
- Atomski broj (broj protona u jezgri): 90
- Atomski simbol (na periodičnoj tablici elemenata): Th
- Atomska masa (prosječna masa atoma): 232,0
- Gustoća: 6,8 unci po kubičnom inču (11,7 grama po kubičnom cm)
- Faza na sobnoj temperaturi: kruta
- Talište: 3.182 stupnja Farenheita (1.750 stupnjeva Celzija)
- Vrelište: 4.790 C
- Broj prirodnih izotopa (atoma istog elementa s različitim brojem neutrona): 1. Postoji i najmanje 8 radioaktivnih izotopa stvorenih u laboratoriju.
- Najčešći izotopi: Th-232 (100 posto prirodnog obilja)
Povijest
Godine 1815. Jöns Jakob Berzelius, švedski kemičar, prvo je pomislio da je otkrio novi element Zemlje, koji je nazvao torium po Thoru, norveškom bogu rata, prema Peter van der Krogtu, nizozemskom povjesničaru. Ipak, 1824. utvrđeno je da je mineral ustvari itrijev fosfat;
Godine 1828. Berzelius je primio uzorak crnog minerala koji je na otoku Løvø kod obale Norveške pronašao norveški mineralog Hans Morten Thrane Esmark. Mineral je sadržavao gotovo 60 posto nepoznatog elementa, koji je preuzeo naziv torij; mineral je nazvan thorite. Mineral je također sadržavao mnogo poznatih elemenata, uključujući željezo, mangan, olovo, kositar i uranij, navodi Chemicool.
Berzelius je izolirao torij prvo miješanjem torijevog oksida pronađenog u mineralu s ugljikom kako bi se stvorio torijev klorid, koji je zatim reagirao s kalijem da bi se dobio torij i kalijev klorid, navodi Chemicool.
Gerhard Schmidt, njemački kemičar, i Marie Curie, poljska fizičarka, neovisno su otkrili da je torij radioaktivan 1898. godine, u roku od nekoliko mjeseci, navodi Chemicool. Otkriće je često zaslužno za Schmidta.
Ernest Rutherford, novozelandski fizičar, i Frederick Soddy, engleski kemičar, otkrili su da torij propada fiksnom brzinom u druge elemente, također poznat kao poluživot elementa, prema Los Alamos National Laboratory. Ovaj je rad bio presudan u unapređivanju razumijevanja ostalih radioaktivnih elemenata.
Anton Eduard van Arkel i Jan Handrik de Boer, obojica nizozemskih kemičara, izolirali su metalik torij visoke čistoće 1925. godine, objavio je Los Alamos National Laboratory.
Tko je znao?
- U svom tekućem stanju, torij ima veći raspon temperature od bilo kojeg drugog elementa, s blizu 5.500 stupnjeva Farenhajta (3.000 stupnjeva Celzija) između tališta i vrelišta, navodi Chemicool.
- Torijev dioksid ima najvišu talište od svih poznatih oksida, navodi Chemicool.
- Torij je otprilike bogat kao olovo i najmanje tri puta obilniji od urana, prema Lenntechu.
- Obilje torija u Zemljinoj kori je 6 težinskih dijelova na milijun, prema Chemicool. Prema periodičnoj tablici, torij je 41. najzastupljeniji element u Zemljinoj kori.
- Torij se uglavnom kopa u Australiji, Kanadi, Sjedinjenim Državama, Rusiji i Indiji, prema podacima Mineral Education Coalition.
- Razina torija u tragovima nalazi se u stijenama, tlu, vodi, biljkama i životinjama, prema američkoj Agenciji za zaštitu okoliša (EPA).
- Viša koncentracija torija obično se nalazi u mineralima poput torita, torijanita, monazita, allanita i cirkona, prema Nacionalnoj laboratoriji u Los Alamosu.
- Najstabilniji izotop torija, Th-232, ima poluživot od 14 milijardi godina, navodi EPA.
- Prema Los Alamosu, torij je stvoren u jezgrama supernova, a zatim se tijekom eksplozija raspršuje po galaksiji.
- Torija se koristi od 1885. u plinskim plaštima koji daju svjetlost u plinskim svjetiljkama, prenosi Los Alamos. Zbog svoje radioaktivnosti, element je zamijenjen drugim neradioaktivnim rijetkozemaljskim elementima.
- Torij se također koristi za jačanje magnezija, prevlačenje volframove žice u električnoj opremi, za kontrolu veličine zrna volframa u električnim svjetiljkama, visokotemperaturnim lončićima, u čašama, sočivima za fotoaparate i znanstvene instrumente, a izvor je nuklearne energije, prema Los Alamos.
- Chemicool navodi i da druge upotrebe za torije uključuju keramika otporna na toplinu, zrakoplovni motori i žarulje.
- Prema Lenntechu, torij se koristio u pasti za zube sve dok nisu otkrivene opasnosti od radioaktivnosti.
- Torij i uran uključeni su u zagrijavanje Zemljine unutrašnjosti, prema Koaliciji za obrazovanje minerala.
- Prevelika izloženost torijumu može dovesti do bolesti pluća, raka pluća i gušterače, promjene genetike, bolesti jetre, raka kostiju i trovanja metalom, prema Lenntechu.
Trenutno istraživanje
Veliki dio istraživanja se bavi korištenjem torija kao nuklearnog goriva. Prema članku Kraljevskog društva za kemiju, torij korišten u nuklearnim reaktorima donosi mnoge prednosti u odnosu na upotrebu urana:
- Torij je tri do četiri puta obilniji od urana.
- Torij se lakše vadi od urana.
- Torijum reaktori s tekućim fluoridom (LFTR) imaju vrlo malo otpada u usporedbi s reaktorima koje pokreće uran.
- LFTR djeluju na atmosferskom tlaku umjesto 150 do 160 puta potrebnog atmosferskog tlaka.
- Torij je manje radioaktivan od urana.
Prema radu iz NASA-ovih istraživača Alberta J. Juhasza, Richarda A. Raricka i Rajmohana Rangarajana, torijumski reaktori razvijeni su u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridge 1950-ih godina pod vodstvom Alvina Weinberga za podršku programima nuklearnih zrakoplova. Program se zaustavio 1961. godine u korist drugih tehnologija. Prema kraljevskom društvu za kemiju, torijumski reaktori su napušteni jer nisu proizveli toliko plutonija koliko reaktori s pogonom na uran. U to vrijeme plutonij s naoružanjem, kao i uran, bila je vruća roba uslijed hladnog rata.
Sam torij se ne koristi za nuklearno gorivo, ali se koristi za stvaranje umjetnog izotopa urana-233, navodi se u NASA-inoj izvješću. Torij-232 prvo apsorbira neutron stvarajući torij-233, koji propada do protaktiju-233 tokom otprilike četiri sata. Protactium-233 polako propada do urana-233 tijekom otprilike deset mjeseci. Uran-233 se zatim koristi u nuklearnim reaktorima kao gorivo.
