Tor (pierwiastek)

Tor

aktyn ← tor → protaktyn
Ce ↑ Th ↓ Uqn 90 Th
Wygląd
srebrzystobiały
próbka toru o masie 0,1 g w ampułce wypełnionej argonem
Widmo emisyjne toru
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	tor, Th, 90 (łac. thorium)
Grupa, okres, blok	–, 7, f
Stopień utlenienia	IV
Właściwości metaliczne	aktynowiec
Właściwości tlenków	słabo zasadowe
Masa atomowa	232,04 ± 0,01[a][2]
Stan skupienia	stały
Gęstość	11724 kg/m³
Temperatura topnienia	1750 °C[1]
Temperatura wrzenia	4788 °C[1]
Numer CAS	7440-29-1
PubChem	23960
Właściwości atomowe Promień • atomowy 180 pm Konfiguracja elektronowa [Rn]6d27s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,3 1,1 Potencjały jonizacyjne I 587 kJ/mol II 1110 kJ/mol III 1930 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 514,4 kJ/mol Ciepło topnienia 16,1 kJ/mol Konduktywność 6,53×106 S/m Ciepło właściwe 120 J/(kg·K) Przewodność cieplna 54 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny ściennie centrowany Twardość • w skali Mohsa 3,0 Prędkość dźwięku 2490 m/s (293,15 K) Objętość molowa 19,80×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 227Th ślad. 18,7 dni α 223Ra 228Th ślad. 1,9116 roku α 5,520 224Ra 229Th {syn.} 7340 lat α 5,168 225Ra 230Th ślad. 75380 lat α 4,770 226Ra 231Th ślad. 25,52 h β− 231Pa 232Th 100% 1,405×1010 lat α 4,083 228Ra 233Th {syn.} 22,3 min β− 1,245 233Pa 234Th ślad. 24,1 dni β− 0,270 234Pa
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji według kryteriów GHS są niedostępne.
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Tor (Th, łac. thorium) – pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców w układzie okresowym. Nazwany od imienia jednego z bogów nordyckich, Thora.

Charakterystyka

Tor jest pierwiastkiem promieniotwórczym i nie ma żadnego trwałego izotopu. Jego najtrwalszy i praktycznie jedyny izotop naturalny to 232
Th o czasie połowicznego rozpadu ok. 14 mld lat. Ulega on rozpadowi α do 228
Ra, dając początek tzw. szeregowi torowemu rozpadów promieniotwórczych. Ze względu na powolny rozpad, radioaktywność produktów wykorzystujących oczyszczony tor jest niewielka.

Jest błyszczącym i kowalnym metalem. Powoli reaguje z mocnymi kwasami nieorganicznymi, znacznie szybciej z wodą królewską. Występuje w związkach na IV stopniu utlenienia i swoimi właściwościami przypomina cyrkon, tytan oraz lantanowce. W roztworach o pH < 1 istnieją bezbarwne jony Th4+
. Tworzy jeden tlenek: biały ThO
2^[3].

Występowanie

Tor występuje w skorupie ziemskiej w ilości 12 ppm, czyli około sześciokrotnie częściej niż uran. Jest najpowszechniejszym na ziemi pierwiastkiem bez trwałych izotopów. Najważniejszym minerałem toru jest monacyt (Ca, La, Nd,Th)PO
4. Tor występujący naturalnie składa się praktycznie wyłącznie z izotopu 232
Th. W śladowych ilościach występuje jeszcze 5 izotopów toru, jako krótko żyjące produkty przemian jądrowych naturalnych szeregów promieniotwórczych. Noszą one nazwy zwyczajowe: 227
Th – radioaktyn (RdAc)^[4], 228
Th – radiotor (RaTh)^[5], 230
Th – jon (Io)^[6], 231
Th – uran Y (UY)^[7], 234
Th – uran X₁ (UX₁)^[8]. Spośród nich izotop 230
Th, jon (Io) był uważany przez pewien czas za odrębny pierwiastek, łac. ionium^[9].

Odkrycie

Tor został odkryty w roku 1829 przez szwedzkiego chemika Jönsa Jacoba Berzeliusa^[10].

Zastosowanie

Tor jest ważnym dodatkiem stopowym, zwiększającym wysokotemperaturową wytrzymałość metali (na przykład magnezu). Stosuje się go również w czujnikach fotoelektrycznych, jako dodatek stopowy (w ilości 2%), do „czerwonych” elektrod wolframowych stosowanych w metodzie spawania TIG. Tlenek toru znalazł zastosowanie w wysokogatunkowych soczewkach, dawniej z dodatkiem 1% dwutlenku ceru stosowany był w koszulkach Auera stanowiących źródło światła w latarniach gazowych oraz domowych i turystycznych lampach gazowych. Obecnie z uwagi na promieniotwórczość zastąpiony nieradioaktywnymi związkami cyrkonu i itru.

Tor, podobnie jak uran i pluton, może być używany jako paliwo w reaktorach jądrowych (np. reaktor torowy na ciekłych fluorkach). Jest potencjalnym kandydatem na paliwo jądrowe przyszłości, lepszym niż powszechnie stosowany uran.^[3] Jego zalety to:

• w przeciwieństwie do cyklu uranowego, gdzie 98% paliwa nie ulega zużyciu (i tworzy kłopotliwe odpady radioaktywne), tor w niektórych typach reaktorów może zostać zużyty w całości, co eliminuje problem odpadów^{[potrzebny przypis]};
• reaktor oparty na torze może z powodzeniem wykorzystywać odpady radioaktywne z tradycyjnych elektrowni uranowych;
• produktem reaktora torowego jest 233
  U (powstający z 232
  Th w wyniku wychwytu neutronu i dwóch emisji β), izotop praktycznie nienadający się, w odróżnieniu od plutonu, do konstruowania broni atomowej.

Stan wzbudzony jądra toru-229 (tj. proces 229
Th → 229m
Th) ma zakres energii kilku elektronowoltów (8 eV), wartość nietypową dla wzbudzonych jąder, choć zwyczajną dla elektronów w powłoce walencyjnej. Pozwala to na zastosowanie jego jonów w optyce oraz do budowy precyzyjnego zegara jądrowego^[11][12].

Tlenek toru ma zastosowanie jako substrat reakcji jądrowych^[3].

Uwagi

Przypisy

Bibliografia

• Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna – 1 Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: PWN, 2001. ISBN 83-01-13499-2. OCLC 749313943. (pol.).brak strony w książce
• Encyklopedia techniki. Chemia, WładysławW. Gajewski (red.), Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965, OCLC 33835352 .