Torium

Aktinium ← Thorium → Protaktinium Ce ↑ Th ↓ -       Koko taulukko
Yleistä
Nimi	Thorium
Tunnus	Th
Järjestysluku	90
Luokka	Aktinoidi
Lohko	f-lohko
Ryhmä	-
Jakso	7
Tiheys	11,7×103 kg/m3
Kovuus	3,0 (Mohsin asteikko)
Väri	hopeanvalkoinen
Löytövuosi, löytäjä	1828, Jöns Jacob Berzelius
Atomiominaisuudet
Atomipaino	232,038062 amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)	180 pm
Orbitaalirakenne	[Rn] 6d27ss
Elektroneja elektronikuorilla	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Hapetusluvut	+IV
Kiderakenne	pintakeskinen kuutiollinen (face centered cubic, FCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto	kiinteä
Sulamispiste	2115 K (1842 °C)
Kiehumispiste	5061 K (4788 °C)
Höyrystymislämpö	514 kJ/mol
Sulamislämpö	13,81 kJ/mol
Äänen nopeus	2490 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus	1,3 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti	0,118 kJ/kg K
Lämmönjohtavuus	54,0 W/(m×K)
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Torium (lat. thorium) on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Th, järjestysluku 90 ja CAS-numero 7440-29-1.

Toriumia esiintyy luonnossa matalaradioaktiivisena metallina. Puhtaassa muodossa se on hopeinen valkoinen metalli, joka säilyttää kiiltonsa useita kuukausia. Oksidoituessaan se muuttaa värinsä harmaaksi ja lopulta mustaksi. Yli 130 asteen lämpötilassa se syttyy itsestään palamaan.

Toriumia

Toriumia ja sen yhdisteitä, kuten toriumdioksidia, käytetään mm. seosmetalleina, kaasupolttimien hehkusukissa, erikoislaseissa, hehkulangoissa, elektroniikassa, katalysaattoreina ja kaasuja imevänä aineena tyhjiötekniikassa.

Ruotsalainen kemisti Jöns Jacob Berzelius löysi toriumin vuonna 1828 Hans Morten Thrane Esmarkin löytämästä norjalaisesta toriittimineraalista. Berzelius nimesi alkuaineen skandinaavisen ukkosenjumala Thorin mukaan. Aineella ei kuitenkaan ollut paljoa käyttöä, ennen kuin kaasulyhdyn hehkusukka keksittiin vuonna 1885.

Toriumin kaikki isotoopit ovat radioaktiivisia, isotooppi Th-232 kuitenkin vain heikosti. Th-232:n puoliintumisaika on yli 14 miljardia vuotta, ja luonnossa esiintyvä torium on lähes kokonaisuudessaan sitä. Muita toriumin isotooppeja esiintyy radioaktiivisissa mineraaleissa vain hivenmääriä, ja ne ovat syntyneet joko Th-232:sta tai uraanin isotoopeista U-235 ja U-238, sillä ne ovat näistä alkavien pitkien hajoamissarjojen välijäseniä. Torium-232:sta alkava hajoamissarja tunnetaankin toriumsarjan nimellä. Radioaktiivisuuden tutkimuksen varhaisvaiheissa muutamille toriumin isotoopeille annettiin omia nimiään: niinpä Th-228:sta on käytetty nimeä radiotorium, Th-230:sta nimeä ionium.

Toriumin hyödyntämistä ydinvoimaloissa uraanin sijasta on tutkittu jonkin verran. Sellaisenaan torium ei fissioidu, mutta neutroneilla pommitettaessa se muuttuu uraani-isotoopiksi U-233, joka fissoituu ja ylläpitää ketjureaktiota. Laskelmien mukaan toriumvoimala tuottaisi vähemmän radioaktiivisia aineita kuin uraanilla toimiva voimala, ja käytettävä polttoaine olisi vaarallisen säteilevää vain 500 vuotta. Nykyisten uraanivoimaloiden ydinjätteen radioaktiivisuus säilyy haitallisen runsaana jopa 100 000 vuotta.

Fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia

Ionisoitumisenergia

• 1. e 674 kJ/mol
• 2. e 1110 kJ/mol
• 3. e 1930 kJ/mol
• 4. e 2760 kJ/mol

Isotooppien atomimassat

• ²²⁷Th: 227,027703 u
• ²²⁸Th: 228,028715 u
• ²²⁹Th: 229,031755 u
• ²³⁰Th: 230,033127 u
• ²³¹Th: 231,036298 u
• ²³²Th: 232,038054 u
• ²³⁴Th: 234,043593 u

Isotooppien suhteellinen runsaus luonnossa/Hajoamistapa

• ²²⁷Th: $\alpha$
• ²²⁸Th: $\alpha$
• ²²⁹Th: $\alpha$
• ²³⁰Th: $\alpha$
• ²³¹Th: $\beta-$
• ²³²Th: 100 % ($\alpha$)
• ²³⁴Th: $\beta-$

Isotooppien puoliintumisajat

• ²²⁷Th: 18,72 vuorokautta
• ²²⁸Th: 1,913 vuotta
• ²²⁹Th: 7340 vuotta
• ²³⁰Th: 7,54 × 10³ vuotta
• ²³¹Th: 25,5 tuntia
• ²³²Th: 1,405 × 10¹⁰ vuotta
• ²³⁴Th: 24,10 vuorokautta

Katso myös

• Kidetankoprosessi

Aiheesta muualla

• The Isotopes Project Home Page: Luettelo toriumin isotoopeista (englanniksi)
• The potential of thorium as a nuclear fuel
• American elements: Thorium Technical and Safety Data (englanniksi)
• Argonne National Laboratory: Radiological and Chemical Fact Sheets to Support Health Risk Analyses for Contaminated Areas, Thorium, sivut 52-53 (englanniksi) (pdf)
• Webmineral: Mineral Species containing Thorium (Th) (englanniksi)