Tor (pierwiastek)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Tor
aktyn ← tor → protaktyn
Wygląd
srebrzystobiały
próbka toru o masie 0,1 g w ampułce wypełnionej argonem
próbka toru o masie 0,1 g w ampułce wypełnionej argonem
Widmo emisyjne toru
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 232,0377(4) u[2][a]
Stan skupienia stały
Gęstość 11724 kg/m³
Temperatura topnienia 1750 °C[1]
Temperatura wrzenia 4788 °C[1]
Numer CAS 7440-29-1
PubChem 23960[3]
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

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

Charakterystyka[edytuj | edytuj kod]

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
[4].

Występowanie[edytuj | edytuj kod]

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)[5], 228
Th
radiotor (RaTh)[6], 230
Th
jon (Io)[7], 231
Th
uran Y (UY)[8], 234
Th
uran X1 (UX1)[9]. Spośród nich izotop 230
Th
, jon (Io) był uważany przez pewien czas za odrębny pierwiastek, łac. ionium[10].

Odkrycie[edytuj | edytuj kod]

Tor został odkryty w roku 1829 przez szwedzkiego chemika Jönsa Jacoba Berzeliusa[11].

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

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. Jest potencjalnym kandydatem na paliwo jądrowe przyszłości, lepszym niż powszechnie stosowany uran.[4] 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[12][13].

Tlenek toru ma zastosowanie jako substrat reakcji jądrowych[4].

Uwagi[edytuj | edytuj kod]

  1. Wartość w nawiasie oznacza niepewność związaną z ostatnią cyfrą znaczącą.

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-36, ISBN 978-1-4200-9084-0.
  2. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Juris Meija i inni, Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 88 (3), 2016, s. 265–291, DOI10.1515/pac-2015-0305.
  3. Tor (pierwiastek) (CID: 23960) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  4. a b c U.S. Department of Energy - Office of Scientific and Technical Information Thorium dioxide: properties and nuclear applications [1]
  5. Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, radioaktyn, s. 599.
  6. Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, radiotor, s. 600.
  7. Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, jon, s. 300–301.
  8. Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, uran Y, s. 745.
  9. Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, uran X₁, s. 745.
  10. George B. Kauffman, The atomic weight of lead of radioactive origin: A confirmation of the concept of isotopy and the group displacement laws. Part I, „Journal of Chemical Education”, 59 (1), 1982, s. 3–8, DOI10.1021/ed059p3 (ang.).
  11. Robert E. Krebs, The History and Use of Our Earth’s Chemical Elements: A Reference Guide, Greenwood Publishing Group, 2006, ISBN 978-0-313-33438-2 [dostęp 2017-07-19] (ang.).
  12. Johannes Thielking i inni, Laser spectroscopic characterization of the nuclear-clock isomer 229mTh, „Nature”, 556 (7701), 2018, s. 321–325, DOI10.1038/s41586-018-0011-8 (ang.).
  13. Nuclear clocks based on resonant excitation of γ-transitions, „Comptes Rendus Physique”, 16 (5), 2015, s. 516–523, DOI10.1016/j.crhy.2015.02.007 (ang.).

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]