Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa torio entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 180 pm: es decir, 0,18 nm, por lo que aproximadamente 2,78 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Torio es líquido en un intervalo de 3038 K, desde 2023 K hasta 5061 K.
La historia
Tres veces más abundante que el uranio y un posible combustible para reactores que no puede convertirse fácilmente en arma.
El torio fue descubierto en 1828 por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius, uno de los fundadores de la química moderna. Berzelius identificó el nuevo elemento al analizar una muestra de mineral negro que le envió el mineralogista noruego Morten Thrane Esmark, quien lo había encontrado cerca de la isla de Løvøya, en Noruega.
La muestra original fue descubierta por Morten Thrane Esmark en 1828 en la isla de Løvøya, en la región del fiordo de Langesund, Noruega. Esmark, incapaz de identificar el inusual mineral negro, lo envió a Berzelius en Estocolmo para su análisis. Esta colaboración entre el trabajo de campo noruego y la química analítica sueca condujo al descubrimiento del elemento.
Berzelius utilizó sus avanzadas técnicas analíticas para aislar y caracterizar el nuevo elemento. Al principio creyó haber descubierto dos elementos nuevos, a los que llamó "thorium" y "thorina". Análisis posteriores revelaron que eran el mismo elemento en diferentes estados de oxidación. El nombre "thorium" fue elegido en honor de Thor, el dios nórdico del trueno.
El descubrimiento tuvo lugar durante la edad de oro del descubrimiento de elementos, cuando los químicos analizaban sistemáticamente nuevos minerales mediante métodos analíticos mejorados. El trabajo de Berzelius con el torio contribuyó al desarrollo de la determinación de masas atómicas y ayudó a establecer principios del análisis químico que siguen siendo importantes en la actualidad.
Las propiedades radiactivas del torio no se descubrieron hasta 1898, por Gerhard Carl Schmidt y Marie Curie de forma independiente. Este descubrimiento se produjo poco después del descubrimiento de la radiactividad por Becquerel y estableció al torio como el segundo elemento radiactivo conocido, después del uranio, dando inicio al campo de la química nuclear.
El descubrimiento del torio ejemplificó la química colaborativa del siglo XIX y estableció los fundamentos para comprender los elementos actínidos. El enfoque metódico de Berzelius para aislar y caracterizar el torio se convirtió en un modelo para descubrir y estudiar otros elementos pesados.
Aplicaciones
El torio es cada vez más reconocido como un combustible nuclear de próxima generación con ventajas importantes frente a los combustibles basados en uranio. El torio-232, al ser bombardeado con neutrones, se convierte en uranio-233, que es un excelente material fisible para los reactores nucleares. Este ciclo del combustible de torio produce menos residuos radiactivos de larga duración y no puede convertirse fácilmente en armas, lo que lo convierte en una opción atractiva para la energía nuclear con fines pacíficos.
El torio es el combustible preferido para la tecnología de reactores de sales fundidas (MSR), en la que el fluoruro de torio se disuelve en sal fundida que sirve tanto de combustible como de refrigerante. Estos reactores pueden funcionar a presión atmosférica, cuentan con características de seguridad inherentes y pueden consumir residuos nucleares existentes. Países como China e India están invirtiendo considerablemente en el desarrollo de MSR de torio.
Históricamente, el uso más común del torio era en camisas para lámparas de gas, donde el dióxido de torio proporcionaba una luz intensa y brillante al calentarse. Aunque su uso se ha reducido en gran medida debido a las preocupaciones por la radiactividad, los compuestos de torio todavía se emplean en aplicaciones especializadas a alta temperatura, incluidos materiales refractarios para crisoles y revestimientos de hornos que deben soportar un calor extremo.
El torio se utiliza para crear aleaciones especiales de magnesio y torio destinadas a aplicaciones aeroespaciales, donde son fundamentales las altas relaciones resistencia-peso. Estas aleaciones conservan sus propiedades a temperaturas elevadas, lo que las hace valiosas para componentes de motores a reacción y aplicaciones en misiles. La adición de pequeñas cantidades de torio mejora considerablemente la resistencia a la fluencia de las aleaciones de magnesio.
Las instituciones de investigación utilizan torio en diversas aplicaciones, incluidas fuentes de neutrones, calibración de equipos de detección de radiación e investigación fundamental en física nuclear. Los compuestos de torio sirven como patrones de referencia para las mediciones de radiación y se emplean para estudiar la química de los elementos pesados y los procesos de desintegración nuclear.
Las tecnologías nucleares avanzadas están explorando el potencial del torio en sistemas accionados por acelerador (ADS) y reactores modulares pequeños (SMR). Estos sistemas podrían proporcionar energía nuclear limpia y segura, con una menor producción de residuos y una mayor resistencia a la proliferación, lo que convierte al torio en un elemento clave de las futuras estrategias de energía sostenible.
La aplicación moderna más prometedora del torio se encuentra en los diseños avanzados de reactores nucleares. En todo el mundo, los programas de investigación están desarrollando reactores de sales fundidas de torio, que podrían proporcionar energía nuclear más segura y limpia. El programa nuclear de tres etapas de India está dirigido específicamente al uso del torio, debido a las grandes reservas de torio del país.
El dióxido de torio (toria) se utiliza en aplicaciones refractarias especializadas que requieren una resistencia extrema a la temperatura. Su punto de fusión de 3,300°C lo hace valioso para crisoles, revestimientos de hornos y equipos de laboratorio de alta temperatura utilizados en la investigación de materiales y el procesamiento de metales.
Se añaden pequeñas cantidades de torio a las aleaciones de magnesio para crear materiales con excelentes propiedades a alta temperatura destinados a aplicaciones aeroespaciales. Estas aleaciones mantienen su resistencia y resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas, lo que las hace adecuadas para motores de aeronaves y componentes estructurales.
Los compuestos de torio sirven como patrones de calibración para equipos de detección de radiación y como fuentes para el análisis por activación neutrónica. Las instalaciones de investigación utilizan isótopos de torio para estudiar los procesos de desintegración nuclear y desarrollar nuevas técnicas radioquímicas.
Se está investigando el uso del torio en reactores modulares pequeños y otras tecnologías nucleares avanzadas que podrían proporcionar energía limpia y descentralizada. Su abundancia y sus propiedades nucleares favorables lo convierten en una alternativa atractiva al uranio para los futuros sistemas energéticos.
De dónde procede
9,6 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 68 % de los elementos
El torio es relativamente abundante en la corteza terrestre, con una concentración media de 9.6 partes por millón, lo que lo hace aproximadamente tres veces más abundante que el uranio. Se encuentra principalmente en rocas ígneas y se concentra en arenas de minerales pesados formadas por procesos de meteorización y erosión.
El mineral con torio más importante es la monacita (un fosfato de tierras raras que contiene entre un 4 y un 12 % de dióxido de torio), presente en arenas de playa y depósitos fluviales. Otros minerales importantes son la torita (silicato de torio), la torianita (dióxido de torio) y la bastnasita, que contiene tanto torio como elementos de tierras raras.
Los principales yacimientos de torio se encuentran en India, Australia, Brasil y Estados Unidos. India posee las mayores reservas de torio del mundo, principalmente en arenas de playa con monacita a lo largo de sus costas oriental y suroccidental. Las reservas de Australia se encuentran sobre todo en arenas minerales, mientras que los yacimientos de Brasil están en arenas de playa ricas en monacita y formaciones rocosas meteorizadas.
El torio se obtiene normalmente como subproducto de la minería de elementos de tierras raras, en lugar de extraerse específicamente por su contenido de torio. El proceso de extracción consiste en la lixiviación ácida de concentrados de monacita, seguida de técnicas de separación química para aislar el torio de los elementos de tierras raras y otros componentes.
El torio se encuentra de forma natural en rocas graníticas, suelo y agua en bajas concentraciones. Está presente en el carbón en niveles de 1-20 partes por millón, y la combustión del carbón libera torio a la atmósfera. La radiación natural de fondo incluye una pequeña contribución del torio y sus productos de desintegración.
Manejo
Torio es radiactivo. No tiene ningún isótopo estable: todos los núcleos se desintegran. La manipulación requiere blindaje y licencias adecuados.
ADVERTENCIA: El torio es radiactivo de forma natural, con un periodo de semidesintegración de 14 mil millones de años. Aunque es menos intensamente radiactivo que muchos isótopos artificiales, todavía presenta riesgos para la salud debido a la radiación alfa y a la producción de productos radiactivos de desintegración, incluido el gas radón.
La principal preocupación sanitaria es la inhalación de polvo o partículas de torio, que pueden alojarse en el tejido pulmonar y causar una exposición prolongada a la radiación. Los trabajadores de instalaciones de procesamiento de torio o laboratorios de investigación deben utilizar protección respiratoria adecuada y trabajar en áreas bien ventiladas.
Los compuestos de torio deben manipularse utilizando protocolos estándar de seguridad radiológica, incluidos equipos de protección individual, monitoreo de la radiación y almacenamiento adecuado en recipientes blindados. Las áreas donde se utilice torio deben vigilarse periódicamente para controlar los niveles de radiación y la contaminación.
El uso anterior del torio en camisas de gas y productos de consumo creó posibles vías de exposición. Las camisas de gas antiguas deben manipularse con cuidado y eliminarse como residuos radiactivos. Algunas cerámicas antiguas y varillas de soldadura pueden contener torio y requieren una manipulación adecuada.
Respuestas rápidas
Torio (símbolo Th) es el elemento 90 de la tabla periódica, un Actínido del periodo 7. Tres veces más abundante que el uranio y un posible combustible para reactores que no puede convertirse fácilmente en arma. A temperatura ambiente es un sólido y es radiactivo.
[Rn] 6d² 7s², con 7 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2.Torio se funde a 2023 K (1749.9 °C) y hierve a 5061 K (4787.9 °C). Eso lo sitúa entre los elementos más refractarios: permanece sólido a temperaturas que vaporizan la mayoría de los metales.
La masa atómica estándar de Torio es 232.038 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Torio tiene una densidad de 11.72 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Torio es aproximadamente 11.7 veces más pesado.
Torio tiene una electronegatividad de Pauling de 1.3. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Los valores de esta franja intermedia tienden a formar enlaces covalentes en lugar de enlaces fuertemente iónicos.
Torio fue descubierto en 1828 por Jons Jacob Berzelius. Recibe su nombre de thor, dios nórdico del trueno.
Torio constituye aproximadamente 9.6 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.
Sí. Torio no tiene ningún isótopo estable: todos sus núcleos se desintegran. Se encuentra de forma natural en cantidades traza como producto de desintegración de elementos más pesados.