Struttura
Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca torio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Radius 180 pm — that is 0.18 nm, so about 2778 million of them side by side would span a millimetre.
Intervallo termico
Torio is liquid over a 3038 K window, from 2023 K to 5061 K.
La storia
Three times more abundant than uranium and a potential reactor fuel that cannot easily be weaponised.
Il torio fu scoperto nel 1828 dal chimico svedese Jöns Jacob Berzelius, uno dei padri fondatori della chimica moderna. Berzelius identificò il nuovo elemento mentre analizzava un campione di minerale nero inviatogli dal mineralogista norvegese Morten Thrane Esmark, che lo aveva trovato vicino all'isola di Løvøya in Norvegia.
Il campione originale fu scoperto da Morten Thrane Esmark nel 1828 sull'isola di Løvøya, nella regione del Langesundsfjord in Norvegia. Esmark, non riuscendo a identificare l'insolito minerale nero, lo inviò a Berzelius a Stoccolma per l'analisi. Questa collaborazione tra il lavoro sul campo norvegese e la chimica analitica svedese portò alla scoperta dell'elemento.
Berzelius utilizzò le sue avanzate tecniche analitiche per isolare e caratterizzare il nuovo elemento. Inizialmente pensò di aver scoperto due nuovi elementi, che chiamò "thorium" e "thorina". Analisi successive rivelarono che si trattava dello stesso elemento in diversi stati di ossidazione. Il nome "thorium" fu scelto in onore di Thor, il dio norreno del tuono.
La scoperta avvenne durante l'età d'oro della scoperta degli elementi, quando i chimici analizzavano sistematicamente nuovi minerali utilizzando metodi analitici perfezionati. Il lavoro di Berzelius sul torio contribuì allo sviluppo della determinazione della massa atomica e aiutò a stabilire principi di analisi chimica che restano importanti ancora oggi.
Le proprietà radioattive del torio furono scoperte solo nel 1898 da Gerhard Carl Schmidt e Marie Curie indipendentemente. Questa scoperta avvenne poco dopo la scoperta della radioattività da parte di Becquerel e stabilì il torio come il secondo elemento radioattivo conosciuto, dopo l'uranio, dando avvio al campo della chimica nucleare.
La scoperta del torio esemplificò la chimica collaborativa del XIX secolo e pose le basi per la comprensione degli elementi attinoidi. L'approccio metodico di Berzelius all'isolamento e alla caratterizzazione del torio divenne un modello per la scoperta e lo studio di altri elementi pesanti.
Applicazioni
Il torio è sempre più riconosciuto come combustibile nucleare di nuova generazione, con vantaggi significativi rispetto ai combustibili a base di uranio. Il torio-232, quando viene bombardato con neutroni, si converte in uranio-233, un eccellente materiale fissile per i reattori nucleari. Questo ciclo del combustibile al torio produce meno rifiuti radioattivi a lunga vita e non può essere facilmente trasformato in arma, rendendolo un'opzione interessante per l'energia nucleare pacifica.
Il torio è il combustibile preferito per la tecnologia dei reattori a sali fusi (MSR), nei quali il fluoruro di torio viene disciolto in sale fuso, che funge sia da combustibile sia da refrigerante. Questi reattori possono funzionare alla pressione atmosferica, presentano caratteristiche di sicurezza intrinseche e possono consumare rifiuti nucleari esistenti. Paesi come Cina e India stanno investendo molto nello sviluppo degli MSR al torio.
Storicamente, l'uso più comune del torio era nelle reticelle per lanterne a gas, dove il diossido di torio forniva una luce intensa e brillante quando veniva riscaldato. Sebbene siano state in gran parte abbandonate a causa delle preoccupazioni legate alla radioattività, le caratteristiche del torio sono ancora utilizzate in applicazioni specializzate ad alta temperatura, compresi i materiali refrattari per crogioli e rivestimenti di forni che devono resistere a calore estremo.
Il torio viene utilizzato per creare leghe speciali di magnesio e torio destinate all'industria aerospaziale, dove sono fondamentali elevati rapporti resistenza/peso. Queste leghe conservano le proprie proprietà a temperature elevate, rendendole preziose per i componenti dei motori a reazione e per applicazioni missilistiche. L'aggiunta di piccole quantità di torio migliora significativamente la resistenza allo scorrimento viscoso delle leghe di magnesio.
Gli istituti di ricerca utilizzano il torio in diverse applicazioni, tra cui sorgenti di neutroni, calibrazione delle apparecchiature per il rilevamento delle radiazioni e ricerca fondamentale in fisica nucleare. I composti del torio fungono da standard di riferimento per le misurazioni delle radiazioni e vengono utilizzati nello studio della chimica degli elementi pesanti e dei processi di decadimento nucleare.
Le tecnologie nucleari avanzate stanno esplorando il potenziale del torio nei sistemi azionati da acceleratore (ADS) e nei piccoli reattori modulari (SMR). Questi sistemi potrebbero fornire energia nucleare pulita e sicura, con una produzione ridotta di rifiuti e una maggiore resistenza alla proliferazione, rendendo il torio un elemento chiave nelle future strategie per un'energia sostenibile.
L'applicazione moderna più promettente del torio riguarda i progetti avanzati di reattori nucleari. In tutto il mondo, i programmi di ricerca stanno sviluppando reattori a sali fusi al torio, che potrebbero fornire energia nucleare più sicura e più pulita. Il programma nucleare indiano in tre fasi mira specificamente all'utilizzo del torio, considerando le ampie riserve di torio del Paese.
Il diossido di torio (toria) viene utilizzato in applicazioni refrattarie specializzate che richiedono un'estrema resistenza alla temperatura. Il suo punto di fusione di 3.300°C lo rende prezioso per crogioli, rivestimenti di forni e apparecchiature di laboratorio ad alta temperatura utilizzate nella ricerca sui materiali e nella lavorazione dei metalli.
Piccole quantità di torio vengono aggiunte alle leghe di magnesio per creare materiali con eccellenti proprietà alle alte temperature destinati alle applicazioni aerospaziali. Queste leghe mantengono la resistenza e la resistenza allo scorrimento viscoso a temperature elevate, rendendole adatte ai motori degli aeromobili e ai componenti strutturali.
I composti del torio fungono da standard di calibrazione per le apparecchiature di rilevamento delle radiazioni e da sorgenti per l'analisi dell'attivazione neutronica. Le strutture di ricerca utilizzano gli isotopi del torio per studiare i processi di decadimento nucleare e sviluppare nuove tecniche radiochimiche.
Il torio viene studiato per l'impiego nei piccoli reattori modulari e in altre tecnologie nucleari avanzate che potrebbero fornire energia pulita e decentralizzata. La sua abbondanza e le sue favorevoli proprietà nucleari lo rendono un'alternativa interessante all'uranio per i futuri sistemi energetici.
Da dove proviene
9.6 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 68% of elements
Il torio è relativamente abbondante nella crosta terrestre, con una concentrazione media di 9,6 parti per milione, risultando circa tre volte più abbondante dell'uranio. Si trova principalmente nelle rocce ignee e si concentra nelle sabbie di minerali pesanti formate dai processi di alterazione ed erosione.
Il minerale contenente torio più importante è la monazite (un fosfato di terre rare contenente il 4-12% di diossido di torio), presente nelle sabbie delle spiagge e nei depositi fluviali. Altri minerali importanti comprendono la torite (silicato di torio), la torianite (diossido di torio) e la bastnäsite, che contiene sia torio sia elementi delle terre rare.
I principali depositi di torio si trovano in India, Australia, Brasile e Stati Uniti. L'India possiede le più grandi riserve di torio del mondo, principalmente nelle sabbie di monazite lungo le coste orientali e sud-occidentali. Le riserve australiane si trovano soprattutto nelle sabbie minerali, mentre i depositi brasiliani sono presenti nelle sabbie costiere ricche di monazite e nelle formazioni rocciose alterate.
Il torio viene generalmente ottenuto come sottoprodotto dell'estrazione degli elementi delle terre rare, anziché essere estratto specificamente per il torio. Il processo di estrazione comprende la lisciviazione acida dei concentrati di monazite, seguita da tecniche di separazione chimica per isolare il torio dagli elementi delle terre rare e dagli altri componenti.
Il torio è presente naturalmente in rocce granitiche, suolo e acqua a basse concentrazioni. È presente nel carbone a livelli di 1-20 parti per milione e la combustione del carbone rilascia torio nell'atmosfera. La radiazione naturale di fondo comprende un piccolo contributo del torio e dei suoi prodotti di decadimento.
Manipolazione
Torio è radioattivo. It has no stable isotope — every nucleus decays. La manipolazione richiede schermatura e autorizzazioni appropriate.
ATTENZIONE: il torio è naturalmente radioattivo e ha un tempo di dimezzamento di 14 miliardi di anni. Sebbene sia meno intensamente radioattivo di molti isotopi artificiali, comporta comunque rischi per la salute a causa della radiazione alfa e della produzione di prodotti di decadimento radioattivi, tra cui il gas radon.
Il principale rischio per la salute è l'inalazione di polvere o particelle di torio, che possono depositarsi nel tessuto polmonare e causare un'esposizione prolungata alle radiazioni. I lavoratori degli impianti di lavorazione del torio o dei laboratori di ricerca devono utilizzare un'adeguata protezione respiratoria e lavorare in aree ben ventilate.
I composti del torio devono essere manipolati applicando i protocolli standard di sicurezza radiologica, compresi i dispositivi di protezione individuale, il monitoraggio delle radiazioni e la corretta conservazione in contenitori schermati. Le aree in cui viene utilizzato il torio devono essere controllate regolarmente per verificare i livelli di radiazione e la contaminazione.
L'uso passato del torio nelle reticelle per lampade a gas e nei prodotti di consumo ha creato potenziali vie di esposizione. Le vecchie reticelle per lampade a gas devono essere manipolate con cautela e smaltite come rifiuti radioattivi. Alcune ceramiche d'epoca e bacchette per saldatura possono contenere torio e richiedono una manipolazione adeguata.
Risposte rapide
Torio (symbol Th) is element 90 on the periodic table, a attinoide in period 7. Three times more abundant than uranium and a potential reactor fuel that cannot easily be weaponised. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.
[Rn] 6d² 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2 electrons respectively.Torio melts at 2023 K (1749.9 °C) and boils at 5061 K (4787.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.
The standard atomic weight of Torio is 232.038 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Torio has a density of 11.72 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of torio is about 11.7× heavier.
Torio has a Pauling electronegativity of 1.3. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.
Torio was discovered in 1828 by Jons Jacob Berzelius. It is named after thor, Norse god of thunder.
Torio makes up about 9.6 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.
Yes. Torio has no stable isotope — every one of its nuclei decays. Trace amounts occur naturally as decay products of heavier elements.