Th · Elemento 90 · Actinídeo
Três vezes mais abundante que o urânio e um potencial combustível de reator que não pode ser facilmente transformado em arma.
Estrutura
Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.
Valores medidos
Cada barra mostra onde tório se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.
Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.
Tamanho, em escala
Raio de 180 pm — isso corresponde a 0,18 nm, portanto cerca de 2,78 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.
Faixa térmica
Tório permanece líquido em uma faixa de 3038 K, de 2023 K a 5061 K.
A história
Três vezes mais abundante que o urânio e um potencial combustível de reator que não pode ser facilmente transformado em arma.
O tório foi descoberto em 1828 pelo químico sueco Jöns Jacob Berzelius, um dos fundadores da química moderna. Berzelius identificou o novo elemento ao analisar uma amostra de mineral negro enviada a ele pelo mineralogista norueguês Morten Thrane Esmark, que o havia encontrado perto da ilha de Løvøya, na Noruega.
A amostra original foi descoberta por Morten Thrane Esmark em 1828, na ilha de Løvøya, na região do Langesundsfjord, na Noruega. Esmark, incapaz de identificar o mineral negro incomum, enviou-o a Berzelius, em Estocolmo, para análise. Essa colaboração entre o trabalho de campo norueguês e a química analítica sueca levou à descoberta do elemento.
Berzelius usou suas técnicas analíticas avançadas para isolar e caracterizar o novo elemento. Inicialmente, pensou ter descoberto dois elementos novos, que chamou de "thorium" e "thorina". Análises posteriores revelaram que eram o mesmo elemento em diferentes estados de oxidação. O nome "thorium" foi escolhido em homenagem a Thor, o deus nórdico do trovão.
A descoberta ocorreu durante a era de ouro da descoberta de elementos, quando os químicos analisavam sistematicamente novos minerais usando métodos analíticos aprimorados. O trabalho de Berzelius com o tório contribuiu para o desenvolvimento da determinação da massa atômica e ajudou a estabelecer princípios de análise química que continuam importantes atualmente.
As propriedades radioativas do tório só foram descobertas em 1898 por Gerhard Carl Schmidt e Marie Curie, de forma independente. Essa descoberta ocorreu pouco depois da descoberta da radioatividade por Becquerel e estabeleceu o tório como apenas o segundo elemento radioativo conhecido, depois do urânio, dando início ao campo da química nuclear.
A descoberta do tório exemplificou a química colaborativa do século XIX e estabeleceu a base para a compreensão dos elementos actinídeos. A abordagem metódica de Berzelius para isolar e caracterizar o tório tornou-se um modelo para a descoberta e o estudo de outros elementos pesados.
Aplicações
O tório é cada vez mais reconhecido como um combustível nuclear de próxima geração, com vantagens significativas em relação aos combustíveis à base de urânio. O tório-232, quando bombardeado com neutrões, transforma-se em urânio-233, que é um excelente material físsil para reatores nucleares. Este ciclo do combustível de tório produz menos resíduos radioativos de longa duração e não pode ser facilmente transformado em arma, tornando-o uma opção atraente para a energia nuclear pacífica.
O tório é o combustível preferido para a tecnologia de reatores de sais fundidos (MSR), na qual o fluoreto de tório é dissolvido em sal fundido que atua tanto como combustível quanto como refrigerante. Esses reatores podem operar à pressão atmosférica, possuem recursos de segurança intrínseca e podem consumir resíduos nucleares existentes. Países como China e Índia estão investindo intensamente no desenvolvimento de MSR de tório.
Historicamente, o uso mais comum do tório era em camisas de lampiões a gás, nas quais o dióxido de tório fornecia uma luz intensa e brilhante quando aquecido. Embora seu uso tenha sido em grande parte eliminado devido a preocupações com a radioatividade, compostos de tório ainda são usados em aplicações especializadas de alta temperatura, incluindo materiais refratários para cadinhos e revestimentos de fornos que devem suportar calor extremo.
O tório é usado para criar ligas especiais de magnésio e tório para aplicações aeroespaciais, nas quais são fundamentais altas relações resistência-peso. Essas ligas mantêm suas propriedades em temperaturas elevadas, tornando-as valiosas para componentes de motores a jato e aplicações em mísseis. A adição de pequenas quantidades de tório melhora significativamente a resistência à fluência das ligas de magnésio.
Instituições de pesquisa usam tório em diversas aplicações, incluindo fontes de neutrões, calibração de equipamentos de deteção de radiação e pesquisa fundamental em física nuclear. Compostos de tório servem como padrões de referência para medições de radiação e são usados no estudo da química de elementos pesados e dos processos de decaimento nuclear.
Tecnologias nucleares avançadas estão explorando o potencial do tório em sistemas acionados por aceleradores (ADS) e pequenos reatores modulares (SMRs). Esses sistemas poderiam fornecer energia nuclear limpa e segura, com produção reduzida de resíduos e maior resistência à proliferação, tornando o tório um elemento importante nas futuras estratégias de energia sustentável.
A aplicação moderna mais promissora do tório está em projetos avançados de reatores nucleares. Programas de pesquisa em todo o mundo estão desenvolvendo reatores de sais fundidos de tório, que poderiam fornecer energia nuclear mais segura e limpa. O programa nuclear de três etapas da Índia visa especificamente ao uso do tório, devido às grandes reservas de tório do país.
O dióxido de tório (tória) é usado em aplicações refratárias especializadas que exigem resistência a temperaturas extremas. Seu ponto de fusão de 3.300°C o torna valioso para cadinhos, revestimentos de fornos e equipamentos laboratoriais de alta temperatura usados em pesquisa de materiais e processamento de metais.
Pequenas quantidades de tório são adicionadas a ligas de magnésio para criar materiais com excelentes propriedades em alta temperatura para aplicações aeroespaciais. Essas ligas mantêm a resistência e a resistência à fluência em temperaturas elevadas, tornando-as adequadas para motores de aeronaves e componentes estruturais.
Compostos de tório servem como padrões de calibração para equipamentos de deteção de radiação e como fontes para análise por ativação neutrónica. Instalações de pesquisa usam isótopos de tório para estudar processos de decaimento nuclear e desenvolver novas técnicas radioquímicas.
O tório está sendo investigado para uso em pequenos reatores modulares e outras tecnologias nucleares avançadas que poderiam fornecer energia descentralizada e limpa. Sua abundância e suas propriedades nucleares favoráveis fazem dele uma alternativa atraente ao urânio para futuros sistemas energéticos.
De onde vem
9,6 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 68% dos elementos
O tório é relativamente abundante na crosta terrestre, com uma concentração média de 9,6 partes por milhão, sendo cerca de três vezes mais abundante que o urânio. Ocorre principalmente em rochas ígneas e concentra-se em areias de minerais pesados formadas por processos de intemperismo e erosão.
O mineral portador de tório mais importante é a monazita (um fosfato de terras raras contendo 4-12% de dióxido de tório), encontrado em areias de praia e depósitos fluviais. Outros minerais significativos incluem a torita (silicato de tório), a torianita (dióxido de tório) e a bastnasita, que contém tório e elementos de terras raras.
Os principais depósitos de tório estão localizados na Índia, Austrália, Brasil e nos Estados Unidos. A Índia possui as maiores reservas de tório do mundo, principalmente em areias de praia com monazita ao longo de suas costas leste e sudoeste. As reservas da Austrália estão principalmente em areias minerais, enquanto os depósitos do Brasil encontram-se em areias de praia ricas em monazita e formações rochosas intemperizadas.
O tório é geralmente obtido como um subproduto da mineração de elementos de terras raras, em vez de ser minerado especificamente para esse fim. O processo de extração envolve a lixiviação ácida de concentrados de monazita, seguida de técnicas de separação química para isolar o tório dos elementos de terras raras e de outros componentes.
O tório ocorre naturalmente em rochas graníticas, solo e água em baixas concentrações. Está presente no carvão em níveis de 1-20 partes por milhão, e a queima do carvão libera tório na atmosfera. A radiação natural de fundo inclui uma pequena contribuição do tório e de seus produtos de decaimento.
Manuseio
Tório é radioativo. Não possui isótopo estável — todo núcleo decai. O manuseio requer blindagem e licenciamento adequados.
AVISO: O tório é naturalmente radioativo, com uma meia-vida de 14 bilhões de anos. Embora seja menos intensamente radioativo que muitos isótopos artificiais, ainda apresenta riscos à saúde por meio da radiação alfa e da produção de produtos de decaimento radioativos, incluindo o gás rádon.
A principal preocupação para a saúde é a inalação de poeira ou partículas de tório, que podem alojar-se no tecido pulmonar e causar exposição prolongada à radiação. Trabalhadores em instalações de processamento de tório ou laboratórios de pesquisa devem usar proteção respiratória adequada e trabalhar em áreas bem ventiladas.
Os compostos de tório devem ser manuseados usando protocolos padrão de segurança radiológica, incluindo equipamentos de proteção individual, monitoramento da radiação e armazenamento adequado em recipientes blindados. As áreas onde o tório é usado devem ser monitoradas regularmente quanto aos níveis de radiação e à contaminação.
O uso passado do tório em camisas de gás e produtos de consumo criou possíveis vias de exposição. Camisas de gás antigas devem ser manuseadas com cuidado e descartadas como resíduos radioativos. Algumas cerâmicas antigas e varetas de soldagem podem conter tório e exigem manuseio adequado.
Respostas rápidas
Tório (símbolo Th) é o elemento 90 da tabela periódica, um Actinídeo do período 7. Três vezes mais abundante que o urânio e um potencial combustível de reator que não pode ser facilmente transformado em arma. À temperatura ambiente, é um sólido e é radioativo.
[Rn] 6d² 7s², resultando em 7 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2.Tório derrete a 2023 K (1749.9 °C) e entra em ebulição a 5061 K (4787.9 °C). Isso o coloca entre os elementos mais refratários — ele permanece sólido em temperaturas que vaporizam a maioria dos metais.
A massa atómica padrão de Tório é 232.038 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.
Tório tem densidade de 11.72 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Tório é aproximadamente 11.7× mais pesado.
Tório tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.3. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Valores nessa faixa intermediária tendem a formar ligações covalentes, em vez de ligações fortemente iónicas.
Tório foi descoberto em 1828 por Jons Jacob Berzelius. Recebe esse nome em homenagem a thor, deus nórdico do trovão.
Tório constitui sobre 9.6 mg/kg da crosta terrestre — é incomum, mas não raro.
Sim. Tório não tem nenhum isótopo estável — cada um de seus núcleos decai. Quantidades residuais ocorrem naturalmente como produtos do decaimento de elementos mais pesados.