Torio

Torio estas kemia elemento en la perioda tabelo, kiu havas la simbolon Th kaj la atomnumeron 90. Torio estas metalo, kiun oni trovas en ercoj de raraj teroj. Ĝi estas la dua elemento en la aktinoida serio. Torio estas arĝent-kolora radioaktiveta elemento, utiligata interalie en gaslumiloj. Esplorado estas iniciatata por uzi ĝin kiel brulaĵo de estontaj nukleaj centraloj.

Ce ↑ Th ↓ Uqn Aktinio ← torio → Protaktinio • [86Rn]6d27s2 Th 90 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ↓Perioda tabelo de elementoj↓
kemia elemento • lithophile
Ĝeneralaj informoj
Nomo (latine), simbolo, numero	torio (thorium), Th, 90
CAS-numero	7440-29-1
Loko en perioda tabelo	3-a grupo, 7-a periodo, bloko f
Karakteriza grupo	Aktinoidoj
abundeco en terkrusto	0,0010 % %
Nombro de naturaj izotopoj	1
Aspekto	arĝente blanka
Atomaj ecoj
Relativa atompezo	232,03806 amu
Atomradiuso	179 pm
Kovalenta radiuso	206 pm
Elektrona konfiguracio	[86Rn]6d27s2
Elektronoj en ĉiu energia ŝelo	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Oksidiĝa nombro	4, 3, 2, 1
Fizikaj ecoj
Materia stato	solida
Kristala strukturo	facocentrita kuba kristalsistemo
Denseco	11,7 g/cm3 (ĉe 20°C) g/cm3
Malmoleco	3,0 (Mohs-skalo)
Magneta konduto	paramagneta
Degelpunkto	1755 °C (2028 K)
Bolpunkto	4788 °C (5061 K)
Molvolumeno	19,80 · 10−6 m3/mol
Rapido de sono	2490 m/s
Specifa varmokapacito	120 J/(kg · K)
Elektra konduktivo	6,67×106 S/m
Elektra rezistivo	0,147×10−6 Ω · m
Termika konduktivo	54 W/(m · K)
Diversaj
Elektronegativeco	1 (Pauling-skalo)
Joniga energio	1-a: 578 kJ/mol 2-a: 1110 kJ/mol 3-a: 1930 kJ/mol 4-a: 2780 kJ/mol
Izotopoj
Izotopo Naturapero t1/2 radioaktiveco de disfalo Energio de disfalo MeV Produkto de radioaktiva disfalo 228Th spuro 1,9116 jaroj α 5,520 224Ra 229Th spuro 7340 jaroj α 5,160 225Ra 230Th spuro 75380 jaroj α 4,770 226Ra 231Th spuro 25,5 horoj β− 0,39 231Pa 232Th 100% 14,05×109 jaroj α 4,083 228Ra 234Th spuro 24,1 tagoj β− 0,27 234Pa
Se ne estas indikite alie, estas uzitaj unuoj de SI kaj SVP.

Historio

Torio nomiĝis honore al Toro, norvega dio de fulmo kaj ŝtormo, fare de Jöns Jakob Berzelius, kiu estis la unua analizi ĝin en 1828^[1]. En la lasta jardeko de la deknaŭa jarcento esploristoj Pierre Curie kaj Marie Curie eltrovis, ke tiu elemento estas radioaktiva ^[2].

Aplikoj

Krom ĝia uzo kiel komenciĝanta nuklea brulaĵo, toria metalo aŭ ĝiaj oksidoj estas uzataj en la sekvaj aplikoj:^[3]

• Aldono al volframa metalo por fabriki filamentojn de inkandeskaj lampoj kaj de multaj elektronikaj aparatoj (ekz. mikroondiloj, radaroj.^[4] ktp).
• Aplikoj en ceramikoj por altaj temperaturoj, la oksido de torio (ThO₂) havas la plej altan fandopunkton (3300 ^oC) ol ĉiuj aliaj oksidoj.
• Ankaŭ kiel:

1. Agento (t.e. alojo) en metalaj strukturoj.
2. Baza komponanto pri la teĥnologio de magnezio, aparte por aviadilmotoroj.
3. Katalizilo en organika kemio.

• Fabrikado de:

1. Optikaj vitroj uzataj en grandkvalitaj lensoj por fotiloj kaj sciencaj instrumentoj; vitro enhavanta oksidon de torio prezentas altan refraktan indicon kaj malaltan disperson, kiu malaltigas la optikan aberacion.
2. Katodoj de lumtuboj kaj de arkolampoj .
3. Elektrodoj specialaj TIG (Tungsteno Inerta Gaso), ankaŭ konata kiel GTAW veldo (Gaso Tungsteno Arko Veldo). Torio en volframaj alojoj favorigas emisiojn de elektronoj el la elektrodo. Ĝi faciligas kaj kapabligas al la volframa elektrodo operacii al malpli alta temperaturo, kaj provizi la saman agadon sur la laborenda peco.

Unu problemo estas, ke la temperaturo uzata proksimumas tiun de la fandotemperaturo (3500 °C) de elektrodo el pura volframo. La fandado damaĝas la profilon de la elektrodo. Aliaflanke kun la uzo de elektrodoj dopitaj kun radioaktiva torio, ĉi tiu iam poste eblas generi kancerojn de la veldistoj. Estas sekve rekomendinde uzi elektrodojn kun aliaj dopantoj kiel cerio, lantano aŭ zirkonio.

• Detektilo de oksigeno en la elektronika industrio, ĉar ĝi nigriĝas pro oksidado.

Krome, ĝi estas promesplena por aplikoj en nuklea energio: abundo (tera) de torio-232 estas 3-4 fojojn pli granda ol tiu de uranio-238 (la alia natura fekunda izotopo). Torio estas tiel grava rezervo por nuklea energio, pro sia abundo; ĝi povus tiel havigi pli da energio ol uranio, karbo kaj nafto kune. Ĝia uzo postulas la disvolviĝon de novaj tipoj de supergeneraj reaktoroj: nuklea reaktoro regata per partiklakcelilo (ADS), fluidsala reaktoro (MSR), reaktoro kun altega temperaturo (VHTR)....

Fisio

Kiam atomo de torio 232 (²³²Th) dispeciĝas, ĝi emisias unu alfa-partiklon, kiu konsistas el du protonoj kaj du neŭtronoj. La emisio de alfa-partiklo reduktas de du unuoj la atomnombron de ²³²Th , kaj de kvar unuoj ĝian atommason, tial konvertas ĝin en alian izotopon 228 de la elemento kun atommaso 88, tio estas radiumo 228 (²²⁸Ra). Tiu radiuma atomo estas radioaktiva kaj estas la unua izotopo de la disfala vico de torio; tiu procezo kontinuas ĝis la atingo de ne radioaktiva elemento, kiu estas la plumbo 208 (²⁰⁸Pb) aŭ talio 208 (²⁰⁸Tl).

La duoniĝa tempo de ²³²Th estas tre longa (vidu ĉi apudan informkeston), do dum miliardoj da jaroj liberiĝis radioaktiveco. Siavice, ĉi tio implicas, ke la kvanto de radioaktiveco elsendita por mallonga periodo (ekz. tago) estas tre malgranda.

Por utiligi torion kiel fonton de energio, necesas atomkerne transformiĝi torion 232 en torion 233, kaj post spontanea beta-radiado en fisieblan uranion 233. Estas tia konvertiĝo, kiu okazas en supergeneraj reaktoroj.