Tor (pierwiastek)

Tor
	aktyn ← tor → protaktyn
	Wygląd
	srebrzystobiały
	próbka toru o masie 0,1 g w ampułce wypełnionej argonem
	; 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	232,04 ± 0,01
Stan skupienia	stały
Gęstość	11724 kg/m³
Temperatura topnienia	1750 °C
Temperatura wrzenia	4788 °C
Numer CAS	7440-29-1
PubChem	23960
Właściwości atomowe
Promień; • atomowy	; 180 pm
Konfiguracja elektronowa	[Rn]6d27s2
Zapełnienie powłok	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2; (wizualizacja powłok)
Elektroujemność; • w skali Paulinga; • w skali Allreda	; 1,3; 1,1
Potencjały jonizacyjne	I 587 kJ/mol; II 1110 kJ/mol; III 1930 kJ/mol
Właściwości fizyczne
Ciepło parowania	514,4 kJ/mol
Ciepło topnienia	16,1 kJ/mol
Konduktywność	6,53×106 S/m
Ciepło właściwe	120 J/(kg·K)
Przewodność cieplna	54 W/(m·K)
Układ krystalograficzny	regularny ściennie centrowany
Twardość; • w skali Mohsa	; 3,0
Prędkość dźwięku	2490 m/s (293,15 K)
Objętość molowa	19,80×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy
Niebezpieczeństwa
	Globalnie zharmonizowany system; klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
	Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji; według kryteriów GHS są niedostępne.
	Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą; warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
	Multimedia w Wikimedia Commons
	Hasło w Wikisłowniku

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

Szybkie fakty Nazwa, symbol, l.a., Grupa, okres, blok ...

Zamknij

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^[3].

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)^[4], 228
Th – radiotor (RaTh)^[5], 230
Th – jon (Io)^[6], 231
Th – uran Y (UY)^[7], 234
Th – uran X₁ (UX₁)^[8]. Spośród nich izotop 230
Th, jon (Io) był uważany przez pewien czas za odrębny pierwiastek, łac. ionium^[9].

Tor został odkryty w roku 1829 przez szwedzkiego chemika Jönsa Jacoba Berzeliusa^[10].

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 (np. reaktor torowy na ciekłych fluorkach). Jest potencjalnym kandydatem na paliwo jądrowe przyszłości, lepszym niż powszechnie stosowany uran.^[3] 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^[11]^[12].

Tlenek toru ma zastosowanie jako substrat reakcji jądrowych^[3].

[U 1]
Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 232,0377 ± 0,0004. Znane są próbki geologiczne, w których pierwiastek ten ma skład izotopowy odbiegający od występującego w większości źródeł naturalnych. Masa atomowa pierwiastka w tych próbkach może więc różnić się od podanej w stopniu większym niż wskazana niepewność. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

[1]
ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
[2]
David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-36, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
[3]
U.S. Department of Energy – Office of Scientific and Technical Information Thorium dioxide: properties and nuclear applications .
[4]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, radioaktyn, s. 599.
[5]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, radiotor, s. 600.
[6]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, jon, s. 300–301.
[7]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, uran Y, s. 745.
[8]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, uran X₁, s. 745.
[9]
George B.G.B. Kauffman George B.G.B., 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, DOI: 10.1021/ed059p3 (ang.).
[10]
Robert E.R.E. Krebs Robert E.R.E., 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.).
[11]
JohannesJ. Thielking JohannesJ. i inni, Laser spectroscopic characterization of the nuclear-clock isomer 229mTh, „Nature”, 556 (7701), 2018, s. 321–325, DOI: 10.1038/s41586-018-0011-8 (ang.).
[12]
Nuclear clocks based on resonant excitation of γ-transitions, „Comptes Rendus Physique”, 16 (5), 2015, s. 516–523, DOI: 10.1016/j.crhy.2015.02.007 (ang.).

Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna – 1 Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa. Warszawa: PWN, 2001. ISBN 83-01-13499-2. OCLC 749313943. (pol.).
Encyklopedia techniki. Chemia, WładysławW. Gajewski (red.), Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1965, OCLC 33835352.

[1] [U 1]
Podana wartość stanowi przybliżoną standardową względną masę atomową (ang. abridged standard atomic weight) publikowaną wraz ze standardową względną masą atomową, która wynosi 232,0377 ± 0,0004. Znane są próbki geologiczne, w których pierwiastek ten ma skład izotopowy odbiegający od występującego w większości źródeł naturalnych. Masa atomowa pierwiastka w tych próbkach może więc różnić się od podanej w stopniu większym niż wskazana niepewność. Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.

[CIAAW-2] [1]
ThomasT. Prohaska ThomasT. i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI: 10.1515/pac-2019-0603 (ang.).

[CRC-3] [2]
David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-36, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).

[ThO2-4] [3]
U.S. Department of Energy – Office of Scientific and Technical Information Thorium dioxide: properties and nuclear applications .

[CITEREF''Encyklopedia_Techniki._Chemia''1965radioaktyn599-5] [4]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, radioaktyn, s. 599.

[CITEREF''Encyklopedia_Techniki._Chemia''1965radiotor600-6] [5]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, radiotor, s. 600.

[CITEREF''Encyklopedia_Techniki._Chemia''1965jon300–301-7] [6]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, jon, s. 300–301.

[CITEREF''Encyklopedia_Techniki._Chemia''1965uran_Y745-8] [7]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, uran Y, s. 745.

[CITEREF''Encyklopedia_Techniki._Chemia''1965uran_X₁745-9] [8]
Encyklopedia Techniki. Chemia 1965 ↓, uran X₁, s. 745.

[Kauffman-10] [9]
George B.G.B. Kauffman George B.G.B., 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, DOI: 10.1021/ed059p3 (ang.).

[11] [10]
Robert E.R.E. Krebs Robert E.R.E., 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] [11]
JohannesJ. Thielking JohannesJ. i inni, Laser spectroscopic characterization of the nuclear-clock isomer 229mTh, „Nature”, 556 (7701), 2018, s. 321–325, DOI: 10.1038/s41586-018-0011-8 (ang.).

[13] [12]
Nuclear clocks based on resonant excitation of γ-transitions, „Comptes Rendus Physique”, 16 (5), 2015, s. 516–523, DOI: 10.1016/j.crhy.2015.02.007 (ang.).

[uwaga 1]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

Wikiwand in your browser!

Tor (pierwiastek)

Wikiwand in your browser!

Charakterystyka

Występowanie

Odkrycie

Zastosowanie

Uwagi

Przypisy

Bibliografia