Torio
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| Generalità | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nome, Simbolo, Numero atomico | torio, Th, 90 | ||||||||
| Serie chimica | attinidi | ||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | --, 7, f | ||||||||
| Densità, Durezza | 11724 kg/m3, 3,0 | ||||||||
| Aspetto | bianco argenteo | ||||||||
| Proprietà atomiche | |||||||||
| Peso atomico | 232,0381 amu | ||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 180 (n.d.) pm | ||||||||
| Raggio covalente | nessun dato | ||||||||
| Raggio di van der Waals | nessun dato | ||||||||
| Configurazione elettronica | [Rn]6d27s2 | ||||||||
| elettroni (e-) per livello energetico | 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2 | ||||||||
| Stati di ossidazione | 4 (debolmente basico) | ||||||||
| Struttura cristallina | cubica a facce centrate | ||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||
| Stato a temperatura ambiente | solido | ||||||||
| Punto di fusione | 2028 K (1755°C) | ||||||||
| Punto di ebollizione | 5061 K (4788°C) | ||||||||
| Volume molare | 1,98 × 10-5 m3/mol | ||||||||
| Calore di evaporazione | 514,4 kJ/mol | ||||||||
| Calore di fusione | 16,1 kJ/mol | ||||||||
| Tensione di vapore | nessun dato | ||||||||
| Velocità del suono | 2490 m/s a 293,15 K | ||||||||
| Varie | |||||||||
| Elettronegatività | 1,3 (scala di Pauling) | ||||||||
| Calore specifico | 120 J/(kg*K) | ||||||||
| Conducibilità elettrica | 6,53 × 106/m ohm | ||||||||
| Conducibilità termica | 54 W/(m*K) | ||||||||
| Energia di prima ionizzazione | 587 kJ/mol | ||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 1110 kJ/mol | ||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 1930 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quarta ionizzazione | 2780 kJ/mol | ||||||||
| Isotopi più stabili | |||||||||
| iso | NA | TD | DM | DE | DP | ||||
| 228Th | sintetico | 1,9116 anni | α | 5,520 | 224Ra | ||||
| 229Th | sintetico | 7340 anni | α | 5,168 | 225Ra | ||||
| 230Th | sintetico | 75380 anni | α | 4,770 | 226Ra | ||||
| 232Th | 100% | 1,405 × 1010 anni | α | 4,083 | 228Ra | ||||
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iso = isotopo | |||||||||
Il torio è l'elemento chimico di numero atomico 90. Il suo simbolo è Th.
| Indice |
Caratteristiche
Il torio è un metallo reperibile in natura, leggermente radioattivo. Se puro e in forma metallica, è di colore bianco argenteo che si mantiene lucido per molti mesi; però se viene contaminato con il suo ossido si annerisce lentamente all'aria diventando prima grigio e poi nero. L'ossido di torio (ThO2), detto anche toria, ha uno dei più alti punti di ebollizione di tutti gli ossidi (3300°C). Quando vengono scaldati all'aria, i trucioli metallici di torio prendono fuoco e bruciano con una brillante luce bianca.
Applicazioni
Applicazioni del torio:
- Reticelle per luci a gas portatili. Queste reticelle rilucono di una luce bianca abbagliante quando vengono scaldate nella fiamma del gas.
- In leghe di magnesio, cui conferiscono grande durezza e resistenza alla fatica ad alte temperature.
- Il torio è usato per rivestire i fili di tungsteno negli apparecchi elettronici.
- Il torio è stato usato in elettrodi per saldatura e ceramiche resistenti al calore.
- Il suo ossido è usato per controlare la dimensione della grana del tungsteno usato nei filamenti delle lampadine elettriche.
- Il suo ossido è usato per crogioli da laboratorio per alte temperature.
- L'ossido di torio aggiunto al vetro permette di creare vetri con alto indice di rifrazione e dispersione molto bassa. Perciò trova applicazione in lenti di alta qualità per macchine fotografiche e strumenti scientifici.
- L'ossido di torio è stato usato come catalizzatore per:
- la conversione di ammoniaca in acido nitrico.
- Nel cracking del petrolio.
- Nella produzione di acido solforico.
- Il rapporto uranio-torio è stato usato per datare fossili di ominidi.
- Come materiale fertile per produrre combustibile nucleare. In particolare il progetto proposto di reattore ad amplificazione di energia dovrebbe impiegare torio. Poiché il torio è più abbondante dell'uranio, i progetti delle cupole dei reattori nucleari incorporano il torio nel loro ciclo del combustibile nucleare.
- Il diossido di torio (ThO2) era l'ingrediente attivo del Torotrasto, che era usato nella diagnostica medica a raggi X: questo uso è però stato abbandonato per via della carcinogenicità di tale composto.
Storia
Il torio fu scoperto nel 1828 dal chimico svedese Jöns Jakob Berzelius, che lo battezzò così in onore di Thor, il dio nordico della guerra. Il torio metallico non aveva praticamente nessun uso pratico prima dell'invenzione della reticella per lanterne nel 1885. Il nome Ionio fu usato per un isotopo del torio nei primi studi sulla radioattività.
Disponibilità
Il torio si trova in piccole quantità nella maggior parte delle rocce e dei suoli, dove è circa tre volte più abbondante dell'uranio, ed è circa comune quanto il piombo. Il terreno contiene di solito una media di sei ppm di torio; tale elemento si rinviene anche in molti minerali di cui il più comune è la monazite, formata da fosfato di torio e terre rare, che contiene fino al 12% di ossido di torio e di cui esistono depositi consistenti in vari paesi. L'isotopo torio-232 decade molto lentamente (la sua emivita è circa tre volte l'età attuale della terra), ma la maggior parte degli altri isotopi di torio fanno parte della catena di decadimento del torio e dell'uranio, e sono molto più radioattivi: tuttavia la loro frazione rispetto all'isotopo "stabile" è trascurabile.
Il torio come combustibile nucleare
Il torio, come l'uranio, può essere usato come combustibile in un reattore nucleare: anche se di per sè non è fissile, il torio-232 (232Th) assorbe neutroni termici trasmutandosi in uranio-233 (233U), che invece lo è. Perciò il torio viene considerato fertile, come l'uranio-238 (238U).
L'uranio-233 è migliore dell'uranio-235 e del plutonio-239 per via della sua maggiore resa in termini di assorbimento dei neutroni, che consente di realizzare un ciclo di alimentazione a partire da altri materiali fissili (uranio-235 e plutionio-239) simile ma più efficiente di quello basato sull'uranio-238 e sul plutonio nei reattori termici. 232Th assorbe un neutrone trasformandosi in 233Th che successivamente decade in 233Pa e quindi in 233U. Il combustibile così irraggiato viene quindi scaricato dal reattore, 233U separato dal torio e usato per alimentare un altro reattore come parte di un ciclo chiuso.
Tra i problemi connessi a questo utilizzo rientrano gli elevati costi di produzione del combustibile, legati all'alta radioattività dell'uranio-233, che è sempre contaminato da tracce di uranio-232; anche il riciclo del torio presenta problemi simili dovuti all'altamente radioattivo 228Th; 233U può inoltre essere impiegato per la produzione di ordigni nucleari e pone alcuni problemi tecnici per il suo riciclo. Tali difficoltà rendeono per ora l'uso del torio come combustibile nucleare ancora improbabile, data l'abbondante disponibilità di uranio.
Nondimeno, il ciclo combustibile del torio può essere potenzialmente utile sul lungo periodo, data la sua possibilità di produrre combustibile senza dover ricorrere a reattori a neutroni veloci. Il torio è significativamente più abbondante dell'uranio, risultando quindi un fattore chiave per la sostenibilità dell'energia nucleare. L'India possiede ingenti riserve di torio ed ha quindi pianificato un ambizioso programma nucleare che ambisce ad escludere l'uranio come materia prima.
Isotopi
In natura il torio si presenta con un unico isotopo, 232Th, che è il più stabile dei 25 isotopi conosciuti, la cui massa atomica è compresa tra 212 e 236.
232Th ha un'emivita di oltre 14 miliardi di anni, seguono in ordine di stabilità decrescente 230Th (75380 anni), 229Th (7340 anni) e 228Th (1,92 anni). Tutti gli altri rimanenti isotopi hanno emivite inferiori ai 30 giorni e la maggior parte di essi inferiore ai 10 minuti. Del torio è noto anche un metastato.
Precauzioni
Il torio metallico polverizzato si incendia molto facilmente e deve essere maneggiato con cautela. La disintegrazione di isotopi instabili del torio produce un isotopo del radon (220Rn): il gas Radon è radioattivo e pericoloso per la salute. Perciò è fondamentale che i locali in cui è immagazzinato del torio siano ben ventilati.
L'esposizione al torio in aria può portare ad un aumento del rischio di cancro ai polmoni, al pancreas e al sangue. L'ingestione di torio provoca danni al fegato. Il torio non ha ruoli biologici noti. Vedi anche Torotrasto.
Collegamenti esterni
in inglese
- Los Alamos National Laboratory - Thorium
- WebElements.com - Thorium
- EnvironmentalChemistry.com - Thorium
- ATSDR ToxFAQs: Thorium
- The Uranium Information Centre
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