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Thorium
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Thorium
Allgemeines
Name	Thorium
Symbol	aber
Ordnungszahl	90
Gruppe	Scandium-Gruppe
Zeitspanne	Zeitraum 7
Block	F-Block
Serie	Aktiniden
Farbe	Silber Weiss
Chemische Eigenschaften
Atommasse (Sie)	232,04
Elektronenkonfiguration	[rn]6d2 7s2
Oxidationsstufen	4
Elektronegativität (Pauling)	1,4
Atomradius (Uhr)	180
1 Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	608,51
2. Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	1109,59
3. Ionisationspotential (kJ·Maulwurf−1)	1929,72
Physikalische Eigenschaften
Dichte (kg·ich−3)	11720
Schmelzpunkt (k)	2023
Siedepunkt (K)	5000
Aggregatzustand	Fest
Schmelzwärme (kJ mol−1)	19,2
Verdampfungswärme (kJ mol−1)	525
Kristallstruktur	Junges
Molarvolumen (m3mol−1)	19,80 · 10−6
Spezifische Wärme (J kg−1·K−1)	120
Elektrischer Wiederstand (μΩ·cm)	13
Wärmeleitung (Wich−1·K−1)	54
SIEinheiten und Standardtemperatur und -druck werden verwendet, sofern nicht anders angegeben
Portal    Chemie

Monazit, ein thoriumhaltiges Mineral

Thorium ist ein Chemisches Element mit Symbol aber und Ordnungszahl 90. Es ist ein silbriges Weiß Aktinide.

Eine Gasflasche mit Thoriumdioxid

Stück 0,1 g Thorium in einem Glasröhrchen mit Argon

Entdeckung

Thorium ist in 1828 entdeckt von der Schwedisch Chemiker Jons Jacob Berzelius. Das Element ist nach dem benannt named norwegisch Gott der of Donner, Thor.

Anwendungen

Die erste praktische Anwendung von Thorium war in Gasdochte in tragbaren Gaslampen, von Welsbach, am Ende von 19. Jahrhundert. Diese Gasdochte bestanden aus Thoriumoxid plus 1% Cäsiumoxid und andere Stoffe.^[1]Seitdem hat seine industrielle Anwendbarkeit stetig zugenommen:

• Als Promotor bei der katalytischen Wirkung von CO wird Thoriumoxid in der Fischer-Tropsch-Verfahren.
• Zum Beschichten Wolframdrähte bei elektronischen Geräten.
• Im Legierungen mit Magnesium es bietet erhöhte Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen.
• Zusätzlich zu Glas Thorium nimmt zu Brechungsindex und wird als solche in wissenschaftlichen optischen Geräten verwendet.
• wenn Katalysator ist Thoriumoxid geeignet zur Herstellung von Salpetersäure und Schwefelsäure und in der Erdölraffination.
• Uran-Thorium-Datierung ermöglicht die Bestimmung des Alters von Fossilien zu entscheiden.
• Neben der Elektrode für die WIG-Schweißen, was zu besseren Schweißeigenschaften führte. Diese sind heute aufgrund des Staubs, der beim notwendigen Schleifen der Elektroden freigesetzt wird (mit speziellen Absauganlagen erlaubt), fast nicht mehr verfügbar.
• Thorium ist auch ein geeignetes Element für die Kernbrennstoffproduktion. 2007 gab es in Norwegen Pläne zur Gründung eines Thoriumreaktor.

Bemerkenswerte Funktionen

Thorium selbst ist ein weiches, silbrig-weißes Metall, das leicht zu bearbeiten ist. Es liegt recht stabil in der Luft. Das Metall selbst wird nicht häufig verwendet. Von allen Oxiden, Thorium(IV)-oxid (ThO₂) den höchsten Schmelzpunkt (3300 °C). Bei ausreichend hoher Temperatur und Anwesenheit von Sauerstoff verbrennt Thorium mit einer hellen weißen Flamme.

Obwohl Thorium zum Aktiniden berechnet, die Elektronenkonfiguration ist [Rn]6d²7s² und nicht [Rn]5f¹7s²7p¹. Es ist daher durchaus gerechtfertigt, auch einen Zusammenhang mit Elementen wie Zirkonium und Hafnium. Wenn das weitere (transuranisch) Aktiniden waren noch nicht bekannt, das Element wurde auch am häufigsten unter Hafnium in der Titangruppe Gesendet. Die häufigste Oxidationszahl ist daher IV (wenn Th⁴ ), obwohl auch niedrigere Oxidationsstufen existieren.

Aussehen

In geringen Konzentrationen kommt Thorium in vielen Gesteinen vor. Die Hauptquellen von Thorium für die kommerzielle Gewinnung sind die Mineralienthorite, Thorianit und Monazit mit bis zu 12% Thoriumoxid. Etwa die Hälfte der weltweiten Reserven von 1,9 Millionen Tonnen Thorium sind in Indien, für 35% im Bundesland Andhra Pradesh.^[2] Die Vereinigten Staaten, insbesondere in Wyoming^[3] und Australien haben bedeutende Thoriumvorkommen in ihrem Untergrund.^[4][5]

Im Gewinn von Seltenerdmetalle Thorium ist eines der Abfallprodukte. Thorium wurde auch auf Mond und Mars gefunden.

Isotope

sehen Isotope von Thorium für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Obwohl es keine stabilen Isotope von Thorium gibt, gibt es einige mit so langen halbes Leben, dass sie als annähernd stabil angesehen werden können. ²³²Th hat eine Halbwertszeit von 1,405 10¹⁰ Jahre und kommt natürlich vor.

Thorium als Kernbrennstoff

Thorium kann, genau wie Uran und Plutonium, werden als Brennstoff in a Kernreaktor. Obwohl es selbst nicht spaltbar ist, kann es nach Absorption langsamer Neutronen das Uranisotop bilden ²³³SIE Formen, die spaltbar sind (ähnlich wie ²³⁸SIE das kann spaltbar werden ²³⁹pu). ²³³Bei der Kernspaltung liefern Sie mehr Neutronen pro absorbiertem Neutron, als in den meisten Kernkraftwerken verwendet wird ²³⁵SIE und ²³⁹pu. Das macht das Züchtungsprozess effizienter als herkömmliche Methoden.

Der Kultivierungsprozess läuft im Detail wie folgt ab: ²³²aber absorbiert ein Neutron, um sich zu bilden ²³³aber. Durch Betazerfall (Halbwertszeit 22,3 min) geht ²³³Das ist vorbei Protactinium-233 (²³³Pa), die wiederum durch Betazerfall (Halbwertszeit 26,967 Tage) in ²³³SIE:

${displaystyle mathrm {hbox{n}} {{}^{2}{}_{90}^{32}mathrm {Th} }eightarrow mathrm {{}^{2}{}_{90}^{33} Mathrm {Th} } Eightarrow Mathrm {{}^{2}{}_{91}^{33}Pa} e^{-} { ar {u}}_{e}}$

${displaystyle mathrm {{}^{2}{}_{91}^{33}Pa} ightarrow mathrm {{}^{2}{}_{92}^{33}U} e^{-} {ar {du}}_{e}}$

Das Reaktionsprodukt wird dann außerhalb des Reaktors abgetrennt: die ²³³Sie können relativ einfach (weil chemisch) vom Thorium abgetrennt und dem nächsten Reaktor zugeführt werden.

Das beschriebene Herstellungsverfahren hat allerdings Nachteile: die Fraktion mit ²³³U ist aufgrund der Kontamination mit dem kurzlebigen . hoch radioaktiv ²³²Sie und daher schwer zu handhaben, was die Methode verteuert. Bei der Wiederverwendung der Thoriumfraktion gibt es ein ähnliches Problem mit den hochradioaktiven ²²⁸Th. Außerdem besteht die Gefahr, dass ²³³U könnte in Atomwaffen verwendet werden. Schließlich gibt es noch technische Probleme, die noch nicht vollständig gelöst sind. Bis zur kommerziellen Nutzung ist noch viel Entwicklungsarbeit zu leisten, aber solange (und wo) noch genügend Uran zur Verfügung steht, erscheint es unwahrscheinlich, dass dafür genügend Geld zur Verfügung gestellt wird.

Dennoch gibt es langfristige Anwendungsmöglichkeiten für den Thoriumzyklus: Thorium kommt deutlich häufiger vor als Uran und eignet sich besonders für den Einsatz in Schmelzsalzreaktoren.

Eines der ersten Experimente mit dem Thoriumzyklus wurde im Oak Ridge National Laboratory zu Oak Ridge, Tennessee in dem die Sechziger. Das Programm wurde jedoch 1976 aus Geldmangel eingestellt. In Reaktoren wie dem Kanadier CANDU-6 wird Thorium bereits in Kombination mit . verwendet Plutonium-239. Im Jahr 2007 wurde es als in betrachtet Norwegen auf Thoriumanlagen zur Stromerzeugung zu konzentrieren, teilweise wegen der breiten Verfügbarkeit von Thoriumerz in diesem Land.

Im Jahr 2020 muss Indien Prototyp eines Schnellen Breeder-Reaktors (PFBR) mit einer Leistung von 500 MW stehen bereit. Thorium wird im Mantel verwendet, um ²³³Sie zu produzieren.

Toxikologie und Sicherheit

Während Thorium selbst nicht sehr radioaktiv ist, sind es viele Zerfallsprodukte von Thorium. Es läuft in 6 . ab Alpha- und 4 Beta-Schritte bis um ²⁰⁸PN (de Thorium-Reihe) und bildet dabei unter anderem das Edelgas ²²⁰Rn, das eine Kontaminationsgefahr darstellt.

Die größte Gesundheitsgefahr von Thorium ist jedoch der Stoff selbst: Die Alpha-Strahlung kann nicht in die Haut eindringen, reichert sich aber bei der Einnahme in der Haut an Leber, Milz, Lymphknoten und Knochen. Die „biologische Halbwertszeit“ von Thorium beträgt etwa 22 Jahre, was in der Praxis bedeutet, dass die Alpha-Strahlung lebenslang Schäden anrichtet und damit das Risiko von Leberkrebs und Leukämie steigt.

Externe Links

• Internationale Thoriumenergieorganisation - www.IThEO.org
• Lenntech.nl - Thorium
• (und) EnvironmentalChemistry.com - Thorium
• (und) WebElements.com - Thorium
• (und) Thoriumbrennstoffkreislauf – Potenzielle Vorteile und Herausforderungen, Internationale Atomenergiebehörde