Fatti sul torio

Chiamato per il dio norvegese del tuono, il torio è un elemento argenteo, brillante e radioattivo con potenziale come alternativa all'uranio per alimentare i reattori nucleari.

Solo i fatti

• Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 90
• Simbolo atomico (sulla tavola periodica degli elementi): Th
• Peso atomico (massa media dell'atomo): 232.0
• Densità: 6,8 once per pollice cubo (11,7 grammi per cm cubo)
• Fase a temperatura ambiente: solido
• Punto di fusione: 3.182 gradi Fahrenheit (1.750 gradi Celsius)
• Punto di ebollizione: 8.654 F (4.790 C)
• Numero di isotopi naturali (atomi dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni): 1. Ci sono anche almeno 8 isotopi radioattivi creati in un laboratorio.
• Isotopi più comuni: Th-232 (100 percento dell'abbondanza naturale)

Storia

Nel 1815, Jöns Jakob Berzelius, un chimico svedese, pensò per la prima volta di aver scoperto un nuovo elemento terrestre, che chiamò torio dopo Thor, il dio norvegese della guerra, secondo Peter van der Krogt, uno storico olandese. Nel 1824, tuttavia, fu determinato che il minerale era in realtà fosfato di ittrio .;

Nel 1828, Berzelius ricevette un campione di un minerale nero trovato sull'isola di Løvø al largo della costa norvegese da Hans Morten Thrane Esmark, un mineralogista norvegese. Il minerale conteneva quasi il 60 percento di un elemento sconosciuto, che prese il nome di torio; il minerale fu chiamato torite. Il minerale conteneva anche molti elementi noti, tra cui ferro, manganese, piombo, stagno e uranio, secondo Chemicool.

Berzelius ha isolato il torio miscelando prima l'ossido di torio trovato nel minerale con il carbonio per creare cloruro di torio, che è stato quindi fatto reagire con potassio per produrre torio e cloruro di potassio, secondo Chemicool.

Gerhard Schmidt, un chimico tedesco, e Marie Curie, un fisico polacco, scoprirono indipendentemente che il torio era radioattivo nel 1898 a un paio di mesi l'uno dall'altro, secondo Chemicool. Schmidt è spesso accreditato della scoperta.

Ernest Rutherford, un fisico della Nuova Zelanda, e Frederick Soddy, un chimico inglese, hanno scoperto che il torio decade a velocità fissa in altri elementi, noto anche come emivita di un elemento, secondo il Los Alamos National Laboratory. Questo lavoro è stato fondamentale per favorire la comprensione di altri elementi radioattivi.

Anton Eduard van Arkel e Jan Handrik de Boer, entrambi chimici olandesi, hanno isolato il torio metallico ad alta purezza nel 1925, secondo il Los Alamos National Laboratory.

Chi lo sapeva?

• Allo stato liquido, il torio ha un intervallo di temperatura maggiore rispetto a qualsiasi altro elemento, con quasi 5.500 gradi Fahrenheit (3.000 gradi Celsius) tra i punti di fusione e di ebollizione, secondo Chemicool.
• Il diossido di torio ha il punto di fusione più elevato di tutti gli ossidi noti, secondo Chemicool.
• Il torio è abbondante almeno quanto il piombo e almeno tre volte più abbondante dell'uranio, secondo Lenntech.
• L'abbondanza di torio nella crosta terrestre è di 6 parti per milione in peso, secondo Chemicool. Secondo la tavola periodica, il torio è il 41 ° elemento più abbondante nella crosta terrestre.
• Il torio viene estratto principalmente in Australia, Canada, Stati Uniti, Russia e India, secondo la Minerals Education Coalition.
• I livelli di traccia di torio si trovano in rocce, suolo, acqua, piante e animali, secondo la US Environmental Protection Agency (EPA).
• Concentrazioni più elevate di torio si trovano in genere in minerali come la torite, la torianite, la monazite, l'allanite e lo zircone, secondo il Los Alamos National Laboratory.
• L'isotopo più stabile del torio, Th-232, ha un'emivita di 14 miliardi di anni, secondo l'EPA.
• Secondo Los Alamos, il torio viene creato nei nuclei delle supernovae e poi sparso attraverso la galassia durante le esplosioni.
• Il torio era stato usato dal 1885 nei mantelli a gas, che forniscono la luce nelle lampade a gas, secondo Los Alamos. A causa della sua radioattività, l'elemento è stato sostituito da altri elementi nonradioattivi delle terre rare.
• Il torio è anche usato per rafforzare il magnesio, rivestendo il filo di tungsteno nelle apparecchiature elettriche, controllando la granulometria del tungsteno nelle lampade elettriche, crogioli ad alta temperatura, negli occhiali, nelle lenti per fotocamere e strumenti scientifici, ed è una fonte di energia nucleare, secondo Los Alamos.
• Altri usi del torio includono ceramiche resistenti al calore, motori aeronautici e lampadine, secondo Chemicool.
• Secondo Lenntech, il torio veniva utilizzato nel dentifricio fino a quando non venivano scoperti i pericoli della radioattività.
• Il torio e l'uranio sono coinvolti nel riscaldamento degli interni della Terra, secondo la Minerals Education Coalition.
• Troppa esposizione al torio può causare malattie polmonari, cancro ai polmoni e al pancreas, alterare la genetica, malattie del fegato, cancro alle ossa e avvelenamento da metalli, secondo Lenntech.

Ricerche attuali

Molta ricerca sta andando sull'uso del torio come combustibile nucleare. Secondo un articolo della Royal Society of Chemistry, il torio utilizzato nei reattori nucleari offre molti vantaggi rispetto all'uso dell'uranio:

• Il torio è tre o quattro volte più abbondante dell'uranio.
• Il torio viene estratto più facilmente dell'uranio.
• I reattori a fluoruro di torio e fluoruro (LFTR) hanno pochissimi rifiuti rispetto ai reattori alimentati a uranio.
• Gli LFTR funzionano a pressione atmosferica anziché da 150 a 160 volte la pressione atmosferica attualmente necessaria.
• Il torio è meno radioattivo dell'uranio.

Secondo un articolo del 2009 del ricercatore della NASA Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick e Rajmohan Rangarajan, negli anni '50 furono sviluppati i reattori al torio presso il Oak Ridge National Laboratory sotto la direzione di Alvin Weinberg per il supporto di programmi di aerei nucleari. Il programma si interruppe nel 1961 a favore di altre tecnologie. Secondo la Royal Society of Chemistry, i reattori al torio furono abbandonati perché non producevano tanto plutonio quanto i reattori a uranio. A quel tempo, il plutonio di qualità per le armi, così come l'uranio, era una merce calda a causa della guerra fredda.

Il torio stesso non viene utilizzato per il combustibile nucleare, ma viene utilizzato per creare l'isotopo di uranio artificiale uranio-233, secondo il rapporto della NASA. Il torio-232 assorbe dapprima un neutrone, creando il torio-233, che decade in protactium-233 nel corso di circa quattro ore. Protactium-233 decade lentamente in uranio-233 nel corso di circa dieci mesi. L'uranio-233 viene quindi utilizzato nei reattori nucleari come combustibile.