Nazwany na cześć nordyckiego boga piorunów, tor jest srebrzystym, lśniącym i radioaktywnym pierwiastkiem, który może stanowić alternatywę dla uranu w zasilaniu reaktorów jądrowych.
Tylko fakty
- Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 90
- Symbol atomowy (na układzie okresowym pierwiastków): Th
- Masa atomowa (średnia masa atomu): 232,0
- Gęstość: 6,8 uncji na cal sześcienny (11,7 gramów na cm sześcienny)
- Faza w temperaturze pokojowej: stała
- Temperatura topnienia: 3182 stopni Fahrenheita (1750 stopni Celsjusza)
- Temperatura wrzenia: 8654 F (4790 C)
- Liczba naturalnych izotopów (atomów tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów): 1. W laboratorium powstaje również co najmniej 8 izotopów promieniotwórczych.
- Najczęstsze izotopy: Th-232 (100 procent naturalnej obfitości)
Historia
W 1815 r. Jöns Jakob Berzelius, szwedzki chemik, po raz pierwszy pomyślał, że odkrył nowy pierwiastek ziemi, który nazwał toriem od Thora, nordyckiego boga wojny, według holenderskiego historyka Petera van der Krogta. Jednak w 1824 r. Ustalono, że minerał był w rzeczywistości fosforanem itru .;
W 1828 r. Berzelius otrzymał próbkę czarnego minerału znalezionego na wyspie Løvø u wybrzeży Norwegii przez Hansa Mortena Thrane Esmark, norweskiego mineraloga. Minerał zawierał prawie 60 procent nieznanego pierwiastka, który przyjął nazwę tor; minerał nazwano terytem. Minerał zawierał również wiele znanych pierwiastków, w tym żelazo, mangan, ołów, cynę i uran, według Chemicool.
Według Chemicool Berzelius wyizolował tor, najpierw mieszając tlenek toru znajdujący się w minerale z węglem, aby utworzyć chlorek toru, który następnie poddano reakcji z potasem, uzyskując chlorek toru i potasu.
Gerhard Schmidt, niemiecki chemik i Marie Curie, polski fizyk, niezależnie odkryli, że tor był radioaktywny w 1898 roku w ciągu kilku miesięcy od siebie, według Chemicool. Schmidtowi często przypisuje się odkrycie.
Ernest Rutherford, fizyk z Nowej Zelandii i Frederick Soddy, angielski chemik, odkryli, że tor rozkłada się w stałym tempie na inne pierwiastki, znane również jako okres półtrwania pierwiastka, zgodnie z Los Alamos National Laboratory. Ta praca była kluczowa dla lepszego zrozumienia innych pierwiastków promieniotwórczych.
Anton Eduard van Arkel i Jan Handrik de Boer, obaj holenderscy chemicy, wyizolowali metaliczny tor o wysokiej czystości w 1925 r., Zgodnie z Los Alamos National Laboratory.
Kto wiedział?
- Według Chemicool w stanie płynnym tor ma większy zakres temperatur niż jakikolwiek inny pierwiastek, z prawie 5500 stopni Fahrenheita (3000 stopni Celsjusza) między temperaturami topnienia i wrzenia.
- Według Chemicool dwutlenek toru ma najwyższą temperaturę topnienia spośród wszystkich znanych tlenków.
- Według Lenntecha tor jest tak samo bogaty jak ołów i co najmniej trzykrotnie większy niż uran.
- Według Chemicool, ilość toru w skorupie ziemskiej wynosi 6 części na milion wagowo. Według układu okresowego tor jest 41. najliczniejszym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej.
- Według Minerals Education Coalition tor jest wydobywany głównie w Australii, Kanadzie, Stanach Zjednoczonych, Rosji i Indiach.
- Zgodnie z amerykańską Agencją Ochrony Środowiska (EPA) śladowe ilości toru znajdują się w skałach, glebie, wodzie, roślinach i zwierzętach.
- Według Los Alamos National Laboratory wyższe stężenia toru zwykle występują w minerałach, takich jak teryt, torianit, monazyt, allanit i cyrkon.
- Według EPA najbardziej stabilny izotop toru, Th-232, ma okres półtrwania 14 miliardów lat.
- Według Los Alamos, tor powstaje w rdzeniach supernowych, a następnie rozprasza się w galaktyce podczas eksplozji.
- Według Los Alamos tor był używany od 1885 r. W płaszczach gazowych, które zapewniają światło w lampach gazowych. Ze względu na radioaktywność pierwiastek został zastąpiony innymi nieradioaktywnymi pierwiastkami ziem rzadkich.
- Tor jest również stosowany do wzmacniania magnezu, powlekania drutu wolframowego w sprzęcie elektrycznym, kontrolowania wielkości ziarna wolframu w lampach elektrycznych, tyglach wysokotemperaturowych, w okularach, w obiektywach aparatu i instrumentów naukowych, i jest źródłem energii jądrowej, zgodnie z Los Alamos.
- Inne zastosowania toru obejmują żaroodporną ceramikę, silniki lotnicze i żarówki, zgodnie z Chemicool.
- Według Lenntecha tor stosowano w paście do zębów, dopóki nie wykryto niebezpieczeństw związanych z promieniowaniem.
- Według Koalicji Edukacji Minerałów tor i uran biorą udział w ogrzewaniu wnętrza Ziemi.
- Według Lenntecha zbyt duże narażenie na tor może powodować choroby płuc, raka płuc i raka trzustki, zmieniać genetykę, choroby wątroby, raka kości i zatrucia metalami.
Obecne badania
Wiele badań dotyczy wykorzystania toru jako paliwa jądrowego. Zgodnie z artykułem Royal Society of Chemistry tor stosowany w reaktorach jądrowych zapewnia wiele korzyści w porównaniu z użyciem uranu:
- Tor jest trzy do czterech razy bardziej obfity niż uran.
- Tor jest łatwiejszy do wydobycia niż uran.
- Reaktory z ciekłym fluorem torowym (LFTR) mają bardzo niewiele odpadów w porównaniu z reaktorami zasilanymi uranem.
- LFTR działają pod ciśnieniem atmosferycznym zamiast 150 do 160 razy obecnie potrzebnego ciśnienia atmosferycznego.
- Tor jest mniej radioaktywny niż uran.
Według artykułu z 2009 roku autorstwa badaczy NASA Alberta J. Juhasza, Richarda A. Raricka i Rajmohana Rangarajana, reaktory torowe zostały opracowane w Oak Ridge National Laboratory w latach 50. XX wieku pod kierunkiem Alvina Weinberga do wspierania programów samolotów jądrowych. Program zatrzymał się w 1961 r. Na rzecz innych technologii. Według Royal Society of Chemistry reaktory torowe zostały porzucone, ponieważ nie wytwarzały tyle plutonu, co reaktory zasilane uranem. W tym czasie pluton o jakości broni, a także uran, były gorącym towarem z powodu zimnej wojny.
Sam tor nie jest wykorzystywany jako paliwo jądrowe, ale jest używany do tworzenia sztucznego izotopu uranu uran-233, zgodnie z raportem NASA. Tor-232 najpierw absorbuje neutron, tworząc tor-233, który rozpada się na protakt-233 w ciągu około czterech godzin. Protactium-233 powoli rozpada się na uran-233 w ciągu około dziesięciu miesięcy. Uran-233 jest następnie stosowany w reaktorach jądrowych jako paliwo.
