Torio: proprietà, storia, radioattività, reazioni, sali, usi

Il torio è un metallo appartenente alla serie degli attinidi che si trova come costituente minore in molti minerali.
Il torio è rinvenuto insieme al cerio, lantanio, neodimio e praseodimio nella monazite in cui è contenuto in percentuali che vanno dal 2 al 20%.

Proprietà del torio

Esso ha configurazione elettronica [Rn] 6d2, 7 s2 ed è un metallo debolmente radioattivo di colore argenteo. In presenza di aria forma uno strato di biossido di torio di colore nero.
È relativamente duro, malleabile con elevato punto di fusione e presenta numeri di ossidazione +1, +2, +3 e +4 sebbene quest’ultimo sia il numero di ossidazione più stabile.

Storia

Nel 1815 il chimico svedese Jöns Jakob Berzelius ritenne di aver scoperto un nuovo elemento che chiamò con questo nome in onore di Thor, il dio del tuono.

thorite da Chimicamo
thorite

Nel 1824, tuttavia, fu che la specie era in realtà fosfato di ittrio e fu solo nel 1828 che lo stesso Berzelius ricevette un campione di minerale trovato su un’isola al largo della Norvegia inviatogli dal geologo norvegese Hans Morten Thrane Esmark.

Il minerale che conteneva quasi il 60% di torio oltre che ferro, manganese, piombo, stagno e uranio fu denominato nominato thorite.

Berzelius isolò il metallo miscelando dapprima l’ossido di torio presente nel minerale con il carbonio ottenendo il cloruro di torio. A seguito della reazione con il potassio, diede luogo alla formazione di torio e cloruro di potassio. Un metodo per produrre torio metallico di elevata purezza fu scoperto nel 1925 da Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer. Lo ioduro di torio fu decomposto su un filamento di tungsteno bianco caldo creando una barra cristallina di torio puro.

Radioattività

Il chimico tedesco Gerhard Schmidt dimostrò la radioattività del torio per la prima volta nel 1898 e  Marie Curie la confermò pochi mesi dopo.

L’isotopo più abbondante è 232Th che ha un tempo di semivita dell’ordine di 1010 anni e pertanto il torio è disponibile come metallo e forma numerosi composti.
Esso infatti forma il biossido di torio ThO2 che è un refrattario che ha il più elevato punto di fusione tra tutti gli ossidi.

Il chimico austriaco Carl Auer Freiherr von Welsbach utilizzò per la prima volta l’ossido di torio nella lampada a mantello. Essa è costituita da una reticella in cui è presente anche l’ossido di cerio che catalizza la combustione del gas e si scalda a alte temperature a causa della scarsa conducibilità del torio diventando molto luminoso.

È anche utilizzato per produrre vetro con un alto indice di rifrazione che viene utilizzato per realizzare obiettivi fotografici di alta qualità.

L’ossido di torio è utilizzato come catalizzatore nella produzione di acido solforico, nel cracking degli idrocarburi e nella conversione dell’ammoniaca in acido nitrico.

Reazioni

Forma composti con tutti gli alogeni e i tetralogenuri  sono igroscopici e si solubilizzano in solventi polari.

A caldo e in presenza di aria  forma due nitruri ThN dove ha numero di ossidazione +3 e Th3N4 dove ha numero di ossidazione +4.

In presenza di un eccesso di carbonio a caldo  forma il carburo di torio ThC2 e alla temperatura di 300-400°C reagisce con l’idrogeno per dare l’idruro ThH2 dove presenta il numero di ossidazione +2.

Sali

Forma molti sali generalmente in forma idrata con ioni poliatomici dando luogo alla formazione di:

Usi

È utilizzato nelle leghe contenenti magnesio per aumentarne la resistenza alle alte temperature e viene usato nelle cellule fotoelettriche per misurare lunghezze d’onda tra i 2000 e i 3750 Å tipiche delle radiazioni U.V.

 

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