Fakten Über Thorium

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Eigenschaften, quellen und verwendungen des elements thorium.

Thorium wurde nach dem nordischen Gott des Donners benannt und ist ein silbriges, glänzendes und radioaktives Element, das sich als Alternative zu Uran als Brennstoff für Atomreaktoren eignet.

Nur die Fakten

  • Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 90
  • Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Th
  • Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 232,0
  • Dichte: 6,7 Unzen pro Kubikzoll (11,7 Gramm pro Kubikzentimeter)
  • Phase bei Raumtemperatur: fest
  • Schmelzpunkt: 1.750 Grad Celsius (3.182 Grad Fahrenheit)
  • Siedepunkt: 4.790° C
  • Anzahl natürlicher Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 1. In einem Labor werden außerdem mindestens 8 radioaktive Isotope erstellt.
  • Häufigste Isotope: Th-232 (100 Prozent der natürlichen Abundanz)

Atominformation und Elektronenkonfiguration von Thorium

Atominformation und Elektronenkonfiguration von Thorium

Bildnachweis: Andrei Marincas / Shutterstock; BlueRingMedia / Shutterstock

Geschichte

Im Jahr 1815 glaubte der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius zuerst, er habe ein neues Element der Erde entdeckt, das er nach Thor, dem nordischen Kriegsgott, Thorium nannte, so der niederländische Historiker Peter van der Krogt. 1824 wurde jedoch festgestellt, dass das Mineral tatsächlich Yttriumphosphat war.;

Im Jahr 1828 erhielt Berzelius eine Probe eines schwarzen Minerals, das auf der Insel Løvø vor der Küste Norwegens von Hans Morten Thrane Esmark, einem norwegischen Mineralogen, gefunden wurde. Das Mineral enthielt fast 60 Prozent eines unbekannten Elements, das den Namen Thorium übernahm. Das Mineral wurde Thorit genannt. Das Mineral enthielt laut Chemicool auch viele bekannte Elemente, darunter Eisen, Mangan, Blei, Zinn und Uran.

Berzelius isolierte Thorium, indem er zunächst das im Mineral gefundene Thoriumoxid mit Kohlenstoff zu Thoriumchlorid mischte, das dann mit Kalium zu Thorium und Kaliumchlorid umgesetzt wurde, so Chemicool.

Gerhard Schmidt, ein deutscher Chemiker, und Marie Curie, eine polnische Physikerin, fanden unabhängig heraus, dass Thorium 1898 in einem Abstand von wenigen Monaten radioaktiv war, so Chemicool. Schmidt wird die Entdeckung oft gutgeschrieben.

Ernest Rutherford, ein neuseeländischer Physiker, und Frederick Soddy, ein englischer Chemiker, entdeckten, dass Thorium mit fester Geschwindigkeit in andere Elemente zerfällt, die laut Los Alamos National Laboratory auch als Halbwertszeit eines Elements bezeichnet werden. Diese Arbeit war entscheidend für das Verständnis anderer radioaktiver Elemente.

Anton Eduard van Arkel und Jan Handrik de Boer, beide niederländische Chemiker, isolierten 1925 das hochreine metallische Thorium, so das Los Alamos National Laboratory.

Wer wusste?

  • In flüssigem Zustand hat Thorium nach Chemicool einen größeren Temperaturbereich als jedes andere Element, mit fast 3.000 Grad Celsius zwischen Schmelz- und Siedepunkt.
  • Thoriumdioxid hat laut Chemicool den höchsten Schmelzpunkt aller bekannten Oxide.
  • Thorium ist laut Lenntech etwa so reichhaltig wie Blei und mindestens dreimal so häufig wie Uran.
  • Die Menge an Thorium in der Erdkruste beträgt laut Chemicool 6 Gewichtsteile pro Million. Nach dem Periodensystem ist Thorium die 41st das am häufigsten vorkommende Element in der Erdkruste.
  • Thorium wird laut Minerals Education Coalition hauptsächlich in Australien, Kanada, den USA, Russland und Indien abgebaut.
  • Nach Angaben der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde EPA (Environmental Protection Agency) sind Spuren von Thorium in Gesteinen, Böden, Wasser, Pflanzen und Tieren zu finden.
  • Höhere Konzentrationen an Thorium finden sich typischerweise in Mineralien wie Thorit, Thorianit, Monazit, Allanit und Zirkon, so das Los Alamos National Laboratory.
  • Das stabilste Isotop von Thorium, Th-232, hat laut EPA eine Halbwertzeit von 14 Milliarden Jahren.
  • Nach Los Alamos wird Thorium in den Kernen von Supernovae gebildet und dann während der Explosionen in der Galaxie verteilt.
  • Thorium wurde seit 1885 in Gasmänteln verwendet, die das Licht in Gaslampen liefern, so Los Alamos. Aufgrund seiner Radioaktivität wurde das Element durch andere nichtradioaktive Elemente der seltenen Erden ersetzt.
  • Thorium wird auch verwendet, um Magnesium zu verstärken, Wolframdraht in elektrischen Geräten zu beschichten, die Korngröße von Wolfram in elektrischen Lampen, Hochtemperaturtiegeln, in Gläsern, in Objektiven von Kameras und wissenschaftlichen Instrumenten zu steuern und ist laut Angaben eine Quelle der Kernkraft Los Alamos.
  • Andere Verwendungen von Thorium umfassen gemäß Chemicool hitzebeständige Keramik, Flugzeugmotoren und in Glühlampen.
  • Laut Lenntech wurde Thorium in Zahnpasta verwendet, bis Radioaktivitätsgefahren entdeckt wurden.
  • Nach Angaben der Minerals Education Coalition sind Thorium und Uran an der Erwärmung des Erdinneren beteiligt.
  • Eine zu hohe Belastung mit Thorium kann zu Lungenkrankheiten, Lungen- und Bauchspeicheldrüsenkrebs führen, die Genetik, Lebererkrankungen, Knochenkrebs und Metallvergiftungen beeinflussen, so Lenntech.

Aktuelle Forschung

Thorium wird als Kernbrennstoff intensiv erforscht. Einem Artikel der Royal Society of Chemistry zufolge bietet Thorium, das in Kernreaktoren verwendet wird, viele Vorteile gegenüber der Verwendung von Uran:

  • Thorium ist drei- bis viermal häufiger als Uran.
  • Thorium wird leichter extrahiert als Uran.
  • Flüssigkeitsfluorid-Thoriumreaktoren (LFTR) haben im Vergleich zu mit Uran betriebenen Reaktoren sehr wenig Abfall.
  • LFTRs werden bei Atmosphärendruck anstelle des aktuell 150 bis 160-fachen Atmosphärendrucks betrieben.
  • Thorium ist weniger radioaktiv als Uran.

Laut einer Studie der NASA-Forscher Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick und Rajmohan Rangarajan aus dem Jahr 2009 wurden Thoriumreaktoren in den fünfziger Jahren des Oak Ridge National Laboratory unter der Leitung von Alvin Weinberg zur Unterstützung von Nuklearflugzeugprogrammen entwickelt. Das Programm wurde 1961 zugunsten anderer Technologien eingestellt. Nach Angaben der Royal Society of Chemistry wurde auf Thoriumreaktoren verzichtet, da diese nicht so viel Plutonium produzierten wie Uran-Reaktoren. Zu dieser Zeit waren waffenfähiges Plutonium sowie Uran aufgrund des Kalten Krieges ein heißer Rohstoff.

Thorium selbst wird nicht als Kernbrennstoff verwendet, sondern gemäß dem NASA-Bericht zur Herstellung des künstlichen Uranisotops Uran-233. Thorium-232 absorbiert zuerst ein Neutron, wodurch Thorium-233 entsteht, das innerhalb von etwa vier Stunden in Protactium-233 zerfällt. Protactium-233 zerfällt im Verlauf von etwa zehn Monaten langsam in Uran-233. Uran-233 wird dann in Kernreaktoren als Brennstoff verwendet.

Zusätzliche Ressourcen

  • Bulletin der Atomwissenschaftler: Thorium: Der Winder-Treibstoff, der nicht war
  • Jefferson Lab: Das Element Thorium
  • USGS: Thoriumstatistik und Informationen


Videoergänzungsan: Lesch korrigiert alternative Fakten zum Flüssigsalzreaktor: Meine Antwort.




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