Thorium

Hööftartikel: Isotopen vun Thorium
Iso	VN	t_½	VO	VE (MeV)	VP
²²⁷Th	Sporenisotop	18,72 d	αあるふぁ	6,146	²²³Ra
²²⁸Th	Sporenisotop	1,9131 a	αあるふぁ	5,520	²²⁴Ra
²²⁹Th	nee	7880 a	αあるふぁ	5,168	²²⁵Rd
²³⁰Th	Sporenisotop	75.380 a	αあるふぁ	4,770	²³¹Ra
²³⁰Th	Sporenisotop	75.380 a	SV
²³¹Th	Sporenisotop	25,52 h	βべーた^-	0,389	²³¹Pa
²³¹Th	Sporenisotop	25,52 h	αあるふぁ	4,213	²²⁷Ra
²³²Th	100 %	1,405 · 10¹⁰ a	αあるふぁ	4,083	²²⁸Ra
²³²Th	100 %	1,405 · 10¹⁰ a	SV
²³³Th	nee	22,3 min	βべーた^-	1,245	²³³Pa
²³⁴Th	Sporenisotop	24,10 d	βべーた^-	0,273	²³⁴Pa

Thorium is en cheemsch Element mit de Atomtall 90 un dat Atomteken Th. Dat metallsche Element höört to de Reeg vun de Actinoiden un weer na den germaanschen Gott Thor nöömt. Jüst so as dat Uran kann ok Thorium as Born för Karnenergie in Karnkraftwarken bruukt warrn.

Historie

In’t Johr 1828 hett Hans Morten Thrane Esmark op dat norwegsche Eiland Løvøya (Løvø), in de Neeg vun den Oort Brevik in’n Langesundfjord, en swart Mineral opdeckt. He geev de Proov an sien Vadder Jens Esmark, de in Norwegen en vun de wichtigsten Professers för Geologie weer. De künn disse Proov aver to keen bekannt Mineral toorden un hett de Proov an den sweedschen Chemiker Jöns Jakob Berzelius schickt, vun wegen, dat he dorachter en frömmen Stoff vermoden de. Berzelius hett noch dat glieke Johr faststellt, dat dit Mineral (Thorit) to ruchweg 60 % ut en nee Oxid (Thoriumdioxid ThO₂). Dat Metall, wat de Grundlaag för dat Oxid weer, hett he na den germaanschen Gott Thor Thorium.^[1]^[2] Publiek maakt hett Berzelius de Opdecken vun’t ne’e Mineral 1829.^[3]

Berzelius harr al 1815 en Steenproov, vun de he dacht, dat dat en nee Mineral weer. Dat Mineral hett he en nee Oxid toordent un nööm dat Metall dorto na den skandinaavschen Gott Thor. Man, 1924 hett sik denn rutstellt, dat dit Mineral (Xenotim) Yttriumphosphyt weer.^[2]

1898 hebbt Marie Curie^[4] un Gerhard Schmidt (1865–1949)^[5] to glieken Tiet de Radioaktivität vun Thorium opdeckt.^[6] In’t Johr 1914 hebbt Lely un Hamburger to’n eersten mol de Reindorstellen vun dat Metall henkregen.^[7]^[8]

Vörkamen

Thoriumverbinnen finnt sik faken in Monazitsannen ((Ce,La,Nd,Th)[PO₄], 4–12 % Thoriumdioxid ThO₂) un in dat mit Zirkon isomorphen Mineral Thorianit ((Th,U)O₂) as ok in Thorit (ThSiO₄). In lütte Mengden gifft dat Thorium ok in Titanit un in Zirkonmineralen sülvst.

In de Eerdköst kummt Thorium in Mengden twüschen 7 un 13 mg op een Kilogramm vör. Dormit is dat Element twee- bit dreemol so faken as Uran. Vun wegen sien lithophile Egenoort is Thorium in lütte Mengden generell in meist all silikaatsche Stenen binnen.^[9]

Dat radioaktive Metall warrt in Australien, Norwegen, Sri Lanka, Kanada, de USA, Indien, Lappland un in Brasilien afboet. Stille Vörkamen vun ruchweg 800.000 Tünnen leegt in de Törkie, vör allen in de Provinz Eskişehir in’n Landkreis Sivrihisar. Dat warrt schätzt, dat weltwiet ruchweg een Million Tünnen Thoriumdioxid vörkamt, de sik to’n Afbo lohnt.^[9] De Knaken vun Minschen bragt twüschen 0,002 un 0,012 mg Thorium op’n Kilogramm Knakenmasse. Över dat Eten un Drinken nimmt een jeden Dag ruchweg 0,05 bit 3 μみゅーg op.^[10]

Egenschoppen

Dat reine Thorium is en Metall vun sülverwitte Klöör, dat bi Ruumtemperatur an de Luft bestännig is un sien Gleem för Maanden behollt. Wenn dat mit sien Oxid verunreinigt is, denn löpt dat an de Luft langsom an un warrt grau un opletzt swart.

De physikaalschen Egenschoppen vun’t Thorium hangt bannig dorvun af, wo dull dat Metall mit sien Oxid verunreinigt is. De reinsten Sorten bargt faken en poor Teihntel Prozent Thoriumoxid, man dat gifft hüüt ok hoochrein Thorium. Dat reine Thorium is week un düchtig dehnbor un kann dorüm ok kolt utwült oder togen warrn. Vun sien Struktur sünd twee Modifikatschonen bekannt. De Ümwanneln finnt bi mehr as 1.400 °C statt; Thorium geiht denn vun sieh kuubsch-flachzentreerten Struktur in en kuubsch-ruumzentreerte över.

Vun Water warrt dat Metall blots bannig langsom angrepen. Ok in de meisten verdünnten Süren as Salpeter-, Fluss- oder Swevelsüür as ok in kunzentreerte Solt- un Phosphorsüür löst sik Thorium blots langsom. In rökern Salpetersüür un in Königswater löst sik dat goot. Pulverig Thorium oder Spanen tünnert an de Luft teemlich licht sülvst, bi’t Hittmaken. Wenn dat hitt maakt warrt verbrent Thorium an de Luft mit en witte, hell lüchten Flamm.

Dorstellen

Wunnen warrt Thorium ut sien Oxid. Dorto warrt dat Thoriumdioxid mit Calcium in Form vun Pulver oder Spanen ünner Argon-Atmosphäär in’n Aven oder in’n Vakuumaven reduzeert. En Redukschoon mit Waterstoff – as dat bi annere Metallen begäng is – geiht bi Thorium nich vun wegen de Hybridbilln. De Koken warrt dorna in Flusssüür waschen un dat Thoriummetall affiltreert.

Isotopen

Thorium höört to de Reinelementen. In de Natur kummt – vun eenige Sporenintsotopen afsehn – meist blots dat Isotop ²³²Th vör, dat de längste Halfweertstiet opwiest. Dat Element geev den Naam vör de Thorium-Verfallsreeg. Dat kummt dorvun, dat man lange Tiet dacht hett, dat dat ²³²Th de Anfang vun de natürlichen Thorium-Reeg is. De Produkten vun dat Isotop sünd de Reeg na:

Radium ²²⁸Ra (Halfweertstiet 5,75 a),
Actinium ²²⁸Ac (6,15 h),
Thorium ²²⁸Th (1,9116 a),
Radium ²²⁴Ra (3,66 d),
Radon ²²⁰Rn (55,6 s),
Polonium ²¹⁶Po (0,145 s),
Blie ²¹²Pb (10,6 h),
Wismut ²¹²Bi (60,55 min),

Dorvun warrt to 64 % Polonium ²¹²Po (3·10⁻⁷ s) un to 36 % Thallium ²⁰⁸Tl (3,053 min), wat beids to dat bestännige Blie ²⁰⁸Pb verfallt.

Bruuk

Gleihlicht

In de Form vun sien Oxid is Thorium to’n Herstellen vun Gleihstrümp bruukt worrn. Disse Gleihstrümp hett man ut en Stoffgeweev maakt, dat mit en Lösen ut 99 % Thoriumnitrat un 1 % Cernitrat dränkt weer. Dat weer den anbött. In de Hitt is das Nitrat verfallen to Thoriumoxid un nitrose Gasen. Dorbi bleev en breekliche Struktur över, de in en Gasflamm en witt Licht afgeev. Dat Lüchten harr nix mit de swacke Radioaktivität vun Thorium to doon, man weer en normal Gleihn dör de Hitt vun de Gasflamm. Vun wegen sien Radioaktivität warrt vundaag aver annere Stoffen dorto bruukt.

Karnenergie

In Thorium-Hoochtemperaturreakters as dat THTR-300 warrt Thorium bruukt, üm dat Uranisotop ²³³U to maken. Dorbi warrt ²³²Th mit Neutronstrahlen in ²³³Th ümwannelt, wat denn över Protactinium ²³³Pa in Uran²³³U verfallt. In de Twüschentiet warrt an en Technologie arbeit, de disse Reakschoon ok in Druckwaterreakters verlööft. Teel is dorbi, de Mengde an Atommüll to reduzeeren.^[11] Dat ²³³U, wat dorbi rut kummt, kann splitt warrn un warrt vun de Reakters verbruukt (De Tietangaven geevt de Halfweertstieten an):

\mathrm {^{232}_{\ 90}Th\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 90}^{233}Th\ {\xrightarrow[{22,3\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 91}^{233}Pa\ {\xrightarrow[{26,967\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 92}^{233}U}

Vun’t Thorium gifft dat op de Eer veel mehr as Uran, un sünners as dat natürliche splittbore Uran ²³⁵U. Wenn de weltwieten Uran-Reserven jümmer weniger warrt, kann dat Thorium in tokamen Tieten villicht to en wichtigen Energiedräger warrn.^[12] Man, bi de Thorium-Hoochtemperaturreakters gifft dat noch vele technische Problemen, de to’n Deel ok de Sekerheit bedrapen doot un eerst noch löst warrn mööt. Ut den Grund künnt se vundaag noch nich weertschopplich bedreven warrn.

Thorotrast

Hööftartikel: Thorotrast

Ünner den Hannelsnaam Thorotrast is vun 1931 bit enn vun de 1940er Johren en bestännig maakte Suspension vun kolloidal Thoriumoxid as Röntgenkuntrastmiddel för de Angiografie bruukt worrn. Man, dat riekert sik in’t retikulo-endotheliale System an un kann dör de öörtlich anstegene Strahlenbelasten Kreeft utlösen. En kloren Tosamenhang gifft dat twüschen Thorotrast un den Gallengang-Kreeft. Butendem kann en Angiosarkom vun de Lebber dör Thorotrast utlöst warrn – dat is en böösordigen Tumor vun de Lebber, de an sik düchtig roor is. Karzinomen vun de Nesennevenhöhlen, de na de Gaav vun Thorotrast vörkamen sünd, sünd ok beschreven worrn. Tyypscherwies kummt dat 30 bit 35 Johren na de Expositschoon to’n Utbreken vun de Krankheit. An Steed vun Thorotrast warrt vundaag Bariumsulfat un düütlich verbeterte aromatische Jodderivaten as Röntgenkuntrastmiddel bruukt.

Annere Anwennen

Thoriumoxid is mit ruchweg 1 bit 4 Prozent bi de Elektroden bimischt worrn, de bi’t Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG-Schweißen) insett warrt. Dordör weer de Tünneregenschop vun de Elektroden verbetert. Man ok disse Bruuk is in de Twüschentiet vun wegen de Strahlenbelasten meist vullstännig instellt worrn. Moderne WIG-Elektroden arbeit mit Cer-Bimischen.

Wolframdraht, de as Gleihelektrodenwarkstoff insett warrt, warrt to’n Rünnersetten vun de Elektronen-Uttrittsarbeit mit ruchweg 1 bit 3 Prozent Thoriumoxid doteert. Dordör kann de Temperatur in Elektronenröhren rünnersett warrn, üm en vergliekbore Emisschoon to maken, un verbetert dat Anfangsverhollen vun Entladungslampen. In’n Lampenbo warrt Thorium ok as Getter insett in Form vun Thoriumoxid-Pillen oder Thoriumfolie. Thoriumdioxid is as Tosatz för hoochweeertige optische Linsen begäng vun wegen sien hogen Breekindex.

Sekerheit

De akute cheemsche Toxizität vun Thorium warrt as siet ansehn un vöra ellm op de radioaktiven Egenschoppen torüchföhrt. Dat kummt vun de slechte Löslichkeit in Water vun 0,0001 μみゅーg op’n Liter, wat för’t reine Metall as ok för’t an fakensten vörkamen Thoriumdioxid gellt. Blots in bannig sure Ümfeller mit pH-Weerten vun 4 un sieter löst sik Thorium beter. Ok Oxalaten un annere Kumplexbillners künnt de Waterlöslichkeit ropsetten.^[9]

Mit en Halfweertstiet vun 14,05 Milliarden Johren is dat Thoriumisotop ²³²Th düütlich swacker radioaktiv as Uran, vun wegen dat dör de längere Halweertstiet weniger Verfäll in jede Sekunn stattfinnen doot un ok die Kunzentratschoon vun de gauer verfallen Verfallsprodukten sieter blifft. Dat Element is en αあるふぁ-Strahler un dormit vör allen gefährlich bi Inaten oder Verslucken. Metall-Stoff un vör allem de Oxiden sünd dör jemehr radioaktivität sünners gefährlich, vun wegen dat se licht in de Lung gaht un dor Kreeft utlösen künnt. Bi’t Lagern vun un bi’n Ümgang mit Thorium un sien Verbinnen mutt jümmer ok op de Produkten ut de Verfallsreeg Acht geven warrn. Sünners gefährlich sünd de starken βべーた- un de mit bannig energierieken γがんま-Strahlers.

Verbinnen

In sien Verbinnen kukmmt Thorium tomeist in de Oxidatschoonsstoop +4 vör, as dat ut de Positschoon in’t Periodensystem ok antonehmen is. Thorium(III)- un Thorium(II)-Verbinnen kamt nich so faken vör. En Sünnerheit stellt de Carbiden vun de Actinoiden ahn faste Stöchiometrie dor

Thoriumdioxid (Thorium(IV)-oxid; ThO₂) hett mit 3300 °C een vun de hööchste Smöltpunkten vun all Metalloxiden. Blots en poor Metallen as to’n Bispeel Wolfram un eenige Verbinnen as Tantalcarbid leegt noch höger.
Thoriumnitrat (Thorium(IV)-nitrat; Th(NO₃)₄) is en Verbinnen ahn Klöör, de sik licht in Water un Alkohol lösen deit. Dat Nitrat is en wichtig Twüschenprodukt bi’t Dorstellen vun Thorium(IV)-oxid un dat Reinmetall un warrt ok bi’t Herstellen vun Gasgleihkörpers insett.
Thoriumnitrid (Thorium(IV)-nitrid; Th₃N₄) kummt bi’t Gleihn vun Thorium in Stickstoffatmosphäär tostannen un wiest en missingsch klöörten Gleem op. Thoriumnitrid is hygroskopisch, d. h. dat nimmt Water ut de Luftfuchtigkeit op, un verfallt dordör in wenige Stünnen an de Luft.
Thoriumcarbid (ThC₂) billt gele, monokline Kristallen mit en Smöltpunkt vun 2655 °C. Dat Carbid warrt af ruchweg 9 K supraleiden. In Form vun’t Mischcarbid (Th, U)C₂ warrt dat as Brennstoff in Hoochtemperaturreakters insett, de mit Gas köhlt warrt. De Dorstellen vun’t Mischcarbid löpt över’t Ümsetten vun Thorium- un Uranoxiden mit Kohlenstoff bi 1600 bit 2000 °C af.

Fröhere Beteken

In den Film Dr. Strangelove or: How I Learned to Stop Worrying and Love the Bomb (dt. Dr. Seltsam oder: Wie ich lernte, die Bombe zu lieben) vun Stanley Kubrick kummt en „Kobalt-Thorium-G“-Bomb vör, de ok as Weltünnergangs-Maschien betekent warrt. Dorbi hannelt sik dat toeerst mol üm en Kobaltbomb. Wenn een Thorium in de Bomb insett – to’n Bispeel in’n Mantel oder an de Steed vun Uran in de Fisschoonsstoop – kummt bi’t Tünnern ü.a. radioaktiv un giftig Protactinium-231 mit hoge Halfweertstiet tostannen, wat dat Vermögen vun den Fallout, de Ümgegend to versüken, düchtig grötter maken de. De Halfweertstiet vun Protactinium-231 liggt aver bi 32.760 Johren un nich bi 93,7 oder 100 Johren, as dat in’n Film seggt warrt.

Ünner de Beteken Thorium-X sünd vör allen in de eersten Hälft vun’t 20. Johrhunnert verschedene Lösen hannelt worrn, de Thorium un annere radioaktive Isotopen bargen deen. In de USA weer to’n Bispeel bit üm un bi 1960 en Tinktur mit dissen Naam in Ümloop, de bi de Radiotherapie vun Huutkrankheiten insett worrn is. In Düütschland geev dat üm 1930 Tosätz to’n Baden un Salven gegen Ekzemen vun de Mark „Thorium-X“, de aver vun wegen de düütlichen Gesundheitsgefahren al na korte Tiet wedder ut’n Hannel nahmen worrn sünd. Butendem geev dat en Tähnpast mit de Beteken Doramad, de Thorium-X bargen de. In de 1960er Johren weer Thorium-X bito an de Universitätsklinik Mönster (Hüffer-Stift) bi Lüüd anwennt, de Morbus Bechterew harrn, üm dat wietere Stiefwarrn vun de Warvelsüül to hinnern. De Patient müss dree Maanden statschonär in’t Krankenhuus blieven un kreeg eenmol in de Week en Sprütt mit Thorium-X. Dat Verstieven is dordör för ruchweg föffteihn Johren to’n gröttsten Deel ophollen worrn.