Thorium                                          90Th

engl. thorium; nach dem german. Donnergott "Thor"

Halbwertszeit für Th-232 *): 14 Milliarden Jahre    Thorium ist ein silbergrau glänzendes, radioaktives, und weiches Schwermetall.  Rel. Atommasse *)      Ordnungszahl       Schmelzpunkt       Siedepunkt       Oxidationszahlen        Dichte       Härte (Mohs)        Elektronegativität       Elektronenkonfig.      Natürl. Häufigkeit           *) langlebigstes   Isotop     232,0381     90      1750 °C      4788 °C     4, 3, 2     11,72 g/cm³     2,5 - 3 (geschätzt)      1,3 (Pauling)      [Rn]6d27s2     Th-232  fast 100%     Spuren der Isotope     Th-227, Th-228      Th-229, Th-230      Th-231 und Th-234

 

Physikalisch-chemische Eigenschaften

Thorium ist ein radioaktives, silbergraues und relativ weiches, dehnbares Schwermetall. Bei tiefen Temperaturen zeigt es Supraleitfähigkeit. Das zweite Element aus der Reihe der Actinide ist ein relativ unedles Metall, das an der Luft sofort anläuft und sich in fein verteiltem Zustand spontan entzündet. Mit Wasser und verdünnten Säuren reagiert es langsam, mit konzentrierter Salzsäure oder mit Königswasser entsteht eine heftige Wasserstoffentwicklung. In reinem Sauerstoff verbrennt es oberhalb von 250°C zu weißem Thoriumoxid:      Th  +  O2   ThO2      DHR = -1231 kJ/mol     Bei höheren Temperaturen reagiert es auch mit Stickstoff zu Thorium(IV)-nitrid.

   

Toxikologie

Thorium wirkt auf den menschlichen Körper nicht so toxisch wie Uran oder andere radioaktive Elemente. Allerdings erhöht es als radioaktives Element die Wahrscheinlichkeit, an Lungenkrebs zu erkranken, wenn man Stäube einatmet. Thorium kommt stets als Wohngift zusammen mit Radon vor und ist auch im Tabakrauch enthalten. Das radioaktive Metall wird in der Milz, in den Knochen und in der Leber gespeichert. Dort kann sich daraus Krebs entwickeln.

  

Vorkommen

Das Metall steht in der Elementhäufigkeit mit einem Anteil von 0,0011 % an 40. Stelle. Es kommt seltener als Blei und häufiger als Uran vor. Es tritt häufig in Blei- oder Uranmineralien auf, die wichtigsten Thoriumerze sind aber die Mineralien der Monazit-Gruppe, aus denen eine Reihe weiterer Metalle der Lanthanide gewonnen werden können. Das Mineral Thorit ist ein Thoriumsilicat, das zur Thoriumgewinnung jedoch keine Bedeutung hat.        Monazit-(Ce) aus Iveland/Norwegen     Bild vergrößern (nur auf CD-ROM)      Die Mineralien der Monazit-Gruppe enthalten oft Thorium.

 

Geschichte

Das Element wurde bereits im Jahre 1828 von dem schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) in Stockholm entdeckt. Er fand bei Untersuchungen des Minerals Thorit ein Oxid, aus dem er durch Reduktion des Fluorokomplexes mit Kalium das Element Thorium in unreiner Form herstellen konnte. Er benannte das neue Element nach dem germanischen Donnergott Thor und schlug auch das chemische Symbol Th vor. Die Radioaktivität des Thorium wurde im Jahre 1898 durch Marie Curie (1867-1934) in Paris und durch Gerhard D. Schmidt in Erlangen entdeckt.          Der Entdecker des Thoriums            J.J. Berzelius (1779-1848) entdeckte das Thorium und stellte es in unreiner Form her.

  

Herstellung

Der Monazit - als wichtigstes Mineral zur Thoriumgewinnung - wird zunächst in konzentrierter Schwefelsäure aufgeschlossen. Nach einer Extraktion und Anreicherung des Aufschlusses mit organischen Lösungsmitteln werden die Thoriumverbindungen in konzentrierter Salpetersäure nach dem Thorex-Verfahren ("Thorium recovery by extraction") gelöst. Das erhaltene Thorium(IV)-nitrat wird durch eine Extraktion isoliert und in Thorium(IV)-oxid umgewandelt. Aus diesem kann durch eine Reduktion mit Calcium das Metall Thorium gewonnen werden. Bei einer Umwandlung des Thorium(IV)-oxids in Thoriumiodid und durch eine nachfolgende Schmelzflusselektrolyse in einer Schmelze aus Natrium- und Kaliumchlorid erhält man hochreines Thorium durch die thermische Zersetzung von Thoriumiodid an heißen Glühdrähten (Aufwachsverfahren). Auch thoriumhaltige Kernbrennstoffe können wiederaufbereitet werden, in dem man diese in Salpetersäure löst und wie oben beschrieben weiter verfährt.

  

Verwendung

Thorium als Legierungsbestandteil in anderen Metallen verbessert die Wärmebeständigkeit erheblich. Es dient daher zum Bau von Strahltriebwerken und Raketentriebwerken. Legierungen mit Kupfer und Wolfram eignen sich zur Herstellung von Schweißelektroden für das WIG-Schweißen, Legierungen mit Kupfer und Silber für elektrische Kontakte. Thoriumhaltige Schweißelektroden sind gelb (mit 1% Thorium), rot (2%), lila (3%) oder orange (4%) gekennzeichnet.  In der Schweiz sind thoriumhaltige Elektroden nicht mehr erlaubt, da beim Abbrand eine radioaktive Belastung in der Luft auftritt. Reines Thorium bindet in Elektronenröhren die letzten vorhandenen Spuren an unerwünschten Gasen. Thoriumoxid und Thoriumcarbid dienen zusammen mit Uran im Thorium-Hochtemperatur-Reaktor (THTR) als Kernbrennstoff.           Glühstrumpf für Gaslampe        Die heutigen Glühstrümpfe enthalten meist kein Thorium mehr.     Aus Baumwolle hergestellte Glühstrümpfe werden zunächst in einer Lösung aus Thorium- und Cernitrat getränkt. Nach dem Glühen der Strümpfe erhält man die entsprechenden Oxide, die unter dem Einfluss einer Gasflamme sehr hell aufleuchten (Gasglühkörper). Heute findet sich das Metall aufgrund seiner Radioaktivität jedoch nur noch vereinzelt in Glühstrümpfen.

 

Weitere Informationen
J.J. Berzelius

 

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