90
Th/Thorium
Thorium, vernoemd naar de Germaanse oorlogsgod Thor, is een nucleaire energiebron. Er zit misschien wel meer energie in de aardse thoriumvoorraden dan in alle uraniumertsen én fossiele energiebronnen bij elkaar. Puur thorium is een zilverwit metaal dat zijn glans vele maanden kan behouden. Uiteindelijk zorgt het oxide dat het dof grijs en uiteindelijk zelfs zwart wordt. Thorium is redelijk bestand tegen water en lost niet op in de meest zuren, behalve in zoutzuur. Het smeltpunt van thoriumoxide is 3300°C, het hoogst van alle bekende oxides en bijna van alle bekende materialen. Een paar elementen, zoals wolfraam, en enkele verbindingen zoals tantaalcarbide, hebben hogere smeltpunten. Thorium is een nucleaire energiebron maar wordt als zodanig nog nauwelijks benut. Het is ook te vinden in gloeikousjes van (camping)gaslampen.
Symbool
Th
Protonen/elektronen
Groep
Isotopen
230Th, 232Th
Periode
7
Elektronenconfiguratie
[Rn] 6d27s2
Blok
f
Elektronencofiguratie Bohr
2,8,18,32,18,10,2
Bij kamertemperatuur
vast
Elektronegativiteit
1,3 (Pauling)
Dichtheid
11700 kg m-3
Atoomstraal
180 . 10-12m
Smeltpunt
1750 oC (2023 K)
Relatieve atoommassa
232,038
Kookpunt
4785 oC (5058 K)
Soortelijke warmte
–
Warmtegeleidingscoëfficiënt
–
Selecteer
Toepassingen
Naam & ontdekking
Voorkomen
Bereiding
Beeld en audio
Toepassingen
Toepassingen
Coating gloeidraad
Thorium heeft een zeer hoge elektronenemissie. Het wordt gebruikt in gloeidraden van elektronenbuizen en van kwikdamplampen met een hoog vermogen. De gloeidraden van wolfraam of iridium krijgen daarvoor een laagje thorium.
Kernkweekmateriaal
Als in een kernreactor 232Th aanwezig is, kan bij het invangen van neutronen de volgende reactie optreden:
.
.
Het aldus geproduceerde 233U kan als splijtstof dienen in sommige kernreactoren, meestal toegevoegd aan verrijkt uranium. Uitgaande van thorium wordt op deze wijze een splijtbaar materiaal “gekweekt”. Men spreekt daarom van kweek- of broedreactoren.
In een nieuw type kernreactoren zou thorium in de toekomst mogelijk uraan kunnen vervangen als splijtstof. De kernen worden dan beschoten met hoogenergetische protonen, waarbij splitsing in talrijke deeltjes plaatsvindt. Dit zou het probleem van radioactief afval sterk verminderen. Thorium komt drie keer meer voor dan uranium en zou meer energie kunnen leveren dan uranium, steenkool en aardolie bij elkaar.
Lenzenglas
Als toevoeging aan glas verhogen thoriumverbindingen de brekingsindex en verminderen ze de aberratie (vervaging). Het zo verkregen glas is zeer geschikt voor lenzen van camera’s en andere optische apparatuur.
Gloeikousje
Thoriumoxide vergroot de lichtopbrengst van gaslampen. Zulke lampen, onder meer gebruikt in tent, caravan of marktkraam, bevatten een gloeikousje. Dit wordt bij de productie in een mengsel van thorium- en ceriumnitraat gedompeld, waarna tijdens het gebruik (bij verbranding) de oxiden ontstaan (ca. 1% ceriumoxide). Door de thoriumoxidedeeltjes kunnen ze zeer heet worden en geven ze een helder licht.
Laboratoriumkroes
Bij de fabricage van porseleinen laboratoriumkroezen resulteert het gebruik van thoriumoxide in een zeer harde porseleinsoort.
Meer toepassingen
Als element en in legeringen
- elektrische contacten (Th/Cu/Ag)
- katalysator voor de bereiding van salpeterzuur (Pt/Th)
- laselektroden (Th/Cu)
- straalmotoren (toevoeging aan legering ter verhoging van de hittebestendigheid)
- toevoeging aan magnesiumlegeringen (ter verhoging van de treksterkte)
In verbindingen
| Keramische elektrolysecellen | ThO2 |
| Glas voor ontladingsbuizen | ThO2 |
| Neutronenbron (samen met beryllium) | Thoriumverbindingen |
| Vuurvaste tegels | ThO2 |
Naam & ontdekking
Naam
De naam thorium is een verwijzing naar de Germaanse oorlogsgod Thor.
Ontdekking
De Zweedse chemicus Jöns Jacob von Berzelius (foto) toonde het element in 1828 aan als oxide (thoria) in een zwart mineraal dat hem was opgestuurd door de Deens-Noorse mineraloog Jens Esmark. Dit mineraal, voor het eerst aangetroffen op het Noorse eiland Løvøya, kreeg de naam thoriet.
In 1898 stelden de Pools-Franse natuurkundige Marie Curie en de Duitse chemicus Gerhard Carl Schmidt onafhankelijk van elkaar vast dat het thorium een radioactief element is.
Voorkomen
Voorkomen
Bijna een duizendste procent van de aardkorst (om precies te zijn: 9,6.10-4 %) bestaat uit thorium. Het staat op plaats 38 in de lijst van meest voorkomende elementen. De hoeveelheid thorium op aarde is grofweg driemaal zo groot als de hoeveelheid uranium (plaats 49) en vergelijkbaar met die van lood (plaats 36)
De belangrijkste thoriumhoudende mineralen zijn:
| euxeniet-(Y) | (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ti,Ta)2O6 | |||
| huttoniet | ThSiO4 | |||
| monaziet-(Ce) (foto) | (Ce,La,Nd,Th)PO4 tot 18 % Th | |||
| thorianiet of orangiet | ThO2 | |||
| thoriet | (Th,U)SiO4 | |||
| thorogummiet | Th(SiO4)1-x(OH)4x |
Winning
De belangrijkste wingebieden voor thorium houdende ertsen liggen in India, Brazilië, de Verenigde Staten van Amerika, Canada, Australië, Rusland (Siberië), Sri-Lanka, Maleisië, Zuid-Afrika, Madagaskar, Noorwegen en Turkije.
Thorium wordt echter in ruime hoeveelheden verkregen als nevenproduct bij de winning van zeldzame aarden en uranium(oxide). De thoriumopbrengst is daarbij groter dan de wereldwijde behoefte, waardoor de winning uit thoriumerts niet lonend is.
Bereiding
Vroeger
De Zweedse chemicus Jöns Jacob von Berzelius maakte thorium door reductie van thoriumtetrachloride met kalium.
Tegenwoordig
Thorium is te bereiden door thoriumhoudende ertsen (vooral monaziet) op te lossen in een geconcentreerde natriumhydroxideoplossing (natronloog) of in zwavelzuur. Het is vervolgens via ionenwisseling of vloeistof-vloeistofextractie te isoleren.
Het zuivere metaal wordt bereid door elektrolyse van thoriumchloride, door reductie van thoriumchloride met calcium of natrium of door reductie van het oxide met calcium in een argonatmosfeer.
Zeer zuiver thorium is te verkrijgen via het zogenaamde Van Arkel-de Boer proces, in 1925 door de Nederlandse chemici Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer ontwikkeld voor het isoleren van zirkonium (zie aldaar).
Studie
Hoe is dat eigenlijk, chemie studeren?
Beroep
Op de mavo wilde ik al scheikunde studeren
Studie
Chemische Technologie studeren in Groningen
Beroep
Ik ben echt een spin in het web
Studie
Je bent bij deze studie geen nummer!
Beroep
Kunnen we een implantaat 3D printen?
Beroep
Levend materiaal op basis van de natuur
Studie
Praktijklessen vind ik leuk om te doen
Studie
Chemie is meer dan alleen maar deeltjes
Beroep
Als chemisch technoloog is elke dag anders
Studie
Werken aan nieuwe technieken voor windenergie
Bedrijf | Stage
Tom loopt stage bij Teijin Aramid
Bedrijf | Beroep
Timo is chemisch technoloog en projectmanager
Studie
Diploma (bijna) gehaald en nu!?
Beroep
Een chemische gereedschapskist voor de toekomst
Beroep
Vicky vond de bèta vakken leuk
Studie
Het mooie aan deze studie zijn de grote labs
Beroep
Verliefd op moleculen
Studie
Jij en chemie? Dat geloof ik niet
Beroep
Spioneren met je immuunsysteem
Beroep
De wereld voeden met licht
Beroep
Van het laboratorium naar Pinkpop
Beroep
Aanval door ons eigen immuunsysteem
Beroep
Katalysatoren tegen klimaatverandering
Studie
Ik haalde vroeger zesjes voor scheikunde
Beroep
Slim membranen maken; in water
Beroep
Voorsprong met een chemische achtergrond
Studie
Goed persoonlijk contact met docenten
Studie
Je bent wel met serieus werk bezig
Beroep
Oersoep en afvalwater
Beroep
Opzoek naar de Ronaldo onder de nanodeeltjes
Beroep
Op kleine schaal grote problemen oplossen
Beroep
Als chemisch analist moet je kritisch zijn
Studie
Ik leer ook van dingen naast mijn studie
Beroep
Chemie is altijd mijn passie geweest
Studie
We hebben hier een geweldig lab
Beroep
Als chemisch technoloog blijf je je ontwikkelen
Beroep
Een stromend, staalhard materiaal
Beroep
Waarom ik moleculen opsluit in een kooi?
Beroep
Een duurzame coating
Studie
Ik voelde mij snel thuis in deze studie
Beroep
Orgaanschade omkeren
Studie
Medicijnen maken van rotte appels
Bedrijf | Beroep
Positief bijdragen aan het leven van mensen
Studie
Bo koos voor Chemische Technologie
