Het periodiek systeem Thorium (Th)

Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.

Vandaag nummer 90 van de 118 elementen, Thorium (Th).

Ontdekking

Thorium is in 1828 ontdekt door de Zweedse chemicus Jöns Jacob Berzelius. Het element is vernoemd naar de Noorse god van de donder, Thor.

Toepassingen

De eerste praktische toepassing van thorium was in gaskousjes in draagbare gaslampen, door Welsbach, aan het einde van de 19e eeuw. Deze gaskousjes bestonden uit thoriumoxide plus 1% cesiumoxide en nog andere stoffen.^[1] Daarna is de industriële toepasbaarheid gestaag toegenomen:

• Voor het coaten van wolfraam draden in elektronische apparatuur.
• In legeringen met magnesium zorgt het voor verhoogde corrosiebestendigheid, sterkte en kruipbestendigheid bij hoge temperaturen.
• Als toevoeging aan glas zorgt thorium voor een hogere refractie-index en wordt als zodanig toegepast in wetenschappelijke optische apparatuur.
• Als katalysator is thoriumoxide geschikt voor de productie van salpeterzuur en zwavelzuur en bij de raffinage van aardolie.
• Aan de hand van de uranium-thorium concentratie is de ouderdom van fossielen te bepalen.
• Als toevoeging van de elektrode voor het TIG-lasproces, waarmee betere laseigenschappen ontstonden. Heden ten dage zijn deze nagenoeg niet meer te verkrijgen wegens het stof dat vrijkomt tijdens het noodzakelijke slijpen van de elektrodes (met speciale afzuigingssystemen is het toegestaan).
• Thorium is ook een geschikt element om nucleaire brandstof uit te produceren. In 2007 waren in Noorwegen plannen voor het opstarten van een thoriumreactor.

Opmerkelijke eigenschappen

Thorium zelf is een zacht, zilverwit metaal dat zich goed laat bewerken. Het is vrij stabiel aan de lucht. Het metaal zelf wordt niet veel toegepast. Van alle oxiden heeft thorium(IV)oxide (ThO₂) het hoogste smeltpunt (3300°C). Bij een voldoende hoge temperatuur en aanwezigheid van zuurstof brandt thorium met een felle witte vlam.

Hoewel thorium tot de actiniden gerekend wordt, is de elektronenconfiguratie [Rn]6d²7s² en niet [Rn]5f¹7s²7p¹. Het is dus zeker gerechtvaardigd ook een verband te zien met elementen als zirkonium en hafnium. Toen de verdere (transurane) actiniden nog niet bekend waren werd het element ook meest onder hafnium in de titaangroep geplaatst. Het meest voorkomende oxidatiegetal is dan ook +IV (als Th⁴⁺), hoewel lagere oxidatietoestanden ook voorkomen.

Verschijning

In lage concentraties wordt thorium in veel gesteenten aangetroffen. De totale hoeveelheid thorium op aarde is grofweg driemaal zo groot als de hoeveelheid uranium en is vergelijkbaar met die van lood. De belangrijkste thoriumbronnen voor commerciële winning zijn de mineralenthoriet, thorianiet en monaziet welke tot wel 12% thoriumoxide bevatten.