Thorium

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP	-	²²⁵Th	{syn.}	8,72 min	α 90 % ε 10 %	6,922 0,675	²²¹Ra ²²⁵Ac	-	²²⁶Th	{syn.}	30,6 min	α	6,451	²²²Ra	-	²²⁷Th	{syn.}	18,72 d	α	6,146	²²³Ra	-	²²⁸Th	{syn.}	1,9131 a	α	5,520	²²⁴Ra	-	²²⁹Th	{syn.}	7880 a	α	5,168	²²⁵Ra	-	²³⁰Th	{syn.}	75380 a	α SF 5 · 10^-11 %	4,770	²²⁶Ra	-	²³¹Th	{syn.}	25,52 h	β^- α 10^-8 %	0,389 4,213	²³¹Pa ²²⁷Ra	-	²³²Th	100	1,405 · 10¹⁰ a	α SF 10^-9 %	4,083	²²⁸Ra	-	²³³Th	{syn.}	22,3 min	β^-	1,245	²³³Pa	-	²³⁴Th	{syn.}	24,10 d	β^-	0,273	²³⁴Pa	-	²³⁵Th	{syn.}	7,1 min	β^-	1,930	²³⁵Pa	-	²³⁶Th	{syn.}	37,5 min	β^-	1,500	²³⁶Pa

- Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen.

Thorium ist ein chemisches Element benannt nach Thor.

Entdeckung

1828 wies der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius das Element Thorium in einer Probe des Minerals Thorit von der norwegischen Insel Lövo nach. 1898 wiesen Marie Curie und Gerhard Schmidt zeitgleich die Radioaktivität von Thorium nach. Knapp 90 Jahre nach der Entdeckung gelang zum ersten Mal die Reindarstellung.

Eigenschaften

Reines Thorium ist ein silberweißes Metall, das an der Luft bei Raumtemperatur stabil ist und seinen Glanz für einige Monate behält. Ist es mit seinem Oxid verschmutzt, läuft es langsam an der Luft an und wird grau und schließlich schwarz.

Die physikalischen Eigenschaften von Thorium hängen stark von seiner Verschmutzung durch sein Oxid ab. Die reinsten Sorten enthalten oft einige zehntel Prozent Thoriumoxid. Es ist aber auch hochreines Thorium verfügbar.

Reines Thorium ist weich, sehr dehnbar, kann kalt gewalzt und gezogen werden.

Thorium ist dimorph. Bei über 1.400 Grad Celsius wandelt es sich von einer kubisch flächenzentrierten zu einer kubisch raumzentrierten Struktur um.

Thoriumoxid hat mit 3.300 Grad Celsius von allen Metalloxiden den höchsten Schmelzpunkt. Nur einige wenige Metalle, wie Wolfram, und einige Verbindungen, wie Tantalcarbid, besitzen höhere Schmelzpunkte.

Von Wasser wird Thorium langsam angegriffen, aber es löst sich in den meisten verdünnten Säuren (Fluss-, Salpeter, Schwefelsäure) und in konzentrierter Salz- und Phosphorsäure nur langsam. In rauchender Salpetersäure und Königswasser löst es sich gut. Pulverförmiges Thorium oder Späne sind an der Luft sehr leicht beim Erhitzen selbstentzündlich. Thorium verbrennt an der Luft, wenn es erhitzt wird, mit weißer hell leuchtender Flamme.

Thorium ist wie Uran schwach radioaktiv und gilt als weniger giftig, da weniger Folgeprodukte entstehen.

Verwendung

Thorium wurde in Form seines Oxides für die Herstellung von Glühstrümpfen verwendet. Diese Glühstrümpfe stellte man her, indem man Stoffgewebe mit einer Lösung aus 99 % Thoriumnitrat und 1 % Cernitrat tränkte und dann anzündete. In der Hitze zerfiel das Thoriumnitrat in Thoriumoxid und nitrose Gase. Hierbei blieb eine zerbrechliche Struktur zurück, die in der Gasflamme ein weißes Licht abgab. Dieses Leuchten hatte nichts mit der sehr schwachen Radioaktivität des Thoriums zu tun, sondern ist ein gewöhnliches Glühen. Aufgrund der Radioaktivität ist man inzwischen zu anderen Materialien übergegangen.

Im THTR wird Thorium zur Herstellung des Uranisotops U233 verwendet: Aus Th232 wird durch Neutronenbestrahlung Th233; dieses zerfällt über Pa233 in U233. Dieses ist spaltbar und kann als Brennstoff in Kernreaktoren eingesetzt werden. Da Thorium wesentlich häufiger als Uran ist, wird dieser Prozess nach der zu erwartenden Abnahme der weltweiten Uranvorräte möglicherweise in Zukunft eine wichtige Energiequelle sein; heute sind jedoch noch viele technische Probleme und auch Sicherheitsprobleme ungelöst, um diesen Prozess wirtschaftlich zu betreiben.

Zur Verbesserung der Zündeigenschaften der beim Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG-Schweißen) eingesetzten Elektroden wird diesen Thoriumoxid in der Größenordnung von 1 bis 4 % beigemischt.

Als Glühelektrodenwerkstoff eingesetzter Wolframdraht wird zur Verringerung der Elektronen-Austrittsarbeit mit etwa 1% Thoriumdioxid dotiert.

Thoriumoxid ist ein üblicher Zusatz für hochwertige optische Linsen, wegen seines hohen Brechungsindexes.

Historische Bezeichnungen

„Thorium-G“

Bei der auch als Weltvernichtungsmaschine titulierten „Cobalt-Thorium-G“-Bombe in Stanley Kubricks Film Wie ich lernte, die Bombe zu lieben handelt es sich in erster Linie um eine Kobaltbombe. Verwendet man im Bombendesign Thorium (möglicherweise anstelle von Uran in der Fissionsstufe oder im Mantel), so entsteht bei der Detonation u. a. radioaktives, hoch giftiges und langlebiges Protactinium-231, was das Verseuchungspotential des Fallouts beträchtlich steigern würde. Die Halbwertszeit von Protactinium-231 beträgt allerdings 32.760 Jahre und weicht somit von der im Film genannten (93,7 bzw. 100 Jahre) deutlich ab.

„Thorium-X“

Unter der Bezeichnung Thorium-X wurden vor allem in der 1. Hälfte des 20. Jahrhunderts verschiedene Lösungen gehandelt, die Thorium- und andere radioaktive Isotope enthielten. In den USA kam z. B. eine Tinktur dieses Namens bis etwa 1960 in der Radiotherapie von Hautkrankheiten zur Anwendung. In Deutschland gab es um 1930 Badezusätze und Ekzemsalben der Marke „Thorium-X“, die wegen der offenkundigen Gesundheitsgefahren allerdings kurz darauf aus dem Handel genommen wurden.

Thorotrast

Thoriumdioxid wurde unter diesem Handelsnamen bis Ende der 40er Jahre als Kontrastmittel für die Angiographie verwendet. Es reichert sich jedoch im retikulo-endothelialen System an und kann aufgrund örtlich erhöhter Strahlenbelastung zu Krebs führen. Klare Assoziationen bestehen zwischen Thorotrast und dem Gallengangs-Karzinom, außerdem kann ein Angiosarkom der Leber, ein sonst sehr seltener bösartiger Tumor der Leber, durch Thorotrast induziert sein. Karzinome der Nasennebenhöhlen nach Instillation mit Thorotrast sind beschrieben. Typischerweise treten die Erkrankungen 30-35 Jahre nach Exposition auf.

Vorkommen

Thoriumverbindungen kommen häufig in Monazitsanden ((Ce,La,Nd,Th)^*) und den Mineralen Thrianit ((Th,U)O2) und Thorit (ThSiO4) vor. Auch Sphen und Zirkon enthalten Thorium. Es wird in Australien, Norwegen, Sri Lanka, Kanada, USA, Indien, Lappland und Brasilien abgebaut. Es kommt in der Natur fast nur das Isotop mit der längsten Halbwertszeit Th-232 vor.

Weblinks

Thorium (Periodensystem für den Schulgebrauch)

Chemisches Element | Actinoid | Periode-7-Element | Radioaktiver Stoff

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