Torio

All’interno di questo appunto viene descritto il torio, un elemento chimico. Di seguito vengono descritte tutte una serie di informazioni relative al torio, l’origine e la presenza sul pianeta, come viene estratto, le caratteristiche radioattive, i benefici e l’utilizzo che ne viene fatto oggi.

Cos'è il torio

Descrizione 1 del torio: elemento chimico di numero atomico 90 e peso atomico 232,04; simbolo: Th. Nella tavola periodica degli elementi si colloca come primo termine degli attinidi dopo l'attinio, precedendo il protoattinio e l'uranio. Scoperto nel 1928 da J.J. Berzelius, il torio è uno degli elementi radioattivi che si trovano in natura. Ha densità 11,7g/cm3, punto di fusione di 1.750 °C e punto di ebollizione di 3.800 °C. Ha aspetto lucente e si ossida all'aria, colorandosi di bruno; è malleabile e, quindi, facilmente lavorabile. Il torio è un elemento raro nella crosta terrestre, della quale costituisce lo 0,0011% circa. Risulta associato, in alcuni minerali che lo contengono, a terre rare, titanio, niobio, tantalio, uranio. Il principale minerale con tracce di torio è la monazite, un miscuglio di fosfati di terre rare che contiene fosfato e silicio di t. dall'1 al 20%. Altri minerali che rilevano la presenza di t. sono la torite, un silicato di t. ThSiO4, e la torianite, un ossido di uranio t. (ThU)O2. Il metodo di produzione del metallo varia a seconda del minerale di base. Quasi tutti i processi partono da un attacco della sabbia torifera con acido solforico o alcali caustici, a caldo, per solubilizzare il torio lo si trasforma quindi in composti che possono essere estratti dalla miscela per estrazione con liquidi selettivi. Il metallo puro si può ottenere per trattamento di suoi composti con metalli riducenti quali potassio, calcio, sodio, oppure per elettrolisi di suoi composti sciolti in sali fusi; metallo particolarmente puro si può preparare per decomposizione termica del suo ioduro ThI4 su un filo di tungsteno rovente. Il torio è utilizzato per la produzione di energia nucleare controllata e nella preparazione di leghe.
Descrizione due del torio: Il torio, indicato con “Th”, è un elemento chimico radioattivo della serie actinoide della tavola periodica e presenta il numero atomico 90 e prende il suo nome dal dio norreno Thor. Questo elemento è utilizzato soprattutto come combustibile per reattori nucleari. E’ stato scoperto nel 1828 dal chimico svedese Jons Jacob Berzelius e presenta una colorazione bianco-argenteo però può diventare grigio o nero se entra in contatto con l'aria. Da un punto di vista quantitativo è abbondante come il piombo ed è tre volte più abbondante dell'uranio nella crosta terrestre. Il torio viene recuperato per usi commerciali dal minerale monazite e si trova anche all’interno di altri minerali come la torite e la torianite. Inoltre, il torio metallico è stato prodotto in quantità commerciali per riduzione del tetrafluoruro e del diossido e per elettrolisi del tetracloruro.

Origine e presenza sulla terra del torio

Il torio è un nuclide primitivo presente da circa dieci miliardi di anni. Gli studi affermano che è stato generato all’interno dei nuclei delle stelle morenti attraverso un processo particolare detto “r”, per poi essere disperso nella galassia da fusioni di supernovae e stelle di neutroni. Il processo r consiste nella cattura rapida di neutroni che si verifica nelle supernove con collasso del nucleo. Tale cattura rappresenta l'unico modo per le stelle di sintetizzare elementi oltre il ferro a causa dell'aumento delle Barriere coulombiane che rendono difficili le interazioni tra particelle cariche ad alti numeri atomici. Per questo motivo è fondamentale perché è l'unico processo di nucleo sintesi stellare che può creare torio e uranio.
Sulla terra, il torio rappresenta uno degli elementi più abbondanti. Il torio naturale è l'isotopo più longevo e più stabile dell’elemento stesso. Il decadimento radioattivo di questo elemento riesce ad incrementare la quantità calore presente all’interno della Terra. Il torio si presenta solo come un costituente minore della maggior parte dei minerali ed è per questo motivo che viene ritenuto raro.

Estrazione del torio

Di solito, il metallo può essere estruso, laminato, modellato ed anche filato però la trafilatura presenta delle difficoltà a causa della bassa resistenza alla trazione del torio. Anche le altre proprietà fisiche, ovvero i punti di fusione e di ebollizione, sono abbastanza condizionate da piccole quantità di impurità come il carbonio e il biossido di torio. Inoltre, il torio può essere aggiunto al magnesio e alle leghe di magnesio con lo scopo di migliorare la resistenza alle alte temperature. È stato utilizzato nelle cellule fotoelettriche commerciali per misurare la luce ultravioletta di lunghezze d'onda comprese tra 2000 e 3750 angstrom. Se il torio viene aggiunto al vetro, si possono ottenere vetri con un elevato indice di rifrazione, adatto alle applicazioni ottiche specializzate. Anni fa questo elemento era molto richiesto come componente di mantelli per lampade a gas e cherosene ed è stato impiegato nella produzione di filamenti di tungsteno per lampadine e tubi a vuoto.

Caratteristiche radioattive del torio

Riguardo la radioattività del torio, le prime informazioni sono state ottenute nel 1898 dal chimico tedesco Gerhard Carl Schmidt e dal fisico francese Marie Curie. In origine, il torio naturale era una miscela di isotopi radioattivi, in prevalenza erano longevitorio-232. Il torio-232 viene utilizzato nei reattori autofertilizzanti perché riesce a catturare i neutroni con movimento lento e successivamente decade in uranio-233 fissile. Lo stato di ossidazione del torio è di +4 nella maggior parte di tutti i suoi composti. Lo ione Th 4+ forma molti ioni complessi. Le proprietà dell’elemento sono: il numero atomico è 90; il peso atomico è 232.038; il punto di fusione è circa 1.700 °C (3.100 °F); il punto di ebollizione è circa 4.000 °C (7.200 °F); il peso specifico è circa 11,66 (17 °C); lo stato di ossidazione è +4.

Benefici derivanti dall’utilizzo del torio

Il torio è presente sulla terra in quantità maggiori dell'uranio e per questo motivo riesce a soddisfare la domanda energetica mondiale. Questo elemento riesce ad assorbire i neutroni molto più facilmente del 238 U e il 233 U. Grazie alle sue caratteristiche, il torio viene visto come un'alternativa all'uranio nei combustibili misti a ossido per ridurre al minimo la generazione di transuranici e massimizzare la distruzione del plutonio.

Utilizzi del torio

Oggi il torio non viene utilizzato molto come succedeva in passato a causa di problemi ambientali derivanti soprattutto dalla sua radioattività e dai suoi prodotti di decadimento. Solitamente viene utilizzato il suo biossido invece del metallo stesso. Questo composto presenta un punto di fusione di 3300 ° C (6000 ° F), il più alto di tutti gli ossidi conosciuti. Questa caratteristica aiuta il composto a rimanere solido in una fiamma, aumentandone la brillantezza. Proprio per questo il torio viene utilizzato nei mantelli delle lampade a gas. Infatti, l'energia emessa sotto forma di luce visibile viene sprigionata quando il torio è esposto a una fonte di energia stessa. Il torio è anche utilizzato nella creazione di generatori di ioni negativi permanenti economici, come nei braccialetti sanitari pseudoscientifici.