Torio (revisado)
Nota: Este artículo, publicado originalmente en 1998, fue actualizado en 2006 para la edición del eBook.
Descripción general
el torio es un miembro de la familia de los actínidos. Los elementos actínidos se encuentran en la fila 7 de la Tabla periódica. Tienen números atómicos entre 90 y 103. La Tabla periódica es un gráfico que muestra cómo los elementos químicos están relacionados entre sí. La serie de actínidos lleva el nombre del elemento 89, actinio, que a veces se incluye en la familia de los actínidos.,
el torio fue descubierto en 1828 por el químico sueco Jons Jakob Berzelius (1779-1848). En ese momento, Berzelius no se dio cuenta de que el torio era radiactivo. Fue descubierto 70 años más tarde, en 1898, por la física polaco-francesa Marie Curie (1867-1934) y el químico inglés Gerhard C. Schmidt (1864-1949).
el torio es un elemento relativamente común con pocas aplicaciones comerciales. Existe cierta esperanza de que algún día pueda ser utilizado en plantas de energía nuclear, en las que las reacciones nucleares se utilizan para generar electricidad.
SÍMBOLO
Th
el NÚMERO ATÓMICO
90
la MASA ATÓMICA
232.,0381
familia
actínido
pronunciación
THOR-ee-um
descubrimiento y denominación
en 1815, Berzelius estaba estudiando un nuevo mineral encontrado en el distrito de Falun de Suecia. De su análisis, concluyó que había encontrado un nuevo elemento. Nombró al elemento torio, en honor del dios escandinavo Thor.
diez años más tarde, Berzelius anunció que había cometido un error. La sustancia que había encontrado no era un elemento nuevo, sino el compuesto fosfato de itrio (ypo4).
poco después, Berzelius informó de nuevo que había encontrado un nuevo elemento. Esta vez tenía razón., Optó por retener torio como el nombre de este elemento.
en el momento en que Berzelius hizo su descubrimiento, el concepto de radioactividad era desconocido. La radiactividad se refiere al proceso por el cual un elemento se descompone espontáneamente y emite radiación. En ese proceso, el elemento a menudo cambia a un nuevo elemento. Uno de los primeros científicos en estudiar la radiactividad fue Curie. Ella y Schmidt anunciaron casi al mismo tiempo en 1898 que Berzelius» torio era radiactivo.
propiedades físicas
el torio es un metal blanco plateado, suave, algo similar al plomo ., Puede ser martillado, laminado, doblado, cortado, formado y soldado con autógena bastante fácilmente. Sus propiedades físicas generales son algo similares a las del plomo. Tiene un punto de fusión de aproximadamente 1,800°C (3,300°F) y un punto de ebullición de aproximadamente 4,500°C (8,100°F). La densidad del torio es de aproximadamente 11,7 gramos por centímetro cúbico.
propiedades químicas
el torio es soluble en ácidos y reacciona lentamente con el oxígeno a temperatura ambiente. A temperaturas más altas, reacciona con el oxígeno más rápidamente, formando dióxido de torio (ThO2).,
presencia en la naturaleza
el torio es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre. Los científicos estiman que la corteza contiene alrededor de 15 partes por millón del elemento. Este hecho es importante desde un punto de vista comercial. Significa que el torio es mucho más abundante que otro elemento radiactivo importante, el uranio . El uranio se utiliza en reactores nucleares para generar electricidad y en la fabricación de armas nucleares (bombas atómicas). Los científicos creen que el torio puede reemplazar al uranio para estos propósitos., Con más torio que uranio disponible, sería más barato producir electricidad con torio que con uranio.
los minerales más comunes de torio son la torita y la monacita. La monacita es una forma relativamente común de arena de playa. Se puede encontrar, entre otros lugares, en las playas de Florida. Esta arena puede contener hasta un 10 por ciento de torio.
Torio en lugar de uranio?
u ranium es uno de los elementos más importantes en el mundo actual. ¿Por qué? Uno de sus isótopos sufre fisión nuclear. La fisión Nuclear ocurre cuando los neutrones chocan con el núcleo de un átomo de uranio., Cuando eso sucede, el núcleo de uranio se divide. Se liberan enormes cantidades de energía. Esa energía puede utilizarse para la destrucción en masa en forma de bombas atómicas o para la producción de energía con fines pacíficos en centrales nucleares.
pero hay dos problemas con el uso de uranio para la fisión nuclear. Primero, de los tres isótopos de uranio (uranio-234, uranio-235 y uranio-238), solo uno—uranio-235—sufre fisión. El segundo problema es que este isótopo del uranio es bastante raro. De cada 1.000 átomos de uranio, sólo siete son uranio-235., Toneladas de mineral de uranio deben ser procesadas y enriquecidas para hacer pequeñas cantidades de este isótopo crítico. Es difícil y extremadamente caro.
Los científicos saben que otro isótopo del uranio, el uranio-233, también sufrirá fisión. El problema es que el uranio-233 no existe en la naturaleza. Entonces, ¿cómo se puede usar para fabricar armas atómicas o energía nuclear?
el truco es comenzar con un isótopo de torio, torio-232. El torio – 232 tiene una vida media muy larga de 14 mil millones de años., Si el torio – 232 es bombardeado con neutrones, pasa por una serie de cambios nucleares, primero al torio-233, luego al protactinio-233, y finalmente al uranio-233. Todo el proceso solo toma alrededor de un mes. A finales de mes se produjo un suministro de uranio-233. Este isótopo de uranio tiene una vida media bastante larga, unos 163.000 años. Así que una vez que se ha hecho, se queda por mucho tiempo. Luego puede ser utilizado para la fisión nuclear.
a los científicos les gustaría encontrar una manera de usar este proceso para hacer que el uranio-233 sea económico. El torio es mucho más abundante que el uranio., Sería mucho más barato fabricar bombas nucleares y centrales nucleares con torio que con uranio.
desafortunadamente, nadie ha imaginado cómo hacer que el proceso funcione a gran escala. Un reactor nuclear usando torio fue construido cerca de Platteville, Colorado, en 1979. Sin embargo, surgieron una serie de problemas económicos y técnicos. Después de solo diez años de operación, la planta fue cerrada. La promesa de las plantas de fisión de torio aún no se ha hecho realidad.,
Hay alguna esperanza de que el torio pueda ser utilizado algún día en plantas de energía nuclear, donde las reacciones nucleares se utilizan para generar electricidad.
Isótopos
Más de dos docenas de isótopos de torio son conocidos. Todos son radioactivos. El isótopo con la vida media más larga es el torio-232. Su vida media es de unos 14 mil millones de años. Los isótopos son dos o más formas de un elemento. Los isótopos difieren entre sí según su número de masa. El número escrito a la derecha del nombre del elemento es el número de masa., El número de masa representa el número de protones más neutrones en el núcleo de un átomo del elemento. El número de protones determina el elemento, pero el número de neutrones en el átomo de cualquier elemento puede variar. Cada variación es un isótopo.
La vida media de un elemento radiactivo es el tiempo que tarda la mitad de una muestra del elemento para romper. Después de una vida media (14 mil millones de años), solo quedaban 5 gramos de una muestra de diez gramos de torio-232. Los 5 gramos restantes se habrían descompuesto para formar un nuevo isótopo.,
extracción
el torio en monacita, torita u otros minerales se convierte primero en dióxido de torio (ThO2). Este dióxido de torio se calienta con calcio para obtener el elemento libre:
usos y compuestos
el torio y sus compuestos tienen relativamente pocos usos. El compuesto de torio más importante comercialmente es el dióxido de torio. Este compuesto tiene el punto de fusión más alto de cualquier óxido, aproximadamente 3,300°C (6,000°F). Se utiliza en cerámica de alta temperatura. Una cerámica es un material hecho de materiales terrosos, como arena o arcilla., Ladrillos, tejas, cemento y porcelana son ejemplos de cerámica. El dióxido de torio también se utiliza en la fabricación de vidrio especial y como catalizador. Un catalizador es una sustancia utilizada para acelerar o ralentizar una reacción química sin sufrir ningún cambio en sí.
el único dispositivo en el que es probable que la mayoría de las personas hayan visto dióxido de torio es en linternas de gas portátiles. Estas linternas contienen un material de gasa llamado manto. El Gas que pasa a través del manto se enciende para producir una llama blanca muy caliente y brillante. Esa llama proporciona la luz en la linterna., El manto en la mayoría de las linternas estaba hecho de dióxido de torio porque puede calentarse mucho sin derretirse.
El dióxido de torio en un manto de gas es radiactivo. Pero no es de peligro para las personas porque la cantidad utilizada es tan pequeña. Sin embargo, los mantos de gas en los Estados Unidos ya no se hacen con torio. Se han encontrado sustitutos más seguros.
otro compuesto de torio, el fluoruro de torio (ThF4), se utiliza en lámparas de arco de carbono para proyectores de películas y reflectores. Una lámpara de arco de carbono contiene una pieza de carbono (carbón vegetal) a la que se han añadido otras sustancias (como ThF4)., Cuando una corriente eléctrica pasa a través del carbono, emite una luz blanca brillante. La presencia de fluoruro de torio hace que esta luz sea aún más brillante.
efectos en la salud
Al igual que con todos los materiales radiactivos, el torio es peligroso para la salud de los seres humanos y otros animales. Debe manejarse con gran precaución. Las células vivas que absorben la radiación se dañan o mueren. Inhalar un elemento radiactivo es especialmente peligroso porque expone tejidos internos frágiles.