Torio

Símbolo: Th
Clasificación: Metales de transición Grupo 3 Actínidos Tierras raras Serie de elementos Actínidos

Número Atómico: 90
Masa Atómica: 232,038
Número de protones/electrones: 90
Número de neutrones (Isótopo 232-Th): 142
Estructura electrónica: [Rn] 6d² 7s²
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Números de oxidación: +2, +3, +4

Electronegatividad: 1,3
Energía de ionización (kJ.mol^-1): 587
Afinidad electrónica (kJ.mol^-1):
Radio atómico (pm): 180
Radio iónico (pm) (carga del ion): 101(+3), 99(+4)

Entalpía de fusión (kJ.mol^-1): 16
Entalpía de vaporización (kJ.mol^-1): 543,9

P5unto de Fusión (ºC): 1750
Punto de Ebullición (ºC): 4788
Densidad (kg/m³): 11720; (20 ºC)
Volumen atómico (cm³/mol): 19,80
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Plateado.

Propiedades comparadas

Isótopos: Se conocen veintinueve isótopos de masas comprendidas entre 210 y 238; todos son radiactivos. En la Naturaleza se encuentra 232-Th (1,405x10¹⁰; es un emisor alfa, 100%). Entre el resto, por su período de semidesintegración, hay que destacar: 230-Th (75380,0 años), 229-Th (7340,0 años); los demás tienen período de semidesintegración de días o menos. Algunos reciben nombres específicos: 227-Th (18,72 días) y 228-Th (1,9116 años) de "radioactinio"; 230-Th de "ionio"; 231-Th (25,52 días) de "uranio Y"; 234-Th (24,10 días) de "uranio X1". El de menor período de semidesintegración es 218-Th (109 nanosegundos).

Descubierto en: 1828
Descubierto por: J.J. Berzelius
Fuentes: Minerales: monacita, torita, torianita.
Usos: Varias aplicaciones nucleares: fuente de energía nuclear, generador de otros elementos (233-U). Crisoles, aleaciones fuertes, células fotoeléctricas ultravioletas.

Curiosidades sobre el elemento: Único elemento que tiene nombre de un dios nórdico. Descubierto por Berzelius en 1828. La mayor parte del calor del interior de la Tierra se atribuye a torio y uranio. Es tres veces más abundante que el uranio y tan abundante como el plomo y más que el molibdeno: representa el 9,6x10^-4% en peso de la corteza. Se encuentra en los minerales torita (ThSiO₄), torianita ((Th,U)O₂). Su fuente comercial es el mineral monacita (CePO₄ con Y, Th, La,...), que contiene de un 3 a un 9% de ThO₂, junto con otras tierras raras, del que se obtiene por lixiviación con ácido concentrado caliente y se precipita de la disolución resultante en forma de oxalato de torio.
Hay varios métodos para obtener el metal. Por reducción del ThO₂ con calcio, por electrólisis de dicloruro de torio (ThCl₂) anhidro fundido con una mezcla de cloruros de sodio y potasio, por reducción del tetracloruro de torio (ThCl₄) con calcio mezclado con cloruro de cinc anhidro, por reducción del tetracloruro de torio con un metal alcalino) .
Cuando está puro, el torio es un metal pesado blanco plateado, brillante, blando, muy dúctil, que puede ser laminado, moldeado y estirado en frío. Es estable al aire y mantiene el brillo metálico durante meses. Sin embargo, si está pulverizado o se calienta en el aire se inflama espontáneamente, ardiendo con llama blanca y brillante, por lo que debe manejarse con cuidado. Cuando está contaminado con óxido, lentamente pierde el brillo y pasa a ser gris y finalmente negro. Es atacado lentamente por el agua y los ácidos minerales, excepto el clorhídrico. Las propiedades físicas también están influenciadas por el grado de contaminación con el óxido. Aunque se obtiene torio de muy alta pureza, frecuentemente contiene un porcentaje de varias décimas de óxido.
El torio se asignó inicialmente al grupo IVB (grupo 4) de la Tabla Periódica; teniendo en cuenta su masa atómica, valencia, etc., se considera actualmente que es el segundo miembro de la serie de los actínidos.
Presenta dos modificaciones: a-Th (cúbica centrada en las caras) que cambia a 1400ºC a b-Th (cúbica centrada en el cuerpo).
Entre los veintinueve isótopos (todos inestables) del torio, hay que destacar el 232-Th que es el que existe en la Naturaleza (1,405x10¹⁰ años). Es el elemento cabecera de la serie radiactiva de desintegración natural del torio; comienza en 232-Th y termina en 208-Pb (estable), después de seis emisiones alfa y cuatro beta:
232-Th --(alfa)--> 228-Ra --(beta)--> 228-Ac --(beta)--> 228-Th --(alfa)--> 224-Ra --(alfa)--> 220-Rn --(alfa)--> 216-Po --(alfa (más probable) o beta) --> 212-Pb o 216-At, respectivamente; el 212-Pb --(beta)--> 212-Bi y el 216-At --(alfa)--> 212-Bi; el 212-Bi --(alfa o beta (más probable))--> 208-Tl o 212-Po, respectivamente; el 208-Tl --(beta)--> 208-Pb y el 212-Po --(alfa)--> 208-Pb.
Es suficientemente radiactivo como para velar una placa fotográfica en pocas horas.
El metal es una fuente de energía nuclear: probablemente hay más energía disponible en el torio existente (0,01% en peso) en los minerales de la corteza terrestre que en el uranio y los combustibles fósiles. Sin embargo, la demanda en canridad de torio como combustible debe esperar algunos años; se está haciendo el desarrollo de reactores convertidores de ciclo de torio. Se ha operado con varios prototipos: HTGR (high-temperature gas-cooled reactor: reactor de alta temperatura enfriado por gas) y MSRE (molten salt converter reactor experimental: reactor convertidor experimental de sal fundida). Aunque los HTGR son eficientes, no se espera que tengan importancia comercial hasta dentro de unos años debido a ciertas dificultades de operación.
El uso principal del torio es la preparación del manguito de Welsbach, usado en linternas de gas portátiles. Estos manguitos, que están formados por óxido de torio (99%) con un 1% de óxido de cerio (para favorecer la intensidad y coloración de la luz) y otros ingredientes, emiten una luz muy intensa cuando se calientan con llama del gas.
El torio se alea con el magnesio y le da gran estabilidad y resistencia a la tracción a elevadas temperaturas.
Debido a que el torio tiene una baja función de trabajo o trabajo de extracción (energía mínima para arrancar un electrón del metal) (ver efecto fotoeléctrico) y una alta emisión de electrones se usa para recubrir hilos de wolframio en equipos electrónicos.
El óxido de torio tiene un punto de fusión de 3300ºC, el más alto de todos los óxidos. Sólo unos pocos elementos, como wolframio, y unos pocos compuestos, como el carburo de tántalo, tienen puntos de fusión más altos.
El óxido de torio se utiliza para controlar el tamaño de grano del wolframio que se usa en lámparas eléctricas; también se utiliza en crisoles de alta temperatura en laboratorio. Los vidrios con óxido de torio tienen alto índice de refracción y baja dispersión, por lo que encuentran aplicación en lentes de alta calidad de cámaras e instrumental científico. También se ha utilizado el óxido de torio como catalizador en la conversión amoníaco ---> ácido nítrico, en craqueo de petróleo y en la producción de ácido sulfúrico.
El torio se desintegra y produce "torón" (220-Rn) que es un emisor alfa y es peligroso. Por eso, debe almacenarse y manejarse en zonas especiales.