Th

Coating gloeidraad

Thorium heeft een zeer hoge elektronenemissie. Het wordt gebruikt in gloeidraden van elektronenbuizen en van kwikdamplampen met een hoog vermogen. De gloeidraden van wolfraam of iridium krijgen daarvoor een laagje thorium.

Kernkweekmateriaal

Als in een kernreactor 232Th aanwezig is, kan bij het invangen van neutronen de volgende reactie optreden:

232
90Th + 1
0Bn  ???  233
90Th

233
90Th            ???  233
91Pa + e

233
91Pa            ???  233
92U + e

Het aldus geproduceerde ²³³U kan als splijtstof dienen in sommige kernreactoren, meestal toegevoegd aan verrijkt uranium. Uitgaande van thorium wordt op deze wijze een splijtbaar materiaal ???gekweekt???. Men spreekt daarom van kweek- of broedreactoren.

Pellets reactor'brandstof'
 

In een nieuw type kernreactoren zou thorium in de toekomst mogelijk uraan kunnen vervangen als splijtstof. De kernen worden dan beschoten met hoog-energetische protonen, waarbij splitsing in talrijke deeltjes plaatsvindt. Dit zou het probleem van radioactief afval sterk verminderen. Thorium komt drie keer meer voor dan uranium en zou meer energie kunnen leveren dan uranium, steenkool en aardolie tezamen.

Lenzenglas

Als toevoeging aan glas verhogen thoriumverbindingen de brekingsindex en verminderen ze de aberratie (vervaging). Het zo verkregen glas is zeer geschikt voor lenzen van camera's en andere optische apparatuur.

Gloeikousje

Thoriumoxide vergroot de lichtopbrengst van gaslampen. Zulke lampen, onder meer gebruikt in tent, caravan of marktkraam, bevatten een gloeikousje. Dit wordt bij de productie in een mengsel van thorium- en ceriumnitraat gedompeld, waarna tijdens het gebruik (bij verbranding) de oxiden ontstaan (ca. 1% ceriumoxide). Door de thoriumoxidedeeltjes kunnen ze zeer heet worden en geven ze een helder licht.

Laboratoriumkroes

Bij de fabricage van porseleinen laboratoriumkroezen resulteert het gebruik van thoriumoxide in een zeer harde porseleinsoort.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

• elektrische contacten  (Th/Cu/Ag)
• katalysator voor de bereiding van salpeterzuur (Pt/Th)
• laselektroden (Th/Cu)
• straalmotoren (toevoeging aan legering ter verhoging van de hittebestendigheid)
• toevoeging aan magnesiumlegeringen (ter verhoging van de treksterkte)

In verbindingen

• keramische elektrolysecellen                                ThO2
• glas voor ontladingsbuizen                                   ThO2
• neutronenbron (samen met beryllium)                  thoriumverbindingen
• vuurvaste tegels                                                   ThO2

Naam

De naam thorium is een verwijzing naar de Germaanse oorlogsgod Thor.

Ontdekking

De Zweedse chemicus Jöns Jacob Berzelius (foto) toonde het element in 1828 aan als oxide (thoria) in een zwart mineraal dat hem was opgestuurd door de Deens-Noorse mineraloog Jens Esmark. Dit mineraal, voor het eerst aangetroffen op het Noorse eiland Løvøya,kreeg de naam thoriet.

In 1898 stelden de Pools-Franse natuurkundige Marie Curie en de Duitse chemicus Gerhard Carl Schmidt onafhankelijk van elkaar vast dat het thorium een radioactief element is.

Voorkomen

Bijna een duizendste procent van de aardkorst (om precies te zijn: 9,6.10^-4 %) bestaat uit thorium. Het staat op plaats 38 in de lijst van meest voorkomende elementen. De hoeveelheid thorium op aarde is grofweg driemaal zo groot als de hoeveelheid uranium (plaats 49) en vergelijkbaar met die van lood (plaats 36)

De belangrijkste thoriumhoudende mineralen zijn:

• euxeniet-(Y)                (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ti,Ta)₂O₆
• huttoniet                     ThSiO₄
• monaziet-(Ce)  (foto)  (Ce,La,Nd,Th)PO₄          tot 18 % Th
• thorianiet of orangiet  ThO₂
• thoriet                         (Th,U)SiO₄
• thorogummiet             Th(SiO₄)_1-x(OH)_4x

Winning

De belangrijkste wingebieden voor thoriumhoudende ertsen liggen in India, Brazilië, de Verenig­de Staten van Amerika, Canada, Australië, Rusland (Siberië), Sri-Lanka, Maleisië, Zuid-Afrika, Madagaskar, Noor­wegen en Turkije.

Thorium wordt echter in ruime hoeveelheden verkregen als nevenproduct bij de winning van zeldzame aarden en uranium(oxide). De thoriumopbrengst is daarbij groter dan de wereldwijde behoefte, waardoor de winning uit thoriumerts niet lonend is.

Vroeger

De Zweedse chemicus Jöns Jacob Berzelius maakte thorium door reductie van thoriumtetrachloride met kalium.

Tegenwoordig

Thorium is te bereiden door thoriumhoudende ertsen (vooral monaziet) op te lossen in een geconcentreerde natriumhydroxideoplossing (natronloog) of in zwavelzuur. Het is vervolgens via ionenwisseling of vloeistof-vloeistofextractie te isoleren.

Het zuivere metaal wordt bereid door elektrolyse van thoriumchloride, door reductie van thoriumchloride met calcium of natrium of door reductie van het oxide met calcium in een argonatmosfeer.

Zeer zuiver thorium is te verkrijgen via het zogenaamde Van Arkel-de Boer proces, in 1925 door de Nederlandse chemici Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer ontwikkeld voor het isoleren van zirkonium (zie aldaar).