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Tório

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Tório
ActínioTórioProtactínio
Ce
 
 
90
Th
 
        
        
                  
                  
                                
                                
Th
Tabela completaTabela estendida
Aparência
branco prateado


Amostra de tório, de pureza 99,9%, em uma ampola de vidro, ca. 0,1g.
Informações gerais
Nome,símbolo,númeroTório, Th, 90
Série químicaActinídeo
Grupo,período,blocon/a, 7, f
Densidade,dureza11724kg/m3, 3,0
Número CAS7440-29-1
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atómica232,0381u
Raio atómico(calculado)179pm
Raio covalente206±6pm
Raio de Van der Waalspm
Configuração electrónica[Rn] 6d2 7s2
Elétrons(pornível de energia)2, 8, 18, 32, 18, 10, 2(ver imagem)
Estado(s) de oxidação4, 3, 2
Óxidofracamente básico
Estrutura cristalinacúbica de faces centradas
Propriedades físicas
Estado da matériasólido
Ponto de fusão2115 K
Ponto de ebulição5061 K
Entalpia de fusão13,81kJ/mol
Entalpia de vaporização514kJ/mol
Temperatura crítica K
Pressão crítica Pa
Volume molarm3/mol
Pressão de vapor1Pa a 2633K
Velocidade do som2490m/s a 20°C
Classe magnética
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie K
Diversos
Eletronegatividade(Pauling)1,3
Calor específico120J/(kg·K)
Condutividade elétrica6,53·106S/m
Condutividade térmica54W/(m·K)
1.ºPotencial de ionização587kJ/mol
2.º Potencial de ionização1110 kJ/mol
3.º Potencial de ionização1930 kJ/mol
4.º Potencial de ionização2780 kJ/mol
5.º Potencial de ionizaçãokJ/mol
6.º Potencial de ionizaçãokJ/mol
7.º Potencial de ionizaçãokJ/mol
8.º Potencial de ionizaçãokJ/mol
9.º Potencial de ionizaçãokJ/mol
10.º Potencial de ionizaçãokJ/mol
Isótopos mais estáveis
isoANMeia-vidaMDEdPD
MeV
227Thtraços18,72dα6,146223Ra
228Thtraços1,9131aα5,520224Ra
229Thsintético7880aα5,168225Ra
230Thtraços75,380aα4,770226Ra
231Thtraços25,52hβ
α
0,389
4,213
231Pa
227Ra
232Th100%1,405·1010aα4,083228Ra
233Thsintético22,3minβ1,245233Pa
234Thtraços24,10dβ0,273234Pa
Unidades doSI &CNTP, salvo indicação contrária.

Tório é umelemento químico de símboloTh e denúmero atômico igual a 90 (90prótons e 90elétrons), commassa atómica aproximada de 232,0u. Àtemperatura ambiente, encontra-se noestado sólido. Foi descoberto em1828 porJöns Jacob Berzelius.[1] Seu descobridor deu-lhe este nome em homenagem aThor, deusescandinavo do trovão da antigareligião nórdica.[1]


Características principais

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O tório é ummetal natural, ligeiramenteradioativo. Quando puro, o tório é um metal branco prateado que mantém o seu brilho por diversos meses. Entretanto, em presença doar, escurece lentamente tornando-se cinza ou, eventualmente, preto. Oóxido de tório (ThO2), também chamado de "tória", apresenta um dospontos de ebulição mais elevados (3300 °C) de todos os óxidos. Quando aquecido no ar, o metal de tório inflama-se e queima produzindo uma luz branca brilhante. O tório é extraído datorita.

Aplicações

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Camadas de elétrons doátomo de tório.
  • O tório é uma potencial revolução energética em escala global.[2]Reatores nucleares à base de tório, como o indianoKAMINI, além de extremamente mais eficientes que os baseados emurânio, produzem consideravelmente menos subprodutos. O rejeito destes reatores também representa menos riscos que oplutônio (rejeito do urânio) por não ser tão útil na fabricação de armas e por sua radiação decair mais rapidamente.[3]
  • Em mantas (camisas) delampiões a gás. Estas mantas brilham intensamente quando aquecidas numa chama resultante da queima de um gás.
  • Como elemento deliga para aumentar aresistência mecânica e a resistência a elevadas temperaturas domagnésio.
  • O tório é usado para revestir fios detungstênio usados em equipamentos eletrônicos.
  • O tório foi usado emeletrodos para soldascerâmicas de alta resistência ao calor.
  • O óxido de tório é usado para controlar o tamanho das partículas detungstênio usados emlâmpadas elétricas.
  • O óxido de tório é usado em equipamentos delaboratório que são submetidos a elevadas temperaturas (cadinhos).
  • O óxido de tório adicionado avidro produz cristais com altoíndice de refração e baixa dispersão. Portanto, encontram uso emlentes de alta qualidade em câmeras e instrumentos científicos.
  • O óxido de tório tem sido usado como umcatalisador:
  • Com adatação do método de decaimentoUrânio – Tório emzircões é possível obter idades de rochas de mais de 500 milhões de anos. Foi com o desenvolvimento deste método na década de1950 que foi datada a idade daTerra em 4,56 bilhões de anos.
  • Como material para produzir combustívelnuclear. O tório-232 bombardeado comnêutrons produz o fissionávelisótopoU-233.
  • O dióxido de tório (ThO2) é um componente ativo doThorotrast, que foi usado no diagnóstico emradiografia. Este uso foi abandonado devido a naturezacarcinógena do Thorotrast.

História

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Indian Point Energy Center, emBuchanan (Nova Iorque), local da instalação do primeiro reator de tório do mundo.[4]

O tório foi descoberto em1828 peloquímicosuecoJöns Jacob Berzelius numóxido que denominou de "tória", nomeado desta forma em honra aodeus escandinavo do trovãoThor. O metal, denominado de tório, contido na tória, foi isolado por Berzelius, em1829, aquecendo num tubo de vidropotássio comfluoreto de tório.

O metal não tinha nenhuma aplicação até ainvenção da lâmpada de manta, um dispositivo de iluminação, em1885, porAuer von Welsbach. O nomeIonio foi usado para umisótopo do tório no início do estudo daradioatividade. Com o advento daeletricidade, e devido ao caráter de radioativo do tório, esta aplicação diminuiu bastante. Com a descoberta daradioatividade, o tório passou a ter uma aplicação relevante nesta área devido a invenção dos reatores de tório na década de 50, que seriam mais seguros, mais limpos e mais produtivos do que as termonucleares atuais.[5]

O primeiroreator de tório do mundo foi instalado no I.P.E.C. (Indian Point Energy Center) em 1962.[4] Apesar disso, o governo americano interrompeu as pesquisas em 1973, porque essas usinas não produziamplutônio paraarmas nucleares.[5] NoBrasil, o esforço parapesquisa e desenvolvimento de reatores "movidos" a tório foi iniciado no final dosanos 1950, com oGrupo do Tório, centrado na UFMG (Universidade Federal de Minas Gerais).[6][7] Oacordo nuclear Brasil-Alemanha, de 1975, encerrou estas pesquisas.[8] Em Outubro de 1996, noRio de Janeiro, o físico italianoCarlo Rubbia apresentou o projeto de um reator de tório que, segundo ele, seria seguro e eficiente.[9]

Posteriormente os ingleses[10] e chineses retomariam os estudos sobre esta fonte de energia em 2011.[5][11]

Ocorrência

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Monazita, uma terra-rara-e-fosfato-de-Tório é a principal fonte mundial de Tório.

O tório é encontrado em quantidades pequenas na maioria dasrochas esolos, onde é aproximadamente três vezes mais abundante do que ourânio, e é aproximadamente tão comum quanto ochumbo. O solo contém geralmente uma média de 6ppm de tório. O tório ocorre em diversosminerais, sendo o mais comum o mineral deterra rara de tório-fosfato (como as deCatalão-Ouvidor emGoiás),monazita, que contém até 12% de óxido de tório, ou atorianita (70% de tório).[12] Há depósitos substanciais em vários países, sendo que as maiores fontes mundiais de tório são encontrados nosEstados Unidos,Madagascar,Índia,Sri Lanka eAustrália. AsondaLunar Prospector detectou a presença de tório naLua[13][14] enquanto que aMars Odyssey encontrou-o também emMarte.[15]

O tório-232decai muito lentamente (ameia-vida desteisótopo é aproximadamente três vezes a idade da Terra), Outros isótopos de tório ocorrem nasérie de decaimento do tório e urânio. A maioria destes são de curta duração, portanto, muito mais radioativos que o th-232, embora em quantidades insignificantes.

Ciclo

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Nociclo do combustível nuclear tório, otório-232 absorve umnêutron em umreator de nêutrons rápidos ou numreator a nêutrons térmicos. O tório-233 passa por umdecaimento beta convertendo-se emprotactínio-233 e depois emurânio-233, que por sua vez é usado como combustível. Assim, como ourânio-238, o tório-232 é ummaterial fértil.

nneutron+Th90232Th90233βPa91233βU92233fuel{\displaystyle {\ce {{\overset {neutron}{n}}+ ^{232}_{90}Th -> ^{233}_{90}Th ->[\beta^-] ^{233}_{91}Pa ->[\beta^-] {\overset {fuel}{^{233}_{92}U}}}}}
Reações do tório.

Depois de iniciar o reator com U-233 existente ou algum outromaterial físsil, comourânio-235 ouplutônio-239, pode ser criado um ciclo de reprodução semelhante, mas mais eficiente[16] do que com U-238 e plutônio. O T-232 absorve umnêutron para se tornar T-233, que decai rapidamente para protactínio-233. O protactínio-233, por sua vez, decai commeia-vida de 27 dias para U-233. Em alguns projetos de MSR's (reatores a sal fundido) o Pa-233 é extraído e protegido de nêutrons (que poderiam transformá-lo em Pa-234 e depois emurânio-234), até que decaiu em U-233. Isso é feito para melhorar a taxa de reprodução que é baixa em comparação com reatores rápidos.

O tório é pelo menos 4-5 vezes mais abundante na natureza do que todos osisótopos de urânio combinados; está distribuído de maneira bastante uniforme ao redor daTerra, com muitos países tendo grandes suprimentos dele;[17] a preparação deste combustível não requer processos de enriquecimento difíceis e caros; seu ciclo do cria principalmente urânio-233 contaminado comurânio-232, o que o torna mais difícil de usar em umaarma nuclear normal pré-montada que é estável por longos períodos de tempo (infelizmente, as desvantagens são muito menores para armas de uso imediato ou onde montagem ocorre imediatamente antes do tempo de uso); a eliminação de pelo menos a porção transurânica do problema dolixo nuclear é possível no MSR e em outros projetos dereatores reprodutores.

Um dos primeiros esforços para usar um ciclo de combustível de tório ocorreu noLaboratório Nacional de Oak Ridge na década de 1960. Um reator experimental foi construído com base na tecnologia de reator desal fundido para estudar a viabilidade de tal abordagem, usando sal defluoreto de tório mantido quente o suficiente para ser líquido, eliminando assim a necessidade de fabricar elementos combustíveis. Esse esforço culminou no MSRE (Molten-Salt Reactor Experiment -reator experimental a sal fundido) que usou 232T como material fértil e U-233 como combustível físsil. Devido à falta de financiamento, o programa MSR foi descontinuado em 1976.

O tório foi usado comercialmente pela primeira vez no reatorIndian Point Energy Center, que começou a operar em 1962. O custo de recuperar o U-233 do combustível usado foi considerado antieconômico, pois menos de 1% do tório foi convertido em U-233. O gestor da usina substituiu o combustível por urânio, que foi usado até 1974, quando o reator foi desligado permanentemente.[18]

Isótopos

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O tório natural é composto de 1isótopo:232Th. 25radioisótopos foram identificados, sendo o mais abundante e/ou estável o232Th commeia-vida de 14,05 bilhões de anos,230Th com meia-vida de 75 380 anos,229Th com meia-vida de 7 340 anos, e228Th com meia-vida de 1,92 anos. Todos os demais isótoposradioativos tem meias-vidas abaixo de 30 dias, e a maioria destes com meias-vidas inferiores a 10 minutos. Este elemento apresenta 1meta estado.

Asmassas atômicas do tório variam de 212u (212Th ) até 236 u (236Th ).

Precauções

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O metal pulverizado de tório é frequentementepirofórico e deve ser manuseado com cuidado. O tório se desintegra com a produção eventual de "thoron", um isótopo doradônio (220-Rn). O gás de radônio apresentaradiação perigosa. Consequentemente, uma ventilação boa das áreas onde o tório é armazenado ou manuseado é essencial.

A exposição ao tório contido no ar pode conduzir a um aumento do risco de contraircâncer dospulmões,pâncreas esangue. Este elemento não tem nenhum papel biológico conhecido.

Todas as reservas de tório daTerra têm mais energia que todo ourânio,petróleo,carvão e todos os tipos de combustíveis juntos (excetuando a madeira).[carece de fontes?]

Compostos

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Oshalogenetos são conhecidos nos estados de oxidação de +4.

Número de oxidaçãoFClBrI
+4Fluoreto de tório(IV)
ThF4
branco
Cloreto de tório(IV)
ThCl4
branco
Brometo de tório(IV)
ThBr4
branco
Iodeto de tório(IV)
ThI4
amarelo

Ver também

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Referências

  1. abDavis, Graeme.Thor: Viking God of Thunder. Bloomsbury Publishing, 2013, pág. 70, (em inglês).ISBN 9781782009443 Consultado em 25 de março de 2023.
  2. «Energy from Thorium». Consultado em 7 de agosto de 2018 
  3. Kurzgesagt – In a Nutshell (1 de abril de 2015),3 Reasons Why Nuclear Energy Is Awesome! 3/3 |acessodata= requer|url= (ajuda)
  4. abM. Dukert, Joseph (1970).«THORIUM and the Third Fuel»(PDF).Office of Scientific and Technical Information (em inglês), pág. 31. Consultado em 11 de outubro de 2020 
  5. abcAmbrose Evans-Pritchard (2011).«Safe nuclear does exist, and China is leading the way with thorium»(HTML).The Daily Telegraph (em inglês).The Daily Telegraph. Consultado em 14 de julho de 2014 
  6. Soares, Verônica (30 de março de 2018).«Criação do Instituto de Pesquisas Radioativas». Departamento de Física/UFMG. Consultado em 30 de março de 2022 
  7. José de Pontes Saraiva, Gerardo (agosto de 2007).«Cadernos de Estudos Estatégicos - Energia nuclear no Brasil fatores internos e pressões externas»(PDF).Escola Superior de Guerra. Consultado em 30 de março de 2022 
  8. Redação do Site Inovação Tecnológica (13 de dezembro de 2006).«Reator de tório poderá ser solução para geração mundial de energia». Inovação Tecnológica. Consultado em 30 de março de 2022 
  9. Torres, Sérgio (29 de outubro de 1996).«Cientista mostra reator não-poluente».Folha de S. Paulo. Consultado em 30 de março de 2022 
  10. Rebecca Boyle (2011).«Pocket Particle Accelerators Like This One Could Bring Safer Nuclear Power to Neighborhoods»(HTML).Popular Science (em inglês). Popular Science. Consultado em 14 de julho de 2014 
  11. RICHARD MARTIN (2011).«China Takes Lead in Race for Clean Nuclear Power»(HTML).Wired (em inglês).Wired. Consultado em 14 de julho de 2014 
  12. «Radioatividade comprovada». FlexQuest/Universidade Federal Rural de Pernambuco. Consultado em 4 de outubro de 2020 
  13. Evans, Ben (7 de janeiro de 2018).«Rediscovering the Moon: 20 Years Since Lunar Prospector». AmericaSpace (em inglês). Consultado em 4 de outubro de 2020 
  14. Peplow, Mark (29 de julho de 2004).«Odyssey of a Moon rock».Nature (em inglês). Consultado em 4 de outubro de 2020 
  15. «Lunar & Planetary Lab at The University of Arizona». (em inglês). Consultado em 4 de outubro de 2020 
  16. Katusa, Marin (16 de fevereiro de 2012).«The Thing About Thorium: Why The Better Nuclear Fuel May Not Get A Chance».Forbes (em inglês). Consultado em 8 de maio de 2022 
  17. IAEA (maio de 2005).«Thorium fuel cycle - Potential benefits and challenges»(PDF).Agência Internacional de Energia Atómica (em inglês). Consultado em 8 de maio de 2022 
  18. Alvarez, Robert (fevereiro de 2014).«NUCLEAR INFORMATION AND RESOURCE SERVICE. Thorium Reactors: Their Backers Overstate the Benefits»(PDF).Institute for Policy Studies (em inglês). Consultado em 8 de maio de 2022 

Ligações externas

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