Úvod
Thorium (Th) je slabě radioaktivní chemický prvek stříbřitě bílé barvy, který na vzduchu postupně tmavne. S protonovým číslem 90 se řadí do skupiny aktinoidů. V přírodě se nevyskytuje v ryzí podobě, ale je obsažen v nerostech. Jeho hlavním zdrojem je minerál monazit, který se těží v podobě písku především v Indii, Brazílii a Austrálii. Thorium je v zemské kůře přibližně třikrát hojnější než uran a je považováno za klíčový prvek pro budoucí, bezpečnější typy jaderných reaktorů, které by produkovaly méně radioaktivního odpadu.
Vlastnosti
Thorium (Th), prvek s protonovým číslem 90, je stříbřitě bílý, radioaktivní kov patřící mezi aktinoidy. Na vzduchu postupně tmavne až černá kvůli tvorbě oxidové vrstvy. Je poměrně měkký, kujný a tažný. Vyznačuje se vysokou hustotou a také jednou z nejvyšších teplot tání mezi aktinoidy, což ho činí odolným vůči teplu. Všechny jeho izotopy jsou nestabilní, přičemž nejběžnější izotop, thorium-232, má extrémně dlouhý poločas rozpadu, přesahující stáří Země. Rozpadá se prostřednictvím alfa záření. V chemických sloučeninách se nejčastěji vyskytuje v oxidačním stavu +4, přičemž jeho oxid thoričitý (ThO2) je keramický materiál s mimořádně vysokým bodem tání.
Vznik názvu
Původ názvu thorium sahá do severské mytologie. Prvek objevil v roce 1828 švédský chemik Jöns Jacob Berzelius a pojmenoval jej na počest Thóra, mocného boha hromu a blesku. Tento název měl symbolizovat sílu a potenciál, který se v nově objevené látce skrýval.
Objev
Thorium bylo poprvé identifikováno v roce 1828 švédským chemikem Jönsem Jacobem Berzeliem. Ten analyzoval vzorek vzácného černého minerálu, který mu poslal norský mineralog Morten Thrane Esmark z norského ostrova Løvøya. Berzelius pojmenoval nový prvek na počest severského boha hromu, Thóra. Zajímavostí je, že se Berzelius původně domníval, že thorium objevil již v roce 1815, ale později se ukázalo, že šlo o yttrium. Radioaktivita thoria byla objevena až o sedmdesát let později, roku 1898, nezávisle Gerhardem Schmidtem a Marií Curie. Jeho nejdůležitější historické využití spočívalo v žárových punčoškách plynových lamp.
Výskyt v přírodě
Thorium se v zemské kůře vyskytuje v relativně hojném množství, přibližně třikrát až čtyřikrát častěji než uran. Nikdy se nenachází v čisté kovové formě, ale je součástí různých minerálů. Jeho hlavním komerčním zdrojem je monazit, což je fosfátový písek obsahující kromě thoria také prvky vzácných zemin. Dalšími významnými minerály jsou thorit a thorianit. Těžba probíhá především v Austrálii, Indii a Brazílii. Získávání začíná drcením rudy a následným loužením v horké kyselině sírové nebo hydroxidu sodném. Tím se thorium převede do roztoku, z něhož se následně selektivně sráží a čistí. Kov se připravuje redukcí jeho sloučenin.
Využití
Thorium nachází uplatnění především jako potenciální palivo v jaderných reaktorech nové generace, které slibují vyšší bezpečnost a menší množství radioaktivního odpadu. V metalurgii se používá ve slitinách s hořčíkem pro letecký a kosmický průmysl díky jejich pevnosti a odolnosti vůči vysokým teplotám. Historicky bylo klíčové v plynových punčoškách, kde jeho oxid při zahřátí jasně zářil. V optice zlepšuje vlastnosti čoček a v TIG svařování stabilizuje oblouk v thoriovaných elektrodách. V přírodě je thorium významným zdrojem vnitřního tepla Země, jehož pomalý radioaktivní rozpad přispívá k udržování geotermální energie.
Sloučeniny
V přírodě se thorium vyskytuje hlavně ve formě oxidu thoričitého (ThO₂) v minerálu thorianit a jako křemičitan thoričitý (ThSiO₄) v thoritu. Nejčastěji je však součástí komplexních minerálů, jako je monazit, kde doprovází prvky vzácných zemin. Člověk vyrábí vysoce čistý oxid thoričitý pro průmyslové aplikace, například pro keramiku s extrémně vysokým bodem tání. Klíčovou umělou sloučeninou je fluorid thoričitý (ThF₄), základní složka paliva v pokročilých reaktorech s roztavenými solemi. Dříve se také vyráběl dusičnan thoričitý pro výrobu plynových punčošek a nechvalně proslulý Thorotrast, dříve používaná radiokontrastní látka.
Zajímavosti
Veškeré přírodní thorium je tvořeno jediným izotopem, thoriem-232, jehož poločas rozpadu je přibližně 14,05 miliardy let, což je déle než stáří samotného vesmíru. Na rozdíl od uranu není thorium štěpné, ale takzvaně plodivé. To znamená, že samo o sobě nedokáže udržet řetězovou reakci, ale po pohlcení neutronu se přeměňuje na štěpný izotop uran-233. Díky této vlastnosti jsou thoriové reaktory považovány za bezpečnější a odolnější vůči zneužití pro výrobu jaderných zbraní. Odhaduje se, že zemská kůra obsahuje asi třikrát více thoria než uranu.
