Thorium

Thorium ist ein chemisches Element aus der Gruppe der Actinoiden und in reiner Form ein silberglänzendes Metall, das nur sehr langsam - über einen Zeitraum von Wochen oder Monaten - seinen Glanz durch die Bildung einer Oxidschicht verliert.

Auf Grund seiner Radioaktivität und seiner Toxizität findet Thorium als Metall oder in Form seiner Verbindungen - ausserhalb der Nukleartechnik - heute nur wenig Anwendung.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Thorium

Bezeichnung:Thorium Symbol:Th Ordnungszahl:90 Atommasse:232,0377(4) u Periodensystem-Stellung:Actinoide, 7. Periode, f-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Actinoide, Metalle. Entdeckung:1829 - Jöns Jakob Berzelius, Esmark. Bedeutung des Namens:Thor - germanischer Gott. Historische Bezeichnungen:Ionium (Th-230); Donarium (Dt), Wasmium (Wa) (früher verwendet); Carolinium (irrtümlich). Englischer Name:Thorium CAS-Nummer:7440-29-1 InChI-Key:ZSLUVFAKFWKJRC-UHFFFAOYSA-N

Das Thorium-Atom

Das Th-Atom - und damit das chemische Element Thorium - ist eindeutig durch die 90 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Thorium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Thorium-Isotope bzw. Thorium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Thorium-Vorkommen bestehen aus einem Gemisch verschiedener Isotope; die relative Atommasse wird daher mit 232,0377(4) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f	7s	7p
Th	90	[Rn] 6d² 7s²	2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10		2	6	2		2

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Thrium-Atom zu entfernen.

1. IE:

6,3067 eV

2. IE:

11,9 eV

3. IE:

20,0 eV

4. IE:

28,8 eV

5. IE:

6. IE:

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Thorium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
109651	20472	19693	16300

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
5182	4830	4046	3491	3332

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
1330	1168	966,4	712,1	675,2	342,4	333,1

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
290	229	182	92,5	85,4

PI	PII	PIII
6s	6s_1/2	6p_3/2
41,4	24,5	16,6

Weitere Daten

Atomradius:180 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:206(6) pm (nach Cordero et al.)
175 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
143 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
136 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:19,80 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,969; ω_L1: 0,159; ω_L2: 0,503; ω_L3: 0,424 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,04; F₁₃: 0,62; F₂₃: 0,103 Austrittsarbeit:3,47 eV Termsymbol:³F₂

Ionenradius

Ionenradien des Th(IV)-Kations in Abhängigkeit von der Koordinationszahl in Picometern pm:

Ion	KoZ	I_effektiv	I_kristall	Anmerkungen
Th⁴⁺ Th⁴⁺ Th⁴⁺ Th⁴⁺	6 8 10 12	94 105 113 121	108

Spektrallinien des Thoriums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Thoriums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Thoriums

Das radioaktive Element besitzt vier Valenzelektronen und tritt in den Thorium-Verbindungen auch bevorzugt in der höchsten Oxidationsstufe +IV auf.

Das reine Metall ist recht elektropositiv und chemisch reaktiv. Unter normalen Umgebungsbedingungen ist Thorium stabil; fein verteiltes Metall ist jedoch pyrophor, d. h., es kann bei niedrigen Temperaturen an der Luft spontan mit Sauerstoff reagieren, wobei viel Energie frei wird.

Erhitzt man metallisches Thorium an der Luft, dann verbrennt es mit hellweißer Flamme zu Thoriumdioxid.

Mit Wasser reagiert Thorium bei Raumtemperatur nur langsam.

Chemische Daten

Elektronegativität:1,30 nach PaulingElektronaffinität:1,17 eV bzw. 112,72 kJ mol^-1Oxidationsstufen:+ 4 (+ 3, + 2)

Standardpotentiale

Normalpotential des Thoriums:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-2,48	+ IV	Thorium(IV)-hydroxid	Th(OH)₄	+ 4 e^-	⇔	Th + 4 OH^-	Thorium	0
-1,899	+ IV	Thorium(IV)-Kation	Th⁴⁺	+ 4 e^-	⇔	Th	Thorium	0
-1,789	+ IV	Thorium(IV)-oxid	ThO₂ + 4 H⁺	+ 4 e^-	⇔	Th + 2 H₂O	Thorium	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Thoriums

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen elementaren Thoriums auf.

Schmelzpunkt:1750 °C Schmelzenthalpie (molar):13,81 kJ mol^-1 Siedepunkt:4785 °C Verdampfungsenthalpie:543,9 kJ mol^-1 Wärmekapazität:26,230 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,113 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:160 K Thermische Leitfähigkeit:54,0 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:11,0 μm m^-1 K^-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:6,67 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:157 nΩ m bei 0 °C Dichte:11,724 g cm^-3 Elastizitätsmodul:78,3 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):54,3 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0184 GPa^-1 300 K Poisson-Zahl:0,27 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:kubisch-flächenzentriert - fcc Härte:nach Mohs: 3,0
nach Vickers: 0,35 GPa
nach Brinell: 0,4 GPa Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:132 × 10^-6 cm³ mol^-1 bei 25 °C Schallgeschwindigkeit:2490 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0,0 kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
602,0 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:560,7 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:51,8 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
190,2 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Externe Informationsangebote

Informationen, Daten zum Element

Thorium-Verbindungen
Übersicht über die wichtigsten Verbindungen des Thoriums, Eigenschaften, Mineralien, Literatur

Atome, Orbitale, Radiochemie

Thorium-Zerfallsreihe
Grafische Darstellung

Gruppenelemente - Informationen

Actinoide
Vorlesungsskript. Uni Freiburg

Einzelne Verbindungen

Thorium und Thoriumverbindungen
Chemikalien-Datenbank: Physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Geochemie und Biogeochemie

Thoriumhaltige Minerale
Informationen zum Thorium und den Thoriummineralien. Mineralien Atlas

Toxikologie, Medizin, Physiologie

Toxikologie des Thoriums
Toxische Eigenschaften des Thoriums. Gifte.de

Dissertationen

Aktivitätstransport
Der Aktivitätstransport von natürlich bedingtem Thorium in der Inkorporationsüberwachung. Dissertation, 2001. RWTH Aachen

Newsarchiv

Entwicklung einer Thoriumkern-Uhr

Genauer als die beste Atomuhr: Mit vier Millionen Euro fördert die EU ein internationales Forschungsprojekt, das von der TU Wien geleitet wird. Ziel ist die Entwicklung einer Thorium-229-Atomkernuhr, deren Genauigkeit alle heutigen Messmethoden in den Schatten stellen soll.

[Bildquelle: TU Wien]

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 15.05.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/thorium.php