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Thorium

 

[nach dem altgermanischen Gott Thor] das, -s, chemisches Symbol Th, ein chemisches Element aus der Reihe der Actinoide im Periodensystem der chemischen Elemente. Thorium ist ein radioaktives, ziemlich weiches und dehnbares, weiß glänzendes Schwermetall, das an der Luft rasch grauschwarz anläuft. Beim Erhitzen verbrennt es unter starker Wärmeentwicklung zu Thoriumdioxid, ThO₂. Von Wasser wird Thorium (auch beim Erwärmen) nur wenig angegriffen. In seinem chemischen Verhalten ähnelt das Thorium dem Zirkonium und den Elementen aus der Reihe der Actinoide. Natürlich vorkommendes Thorium besteht fast ausschließlich aus dem Thoriumisotop ²³²Th, das als Anfangsglied der Thoriumzerfallsreihe mit einer Halbwertszeit von 1,4 · 10¹⁰ Jahren als α-Strahler zerfällt; Endglied ist das Bleiisotop ²⁰⁸Pb (früher auch Thoriumblei genannt, Symbol ThD). Andere natürlichen Thoriumisotope treten in den natürlichen radioaktiven Zerfallsreihen auf (Radioaktivität, Übersicht): ²³⁴Th, ²³⁰Th (in der Uran-Radium-Reihe), ²²⁸Th (in der Thoriumreihe), ²³¹Th, ²²⁷Th (in der Uran-Actinium-Reihe).

 

Thorium kommt in zahlreichen Mineralen meist vergesellschaftet mit Uran oder Seltenerdmetallen vor. Einen besonders hohen Gehalt an Thorium hat das Mineral Thorianit; für die Gewinnung von Thorium haben Thorit und besonders Monazit (und Cheralith) sowie auch Thucholith Bedeutung. Zur Gewinnung von Thorium werden die aufbereiteten Erze zunächst mit Schwefelsäure oder Natronlauge aufgeschlossen und dann durch Fällungsreaktionen in Thoriumkonzentrate überführt. Zur Abtrennung von den noch erhaltenen Seltenerdmetallen werden die Konzentrate in Salpetersäure gelöst und das Thoriumtetranitrat, Th (NO₃)₄, durch Flüssig-flüssig-Extraktion (meist mit Tributylphosphat z. B. in Kerosin) isoliert. Aus den gereinigten Thoriumnitrat-Lösungen werden über mehrere Reaktionsschritte das Thoriumtetrafluorid, ThF₄, oder das Thoriumtetrachlorid, ThCl₄, hergestellt, die mit Calcium beziehungsweise Magnesium zum Thoriummetall reduziert werden. Besonders reines Thorium wird durch thermische Zersetzung (Aufwachsverfahren) von Thoriumtetrajodid, ThJ₄, oder auch durch Schmelzflusselektrolyse von Thoriumtetrachlorid in einem Schmelzbad aus Natriumchlorid (oder Natrium-/Kaliumchlorid) gewonnen.

 

Verwendung findet metallisches Thorium u. a. zur Herstellung spezieller Legierungen, z. B. für die Raketentechnik, von einigen Katalysatoren, z. B. für die Ammoniakverbrennung, und als Getter in der Vakuumtechnik. In der Kerntechnik besitzt Thorium Bedeutung als Kernbrennstoff und Brutstoff (Brüten). Der größte Teil des Thoriums wird in Form von Thoriumdioxid als hochtemperaturfestes und chemisch resistentes keramisches Material zur Herstellung u. a. von Schmelztiegeln für die Feinmetallurgie und für das chemische Laboratorium, zur Herstellung von Glühstrümpfen (Gasbeleuchtung), als Zusatz zu Spezialgläsern für elektrische Entladungsgefäße sowie als Katalysator für Hydrierungs- und Dehydrierungsreaktionen verwendet.

 

Thorium wurde 1828 von J. J. von Berzelius in einem (später Thorit genannten) norwegischen Mineral entdeckt.