حقائق حول عنصر الثوريوم

حقائق حول الثوريوم.

بعض الحقائق

العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 90Z=
الرمز الذري (في الجدول الدوري للعناصر): Th
الوزن الذري (متوسط كتلة الذرة): 232.0
الكثافة: 6.8 أوقية لكل بوصة مكعبة (11.7 جرام لكل سم مكعب)
الحالة الفيزيائية في درجة حرارة عادية : صلبة
نقطة الانصهار: 3182 درجة فهرنهايت (1750 درجة مئوية)
درجة الغليان: 8654 درجة فهرنهايت (4790 درجة مئوية)
عدد النظائر الطبيعية (ذرات من نفس العنصر مع عدد مختلف من النيوترونات): هناك أيضًا ما لا يقل عن 8 نظائر مشعة تم إنشاؤها في المختبر.
النظائر الأكثر شيوعًا: Th-232 (100 في المئة من وفرة الطبيعية)

تاريخ الإكتشاف

معركة ثور ضد يوتنار (1872) المصدر : مارتن إسكيل وينج Marten Eskil Winge

في عام 1815، كان لـ (يونس جاكوب بيرزيليوس-Jöns Jakob Berzelius)، عالم كيمياء سويدي، اعتقاد على أنه اكتشف عنصرًا جديدًا من الأرض، أطلق عليه اسم ثوريوم (Thorium) نسبة لثور Thor، إله الحرب الإسكندنافية (Thor, the Norse god of war)، وفقًا لما ذكره المؤرّخ الهولندي بيتر (فان دير كروغت-Peter van der Krogt) في عام 1824، ومع ذلك، فقد تقرر أن المعدن كان في الحقيقة هو الفوسفات الإيتريوم (yttrium phosphate) .

في عام 1828، تلقى بيرزيليوس (Berzelius) عيّنة من المعدن الأسود وجدت في جزيرة Løvø قبالة ساحل النرويج من قبل (هانز مورتن ثرين إسمارك-Hans Morten Thrane Esmark)، عالم معادن نرويجي، وكان المعدن يحتوي على ما يقرب من 60 في المئة من عنصر غير معروف، أخذ اسم الثوريوم. كان قد أطلق على المعدن اسم ثوريت.

كما احتوى هذا الأخير على العديد من العناصر المعروفة، بما فى ذلك الحديد والمنغنيز والرصاص والقصدير واليورانيوم، وفقًا لما ذكره تشيميكول (Chemicool).

قام بيرزيليوس بعزل الثوريوم أولًا عن طريق خلط أكسيد الثوريوم التي وُجدت في المعدن مع الكربون لإنشاء كلوريد الثوريوم، ومن ثَم يتفاعل مع البوتاسيوم لإنتاج الثوريوم وكلوريد البوتاسيوم، وفقًا لما ذكره تشيميكول.

اكتشف عالم الكيمياء الألماني (جيرهارد شميدت-Gerhard Schmidt)، و الفيزيائية البولندية، (ماري كوري-Marie Curie)، أن الثوريوم كان مشعًا بشكل مستقل في عام 1898 لبضعة أشهر، وفقًا لما ذكره تشيميكول. ويرجع الفضل الكبيرلشميدت في هذا الاكتشاف.

كما اكتشف الفيزيائي النيوزيلندي، (إرنست روثرفورد-Ernest Rutherford)، و الكيميائي الإنجليزي، (فريدريك سودي-Frederick Soddy)، أن الثوريوم يتحلل بمعدل ثابت إلى عناصر أخرى، تعرف أيضًا بنصف عمر العنصر، وفقًا لمختبر لوس ألاموس الوطني(Los Alamos National Laboratory).

وقد كان هذا العمل حاسمًا في تعزيز فهم العناصر المشعة الأخرى.

وفي عام 1925 قام (أنطون إدوارد فان أركيل-Eduard van Arkel) و(جان هاندريك دي بور -Jan Hendrik de Boer)، وهما عالما كيمياء هولنديين، بعزل معدن ثوريوم ذو نقاء عالٍ، وفقًا لما أورده مختبر لوس ألاموس الوطني.

هل تعلم ؟

في حالته السائلة، الثوريوم لديه درجة حرارة أكبر من أي عنصر آخر، ما يقارب 5500 درجة فهرنهايت (3000 درجة مئوية) أي بين نقطتي الذوبان والغليان، وفقًا لـ تشيميكول (Chemicool).
لدى ثاني أكسيد الثوريوم أعلى نقطة انصهار بين جميع الأكاسيد المعروفة، وفقًا لـ تشيميكول.
الثوريوم وفير مثل الرصاص وثلاث مرات على الأقل مثل اليورانيوم، وفقًا لـ لينتيش (Lenntech).
وفرة الثوريوم في قشرة الأرض هي 6 أجزاء في المليون على مستوى الوزن، وفقًا لـ تشيميكول. وفقًا للجدول الدوري، الثوريوم هو العنصر الحادي والأربعين الأكثر وفرة في قشرة الأرض.
يتم استخراج الثوريوم بشكل رئيسي من أستراليا وكندا والولايات المتحدة وروسيا والهند، وفقًا لاتحاد تعليم المعادن (Minerals Education Coalition).
تم العثور على مستويات الثوريوم في الصخور والتربة والمياه والنباتات والحيوانات، وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية (إيبا) (U.S. Environmental Protection Agency EPA).
يتم العثور على تركيزات أعلى من الثوريوم عادة في المعادن مثل الثوريت، الثوريانيت، المونازيت، ألانيت، والزركون، وفقًا لمختبر لوس ألاموس الوطني.
النظير الأكثر استقرارًا من الثوريوم، Th-232، لديه نصف عمر يقدر بـ 14 مليار سنة، وفقًا لوكالة حماية البيئة.
وفقًا لمختبر لوس ألاموس، يتم إنشاء الثوريوم في النوى من المستعرات الأعظمية ثم تنتشر في جميع أنحاء المجرة خلال الانفجارات.
وقد استخدم الثوريوم منذ عام 1885 في عبوات الغاز، التي توفر الضوء في مصابيح الغاز، وفقًا لمختبر لوس ألاموس، وبسبب نشاطها الإشعاعي، تم استبدال هذا العنصر بعناصر نادرة أخرى غير مشعة.
كما يستخدم الثوريوم لتعزيز المغنيزيوم، وطلاء سلك التنغستن في المعدات الكهربائية، والتحكم بحجم حبوب التنغستن في المصابيح الكهربائية، ودرجة الحرارة العالية، في النظارات، الكاميرا والعدسات العلمية، كما يعد مصدرًا للطاقة النووية، وفقًا لمختبر لوس ألاموس.
وتشمل الاستخدامات الأخرى للثوريوم السيراميك المقاوم للحرارة، ومحركات الطائرات، وفي المصابيح الكهربائية، وفقًا لـ تشيميكول.
وفقًا لـ لينتيش، تم استخدام الثوريوم في معجون الأسنان حتى تم اكتشاف مخاطر الإشعاع.
يشارك الثوريوم واليورانيوم في تسخين الأرض الداخلية، وفقًا لاتحاد تعليم المعادن(Minerals Education Coalition).
يمكن أن يتسبب الكثير من التعرض للثوريوم بأمراض الرئة وسرطان الرئة والبنكرياس، وتغيير الوراثة، وأمراض الكبد، وسرطان العظام، والتسمم المعدني، وفقًا لـ لينتيش.

البحث الحالي

أشار مقالًا للجمعية الملكية للكيمياء(The Royal Society of Chemistry)، لوجود بحث يجري لاستخدام الثوريوم كوقودٍ نووي، الثوريوم المستخدم في المفاعلات النووية يوفر العديد من الفوائد مقارنة باستخدام اليورانيوم:

الثوريوم هو أكثر ثلاث إلى أربع أضعاف وفرة من اليورانيوم.
يُستخرج الثوريوم بسهولة أكبر من اليورانيوم.
المفاعلات الثورية الفلورية السائلة (-LFTR-Liquid Fluoride Thorium Reactors) لديها نفايات قليلة جدًا مقارنة بالمفاعلات التي يعمل بها اليورانيوم.
يتم تشغيل مفاعلات LFTR في الضغط الجوي العادي بدلًا من 150 إلى 160 مرة من الضغط الجوي المطلوب حاليًا.
الثوريوم أقل إشعاعًا من اليورانيوم.

ووفقًا لورقة بحثية أعدها باحثوا وكالة ناسا عام 2009، ألبرت ج. جوهاش (Albert J. Juhasz) وريتشارد أ. راريك (Richard A. Rarick) وراجموهان رانغاراجان (Rajmohan Rangarajan) ، تم تطوير مفاعلات الثوريوم في مختبر (أوك ريدج الوطني-The Oak Ridge National) في الخمسينات تحت إشراف ألفين واينبرغ (Alvin Weinberg) لدعم برامج الطائرات النووية. توقف البرنامج في عام 1961 لصالح التكنولوجيات الأخرى. وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء(The Royal Society of Chemistry)، تم التخلي عن مفاعلات الثوريوم لأنها لم تنتج الكثير من البلوتونيوم كالمفاعلات التي تعمل باليورانيوم. في ذلك الوقت، كانت البلوتونيوم المصنوعة من الأسلحة، وكذلك اليورانيوم، سلعة ساخنة بسبب الحرب الباردة.

ولا يُستخدم الثوريوم كوقود نووي، ولكنه يُستخدم فى صنع اليورانيوم233 – (uranium-233) ونظير اليورانيوم الاصطناعي وفقًا لما ذكرته وكالة ناسا.

يمتص ثوريوم-232 (Thorium-232) أولًا النيوترون، وإنشاء الثوريوم -233، الذي يتحلل لبروتاكتيوم -233 (protactium-233) على مدى أربع ساعات تقريبًا، ويتحلل البروتاكتيوم -233 ببطء إلى اليورانيوم -233 على مدى نحو عشرة أشهر،ثم يستخدم اليورانيوم -233 في المفاعلات النووية كوقود.

مصادر إضافية :