Θόριο

Εντατικές ιδιότητες

Το θόριο είναι ήπια μαλακό, παραμαγνητικό, στιλπνό ασημόγκριζο μέταλλο της ομάδας των ακτινίδων. Στον περιοδικό πίνακα βρίσκεται στα δεξιά του ακτινίου, αριστερά του πρωτακτινίου και κάτω από το δημήτριο. Το καθαρό θόριο είναι πολύ όλκιμο και όπως είναι συνηθισένο στα μέταλλαμ μπορεί να πστεί ψυχρή έλαση, swaged και drawn. Σε θερμοκρασία δωματίιου, το μεταλλικό θόριο έχει εδροκεντρωμένη κρυσταλλική δομή· έχει δύο άλλες μορφές, μία σε υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 1360 °C· χωροκεντρωμένο κυβικό) και μία σε υψηλή πίεση (περίπου 100 GPa· χωροκεντρωμένο τετραγωνικό).
Το θόριο έχει μέτρο συμπίεσης (ένα μέτρο της αντίστασης ενός υλικού σε συμπίεση) 54 GPa, περίπου όσο και ο κασσίτερος (58,2 GPa). Το αλουμίνιο έχει 75,2 GPa· ο χαλκός 137,8 GPa· και ο ανθρακοχάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα έχει 160–169 GPa. Το θόριο είναι τόσο σκληρό όσο περίπου ο μαλακός χάλυβας, οπότε όταν θερμαίνεται μπορεί να υποστεί έλαση σε φύλλα και να μετατραπεί σε σύρμα.
To θόριο έχει σχεδόν τη μισή πυκνότητα του ουρανίου και του πλουτωνίου και είναι σκληρότερο και από τα δύο. Γίνεται υπεραγώγιμο κάτω από θερμοκρασία 1.4 K. Το σημείο τήξης του θορίου είναι 1750 °C και υπερβαίνει τα αντίστοιχα του ακτινίου (1227 °C) και του πρωτακτινίου (1568 °C). Έχοντας θέση στην αρχή της περιόδου 7, η οποία εκτείνεται από το φράγκιο μέχρι το θόριο, α σημεία τήξης των στοιχείων αυξάνονται (όπως σε άλλες περιόδους), επειδή ο number of delocalised electrons each atom contributes increases from one in francium to four in thorium, leading to greater attraction between these electrons and the metal ions as their charge increases from one to four. Μετά το θόριο υπάρχει μια εκ νέου πτωτική τάση στα σημεία τήξης από το θόριο στο πλουτώνιο, όπου ο αριθμός των ηλεκτρονίων f αυξάνεται από περίπου 0.4 σε περίπου 6: αυτή η τάση οφείλεται στον αυξανόμενο υβριδισμό των τροχιακών 5f και 6d και στην δημιουργία κατευθυντικών δεσμών που οδηγούν σε πιο περίπλοκες κρυσταλλικές δομές και αποδυναμωμένους μεταλλικούς δεσμούς. (H μέτρηση f-ηλεκτρονίων για το θόριο είναι μη ακέραια λόγω της επικάλυψης των 5f–6d.) Μεταξύ των ακτινίδων μέχρι το καλιφόρνιο, που μπορούν να ερευνηθούν τουλάχιστον σε ποσότητες χιλιοστογραμμαρίων, το θόριο έχει το υψηλότερο σημείο τήξης και σημείο βρασμού και τη δεύτερη χαμηλότερη πυκνότητα· μόνο το ακτίνιο είναι ελαφρύτερο. Το σημείο βρασμού του θορίου είναι 4788 °C και είναι το πέμπτο υψηλότερο ανάμεσα σε όλα τα στοιχεία με γνωστά σημεία βρασμού.
Οι ιδιότητες του θορίου διαφέρουν ευρύτατα αναλογικά με το βαθμό ακαθαρσιών στο δείγμα. TΗ μεγαλύτερη είναι συνήθως το διοξείδιο του θορίου (ThO₂)· ακόμα και τα καθαρότερα δοκίμια θορίου συνήθως περιέχουν περίπου ένα δέκατου του εκατοστού διοξείδιο. Οι πειραματικές μετρήσεις της πυκνότητάς του αποδίδουν τιμές μεταξύ 11,5 και 11,66 g/cm³: αυτές οι τιμές είναι ελαφρώς χαμηλότερες από την θεωρητικά αναμενόμενη τιμή των 11,7 g/cm³ που υπολογίζονται από τις παραμέτρους πλέγματος του θορίου, ίσως λόγω μικροσκοπικών κενών που δημιουργούνται στο μέταλλο όταν χυτεύεται. These values lie between those of its neighbours actinium (10.1 g/cm³) and protactinium (15.4 g/cm³), part of a trend across the early actinides.

Χημεία

Ένα άτομο θορίου έχει 90 ηλεκτρόνια, από τα οποία τέσσερα είναι ηλεκτρόνια σθένους. Τρία ατομικά τροχιακά είναι θεωρητικά διαθέσιμα για να τα καταλάβουν τα ηλεκτρόνια σθένους: τα 5f, 6d, και 7s.

Σύγχρονη εφαρμογή

Χρήσεις άσχετες με τη ραδιένργειά του έχουν μειωθεί από τη δεκαετία του 1950 λόγω περιβαλλοντικών ζητημάτων προερχόμενων κυρίως από τη ραδιενεργή δραστηριότητά του θορίου και των προϊόντων σχάσης του.
Οι περισσότερες εφαρμογές του θορίου αφορούν τη χρήση του διοξειδίου του (μερικές φορές αποκαλούμενο "θορία"  στη βιομηχανία), παρά το ίδιο το μέταλλο. Η ένωση αυτή έχει σημείο τήξης 3300 °C (6000 °F), το υψηλότερο από όλα τα γνωστά οξείδια· μόνο μερικές ουσίες έχουν υψηλότερα σημεία τήξης. Αυτό βοηθά να παραμένει στερεό σε μια φλόγα, και αυξάνει σημαντικά την λαμπρότητα της φλόγας· αυτός είναι ο βασικός λόγος που το θόριο χρησιμοποιείται σε gas mantles. Όλες οι ουσίες εκπέμπουν ενέργεια σε υψηλή θερμοκρασία, αλλά το φως που εκπέμπει το θόριο είναι σχεδόν αποκλειστικά μέσα στο ορατό φάσμα δημιουργώντας αυτή τη λαμπρότητα στουςς μανδύες θορίου.