O tório, como outros actinídeos pesados, é formado principalmente durante eventos astrofísicos extremos, particularmente o processo r (processo de captura rápida de nêutrons) que ocorre durante a fusão de estrelas de nêutrons ou certas supernovas. No sistema solar, está presente hoje devido à sua meia-vida muito longa. O isótopo \(\,^{232}\mathrm{Th}\) (meia-vida de 14,05 bilhões de anos) serve como cronômetro cósmico em geoquímica e astrofísica. A relação tório/urânio (Th/U) e a relação tório/outros elementos pesados permitem datar a idade da crosta terrestre, meteoritos e estimar a idade de nossa galáxia. Ao contrário dos elementos radioativos de vida curta, o tório-232 produz um fluxo de calor constante e duradouro nos planetas rochosos, contribuindo para a manutenção da atividade geológica interna em escalas de tempo geológicas.
O tório foi descoberto em 1828 pelo químico sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848). Ele o isolou a partir de uma amostra de rocha enegrecida conhecida como torita (um silicato de tório) que lhe havia sido enviada por um pastor e mineralogista amador norueguês, o reverendo Hans Morten Thrane Esmark. Berzelius batizou o novo elemento de "tório" em homenagem a Thor, o deus do trovão na mitologia nórdica. Por quase um século, o tório permaneceu principalmente uma curiosidade de laboratório e encontrou aplicações limitadas nos queimadores incandescentes de lâmpadas a gás (Torita). A verdadeira importância do tório como elemento fértil no ciclo do combustível nuclear só foi percebida com a descoberta da radioatividade e da fissão nuclear. Em 1941, Glenn T. Seaborg e seus colegas identificaram o primeiro isótopo fissível derivado do tório, o urânio-233 (\(\,^{233}\mathrm{U}\)), abrindo caminho para o conceito do ciclo do tório.
N.B.:
O tório foi por muito tempo "a estrela esquecida" da energia nuclear. Enquanto os programas nucleares do século XX se concentravam massivamente no urânio e no plutônio por razões militares (bombas) e civis, o tório, considerado menos adequado para a produção de materiais fissionáveis para armas, foi amplamente negligenciado. Só com o aumento das preocupações com a proliferação, os resíduos nucleares de longa duração e o esgotamento das reservas de urânio é que o tório experimentou um renascimento do interesse global no século XXI como combustível potencial para reatores nucleares mais seguros e sustentáveis.
O tório (símbolo Th, número atômico 90) é um actinídeo, o segundo elemento da série após o actínio. É geralmente considerado um metal fértil em vez de fissível. Seu isótopo principal e quase único no estado natural é o \(\,^{232}\mathrm{Th}\), um emissor alfa de meia-vida muito longa (14,05 bilhões de anos). O tório metálico puro é cinza-prateado, macio, maleável e dúctil. À temperatura ambiente, apresenta uma estrutura cristalina cúbica de faces centradas. É relativamente estável no ar, desenvolvendo uma fina camada protetora de óxido (ThO₂, tória), muito mais estável do que a do urânio. Sua densidade é de 11,7 g/cm³. É um bom condutor elétrico.
Ponto de fusão: 2023 K (1750 °C).
Ponto de ebulição: 5061 K (4788 °C).
O tório é cerca de três a quatro vezes mais abundante na crosta terrestre do que o urânio.
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Abundância natural | Meia-vida / Estabilidade | Modo principal de decaimento / Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tório-232 — \(\,^{232}\mathrm{Th}\,\) | 90 | 142 | 232.038055 u | ~100 % | 14,05 bilhões de anos | α (100%). Isótopo fértil primordial. Captura um nêutron para iniciar a cadeia que leva ao urânio-233 fissionável. Fonte de calor geológico. |
| Tório-228 — \(\,^{228}\mathrm{Th}\) | 90 | 138 | 228.028741 u | Traço (produto de decaimento) | 1,913 ano | α (100%). Filho do rádio-228 na cadeia de decaimento do tório-232. Usado como traçador em oceanografia e geoquímica. |
| Tório-230 — \(\,^{230}\mathrm{Th}\) | 90 | 140 | 230.033134 u | Não natural (produto de decaimento) | 75.380 anos | α (100%). Também chamado de iônio. Filho do urânio-238. Ferramenta crucial de datação (série do urânio) para carbonatos, corais e sedimentos marinhos. |
| Tório-229 — \(\,^{229}\mathrm{Th}\) | 90 | 139 | 229.031762 u | Não natural (sintético) | 7.917 anos | α (100%). Conhecido por seu nível isomérico nuclear de menor energia já medido (~8 eV), abrindo caminho para um relógio nuclear de alta precisão. |
N.B.:
As camadas eletrônicas: Como os elétrons se organizam ao redor do núcleo.
O tório possui 90 elétrons. Sua configuração eletrônica fundamental é [Rn] 6d2 7s2. Ao contrário do urânio e dos actinídeos seguintes, não possui elétrons 5f em seu estado fundamental. Essa configuração o aproxima quimicamente do háfnio (grupo 4) e, em menor medida, do cério. Ele exibe principalmente o estado de oxidação +4 (Th4+), extremamente estável. O íon Th4+ é relativamente grande e possui alta carga, o que o torna muito ácido de Lewis e permite formar complexos estáveis com uma grande variedade de ligantes (carbonatos, fosfatos, orgânicos). O tório praticamente não apresenta estado de oxidação +3 em solução aquosa, ao contrário da maioria dos outros actinídeos leves.
O tório metálico é bastante reativo. Oxida lentamente no ar e queima para formar tória (ThO₂), uma cerâmica branca extremamente refratária (ponto de fusão ~3390 °C). Reage com halogênios, hidrogênio, nitrogênio, carbono e enxofre em altas temperaturas. Em solução, Th4+ é o único íon estável. Hidrolisa facilmente e precipita como hidróxido Th(OH)₄ em pH neutro ou básico. O óxido ThO₂ e o nitrato Th(NO₃)₄ são seus compostos mais importantes industrialmente. O nitrato é muito solúvel em água e solventes orgânicos, o que é crucial para os processos de extração e reprocessamento de combustível de tório.
O tório é um elemento relativamente abundante na crosta terrestre, com uma concentração média estimada em cerca de 9,6 ppm, ou seja, três a quatro vezes a do urânio. Não existe em forma metálica nativa. Seu principal minério é a monazita, um fosfato de terras raras que contém tipicamente de 3% a 12% de óxido de tório (ThO₂). Outros minerais incluem a torita e a torianita. As principais reservas estão localizadas na Índia (que possui as maiores reservas mundiais), Brasil, Austrália, Estados Unidos e Noruega. A extração de tório é geralmente um subproduto da mineração de terras raras ou titânio. Atualmente, não existe um mercado global significativo para o tório como combustível nuclear, então sua produção é limitada e vinculada à demanda por suas outras aplicações (refratários, ligas). Seu preço é determinado principalmente pelos custos de separação e purificação a partir de minérios de terras raras.
O tório natural (quase exclusivamente Th-232) é um elemento radioativo de baixa atividade específica devido à sua meia-vida muito longa. Sua radiação externa (principalmente partículas alfa e fraca radiação gama de seus descendentes) é facilmente bloqueada por uma folha de papel ou pela camada morta da pele. O principal risco é interno: se inalado ou ingerido na forma de pó ou aerossol, o tório pode se depositar nos pulmões, ossos e órgãos, onde permanece por décadas, irradiando os tecidos vizinhos. É um carcinógeno químico e radiológico reconhecido. A manipulação de pós de tório ou tório recém-separado (contendo poucos de seus descendentes de vida curta) requer precauções padrão de química de pós (capela). O armazenamento a longo prazo de grandes quantidades requer ventilação controlada para evitar o acúmulo de radônio-220 (torônio), um gás radioativo descendente de vida muito curta (55,6 s) na cadeia do tório.
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