Toryum Elementi Nedir? Genel Özellikleri Nelerdir?

Toryum elementi, günümüzde son yıllarda rastlanan en önemli hammaddelerden biri olarak bilinmektedir. Yerkabuğu üzerinde oldukça seyrek bulunmasına karşı aynı zamanda düşük radyoaktivite seviyesi içeren bir metal elementidir. Toryum elementinin genel özellikleri arasında yüksek oranda yoğunlaştırılarak yakıt olarak kullanabilen bir hammaddedir. Aktif olarak görev yapan diğer nükleer yakıtların aksine Toryum elementi çok daha temiz, çevreci ve güvenli bir nükleer enerji kaynağıdır. Toryum elementi hidroklorik asitlerden oldukça etkilenmektedir. Sıcak bir ortamda kükürt, halojen, hidrojen ve azotla tepkime yaparak yeni bileşikler oluşturabilme yeteneğine sahiptir. Toryum elementi sahip olduğu parlaklık ve ışıltıyı uzun süre hiç kararmadan muhafaza edebilmektedir. Hava ile tepkimeye sokulduğunda ve ısıtıldığında ise beyaz bir ışık saçması ve tutuşması gözlemlenebilir.  Toryum yeryüzünde serbest halde bulunan elementlerden biri değildir.  Var olan en yüksek ve önemli Toryum mineralleri Monazit ve Thorittir. Monazit ve Thorit ise genellikle nasir sayılabilecek toprak elementleriyle beraber bulunmaktadır.

Toryum Elementinin Görünümü ve Atomik Yapısı

Toryum elementinin görünümü gümüşe çalan beyaz, kurşun rengi olarak bilinmektedir. Aynı zamanda fiziki sertlik oranı da Gümüş’ e benzetilmektedir. Bu element yeryüzünde katı halde bulunmaktadır. Toryum elementi Uranyum elementine oranla oluşabilecek korozyonlara karşı çok daha dayanıklıdır. Toryum elementi su ile tepkimeye girdiğinde çözünmemektedir. Suda çözünebilen varyasyonları da mevcuttur fakat bunlar Sülfat, Klorit, Florit ve Nitrat tuzları bulundurmaktadır. Bu durum Toryum elementinin diğer elementlerden ayrılmasında kolaylık sağlamaktadır. Toryum elementi kendiliğinden bölünebilen elementlerden değildir. Bu sebeple direk yakıt olarak kullanılması mümkün değildir. Füzyon kabiliyetine sahip bir izotop olan 233U izotopuna dönüştürülmesi beklenmektedir. Elementi birden fazla farklı formda görülebilmektedir. Toz metali formunda ise bu haliyle oldukça kolay tutuşabilmektedir. Toryum elementi yerkabuğunun yalnızca 0,0007’lik kısmını kapsamaktadır. Th-232 izotopunun yarılanma ömrü bilinen en yaygın izotoplardan biridir ve 14 milyar yıl diye isimlendirilir. 4 beta ve 4 alfa bozulmasına uğradığında “Plütonyum-208” formuna dönüşmektedir. Toryum elementinin atom kütleleri 223 ile 234 arasında değişkenlik gösteren ve kararsız halde bulunan 12 adet daha izotopları mevcuttur. Zenginlik sınıflandırılmasında Toryum elementi değerli ve zengin madenler kategorisinde yer almaktadır.

Toryum Elementinin Periyodik Tabloda Yeri ve Kimyasal Özellikleri Nedir? Nasıl Üretilir?

Toryum elementi Aktinitler element grubuna aittir. Atom numarası ise 90’dır. . Toryum elementinin periyodik tabloda yeri 2. grupta bulunurken ait olduğu periyot sayısı 7’dir. F bloğuna ait bir elementtir. Bu elementin atom ağırlığı 232.0381 g/mol olup elektron dizilimi ise [Rn]6d2 7s2’dir. Enerji seviyesi başına düşen elektronların sırası ile; 2,8,18,32,18,10,2 olduğu bilinmektedir. Yeryüzünde bu element  katı halde bulunmaktadır. Sahip olduğu yoğunluk miktarı 11,7g/cm3, sıvı halde bulunduğu yoğunluk ise 1,378g/cm3’dür. Toryum elementinin erime noktası 2115 Kelvin, kaynama noktası 5061 Kelvin, buharlaşma ısısı ise 514kJ/mol’dür. Toryum elementi bu erime ve kaynama noktaları ile korozyona karşı Uranyum elementine göre çok daha dayanıklı olduğunu ispatlamaktadır. Bu elementin füzyon ısısı 13.81 kJ / mol’dür. Isı kapasitesi 26.230.J. mol-1.K-1.J / (mol.K). Toryum elementinin kimyasal özellikleri Titanyum, Zirkonyum ve Hafniyum elementlerine de benzemektedir. Toryum elementi suda çözünemez fakat Hidrojenklorür ve Sülfürikasit içerisinde çözünebilmektedir. Toryum elementi genellikle monazit kumlarından üretilmektedir. Ayırma metotları kullanılarak bileşke içerisinde bulunan hidroksitler ayrıştırılır.

Toryum Elementinin Üretimi

Toryum elementinin üretimi genellikle monazit kumlarından yapılmaktadır. Ayırma metotları kullanılarak bileşke içerisinde bulunan hidroksitler ayrıştırılır. Toryum elementi üretilirken bileşkeye önce ısıtma sonra soğutma etkisi uygulanarak filtreleme yapılmaktadır. Ardından konsantre edilmiş hidroklorik asit ile çözülmesi sağlanmaktadır. Asidik yapıda olan solüsyonun pH derecesi nötrlenerek Toryum Hidroksit maddesinin çökeltisi elde edilmektedir. Çökelmiş durumda olan Toryum elementinin içerisinde belli oranda nadir toprak bulunmaktadır. Bu oran yaklaşık olarak %3’dür. Toryum üretiminde en çok tercih edilen yollardan bir tanesi de üretimde nitrik asit kullanmaktır.  Yeryüzünde Uranyum’a göre üç kat daha fazla bulunabilen bir elementtir. Dünya’da aktif olarak bilinen ve alınan son verilere göre Toryum elementinin rezervinin 2,5 milyon ton bu miktarın da %7sinin toryum oksit içerdiği saptanmıştır.

Toryum Elementinin Keşfi ve Tarihçesi

Toryum radyoaktif elementi ilk defa 1828 yılında Norveçli Morten Thrane Esmark tarafından keşfedilmiştir. Fakat sonrasında İsveçli kimyager Jons Jacob Berzelius aracılığıyla tam anlamıyla periyodik cetvelde kendine bir yer oluşturmuştur ve Toryum elementinin keşfi gerçekleşmiştir. Berzelius, Esmark’daki Lovo Adası’ndan mineral DNA’ları alınmıştır. Bu minerale yapılan incelemeler sonucunda neredeyse %60 oranında hiç keşfedilmemiş Toryum elementi içerdiği saptanmıştır. Berzelius bu minerali birçok elementle tepkimeye sokmuş ve sonuçları izole etmiştir. Berzelius bu süreçte kendisinden önce ve kendisiyle aynı dönemde çalışmalar yürütmüş birçok kimyager ve fizikçinin çalışmalarından etkilenmiştir. 1898 yılında ise Marie Curie ve Alman kimyager Gerhard Schmidt aracılığıyla tanımlanarak Toryum elementinin radyoaktif bir madde olduğu tespit edilmiş ve veriler güncellenmiştir. Toryum elementi bulunmasıyla beraber birçok tarihsel gelişmeye de öncülük etmiştir ve bunlardan bazıları aşağıdaki gibidir.

• Gaz lambalarına ait olan gömleklerde Toryum elementi kullanılmaya başlanmıştır. 1885
• Hollandalı ünlü kimyagerler Anton Eduard van Arkel ve Jan Handrik aracılığyla çok yüksek saflık içermekte olan metalik Toryum bulunmuş ve izole edilmiştir. 1925
• İlk kez Toryum elementi içeren nükleer yakıt buluşları için denemeler başlamıştır. 1960
• Toryum elementinin nükleer güç reaktörlerinde kullanımı için çalışmalar başlamıştır. 1976
• Almanya’da bir ilk yapılarak 300MW güce sahip Toryum elementi içeren yüksek sıcaklık rektörü test edildi ve bununla ilgili çalışmalar başlamıştır. 1983-1989

Toryum Elementi Hangi Alanlarda Kullanılır?

Toryum elementi kullanım alanları çok geniş kullanım alanlarına sahip bir elementtir. Akkor ampullerinin tellerini kaplamak için kullanımı bilinen en yaygın kullanımlarından biridir. Aynı zamanda Toryum atomlarına parçalanarak nükleer bir yakıt olarak da kullanılmaktadır.  Toryum elementi çok yüksek seviyede bir atom enerjisi kaynağı olarak bilinmektedir. Aynı zamanda nükleer reaktörler için kullanması temiz bir yakıt ve hammaddedir. Yakıt olarak kullanıldığı alanda çevreye diğer elementlere oranla çok daha az zarar vermektedir. Toryum elementi aynı zamanda savaş uçaklarına ait motorlar, yüksek çözünürlüğe sahip kamera merceklerinde de kullanılmaktadır. Bir diğer Toryum elementine ihtiyaç duyulan dallar; uzay araçları, füzeler, elektronik cihazlar, bilimsel mercekler ve yüksek ısıya dayanıklılık gerektiren bazı cihazlardır.  Birçok kaynakta neredeyse 1 çuval Toryum elementinin bir şehri ısıtacak kadar enerji açığa çıkardığı söylenmektedir. Bu sebeple Toryum çevreye minimum zarar veren ve yüksek verimlilik sunan bir element olarak bilinmektedir. Toryum elementi aynı zamanda nükleer silah yapımında kullanılabilme ihtimaline karşın üretimi riskli olarak belirlenen maddeler arasında yer almaktadır.

Toryum elementi radyoaktivite seviyesi tespit edilmeden önce uzun yıllar diş macunlarında kullanılmıştır ve bu durum 1898 yılında son bulmuştur. Değerli bir element olarak da tanınan Toryum elementinin 1 tonunun 1 milyon ton petrole denk olduğu söylenmektedir. Günümüzde saf bir Toryum elementinin değeri oldukça yüksek seviyelerde değişiklik göstermektedir. Toryum ’un her alana verim katması bu kadar gözde bir element olmasının en büyük sebeplerinden biridir. Toryum elementinin kullanım prensibi verimliliği arttırırken çevre kirliliğini arttırmaması da en büyük kullanım sebeplerinden biri olmaktadır.