トリウム【thorium】
トリウム
英語表記：thorium
元素記号はＴｈと記述し、原子番号は９０、原子量は２３２．０３８１のアクチノイド元素の１つで、化学的性質は、希土類元素のセリウムと似ている。
これを含む鉱物の代表的なものは、モナズ石（リン酸塩にＴｈＯ２を0-18%含む）やトール石（Th(SiO2)でＴｈＯ２を最大約80%含むものがある）などがあり、インドネシ、インド、ブラジル、セイロンなどで産出される。
自然放射性核種（天然放射性核種）の質量数２３２のトリウム－２３２は、半減期は１．４×１０１０年と長く、中性子を吸収してＵ－２３３に転換するので核燃料物質（核原料物質）として重要な核種である。
崩壊系列は、トリウム－２３２に始まり、途中ラジウム－２２４、ラドン－２２０を経て安定な鉛－２０８で終わる。この系列をトリウム系列という。
トリウム
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/05/17 03:19 UTC 版)
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| 外見 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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銀白色 |
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| 一般特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 名称, 記号, 番号 | トリウム, Th, 90 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 分類 | アクチノイド | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 族, 周期, ブロック | n/a, 7, f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子量 | 232.0381 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [Rn] 6d2 7s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子殻 | 2, 8, 18, 32, 18, 10, 2（画像） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 相 | 固体 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度（室温付近） | 11.7 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | 2115 K, 1842 °C, 3348 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 5061 K, 4788 °C, 8650 °F | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | 13.81 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 蒸発熱 | 514 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱容量 | (25 °C) 26.230 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 蒸気圧 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 原子特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化数 | 4, 3, 2（弱塩基性酸化物） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | 1.3（ポーリングの値） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| イオン化エネルギー | 第1： 587 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第2： 1110 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 第3： 1930 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 原子半径 | 179 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 206 ± 6 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| その他 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 面心立方 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁性 | 常磁性[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気抵抗率 | (0 °C) 147 nΩ⋅m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | (300 K) 54.0 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱膨張率 | (25 °C) 11.0 μm/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 音の伝わる速さ （微細ロッド） |
(20 °C) 2490 m/s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ヤング率 | 79 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 剛性率 | 31 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 体積弾性率 | 54 GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ポアソン比 | 0.27 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モース硬度 | 3.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ビッカース硬度 | 350 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブリネル硬度 | 400 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS登録番号 | 7440-29-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 主な同位体 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 詳細はトリウムの同位体を参照 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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トリウム (英: thorium [ˈθɔəriəm]、漢字:釷) は原子番号90の元素で、元素記号は Th である。アクチノイド元素の一つで、銀白色の金属。
モナザイト砂に多く含まれ、多いもので10 %に達する。モナザイト砂は希土類元素（セリウム、ランタン、ネオジム）資源であり、その副生産物として得られる。主な産地はオーストラリア、インド、ブラジル、マレーシア、タイ。
天然に存在する同位体は放射性のトリウム232一種類だけで、安定同位体はない。しかし、半減期が140.5億年と非常に長く、地殻中にもかなり豊富（10ppm前後）に存在する。水に溶けにくく海水中には少ない。 トリウム系列の親核種であり、放射能を持つ（アルファ崩壊）ことは、1898年にマリ・キュリーらによって発見された。
トリウム232が中性子を吸収するとトリウム233となり、これがベータ崩壊して、プロトアクチニウム233となる。これが更にベータ崩壊してウラン233となる。ウラン233は核燃料であるため、その原料となるトリウムも核燃料として扱われる。
名称
1828年、スウェーデンのイェンス・ベルセリウスによってトール石 (thorite、ThSiO4) から発見され、その名の由来である北欧神話の雷神トールに因んで命名された[2]。
性質
銀白色の柔らかい金属で、非常に延性に富む。結晶構造は面心立方格子構造で、1400 °C付近で体心立方格子構造へ転移する。また、融点と沸点の差が大きく、液体状態をとる温度幅は2946 °Cと元素中最大[3]。
酸化しやすいが、表面に酸化皮膜が形成されるとそれ以上進行しない。空気中で加熱すると白光を発して激しく燃焼し、粉末は常温で自然発火する。高温ではほかに、水素、窒素、第17族元素（ハロゲン）と反応する。純度が高ければ空気中でも安定しているが、酸化物と混合すると酸化が促進され、灰色から最終的には黒色となる。高純度の試料でも0.1 %ほどの酸化物を含んでいる。
水と反応して水酸化物を生じるが、不溶性なので不動態状となって反応は進みにくい。塩酸、王水には溶けるが、硝酸には不動態被膜が形成され溶けない。ただし、濃硝酸に触媒として少量のフッ化物イオンを加えると、不動態が破られ溶けるようになる[4]。アルカリ溶液には不溶。
酸化物は、ほとんどの酸に溶けにくい[3]。塩類（塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩）は水溶性だが、塩基性にすると不溶性の沈殿を生じる。
化合物
- 二酸化トリウム(ThO2) 酸化物中、融点が最高 (3300 °C)[6]。
- フッ化トリウム(IV) ThF4･4H2O 水和物をつくる[5]。
- 水酸化トリウム(IV) Th(OH)4 不溶性であり、両性ではない。
- 硝酸トリウム(IV) Th(NO3)4･4H2O 水和物をつくる[5]。
- 炭酸トリウム(IV) Th(CO3)2[5]
- 過酸化物 不溶性固体の中にわずかに存在する。この性質を利用すると、他のイオンとの混合溶液からトリウムを分離することができる[4]。
- リン酸イオンの存在下では、Th4+ はさまざまな組成の化合物を作り、どれも水や酸性溶液に不溶である[4]。
- フッ化カリウムやフッ化水素酸と混ぜると、Th4+ は ThF62− のような錯イオンを作り、不溶性の塩 K2ThF6 として沈殿する[4]。
同位体
トリウムの同位体は全て放射性同位体で、存在率100.00 %のトリウム232をはじめ、27種が知られている。 原子量は210 uから236 uまで[7]。
ほとんどの同位体の半減期は10分以内と短く、比較的安定な以下の4種を除いて全て30日以内である。
- トリウム232 半減期140億年 アルファ線を放出してラジウム-228になる
- トリウム230（イオニウム） ウラン238の崩壊生成物で、半減期は75380年。
- トリウム229 励起エネルギーが7.6 eVと著しく低い核異性体を持つ[8]。半減期は7340年。
- トリウム228（ラジオトリウム） 半減期は1.92年。
用途
- 直熱型真空管
- 仕事関数を下げ熱電子放出を促進させるため、フィラメント表面に塗布された。主に送信管で使用され、トリウムまたはトリエーテッド・タングステン・フィラメントと呼ばれた。
- 高屈折率レンズ
- 1948年アメリカで発明されたトリウムレンズは、酸化トリウムを10-30 %程含む超低分散光学ガラスによる。色収差が小さく、1950-1970年頃販売されたが、崩壊生成物放射線の懸念からランタノイドに置き換えられた。経年変化によるブラウニング現象でガラスが黄変するという欠点がある。通常の紫外線には反応しないが、短波長紫外線照射で青色蛍光を発するので鑑別できる[9]。
- X線血管造影剤
- 第二次世界大戦前後、トロトラスト（二酸化トリウムのコロイド製剤）が用いられたが、大部分が肝臓に沈着し、数十年後に肝腫瘍（肝内胆管癌、血管肉腫など）の原因となった。また、泌尿器科領域などで用いられたウンブラトールも含トリウム造影剤であり局所に長期に沈着遺存した。
- るつぼ
- 二酸化トリウムが高融点酸化物で、高温下でも安定なことから用いられた。
- アーク溶接電極
- 着火性がよいTIG溶接用として、酸化トリウムまたはタングステン合金が用いられる。
- ガス灯のガスマントル
- 硝酸トリウムを含浸させた繊維を灰化した発光体。炎中で硝酸トリウムが酸化されて生じる酸化トリウムは融点が非常に高いため安定で、加熱すると白色に強く発光することから、かつて白熱ガス灯やランタンのマントルとして利用されていた。
- 合金素材
- 耐熱マグネシウム合金や、タングステンとの合金が、前述のフィラメント、アーク溶接棒として用いられていた。
- 触媒
- 不飽和炭化水素の水素化反応に用いられる。
- 核燃料
- 第二次大戦後のアメリカでトリウム燃料サイクル[10]が着目、研究された。現在はインドのトリウム炉で利用されている。
- 天文学
- 超新星爆発時の元素合成モデルの推定のため、スペクトル観測される[11]。
危険性
- 燃焼性
- 粉末状態のトリウムは自然発火性で、注意して扱うべき金属である。
- 放射性
- トリウムは半減期の長いアルファ線源であり、外部被曝より内部被曝のリスクが高い。体内に入ると、肺、膵臓、肝臓について発癌危険性がある。国際がん研究機関 (IARC) は、トリウム232とその崩壊生成物を「ヒトに対して発癌性がある」Group 1に分類している[12]。
脚注
- ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Archived 2012年1月12日, at the Wayback Machine., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
- ^ 桜井弘『元素111の新知識 : 引いて重宝、読んでおもしろい』講談社〈ブルーバックス B-1192〉、1997年、365頁。ISBN 4062571927。 NAID 10027573432。全国書誌番号: 21536899。
- ^ a b Hammond, C. R. (2004). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press. ISBN 0849304857
- ^ a b c d Hyde, Earl K. (1960). The radiochemistry of thorium. Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences—National Research Council
- ^ a b c d “Toxicological Profile Information Sheet” (PDF). Department of Health and Human Services. 2009年5月21日閲覧。
- ^ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks ((Hardcover, First Edition) ed.). Oxford University Press. pp. 441. ISBN 0198503407
- ^ Uusitalo, J. et al. (1995). “α decay of the new isotopes 210Th and 211Th”. Phys. Rev. C 52: 113. doi:10.1103/PhysRevC.52.113.
- ^ Beck, B. R. et al. (2007). “Energy Splitting of the Ground-State Doublet in the Nucleus 229Th”. Phys. Rev. Lett. 98: 142501. doi:10.1103/PhysRevLett.98.142501. PMID 17501268.
- ^ 「写真工業」2004年9月号
- ^ “トリウム燃料の製造について” (PDF). 原子燃料工業株式会社. 一般社団法人日本原子力学会. 2014年8月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年8月6日閲覧。
- ^ “銀河系外の星にアクチノイド元素トリウムを初検出”. すばる望遠鏡. 国立天文台 (2007年6月25日). 2011年6月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年4月13日閲覧。
- ^ “Agents Classified by the IARC Monographs, Volumes 1–100” (PDF) (英語). 国際がん研究機関. p. 4 (2010年5月27日). 2011年5月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年6月30日閲覧。 “Thorium-232 and its decay products”
関連項目
外部リンク
トリウム
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/03/12 00:30 UTC 版)
トリウムは放射性でありまた崩壊生成物の一種として放射性の気体であるラドン-220を生成する。さらに白熱させるために加熱されると特にラジウム-224といった内部にできた崩壊生成物がトリウムから放出される。半減期がとても短いが、トリウム-228から放射性崩壊してラジウムはすぐに補充されるため、白熱させるためにマントルを新たに加熱するたびに空気中にラジウム-224が流れ出す。マントルが屋内で使われているとこの副生成物を吸い込んでしまうかもしれず、アルファ放射体による内部被爆の毒性に関係する。トリウムの中間崩壊生成物にはラジウムやアクチニウムが含まれる。これによってトリウムを使ったマントルの安全性への懸念がある。使用に関する勧告が一部の核安全保障局（オーストラリア放射線防護・原子力安全庁（英語版））から出されている。 実際にマントルを摂取した場合2ミリシーベルト（200ミリレム）の放射線量を受ける。（訳注: 別の参考文献では1歳から5歳の子供が2.5ミリグラムのマントルの灰を摂取した時の実効線量は2ミリレムである。）しかしマントルの製造に関わっている人にとってはこの放射能は主な懸念になっていてまたもともと工場だった敷地の土に含まれていることで問題になっている。 トリウムを使ったガスマントルからの粒子が時間とともに「降下」して空気中に入り食べ物や飲み物で摂取するかもしれないことが懸念への潜在的な原因である。こうした粒子は吸入されて肺や肝臓に残り、長期間の被ばくを起こすかもしれない。マントルが力学的な衝撃によって砕けた際にトリウムを含んだちりが外に出ることも懸念される。 これらの問題が合わさって一部の国では一般的にイットリウム、時にはジルコニウムが比較的高価であったり効率がよくなかったりするが代替物として使われるようになった。安全性への懸念によりコールマンへの連邦裁判所への告訴（ワグナー対コールマン）がなされ、最初はこの懸念への注意書きをマントルに表示することで合意して、その後イットリウムを使うようにした。 許可の不要な原料や副産物の放射線医学による体系的評価に関した調査報告がアメリカ合衆国原子力規制委員会によって2001年6月に出され、それによると放射性ガスマントルは明示的にアメリカで合法である。
※この「トリウム」の解説は、「ガスマントル」の解説の一部です。
「トリウム」を含む「ガスマントル」の記事については、「ガスマントル」の概要を参照ください。
トリウム
「トリウム」の例文・使い方・用例・文例
- 彼はそれらの植物をテラトリウムに植える前に、どう配置するかを決めた。
- 炭酸水素ナトリウムは酸溶液を中和するだ。
- 硬せっけん, ナトリウムせっけん.
- 重炭酸ナトリウム, 重曹.
- 炭酸ナトリウム.
- 塩化ナトリウム, 食塩.
- シアン化[青酸]ナトリウム.
- 水酸化ナトリウム, 苛性(かせい)ソーダ.
- 硝酸ナトリウム.
- 熱電子放出を増加させるために酸化トリウムで満たす
- ナトリウムは反応金属である
- 脂肪とナトリウムで低い食物と心臓病を伸ばすかもしれない他の成分について
- バルビツール酸塩として使用されるアモバルビタールのナトリウム塩
- ナトリウム利尿の、または、ナトリウム利尿に関する
- オリーブオイルと水酸ナトリウムからできた良質の固い石鹸
- 水酸化ナトリウムで扱われる、それを縮めて、染料のためにその光沢と親近感を増加させた綿の糸について
- ニトログリセリンが木材パルプの基とナトリウムまたは硝酸カリウムにおいて吸収されるダイナマイトのタイプ
- ブドウ球菌のペニシリン耐性種に起因する感染症を治療するのに用いられる（通常そのナトリウム塩の形で）ペニシリンのペニシリナーゼ耐性形（商標名Nafcil）
- 鎮静用のナトリウムソルトとしてまた痙攣を治療するために用いられる白くて無臭のかすかに苦い粉末であるバルビツール酸塩（商標名セコナール）
- 電流がナトリウム蒸気のチューブを通り抜けたランプは黄色の光を生じる
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