Torio Th

Storia della scoperta

Nel 1815 Jöns Jacob Berzelius analizzò un campione di gadolinite e credette di avervi trovato una terra nuova. La battezzò in privato torio, dal nome del dio norreno del tuono, e per nove anni la trattò come un elemento. Nel 1824 dovette ricredersi: quello che aveva in mano era fosfato di ittrio, e il nome restò libero.

Nel 1828 Morten Thrane Esmark, pastore protestante e mineralogista per passione, raccolse a Løvøya, nel sud della Norvegia, un minerale nero che non riusciva a classificare, e lo mandò al padre, professore di mineralogia, che a sua volta lo girò a Berzelius.

Berzelius vi riconobbe l'ossido di un metallo nuovo, e stavolta aveva ragione. Pubblicò nel 1829, riducendo con potassio il fluoruro doppio per ottenere un campione impuro del metallo, e al minerale diede il nome di torite. Il nome che aveva sprecato quattordici anni prima trovava finalmente l'elemento giusto.

Per settant'anni il torio fu un elemento come gli altri, catalogato fra i metalli rari e senza impieghi. Nel 1898, indipendentemente, Gerhard Carl Schmidt a Erlangen e Marie Curie a Parigi scoprirono che i suoi composti emettevano radiazioni come quelli dell'uranio: era il secondo elemento riconosciuto radioattivo, e fu esaminando i minerali di torio e uranio che i Curie arrivarono al polonio e al radio.

Il metallo puro, invece, arrivò tardi. Solo nel 1914 Dirk Lely junior e Lodewijk Hamburger ne ottennero un campione al novantanove per cento, e la produzione affidabile richiese il processo al cristallo di iodio messo a punto negli anni Venti: fino ad allora il torio si maneggiava quasi sempre come ossido.

Caratteristiche

Il torio naturale è quasi tutto torio-232, che decade con un'emivita di quattordici miliardi di anni — più dell'età dell'universo — e proprio per questo è ancora qui in quantità: la sua radioattività è debole, ma la catena di decadimento che ne discende produce radon e altri figli molto più attivi, ed è quella, non il torio in sé, il problema di chi lo maneggia.

È denso 11,7 grammi per centimetro cubo e fonde a 1750 gradi; il suo ossido supera i 3300 gradi, uno dei punti di fusione più alti fra tutti gli ossidi. Appena tagliato è lucente, ma all'aria si opacizza passando al grigio e poi al nero, e in polvere fine è piroforico: si accende da solo.

La sua chimica è semplice quanto quella di un lantanide: il torio sta praticamente sempre nello stato +4, con ioni incolori, e i complessi in cui scende a +3 o a +2 sono curiosità da laboratorio, sintetizzate per capire come si comportano gli orbitali f. Questa monotonia lo rende più simile allo zirconio e all'afnio che agli attinidi che gli stanno accanto, ed è la ragione per cui la sua collocazione nella tavola periodica ha richiesto decenni per essere accettata.

Usi e presenza in natura

L'impiego che ha consumato più torio è oggi quasi scomparso. Il biossido, scaldato dalla fiamma di una lampada a gas, emette una luce bianca intensissima: su questo Carl Auer von Welsbach costruì la reticella incandescente, che fra la fine dell'Ottocento e i primi decenni del Novecento illuminò strade e case di mezzo mondo prima che la lampadina elettrica prendesse il sopravvento.

Gli altri impieghi storici sfruttano la refrattarietà e l'indice di rifrazione: crogioli per fondere metalli ad altissima temperatura, elettrodi per la saldatura ad arco con tungsteno, lenti di obiettivi ad alte prestazioni. Quasi tutti sono stati abbandonati o sostituiti quando la radioattività dei materiali è diventata un criterio di scelta.

Il futuro che gli si attribuisce da settant'anni è invece nucleare. Il torio-232 non è fissile, ma assorbendo un neutrone diventa uranio-233, che lo è: un reattore a torio funziona solo se qualcosa lo innesca e lo mantiene, in cambio di una risorsa tre volte più abbondante dell'uranio e di scorie a vita più breve. Reattori sperimentali ne sono stati costruiti fin dagli anni Sessanta; una filiera commerciale, finora, no.

Curiosità

Il torio si estrae quasi esclusivamente dalla monazite, che è anche uno dei minerali delle terre rare: chi cerca neodimio per i magneti si ritrova fra le mani torio radioattivo di cui deve rispondere, ed è una delle ragioni per cui la lavorazione delle terre rare è finita concentrata dove le regole erano meno severe.

Il nome viene da Thor, il dio norreno del tuono, ed è uno dei pochi casi in cui un elemento porta il nome di una divinità nordica invece che greca o romana. Berzelius lo aveva scelto per un elemento che non esisteva, e lo tenne in serbo quattordici anni prima di trovargli un titolare.