トリウムのソースを表示

{{Elementbox
|name=thorium
|japanese name=トリウム
|number=90
|symbol=Th
|pronounce={{IPAc-en|ˈ|θ|ɔər|i|əm}}<br />{{respell|THOHR|ee-əm}}
|left=[[アクチニウム]]
|right=[[プロトアクチニウム]]
|above=[[セリウム|Ce]]
|below=[[ウンクアドニリウム|Uqn]]
|group=n/a
|series=アクチノイド
|period=7
|block=f
|appearance=銀白色
|image name=Thorium sample 0.1g.jpg
|atomic mass=232.0381
|electron configuration=&#91;[[ラドン|Rn]]&#93; 6d<sup>2</sup> 7s<sup>2</sup>
|electrons per shell=2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
|phase=固体
|density gpcm3nrt=11.7
|melting point K=2115
|melting point C=1842
|melting point F=3348
|boiling point K=5061
|boiling point C=4788
|boiling point F=8650
|heat fusion=13.81
|heat vaporization=514
|heat capacity=26.230
|vapor pressure 1=2633
|vapor pressure 10=2907
|vapor pressure 100=3248
|vapor pressure 1 k=3683
|vapor pressure 10 k=4259
|vapor pressure 100 k=5055
|vapor pressure comment=
|crystal structure=face-centered cubic
|japanese crystal structure=[[面心立方]]
|oxidation states='''4''', 3, 2（弱[[塩基性酸化物]]）
|electronegativity=1.3
|number of ionization energies=3
|1st ionization energy=587
|2nd ionization energy=1110
|3rd ionization energy=1930
|atomic radius=179
|covalent radius=206 ± 6
|magnetic ordering=[[常磁性]]<ref name=magnet>[http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds], in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.</ref>
|electrical resistivity at 0=147 n
|thermal conductivity=54.0
|thermal expansion at 25=11.0
|speed of sound rod at 20=2490
|Young's modulus=79
|Shear modulus=31
|Bulk modulus=54
|Poisson ratio=0.27
|Mohs hardness=3.0
|Vickers hardness=350
|Brinell hardness=400
|CAS number=7440-29-1
|isotopes=
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=228 | sym=Th
 | na=[[微量放射性同位体|trace]] | hl=1.9116 [[年|y]]
 | dm=[[アルファ崩壊|α]] | de=5.520 | pn=224 | ps=[[ラジウム|Ra]]}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=229 | sym=Th
 | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=7340 [[年|y]]
 | dm=[[アルファ崩壊|α]] | de=5.168 | pn=225 | ps=[[ラジウム|Ra]]}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=230 | sym=Th
 | na=[[微量放射性同位体|trace]] | hl=75380 [[年|y]]
 | dm=[[アルファ崩壊|α]] | de=4.770 | pn=226 | ps=[[ラジウム|Ra]]}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=231 | sym=Th
 | na=[[微量放射性同位体|trace]] | hl=25.5 [[時間|h]]
 | dm=[[ベータ崩壊|β]] | de=0.39 | pn=231 | ps=[[プロトアクチニウム|Pa]]}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=232 | sym=Th
 | na=100 % | hl=1.405 × 10<sup>10</sup> [[年|y]]
 | dm=[[アルファ崩壊|α]] | de=4.083 | pn=228 | ps=[[ラジウム|Ra]]}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=234 | sym=Th
 | na=[[微量放射性同位体|trace]] | hl=24.1 [[日|d]]
 | dm=[[ベータ崩壊|β]] | de=0.27 | pn=234 | ps=[[プロトアクチニウム|Pa]]}}
|isotopes comment=
}}
'''トリウム''' ({{lang-en-short|thorium}}) 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]]。

[[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、ThSiO<sub>4</sub>) 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<ref name="sakurai">{{Cite |和書 |author =[[桜井　弘]]|||title = 元素111の新知識|date = 1998| pages = 365|publisher =[[講談社]]| series = |isbn=4-06-257192-7 |ref = harv }}</ref>。

[[モナズ石|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]]、[[タイ王国|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（10 ppm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。

== 性質 ==
銀白色の柔らかい金属で、非常に[[展延性|延性]]に富む。結晶構造は[[面心立方格子]]で、1400 {{℃}}付近で[[体心立方格子]]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 {{℃}}と元素中最大<ref name="CRC" />。

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]]、[[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<ref name="ekhyde">{{cite book | url = http://www.radiochemistry.org/periodictable/pdf_books/pdf/rc000034.pdf | author = Hyde, Earl K. | title = The radiochemistry of thorium | publisher = Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences—National Research Council | year = 1960}}</ref>。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<ref name="CRC">{{cite book | author = Hammond, C. R. | title = The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition | publisher = CRC press | isbn = 0849304857 | year = 2004}}</ref>。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 ==
トリウムの化合物はその酸化数が+4のとき安定となる<ref name="tp147-c3" />。

* [[二酸化トリウム]]　酸化物中、融点が最高 (3300 {{℃}})<ref>{{cite book|last = Emsley|first = John|title = Nature's Building Blocks|edition = (Hardcover, First Edition)|publisher = [[オックスフォード大学出版局|Oxford University Press]]|year = 2001|pages = 441|isbn = 0198503407}}</ref>。
* フッ化トリウム(IV) ThF<sub>4</sub>)･4H<sub>2</sub>O　[[水和物]]をつくる<ref name="tp147-c3">{{cite web | publisher = Department of Health and Human Services | title = Toxicological Profile Information Sheet | url = http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp147-c3.pdf | accessdate = 2009-05-21}}</ref>。
* 水酸化トリウム(IV) Th(OH)<sub>4</sub>　不溶性であり、[[両性 (化学)|両性]]ではない。
* 硝酸トリウム(IV) Th(NO<sub>3</sub>)<sub>4</sub>･4H<sub>2</sub>O　水和物をつくる<ref name="tp147-c3" />。
* 炭酸トリウム(IV) Th(CO<sub>3</sub>)<sub>2</sub><ref name="tp147-c3" />

* [[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<ref name="ekhyde" />。
* [[リン酸塩|リン酸イオン]]の存在下では、Th<sup>4+</sup> 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<ref name="ekhyde" />。
* [[フッ化カリウム]]や[[フッ化水素酸]]と混ぜると、Th<sup>4+</sup> は ThF<sub>6</sub><sup>2-</sup> のような[[錯イオン]]を作り、不溶性の塩 K<sub>2</sub>ThF<sub>6</sub> として沈殿する<ref name="ekhyde" />。

== 同位体 ==
{{Main|トリウムの同位体}}
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 [[原子質量単位|u]]から236 uまで<ref>{{cite journal | author= Uusitalo, J. ''et al.''| title = α decay of the new isotopes 210Th and 211Th | journal = Phys. Rev. C | volume = 52 | page = 113 | year =1995 | doi = 10.1103/PhysRevC.52.113}}</ref>。

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<ref>{{cite journal | author = Beck, B. R. ''et al.''| title = Energy Splitting of the Ground-State Doublet in the Nucleus 229Th | journal = Phys. Rev. Lett. | volume = 98 | page = 142501 |year = 2007 | doi = 10.1103/PhysRevLett.98.142501 | pmid = 17501268}}</ref>。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<ref>「写真工業」2004年9月号</ref>。
* [[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。
* [[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で、白熱ガス灯に用いられた。また、[[アルファ線]]の[[電離]]作用で[[ランプ (照明器具)#ランタン|ランタン]]の炎を安定させる目的で使われる。
* [[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る。
* [[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]]<ref>{{PDFlink|[http://www.aesj.or.jp/~fuel/Pdf/Th%20WG_report/App%202-3.pdf トリウム燃料の製造について] 日本原子力学会}}</ref>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<ref>[http://www.naoj.org/Pressrelease/2007/06/25/j_index.html 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</ref>。

== 危険性 ==
* 燃焼性：粉末状態のトリウムは[[自然発火性物質|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、すい臓、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」[[IARC発がん性リスク一覧#Group1|Group 1]]に[[IARC発がん性リスク一覧|分類]]している<ref>{{Cite web | date = 2010年5月27日 | url = http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/ClassificationsGroupOrder.pdf | title = Agents Classified by the ''IARC Monographs'', Volumes 1–100 | format = PDF | pages = 4 | publisher = [[国際がん研究機関]] | language = 英語  |accessdate=2010年6月30日 | quote = Thorium-232 and its decay products}}</ref>。

== 脚注 ==
{{reflist}}

== 関連項目 ==
{{Commons|Thorium}}

{{元素周期表}}
{{トリウムの化合物}}
{{DEFAULTSORT:とりうむ}}
[[Category:トリウム|*]]
[[Category:発癌性物質]]