性質および化学反応

　単体は銀白色の金属元素であるが、空気中で酸化されやすく、希塩酸に速やかに溶解し水素を発生するが、黒色のThH(OH)₂Clを含む残渣を残す。化合物は同族のセリウムとは異なり、３価の状態は極めて不安定で、４価の陽イオンTh⁴⁺が安定である。Th⁴⁺は４価の金属陽イオンとしては半径が大きく(1.08Å)最も加水分解しにくいものであるが、それでもアクアイオンはギ酸と同程度の酸性を示す。(pKa = 3.89)

塩酸との反応	Th + 4HCl → ThCl₄ + 2H₂ Th + HCl + 2H₂O → ThH(OH)₂Cl + H₂
トリウムイオンの加水分解（酸解離平衡）	[Th(H₂O)₆]⁴⁺ [Th(OH)(H₂O)₅]³⁺ + H⁺	K = 1.3×10^-4

放射性元素

自然界における存在

　トリウムを主体とする鉱物は方トリウム鉱ThO₂およびトール石ThSiO₄であり、希土類鉱物のモナズ石(La,Ce)PO₄にもCeの数％がThに置換されて含まれている。トリウム鉱物など放射性および希元素鉱物は花崗岩に多く集中しペグマタイト中に結晶を見出すことが多い。元素存在度はウランの４倍程度であるが、ウランと同様、地殻に濃縮されており、地球内部および隕石中での存在度は極めて低い。
　天然に存在する同位体のほとんどが最も半減期の長い²³²Thであるが、²³⁰Thおよび²³⁴Thもウラン系列の中間壊変生成物として定常的に存在し、²²⁷Thおよび²³¹Thはアクチニウム系列、²²⁸Thはトリウム系列の中間壊変生成物として定常的に存在する。

方トリウム鉱　マダガスカル産

工業的用途

　酸化トリウムThO₂は炎の中で明るく輝き、ガスマントルに用いられていたが、白熱電球の発明により次第に用いられなくなった。トリウムに中性子を照射し、²³²Th(n,γ)²³³Thの反応に続いてβ壊変を２回繰り返し生成する²³³Uは核燃料として用いられる。

主な化合物

化合物中ではトリウム原子の酸化数は+4をとることが多い。

ThO₂	酸化トリウム(Ⅳ)	Thorium(Ⅳ) Oxide
Th(NO₃)₄·4H₂O	硝酸トリウム(Ⅳ)四水和物	Thorium(Ⅳ) Nitrate Tetrahydrate

電子配置	1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s²6p⁶6d²7s² [Rn]6d²7s²
第一イオン化エネルギー	581.6 kJ/mol	6.08 eV
電子親和力	kJ/mol	eV

密度	11.72 g/cm³ (r.t.)
結晶格子	面心立方格子(fcc)　a=5.085Å
熱容量Cp（比熱）25℃	27.32 J/mol K (0.02814 cal/g K)
融点	1750℃
沸点	4790℃

地殻中存在比	7.2 ppm
海水中存在比	1×10^-4 ppb
大気中存在比	-
宇宙存在比(Si=10⁶)	0.0335

同位体
核種	相対質量	スピンパリティー	半減期	天然存在比	壊変
²²⁷Th	227.027704070	3/2⁺	18.718 d	(1.4×10^-11％)	α
²²⁸Th	228.028741127	0⁺	1.9131 yr	1.4×10^-8％	α, ²⁰O1.13×10^-11
²²⁹Th	229.03176243	5/2⁺	7880 yr	-	α
²³⁰Th	230.033133843	0⁺	7.538×10⁴ yr	(4×10^-4％)	α, ²⁴Ne5.6×10^-11, SF＜3.8×10^-12
²³¹Th	231.036304343	5/2⁺	1.063 d	(8×10^-13％)	β^-, α～1×10^-8
²³²Th	232.038055325	0⁺	1.405×10¹⁰ yr	～99.999％	α, SF1.1×10^-9, ²⁴Ne+²⁶Ne＜2.78×10^-10, (2β^-)
²³³Th	233.041581843	1/2⁺	21.83 min	-	β^-
²³⁴Th	234.043601230	0⁺	24.10 d	(4×10^-10％)	β^-

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