Thorium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Th und der Ordnungszahl 90. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Actinoide (7. Periode, f-Block).
Es ist ein schwach radioaktives, weiches und duktiles Schwermetall, welches das am häufigsten vorkommende radioaktive Element in der Erdkruste ist. Es wird oft aus Monazit gewonnen. Auf der Erde ist es fast ausschließlich als Thorium-232 zu finden, andere Isotope kommen nur in Spuren vor oder sind komplett synthetisch. Früher wurde die Verbindung Thorium(IV)-oxid aufgrund des hohen Schmelzpunktes in Glühstrümpfen verwendet. Aufgrund der Radioaktivität des Thoriums werden gegenwärtig allerdings andere Materialien verwendet. Heutzutage liegt der Fokus eher auf seiner bisher noch experimentellen Verwendung in Flüssigsalzreaktoren, in denen es das Uran ersetzen soll.
Geschichte mini|links|Jöns Jakob Berzelius Der Name Thorium für ein neues Element wurde erstmals 1818 von Jöns Jakob Berzelius verwendet. Er behauptete, dass er 1815 in einem unbekannten Mineral aus Falun eine unbekannte Erde (Metalloxid) gefunden habe, die er nach der germanischen Gottheit Thor Thorina nannte.Gilbert: Chemische Entdeckungen im Mineralreiche, gemacht zu Fahlun in Schweden: Selenium ein neuer metallartiger Körper, Lithon ein neues Alkali, Thorina eine neue Erde. In: Annalen der Physik. 1818, Band 59, Nummer 7, S. 229–254 .Paweł Miśkowiec: Name game: the naming history of the chemical elements: part 2—turbulent nineteenth century. In: Foundations of Chemistry. 2022, Band 25, Nummer 2, S. 215–234 . 1825 verkündete Berzelius jedoch, dass er sich geirrt habe und sich bei weiteren Untersuchungen herausgestellt habe, dass das Mineral nur Yttriumphosphat enthalte.Jöns Jakob Berzelius: Not sur la thorine. In: Annales de Chimie et de Physique. Band 28, 1825, S. 363–365 (). Als François Sulpice Beudant 1832 das Mineral genauer beschrieb, nannte er es nach dem griechischen κενός kenós für „vergeblich“, „scheinbar“ und τιμή timé „Wert“, „Preis“ Kenotim, um an den Irrtum von Berzelius zu erinnern. Dieser Name veränderte sich schließlich zu Xenotim.Marco Fontani, Mariagrazia Costa, Mary Virginia Orna: The Lost Elements. Oxford University Press, 2015, ISBN 978-0-19-938334-4, S. 73.
1828 fand Morten Thrane Esmark auf der norwegischen Insel Løvøya (Løvø) in der Nähe der Ortschaft Brevik ein schwarzes Mineral. Über seinen Vater Jens Esmark gelangte das Mineral zu Berzelius. Dieser untersuchte es und entdeckte ein unbekanntes Element in dem Mineral. Er konnte verschiedene Salze des neuen Elementes und auch unreines metallisches Thorium darstellen. Letzteres gelang durch Reduktion sowohl von Thoriumchlorid als auch von Kaliumpentafluorothorat(IV) mit Kalium. Für die Benennung des Elementes behielt er seine alte Namensgebung nach Thor bei und nannte das neue Element Thorium und das Mineral Thorit.J. J. Berzelius: Untersuchung eines neuen Minerals und einer darin enthaltenen zuvor unbekannten Erde. In: Annalen der Physik. 1829, Band 92, Nummer 7, S. 385–415, .Mathias S. Wickleder, B. Fourest, Peter K. Dorhout: Thorium. In: L.R. Morss, N.M. Edelstein, J.Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Springer, 2007, . Reines Thorium konnte 1914 durch Reaktion von Thoriumchlorid mit Natrium im Vakuum bei 500 °C hergestellt werden.D. Lely, L. Hamburger: Herstellung der Elemente Thorium, Uran, Zirkon und Titan. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1914, Band 87, Nummer 1, S. 209–228 .
Erstmals verwendet wurde Thorium 1890 von Carl Auer von Welsbach. Er hatte bei der Trennung von Thoriumerzen bemerkt, dass Lösungen, die Thorium und geringe Mengen Cer enthalten, durch eine Flamme stark leuchten können. Daraus entwickelte er einen Glühstrumpf für die Gasbeleuchtung, der etwa 99 % Thorium- und 1 % Cer(IV)-oxid enthielt.Roland Adunka, Mary Virginia Orna: Carl Auer von Welsbach: Chemist, Inventor, Entrepreneur. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-77904-1, S. 71–74.
Die Radioaktivität von Thorium wurde 1898 unabhängig voneinander sowohl von Gerhard Carl SchmidtGerhard Carl Schmidt: Ueber die von den Thorverbindungen und einigen anderen Substanzen ausgehende Strahlung. In: Annalen der Physik und Chemie. Band 65, 1898, S. 141–151 (). als auch kurze Zeit später von Marie CurieMarie Curie: Rayons émis par les composés de l'uranium et du thorium. In: Comptes Rendus. Band 126, 1898, S. 1101–1103 (). entdeckt.Robert J. Schwankner, Alexander Brummeisl, Christian Feigl, Peter Schöffl: Frühe Verwendungsgeschichte von Thorium. In: Geowissenschaften. 12, 3, 1994, S. 66–73, doi:10.2312/geowissenschaften.1994.12.66. Ab 1899 erforschte Ernest Rutherford den radioaktiven Zerfall des Thoriums. Dabei fand er, dass die Strahlung im Gegensatz zu der des Urans nicht konstant war, sondern schwankte und dass dies von einem radioaktiven Gas verursacht wurde, das er Emanation nannte. Rutherford hatte damit das Radon entdeckt.E. Rutherford: I. A radio-active substance emitted from thorium compounds. In: The London Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1900, Band 49, Nummer 296, S. 1–14, .E. Rutherford, R. B. Owens: Thorium and uranium radiation. In: Trans. R. Soc. Can. Band 2, 1899, S. 9–12 (online bei biodiversitylibrary.org). Er erforschte in der folgenden Zeit auch zusammen mit Otto Hahn die Zerfallskette des Thoriums, die Thorium-Reihe. Dabei fand Hahn Radiothor und Mesothor, die zeitweise für eigene Elemente gehalten wurden. Radiothor erwies sich als das Thoriumisotop 228Th und Mesothor als 228Ra.Otto Hahn: Einige Erinnerungen an das Radiothor und das Mesothor. In: Physik Journal. 1961, Band 17, Nummer 12, S. 570–576 .
Im Rahmen des Manhattan-Projektes fand Glenn Seaborg, dass durch Bestrahlung von 232Th mit langsamen Neutronen das Uranisotop 233U entsteht, das sich in weiteren Experimenten als spaltbar herausstellte. Die schon 1942 gemachte Entdeckung wurde 1947 veröffentlicht.G.T. Seaborg, John W. Gofman, R. W. Stoughton: Nuclear Properties of U233: A New Fissionable Isotope of Uranium. In: Physical Review. 1947, Band 71, Nummer 6, S. 378, . Dies kann in Brutreaktoren (Thermischer Brüter) ausgenutzt werden und wurde unter anderem im Kernkraftwerk THTR-300 in Hamm mit einer Mischung aus Thorium und hochangereichertem Uran als Brennstoff erprobt.Karl Strauss: Wärmekraftwerke: Von den Anfängen im 19. Jahrhundert bis zur Endphase ihrer Entwicklung. Springer, 2016, ISBN 978-366-2-50537-3, S. 196–197.
Vorkommen mini|links|Thorit Thorium ist mit einem Anteil von 9,6 ppm an der kontinentalen Erdkruste ein seltenes, aber verbreitet vorkommendes Element. Es ist das am häufigsten vorkommende radioaktive Element und etwa 3,5 mal so häufig wie Uran. Einen vergleichbaren Anteil an der Erdkruste besitzen etwa Bor, Blei und Praseodym.
Thorium ist ein stark lithophiles Element, so dass ein Großteil des Metalls sich in der Erdkruste befindet, der Erdkern dagegen wahrscheinlich kein Thorium enthält.Rebecca A. Fischer, William F. McDonough: Earth's core composition and core formation. In: Ariel Anbar, Dominique Weis (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. 3. Auflage, Elsevier, 2025, ISBN 978-0-323-99763-8, S. 27. Auf Grund der hohen Ionenladung von +4, in der Thorium in der Natur vorkommt, wirkt es als inkompatibles Element (Gruppe der HFSE, high field strength elements) und wird kaum in gesteinsbildende Minerale eingebaut. Es kommt daher in den meisten Gesteinen nur in sehr geringen Konzentrationen vor. Beim Auskristallisieren oder teilweisem Schmelzen von Magma bleibt Thorium in der Schmelze und reichert sich an. Darum weisen spät kristallisierende magmatische Gesteine wie Granit, Pegmatit oder Carbonatit hohe Thoriumgehalte auf.Jie Li, Tianhui Bai, Wenxuan Hu, Meiyun Wang, Lei Liao, Zhifeng Xun, Zexin Wang, Hao Song: Geochemical properties and mineralization of thorium. In: Ore and Energy Resource Geology. Band 18, 2025, Artikel 100081, .Vincent J. M. Salters: Thorium. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 1439–1441.
Thorium besitzt einen ähnlichen Ionenradius wie Zirconium und Cer und kann daher in deren Minerale eingebaut werden. So enthält Zirkon 50 bis 4000 ppm, in der thoriumreichen Varietät Cyrtolit sogar über 5 % Thorium.N. Murali Krishna, G. V. G. K. Murthy, A. K. Paul, P. B. Maithani: Thorium-Rich Zircon from the Idar Pegmatite, Sabarkantha District, Gujarat. In: Jour. Geol. Soc. India. Band 69, 1, 2007, S. 171–176, .Cyrtolite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 1. Juni 2026. Durch den radioaktiven Zerfall von eingebautem Thorium und Uran wird die Kristallstruktur des Zirkons zerstört, weshalb stark thoriumreiche Zirkone metamikt sind.Bryan C. Chakoumakos, Takashi Murakami, Gregory R. Lumpkin, Rodney C. Ewing: Alpha-Decay—Induced Fracturing in Zircon: The Transition from the Crystalline to the Metamict State. In: Science. Band 236, Nr. 4808, 1987, S. 1556–1559, . Besonders thoriumreich sind verschiedene Cer-Minerale wie Allanit, der bis zu 2 % und insbesondere Monazit, der 2,5 bis 20 % Thorium enthalten kann. Monazit ist dementsprechend auch die wichtigste Quelle für die Gewinnung von Thorium.Wolfgang Stoll: Thorium and Thorium Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley, 2012, .
Thorium wird von Wasser kaum aus dem Gestein gelöst, ist somit sehr widerstandsfähig gegen Verwitterung und kann sich darum in Seifenlagerstätten anreichern. Nur unter sehr sauren Bedingungen und bei sehr hohen Kohlenstoffdioxid-Konzentrationen kann es unter Komplexbildung aus dem Gestein gelöst werden. Huminsäuren bilden sehr stabile, unlösliche Komplexe mit Thorium und können es in Böden binden. Zudem adsorbieren Tonminerale Thorium und bestimmen dadurch die Verteilung des Elementes in Sedimentgesteinen. Die meisten Böden enthalten geringe Mengen Thorium, bei normaler natürlicher Radioaktivität 5 bis 95 Bq/kg.S. V. Fesenko & E. S. Emlutina: Thorium Concentrations in the Environment: A Review of the Global Data. In: Biology Bulletin. Band 48, 2021, S. 2086–2097, . Ebenso enthält Kohle häufig Thorium in unterschiedlichen Konzentrationen, beispielsweise in Rumänien durchschnittlich 62, in Deutschland 21 Bq/kg. Diese kann sich bei der Verbrennung in der Flugasche anreichern und bei unzureichender Filterung in die Natur gelangen.International Atomic Energy Agency: Extent of environmental contamination by naturally occurring radioactive material (NORM) and technological options for mitigation. Technical Report Series, Nr. 419, Wien, 2003, ISBN 92-0-112503-8, S. 22–33.
mini|Thorianit Thorium bildet eine Reihe von Mineralen, von denen Thorit (ThSiO4), das Thorium-Analogon des Zirkons, das weitaus häufigste ist. Da Thoriumsilikat dimorph ist, kommt es -deutlich seltener- auch als monokliner Huttonit vor. Weitere wichtige Thoriumminerale sind Thorianit (ThO2), Cheralit (CaTh(PO4)2) und Ekanit (Ca2ThSi8O20). Thorium kommt ausschließlich als vierwertiges Ion in der Natur vor, gediegenes Thorium ist unbekannt. Insgesamt sind (Stand Juni 2026) 27 Thoriumminerale von der International Mineralogical Association anerkannt. Zu den wichtigsten Fundorten von Thoriummineralen zählen Mont Saint-Hilaire in Kanada, der Steinbruch In den Dellen bei Mendig, Rheinland-Pfalz, der Vulkan Água de Pau auf Madeira, Sarroch auf Sardinien, Italien, der Ilimmaasaq-Komplex auf Grönland, Markocice in Polen, der Pilanesberg in Südafrika und Poços de Caldas in Brasilien.The mineralogy of Thorium. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 1. Juni 2026.