Torium

90Th Torium
Sampel torium di dalam ampul yang berisi gas argon
Garis spektrum torium
Sifat umum
Pengucapan	/torium/[1]
Penampilan	keperakan, seringkali dengan noda hitam
Torium dalam tabel periodik
90Th Hidrogen Helium Litium Berilium Boron Karbon Nitrogen Oksigen Fluorin Neon Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosforus Belerang Klorin Argon Kalium Kalsium Skandium Titanium Vanadium Kromium Mangan Besi Kobalt Nikel Tembaga Seng Galium Germanium Arsen Selenium Bromin Kripton Rubidium Stronsium Itrium Zirkonium Niobium Molibdenum Teknesium Rutenium Rodium Paladium Perak Kadmium Indium Timah Antimon Telurium Iodin Xenon Sesium Barium Lantanum Serium Praseodimium Neodimium Prometium Samarium Europium Gadolinium Terbium Disprosium Holmium Erbium Tulium Iterbium Lutesium Hafnium Tantalum Wolfram Renium Osmium Iridium Platina Emas Raksa Talium Timbal Bismut Polonium Astatin Radon Fransium Radium Aktinium Torium Protaktinium Uranium Neptunium Plutonium Amerisium Kurium Berkelium Kalifornium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrensium Ruterfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hasium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Kopernisium Nihonium Flerovium Moskovium Livermorium Tenesin Oganeson Ce ↑ Th ↓ (Uqq) aktinium ← torium → protaktinium Lihat bagan navigasi yang diperbesar
Nomor atom (Z)	90
Golongan	golongan n/a
Periode	periode 7
Blok	blok-f
Kategori unsur	aktinida
Berat atom standar (Ar)	232,0377±0,0004 232,04±0,01 (diringkas)[2]
Konfigurasi elektron	[Rn] 6d2 7s2
Elektron per kelopak	2, 8, 18, 32, 18, 10, 2
Sifat fisik
Fase pada STS (0 °C dan 101,325 kPa)	padat
Titik lebur	2115 K ​(1842 °C, ​3348 °F)
Titik didih	5061 K ​(4788 °C, ​8650 °F)
Kepadatan mendekati s.k.	11,7 g/cm3
Kalor peleburan	13,81 kJ/mol
Kalor penguapan	514 kJ/mol
Kapasitas kalor molar	26,230 J/(mol·K)
Tekanan uap P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T (K) 2633 2907 3248 3683 4259 5055
Sifat atom
Bilangan oksidasi	+1, +2, +3, +4 (oksida basa lemah)
Elektronegativitas	Skala Pauling: 1,3
Energi ionisasi	ke-1: 587 kJ/mol ke-2: 1110 kJ/mol ke-3: 1930 kJ/mol
Jari-jari atom	empiris: 179,8 pm
Jari-jari kovalen	206±6 pm
Lain-lain
Kelimpahan alami	primordial
Struktur kristal	​kubus berpusat muka (fcc)
Kecepatan suara batang ringan	2490 m/s (suhu 20 °C)
Ekspansi kalor	11,0 µm/(m·K) (suhu 25 °C)
Konduktivitas termal	54,0 W/(m·K)
Resistivitas listrik	157 nΩ·m (suhu 0 °C)
Arah magnet	paramagnetik[3]
Suseptibilitas magnetik molar	132,0×10−6 cm3/mol (293 K)[4]
Modulus Young	79 GPa
Modulus Shear	31 GPa
Modulus curah	54 GPa
Rasio Poisson	0,27
Skala Mohs	3,0
Skala Vickers	295–685 MPa
Skala Brinell	390–1500 MPa
Nomor CAS	7440-29-1
Sejarah
Penamaan	dari Thor, dewa guntur Norse
Penemuan	Jöns J. Berzelius (1829)
Isotop torium yang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk 227Th renik 18,68 hri α 223Ra 228Th renik 1,9116 thn α 224Ra 229Th renik 7917 thn α 225Ra 230Th 0,02% 75400 thn α 226Ra 231Th renik 25,5 jam β− 231Pa 232Th 99,98% 1,405×1010 thn α 228Ra 234Th renik 24,1 hri β− 234Pa
lihat bicara sunting | referensi | di Wikidata

Torium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Th dan nomor atom 90. Logam torium berwarna keperakan dan bernoda hitam saat terkena udara, membentuk torium dioksida; logam ini cukup keras, mudah dibentuk, dan memiliki titik lebur yang tinggi. Torium adalah aktinida elektropositif yang sifat kimianya didominasi oleh keadaan oksidasi +4; unsur ini cukup reaktif dan bisa menyala di udara saat terbagi halus.

Semua isotop torium yang diketahui tidak stabil. Isotop yang paling stabil, ²³²Th, memiliki waktu paruh 14,05 miliar tahun, atau sekitar umur alam semesta; isotop ini meluruh sangat lambat melalui proses peluruhan alfa dan memulai rantai peluruhan yang dinamai "deret torium" yang berakhir pada ²⁰⁸Pb yang stabil. Di Bumi, torium, bismut dan uranium adalah tiga unsur radioaktif yang masih ada secara alami dalam jumlah banyak sebagai unsur primordial.^[a] Diperkirakan torium tiga kali lebih berlimpah daripada uranium di kerak bumi. Logam torium terutama dimurnikan dari pasir monasit sebagai produk sampingan dari ekstraksi logam tanah jarang,

Torium ditemukan pada tahun 1828 oleh ahli mineral amatir Norwegia Morten Thrane Esmark dan diidentifikasi oleh ahli kimia Swedia Jöns Jacob Berzelius, yang menamainya dari Thor, dewa petir Nordik. Kegunaan pertamanya dikembangkan pada akhir abad ke-19. Radioaktivitas torium diketahui secara luas semasa awal dekade abad ke-20. Pada paruh kedua abad ini, torium telah digantikan penggunaannya dalam berbagai situasi karena muncul kekhawatiran mengenai sifat radioaktifnya.

Torium masih digunakan sebagai unsur paduan dalam elektrode pengelasan TIG, namun secara perlahan digantikan dengan bahan lainnya. Ia juga digunakan sebagai bahan dalam instrumen optik dan ilmiah canggih, dan sebagai sumber cahaya pada perangkat lampu gas, tapi penggunaannya sudah semakin jarang. Torium telah diusulkan digunakan sebagai pengganti uranium untuk bahan bakar reaktor nuklir dan beberapa reaktor torium telah dibangun.

Torium merupakan logam aktinida radioaktif berwana keperakan terang, paramagnetik, dan agak lunak. Di dalam tabel periodik, torium berada di sebelah kanan aktinium, kiri protaktinium, dan di bawah serium. Torium murni sangat lunak, dan seperti logam pada umumnya, dapat dirolkan dalam keadaan dingin, ditempa, dan dibentuk.^[5] Pada temperatur ruangan, logam torium memiliki struktur kristal kubus berpusat muka. Ia juga memiliki dua bentuk lain, satu pada temperatur tinggi (lebih dari 1360 °C), yaitu kubus berpusat badan dan satu lagi pada tekanan tinggi (sekitar 100 GPa), yaitu tetragonal berpusat badan.^[5]

Logam torium memiliki modulus kompresi (ukuran ketahanan terhadap kompresi dari bahan) sebesar 54 GPa, hampir sama seperti timah (58,2 GPa). Sebagai perbandingan, modulus kompresi aluminium sebesar 75,2 GPa; tembaga 137,8 GPa; dan baja ringan sebesar 160-169 GPa.^[6] Kekerasan torium adalah sama kerasnya dengan baja lunak, sehingga ketika dipanaskan torium dapat dirolkan menjadi lembaran dan ditarik menjadi kawat.^[7]

Kepadatan torium mendekati setengah dari kepadatan uranium dan plutonium. Namun ia lebih keras dari kedua logam tersebut.^[7] Torium menjadi superkonduktif di bawah suhu 1,4 K.^[5] Titik lebur torium yang sebesar 1.750 °C berada di atas titik lebur aktinium (1.227 °C) dan protaktinium (1568 °C). Pada unsur-unsur permulaan periode 7, dari fransium sampai dengan torium, titik lebur unsur meningkat (seperti halnya unsur pada periode lain). Hal ini disebabkan jumlah elektron terdelokalisasi yang setiap atom kontribusikan meningkat dari satu elektron pada fransium menjadi empat elektron pada torium. Ini menyebabkan gaya tarik antara elektron-elektron dengan ion logam menjadi lebih besar seiring dengan muatan positif logam yang meningkat dari satu menjadi empat. Setelah torium, ada kecenderungan penurunan titik lebur yang berawal dari torium sampai dengan plutonium. Ini beriringan dengan meningkatnya jumlah elektron f dari sekitar 0,4 pada torium menjadi sekitar 6 pada polonium; kecenderungan ini disebabkan oleh peningkatan hibridisasi orbital 5f dan 6d pada atom dan pembentukan ikatan berarah yang mengakibatkan struktur kristal logam menjadi lebih kompleks dan melemahkan ikatan antar logam.^[7][8] (Perhitungan elektron f untuk torium tidaklah bulat karena adanya tumpang tindih orbital 5f–6d).^[8] Di antara unsur aktinida-aktinida hingga kalifornium, yang dapat dipelajari setidaknya dalam jumlah miligram, torium memiliki titik lebur dan titik didih yang tertinggi dan kepadatan yang terendah kedua; hanya unsur aktinium yang lebih lebih ringan daripada torium.^[b] Titik didih torium adalah 4788 °C, merupakan titik didih yang tertinggi kelima di antara semua unsur yang telah diketahui titik didihnya.^[c]

Sifat-sifat torium sangat bervariasi tergantung pada tingkat ketidakmurnian dalam sampel logam. Pengotor utama biasanya torium dioksida (ThO₂); bahkan spesimen torium yang paling murni biasanya masih mengandung dioksida tersebut dalam takaran sekitar sepersepuluh persen (0,1 %).^[5] Pengukuran-pengukuran eksperimental yang dilakukan untuk menentukan berat jenis torium memberikan nilai sebesar antara 11,5 sampai dengan 11,66 g/cm³: nilai tersebut sedikit lebih rendah dari nilai teoretis yang diharapkan, yaitu 11,7 g/cm³ (dihitung dari parameter kisi torium). Perbedaan ini mungkin disebabkan rongga-rongga mikroskopis yang terbentuk dalam logam ketika dicetak.^[5] Nilai-nilai ini berada di antara nilai berat jenis unsur aktinium (10,1 g/cm³) dan protaktinium (15.4 g/cm³) yang bersebelahan dengan torium.^[5]

Torium dapat dibentuk menjadi aloi dengan logam lainnya. Penambahan sebagian kecil torium pada magnesium akan meningkatkan kekuatan mekanik logam tersebut. Selain itu pemaduan torium-aluminium telah dipertimbangkan sebagai cara untuk menyimpan torium dalam reaktor nuklir torium usulan di masa depan. Torium membentuk campuran eutektik dengan kromium dan uranium. Selain itu, torium tercampur sepenuhnya dalam wujud padat maupun cair dengan unsur saudaranya yang lebih ringan, serium.^[5]

Kecuali dua unsur, teknesium (unsur 43) dan prometium (unsur 61), semua unsur hingga bismut (unsur 83) memiliki satu isotop yang praktis stabil. Sedangkan polonium (unsur 84) dan semua unsur seterusnya bersifat radioaktif. ²³²Th merupakan salah satu dari tiga nuklida selain bismut (dua lainnya adalah ²³⁵U dan ²³⁸U) yang memiliki waktu paruh dalam ukuran miliaran tahun; waktu paruhnya 14,05 miliar tahun, sekitar tiga kali umur bumi dan sedikit lebih tua dari umur alam semesta. Sekitar delapan puluh persen torium yang ada pada saat pembentukan bumi masih bertahan hingga sekarang.^{[11][12][13] 232}Th merupakan satu-satunya isotop torium yang ada dalam jumlah memadai di alam.^[11] Stabilitasnya disebabkan oleh kulit inti tertutupnya yang ber-142 neutron.^[14][15] Torium memiliki karakteristik komposisi isotop bumi, dengan berat atom sebesar 232,0377(4). Torium merupakan salah satu dari empat unsur radioaktif (bersama dengan bismut, protaktinium, dan uranium) yang kelimpahannya cukup besar di bumi untuk ditentukan berat atom standarnya.^[16]

Inti torium rentan terhadap peluruhan alfa karena gaya nuklir kuatnya tidak dapat mengatasi tolakan elektromagnetik antar proton-protonnya.^[17] Peluruhan alfa ²³²Th memulai rantai peluruhan 4n yang melibatkan isotop bernomor massa kelipatan 4 (disebut juga deret torium sesuai dengan nama unsur induknya). Rangkaian peluruhan alfa dan beta berturut-turut ini dimulai dari peluruhan ²³²Th menjadi ²²⁸Ra dan berakhir pada ²⁰⁸Pb.^[11] Semua sampel logam torium maupun senyawa-senyawanya akan mengandung sekelumit anak-anak peluruhan ini, yaitu isotop-isotop talium, timbal, bismut, polonium, radon, radium, dan aktinium. Sampel torium alami dapat dimurnikan secara kimiawi untuk mengekstraksi berbagai nuklida anak yang berguna, seperti ²¹²Pb, yang digunakan dalam kedokteran nuklir untuk terapi kanker.^{[18][19] 227}Th (pemancar partikel alfa berwaktu paruh 18,68 hari) juga dapat digunakan dalam terapi kanker seperti terapi partikel alfa bertarget.^{[20][21][22] 232}Th kadang-kadang juga mengalami fisi spontan daripada peluruhan alfa. Bukti-bukti peristiwa ini tertinggal dalam mineral-mineral torium (sebagai gas xenon yang terjebak dan terbentuk dari hasil fisi tersebut). Namun waktu paruh parsial dari proses ini sangat besar di atas 10²¹ tahun dan sebaliknya peluruhan alfa lah yang mendominasi.^[23][24]

Terdapat tiga puluh radioisotop torium yang telah dikarakterisasi, dari yang bernomor massa 209^[25] hingga 238.^[23] Setelah ²³²Th, yang paling stabil (berdasarkan waktu paruhnya) adalah ²³⁰Th dengan waktu paruh 75.380  tahun, ²²⁹Th dengan waktu paruh 7.340 tahun, ²²⁸Th dengan waktu paruh 1,92 tahun, ²³⁴Th dengan waktu paruh 24,10 hari, dan ²²⁷Th dengan waktu paruh 18,68 hari. Semua isotop-isotop ini terdapat di alam sebagai radioisotop kelumit karena keberadaan mereka dalam rantai peluruhan ²³²Th, ²³⁵U, ²³⁸U, dan ²³⁷Np: yang terakhir ini telah lama punah di alam karena waktu paruhnya yang pendek (2,14 juta tahun), tetapi terus diproduksi dalam jumlah sekelumit akibat proses tangkapan neutron dalam bijih uranium. Isotop-isotop torium yang lain memiliki waktu paruh kurang dari 30 hari dan sebagian besarnya kurang dari 10 menit.^[11]

Di laut dalam, isotop ²³⁰Th menduduki hingga 0,04% dari torium alami.^[16] Ini disebabkan oleh induk ²³⁸U yang larut dalam air tetapi ²³⁰Th tak larut dan mengendap ke dalam sedimen. Bijih uranium dengan konsentrasi torium yang rendah dapat dimurnikan untuk menghasilkan sampel torium berukuran gram yang lebih dari seperempatnya berisotop ²³⁰Th, karena ²³⁰Th merupakan salah satu anak peluruhan dari ²³⁸U.^[23] Persatuan Kimia Murni dan Terapan Internasional (IUPAC) menggolongkan kembali torium sebagai unsur binuklida pada tahun 2013; sebelumnya torium dianggap sebagai unsur mononuklida.^[16]

Torium memiliki 3 isomer nuklir (atau keadaan metastabil), yaitu ^216m1Th, ^216m2Th, dan ^229mTh.^229mTh memiliki energi eksitasi terendah dari semua isomer tersebut,^[26] yang terukur bernilai 7,6 ± 0,5 eV. Energi ini sebegitu rendahnya sehingga ketika menjalani transisi isomer, radiasi gama yang dipancarkan berada dalam kisaran ultraviolet.^[27][28][d] Isotop-isotop torium yang berbeda memiliki sifat kimia yang sama tetapi sifat fisikanya yang sedikit berbeda: sebagai contoh, kepadatan dari ²²⁸Th, ²²⁹Th, ²³⁰Th, dan ²³²Th murni berturut-turut adalah 11,5, 11,6, 11,6, dan 11,7 g/cm³.^[30] Isotop ²²⁹Th diprediksi dapat menjalani fisi dengan masa kritis polosnya 2839 kg, walaupun dengan reflektor baja nilai ini turun menjadi 994 kg.^{[30][e] 232}Th tidak dapat berfisi, tetapi merupakan nuklida fertil karena dapat diubah menjadi bahan fisil ²³³U melalui tangkapan neutron yang diikuti peluruhan beta.^[30][31]

Terdapat dua metode penanggalan radiometrik yang melibatkan isotop torium, yaitu penanggalan uranium–torium yang didasarkan pada peluruhan ²³⁴U menjadi ²³⁰Th, dan penanggalan ionium–torium yang mengukur rasio ²³²Th terhadap ²³⁰Th.^[f] Kedua metode ini didasarkan pada fakta bahwa ²³²Th adalah radioisotop purba dan ²³⁰Th hanya muncul sebagai produk antara dalam rantai peluruhan ²³⁸U.^[32] Penanggalan uranium–torium merupakan proses yang relatif berjangka pendek karena waktu paruh ²³⁴U dan ²³⁰Th yang relatif pendek terhadap usia Bumi. Proses ini juga dibarengi dengan proses yang melibatkan peluruhan alfa ²³⁵U menjadi ²³¹Th, yang kemudian dengan cepat menjadi ²³¹Pa yang berwaktu paruh panjang. Proses berbarengan ini sering digunakan untuk mengecek hasil penanggalan uranium–torium. Penanggalan uranium–torium umumnya digunakan untuk menentukan usia material kalsium karbonat seperti speleotem dan batu karang karena uranium lebih larut daripada torium dan protaktinium, sehingga kedua unsur ini secara selektif mengendap ke dalam sedimen laut. Dari sedimen inilah rasio kedua unsur tersebut diukur. Penanggalan ini memiliki kisaran waktu beberapa ratus tahunan.^[32][33] Penanggalan ionium–torium merupakan proses yang mirip, yaitu dengan mengukur rasio ²³²Th terhadap ²³⁰Th di sedimen laut.^[34][35] Kedua metode penanggalan ini memiliki asumsi dasar bahwa proporsi ²³⁰Th terhadap ²³²Th adalah konstan selama periode sewaktu lapisan sedimen tersebut terbentuk, bahwa sedimen tersebut belumlah mengandung torium sebelum uranium meluruh, dan bahwa torium tidak dapat bermigrasi dalam lapisan sedimen tersebut.^[34][35]

Sebuah atom torium memiliki 90 elektron; 4 dari elektron tersebut merupakan elektron valensi. Terdapat tiga orbital atom yang secara teoretis tersedia bagi elektron valensi untuk diduduki, yakni orbital 5f, 6d, dan 7s.^[36] Walaupun torium terletak pada blok-f tabel periodik, ia memiliki konfigurasi elektron dalam keadaan dasar yang tak lazim, yakni [Rn]6d²7s². Pada unsur aktinida awal, energi subkelopak 5f dan 6d unsur sangatlah dekat; pada torium subkelopak 6d-nya berenergi lebih rendah daripada subkelopak 5f-nya. Hal ini karena subkelopak 5f-nya terdestabilisasi dan tidak terperisai dengan baik oleh subkelopak 6s dan 6p yang terisi. Hal ini disebabkan oleh efek-efek relativitas yang semakin kuat pada unsur bagian bawah dalam tabel periodik, terutama efek interaksi spin–orbit. Kedekatan energi 5f, 6d, dan 7s pada torium menyebabkannya hampir selalu melepaskan keempat elektron valensinya dan sehingganya berwujud dalam keadaan oksidasi +4. Hal ini berbeda dengan serium, saudara lantanida torium, yang walaupun dapat berwujud dalam keadaan oksidasi +4, keadaan oksidasi +3-nya lah yang memainkan peran penting dan lebih stabil. Sifat-sifat kimiawi torium lebih mirip dengan logam-logam transisi seperti zirkonium dan hafnium daripada dengan serium dalam hal energi ionisasi dan potensial redoksnya. Perilaku bak-logam transisi ini merupakan kecenderungan yang normal pada separuh awal deret unsur aktinida.^[37][38]

Walaupun konfigurasi elektron atom torium dalam wujud gas tidak lazim, torium dalam wujud logam menunjukkan keterlibatan orbital 5f yang signifikan. Sebuah keadaan metalik torium teoretis yang berkonfigurasi [Rn]6d²7s² dengan orbital 5f-nya di atas aras Fermi haruslah tersusun rapat heksagonal seperti pada unsur golongan 4 titanium, zirkonium dan hafnium. Namun, struktur torium yang terpantau sebenarnya adalah struktur kubus berpusat muka . Struktur kristal yang terpantau ini dapat dijelaskan apabila keadaan orbital 5f torium dilibatkan.^[8]

Senyawa tetravalen torium biasanya tidak berwarna ataupun berwarna kuning. Ini karena ion Th⁴⁺ tidak memiliki elektron 5f atau 6d.^[7] Sifat-sifat kimiawi torium oleh sebab itu didominasi oleh keelektropositifannya yang berbentuk ion diamagnetik berkonfigurasi gas mulia.^[39][g] Torium dan uranium merupakan unsur radioaktif yang paling banyak dipelajari karena radioaktivitasnya cukup rendah sehingga tidak diperlukan penanganan yang khusus dalam laboratorium.^[40]

Torium merupakan logam yang bereaktivitas tinggi dan elektropositif. Potensial reduksi standar torium adalah −1.90 V untuk pasangan Th⁴⁺/Th, Torium sedikit lebih elektropositif daripada zirkonium ataupun aluminium.^[41] Logam torium yang terbagi halus bersifat piroforik dan dapat menyala spontan di udara bebas.^[5] Ketika dipanaskan di udara bebas, remah torium menyala dan terbakar memancarkan cahaya putih yang terang, membentuk senyawa torium dioksida. Dalam bentuk bongkahan, torium murni bereaksi dengan lambat di udara bebas, walaupun korosi dapat terjadi setelah beberapa bulan. Kebanyakan sampel torium terkontaminasi sesedikit oleh torium dioksida. Kontaminasi ini mempercepat proses korosi.^[5] Sampel torium seperti ini akan mengusam dengan perlahan; permukaannya menjadi abu-abu dan akhirnya menghitam.^[5]

Pada suhu dan tekanan standar, torium dengan lambat diserang oleh air, tetapi akan dengan segera larut dalam kebanyakan asam, terkecuali dalam larutan asam klorida, yang meninggalkan residu tak larut ThO(OH,Cl)H.^[5][42] Torium larut dalam asam nitrat pekat yang mengandung sejumlah kecil ion katalitik fluorida atau fluorosilikat;^[5][43] apabila tidak terdapat kedua ion ini, proses pasivasi oleh nitrat akan terjadi, sebagaimana yang terjadi pada uranium dan plutonium.^[5][44][45]

Kebanyakan senyawa biner torium dengan unsur nonlogam dapat dibuat melalui pemanasan kedua unsur tersebut.^[46] Di udara bebas, torium terbakar menjadi ThO₂ yang berstruktur fluorit.^[47] Torium dioksida ini merupakan bahan refraktori yang bertitik lebur tertinggi (3390 °C) di antara semua senyawa oksida yang diketahui.^[48] Torium dioksida sedikit bersifat higroskopik dan bereaksi dengan air dan berbagai gas;^[49] ia larut dalam asam nitrat pekat apabila terdapat ion fluorida dalam larutan tersebut.^[50]

Ketika dipanaskan di udara bebas, torium dioksida memancarkan cahaya biru yang terang. Cahaya ini berubah menjadi putih ketika torium dioksida dicampur dengan serium dioksida (CeO₂). Kedua campuran senyawa ini dahulunya umumnya digunakan dalam kaus lampu untuk menghasilkan cahaya putih yang terang.^[49] Kobaran api tidaklah diperlukan untuk mendapatkan cahaya terang ini. Pada tahun 1910, ditemukan bahwa kaus lampu Welsbach (terbuat dari ThO₂ dengan 1% CeO₂) yang panas tetap berpancar penuh ketika terpapar dengan campuran gas bakar dan udara.^[51] Cahaya yang dipancarkan torium dioksida memiliki panjang gelombang yang lebih tinggi daripada yang diharapkan dari emisi benda hitam sebuah pijaran yang bertemperatur sama; efek ini disebut sebagai kandoluminesens. Ini terjadi karena ThO₂ : Ce berperan sebagai katalis bagi rekombinasi radikal bebas yang muncul pada kobaran api bertemperatur tinggi. Deeksitasi radikal bebas ini menghasilkan energi yang besar. Penambahan 1% serium dioksida pada kaus lampu meningkatkan efek tersebut dengan meningkatkan emisivitas bahan pada daerah spektrum cahaya tampak; serium, tidak seperti torium, dapat berwujud dalam berbagai keadaan oksidasi yang bermacam-macam. Oleh karenanya, muatan beserta emisivitas cahaya tampak serium bergantung pada daerah di mana ia ditemukan dalam kobaran api.^[51]

Beberapa senyawa torium kalkogenida dan oksikalkogenida yang diketahui meliputi persenyawaan dengan sulfur, selenium, and telurium.^[52] Torium dapat bersenyawa dengan seluruh unsur golongan halogen sebagai torium tetrahalida.^[53] Semua senyawa torium tetrahalida berkoordinasi 8 dan merupakan senyawa higroskopik yang larut dengan mudah dalam pelarut polar seperti air.^[54] Senyawa torium tetrafluorida memiliki struktur kristal monoklinik seperti yang ditemukan pada zirkonium tetrafluorida dan hafnium tetrafluorida. Senyawa ini memilki geometri antiprisma persegi yang terdistorsi.^[53] Sebaliknya, senyawa torium tetrahalida lainnya (klorida, bromida, dan iodida) memiliki geometri dodekahedral.^[54] Selain itu, torium ditemukan juga dapat bersenyawa dalam valensi rendah dengan bromida (ThBr₂ dan ThBr₃) dan iodida (ThI₂ dan ThI₃).^[53] Senyawa ThI₃ (yang berwarna hitam) dan ThI₂ (yang berwarna emas) dapat dibuat dari reduksi torium tetraiodida dengan logam torium. Senyawa torium iodida bervalensi rendah ini tidak mengandung Th³⁺ ataupun Th²⁺, melainkan mengandung Th⁴⁺ yang beranion elektron (Th⁴⁺ (I^-)₃ e^- pada ThI₃). Ini disebut sebagai senyawa elektrida.^[53] Berbagai ion torium polihalida juga telah diketahui.^[53] Sebagai contohnya, ketika kalium fluorida dan asam fluorida direaksikan dengan Th⁴⁺, kompleks anion ThF2−6 akan terbentuk dan mengendap menjadi garam K₂ThF₆ yang tak larut.^[43]

Torium borida, karbida, silisida, dan nitrida adalah bahan-bahan refraktori. Oleh sebab itu, senyawa-senyawa ini mendapat perhatian khusus sebagai bahan bakar nuklir.^[46] Keempat unsur pniktogen seperti fosforus, arsenik, antimon dan bismut juga bersenyawa dengan torium menjadi senyawa biner. Torium germanida juga telah diketahui keberadaannya.^[55] Torium bereaksi dengan hidrogen, membentuk torium hidrida ThH₂ dan Th₄H₁₅, Senyawa terakhir ini bersifat superkonduktif pada temperatur di bawah 7,5–8 K; pada temperatur dan tekanan standar, ia menghantarkan listrik seperti logam pada umumnya.^[56] Senyawa torium hidrida secara termal tidak stabil dan terurai cepat seketika terpapar dengan udara bebas dan kelembapan.^[57]

Dalam larutan air yang asam, ion torium berwujud sebagai ion akua tetrapositif [Th(H₂O)₉]⁴⁺ yang bergeometri prisma trigonal bertudung-tiga.^[58][59] Pada pH < 3 larutan garam torium didominasi oleh kation tersebut.^[58] Ion Th⁴⁺ merupakan ion unsur aktinida tetrapositif yang terbesar. Bergantung pada bilangan koordinasinya, ion ini berjari-jari antara 0,95 sampai dengan 1,14 Å.^[58] Ion ini bersifat cukup asam karena muatannya yang tinggi. Keasamannya sedikit lebih kuat daripada asam sulfit, sehingga ia cenderung mengalami hidrolisis dan polimerisasi menjadi [Th₂(OH)₂]⁶⁺ dalam larutan ber-pH 3 atau kurang. Dalam larutan yang lebih basa, proses polimerisasi berlanjut sampai dengan terbentuknya Th(OH)₄ yang bergelatin dan kemudian mengendap.^[60] Sebagai asam Lewis keras, Th⁴⁺ lebih memfavoritkan ligan keras yang beratom oksigen sebagai donor. Senyawa kompleks dengan ligan beratom sulfur sebagai donor kurang stabil dan sehingganya lebih rentan terhidrolisis.^[37]

Bilangan koordinasi yang tinggi sangatlah lazim bagi senyawa koordinasi torium karena ukuran torium yang besar. Torium nitrat pentahidrat merupakan contoh senyawa berbilangan koordinasi 11 yang pertama kali diketahui. Torium oksalat tetrahidrat berbilangan koordinasi 10 sedangkan torium borohidrida (pertama kali dibuat pada Proyek Manhattan) berbilangan koordinasi 14.^[60] Garam-garam torium ini dikenal baik atas kelarutannya yang tinggi dalam air dan pelarut organik polar.^[7]

Terdapat pula banyak senyawa torium anorganik beranion poliatomik yang diketahui. Contohnya torium perklorat, sulfat, sulfit, nitrat, karbonat, fosfat, vanadat, molibdat, dan kromat, beserta dengan bentuk-bentuk hidrat mereka.^[61] Senyawa-senyawa ini sangatlah penting dalam proses pemurnian torium dan pembuangan limbah nuklir. Sebagian besar dari senyawa ini belumlah dikarakterisasi dengan penuh, terutama mengenai sifat-sifat strukturnya.^[61] Senyawa kompleks torium dengan ligan organik seperti oksalat, sitrat, dan EDTA cenderung lebih stabil. Dalam perairan yang mengandung torium alami, senyawa torium organik biasanya ditemukan dalam konsentrasi yang beberapa pangkat orde lebih besar daripada senyawa torium anorganik. Hal ini berlaku bahkan apabila konsentrasi ligan anorganik lebih besar daripada konsentrasi ligan organik.^[58]

Kebanyakan hasil riset mengenai senyawa organotorium berfokus pada kompleks siklopentadienil dan siklooktatetraenil torium. Sama seperti dengan banyak unsur aktinida awal dan menengah (sampai dengan amerisium), torium dapat bersenyawa menjadi kompleks siklooktatetraenida Th(C₈H₈)₂ (torosena) yang berwarna kuning. Kompleks ini isotipik dengan senyawa analog uranium, uranosena. yang lebih terkenal.^[62] Torosena dapat dibuat dengan mereaksikan kalium siklooktatetraenida (K₂C₈H₈) dengan torium tetraklorida dalam tetrahidrofuran (THF) pada temperatur es kering. Ia juga dapat dibuat dengan mereaksikan torium tetrafluorida dengan MgC₈H₈.^[62] Torosena tidak stabil di udara bebas dan akan terurai dalam air atau pada suhu 190 °C.^[62] Berbagai senyawa apit setengah torium juga telah diketahui, seperti misalnya (η⁸-C₈H₈)ThCl₂(THF)₂ yang berstruktur bangku piano. Senyawa ini dibuat dari reaksi antara torosena dengan torium tetraklorida dalam tetrahidrofuran.^[37]

Senyawa siklopentadienil torium yang paling sederhana adalah Th(C₅H₅)₃ dan Th(C₅H₅)₄. Turunan-turunan dari senyawa ini juga banyak diketahui. Senyawa yang pertama (yang memiliki dua bentuk, bentuk berwarna ungu dan bentuk berwarna hijau) adalah contoh langka torium dalam keadaan oksidasi formal +3;^[62][63] torium dalam keadaan oksidasi +2 juga berwujud pada turunan senyawa tersebut.^[64] Turunan klorida [Th(C₅H₅)₃Cl] dibuat dari pemanasan torium tetraklorida dengan K(C₅H₅) yang berjumlah terbatas. Turunan alkil dan aril senyawa torium siklopentadienil dapat dibuat dari turunan klorida tersebut dan telah digunakan untuk mempelajari ciri-ciri ikatan sigma Th–C.^[63]

Senyawa organotorium yang lainnya kuranglah terkaji dengan baik. Senyawa tetrabenziltorium, Th(CH₂C₆H₅) dan tetraaliltorium, Th(C₃H₅)₄ telah diketahui keberadaannya, tetapi strukturnya belum berhasil ditentukan. Keduanya terurai dengan lambat pada suhu ruangan. Torium dapat membentuk anion prismatik trigonal bertudung tunggal [Th(CH₃)₇]³⁻ heptametiltorat. Anion ini dapat bersenyawa menjadi garam [Li(tmeda)]₃[ThMe₇] (tmeda= Me₂NCH₂CH₂NMe₂). Walaupun satu gugus metil tersebut terikat hanya dengan atom torium (jarak Th–C 257,1 pm) dan enam gugus metil lainnya terikat menghubungkan litium dengan karbon (jarak Th–C 265,5–276,5 pm), ketujuh gugus metil tersebut berperilaku sama dalam larutan. Tetrametiltorium, Th(CH₃)₄, tidaklah diketahui keberadaannya, tetapi aduk senyawa ini distabilkan oleh ligan fosfina.^[37]

²³²Th adalah nuklida purba yang telah berwujud dalam keadaan seperti sekarang sejak 10 miliar tahun yang lalu. Torium tercipta di dalam inti bintang sekarat melalui proses-r dan terhambur ke seluruh galaksi oleh supernova dan tabrakan bintang neutron.^[65][66] Huruf "r" pada proses-r berasal dari frasa "rapid neutron capture" (tangkapan neutron yang cepat). Tangkapan ini terjadi di dalam supernova runtuh-inti, di mana inti benih yang berat seperti ⁵⁶Fe dengan cepat menangkap neutron melawan garis tetesan neutron; neutron tertangkap dengan lebih cepat daripada kecepatan nuklida menjalani peluruhan beta menjadi nuklida stabil. Penangkapan neutron adalah satu-satunya cara bintang mensintesis unsur-unsur yang lebih berat daripada besi. Ini karena terdapat peningkatan sawar Coulomb yang membuat interaksi antar partikel bermuatan lebih sulit terjadi pada atom bernomor atom tinggi. Sebenarnya pula, reaksi fusi atom yang lebih berat dari ⁵⁶Fe bersifat endotermik.^[67] Karena stabilitas nuklida hilang dengan tiba-tiba ketika mencapai ²⁰⁹Bi, proses-r merupakan satu-satunya proses pada nukleosintesis bintang yang dapat menciptakan unsur torium dan uranium; proses-proses lainnya terlalu lambat dan inti antara yang terbentuk menjalani peluruhan alfa sebelum berhasil menangkap neutron yang cukup untuk menjadi unsur torium dan uranium.^[65][68][69]

Dalam alam semesta, torium adalah salah satu dari unsur-unsur primordial yang paling langka, sebab torium adalah satu dari dua unsur (yang lainnya uranium) yang hanya dapat diciptakan dari proses-r. Selain itu, torium juga telah secara perlahan meluruh menjadi unsur lainnya sejak pertama kali diciptakan. Unsur-unsur primordial lainnya yang lebih langka daripada torium adalah tulium, lutesium, tantalum, renium, dan uranium.^[65][67] Pada waktu yang lampau, kelimpahan torium dan uranium diperkaya oleh peluruhan isotop plutonium dan kurium. Torium diperkaya relatif terhadap uranium melalui peluruhan ²³⁶U menjadi ²³²Th dan deplesi alami ²³⁵U. Sekarang, hal ini tidaklah berkontribusi lagi kepada kelimpahan torium.^[70]

Dalam kerak Bumi, torium lebih berlimpah dengan kelimpahan sebesar 8,1 bagian per juta (ppm). Torium merupakan salah satu unsur berat yang paling melimpah. Kelimpahannya menghampiri kelimpahan timbal (13 ppm) dan lebih berlimpah daripada timah (2,1 ppm).^[71] Hal ini terjadi karena torium cenderung bersenyawa menjadi mineral oksida yang tidak tenggelam ke dalam inti Bumi; ia digolongkan sebagai litofil. Senyawa-senyawa torium umumnya juga kurang larut dalam air. Oleh karenanya, walaupun unsur-unsur logam refraktori memiliki kelimpahan relatif yang sama di Bumi maupun di Tata Surya, torium lebih terjangkau di kerak Bumi daripada logam-logam golongan platina berat lainnya.^[72]

Hampir semua torium yang ditemukan di alam biasanya berisotop ²³²Th. Isotop ini merupakan isotop torium yang berumur paling panjang dan stabil. Waktu paruhnya sebanding dengan usia alam semesta.^[23] Panas yang dihasilkan dari peluruhan radioaktif isotop ini berkontribusi terbesar terhadap panas internal bumi; kontributor panas bumi lainnya melibatkan radionuklida-radionuklida primordial yang berumur pendek, seperti ²³⁸U, ⁴⁰K, dan ²³⁵U berturut-turut. (Pada saat Bumi terbentuk, ⁴⁰K dan ²³⁵U berkontribusi lebih besar, tetapi keduanya meluruh dengan cepat. Karena itu, sekarang hanya ²³²Th dan ²³⁸U yang mendominasi.)^[77]

Peluruhan isotop ²³²Th berkontribusi terhadap penurunan kandungan torium di Bumi secara perlahan-lahan. Kandungan torium di Bumi saat ini hanya sebesar 85% dari kandungan awal torium saat Bumi terbentuk.^[48]

Isotop torium lainnya berumur pendek. Hanya ²³⁰Th yang biasanya dapat dideteksi. Torium ini berada dalam keadaan kesetimbangan sekuler dengan induk ²³⁸U. ²³⁰Th menduduki sekitar 0,04% torium alami.^[23][h] Torium hanya ditemukan sebagai komponen minor dalam kebanyakan mineral. Karena itu, torium sebelumnya dianggap merupakan unsur yang langka.^[79] Tanah biasanya mengandung sekitar 6 ppm torium.^[80] Di alam, torium berwujud dalam keadaan oksidasi +4.^[79] Karena keradiokatifannya, mineral-mineral yang mengandung torium sering kali berbentuk metamik (amorf). Ini disebabkan oleh perusakan struktur kristal oleh radiasi alfa yang dihasilkan torium.^[81] Contoh ekstremnya adalah mineral ekanit (Ca,Fe,Pb)₂(Th,U)Si₈O₂₀, yang hampir tidak pernah ditemukan dalam keadaan non-metamik karena kandungan toriumnya.^[82]

Monasit (terdiri atas utamanya persenyawaan fosfat berbagai unsur tanah jarang) adalah sumber torium komersial yang penting karena ditemukan dalam endapan yang besar di seluruh dunia, utamanya di India, Afrika Selatan, Brazil, Australia, dan Malaysia. Monasit rata-ratanya mengandung sekitar 2,5% torium, walaupun kadang-kadang terdapat endapan monasit yang mengandung hingga 20% torium.^[79][83] Monasit secara kimiawi relatif tidak reaktif dan ditemukan sebagai pasir yang berwarna kuning atau cokelat. Reaktivitasnya yang rendah membuatnya sulit untuk diekstraksi untuk mendapatkan torium.^[79] Mineral alanit (komposisi utamanya berupa silikat-hidroksida berbagai logam) dapat mangandung 0,1–2% torium. Mineral zirkon (komposisi utamanya berupa zirkonium silikat, ZrSiO₄) dapat mengandung paling banyak 0,4% torium.^[79]

Torium dioksida ditemukan dalam mineral langka torianit. Karena senyawanya yang isotipik dengan uranium dioksida, kedua senyawa aktinida dioksida ini dapat saling larut dalam keadaan padat (membentuk larutan padat). Nama mineral yang mengandung kedua senyawa ini berbeda-beda bergantung pada kandungan ThO₂ dalam mineral.^[79][i] Torit (komposisi utamanya berupa torium silikat, ThSiO₄), juga memiliki kandungan torium yang tinggi dan juga adalah mineral di mana torium pertama kali ditemukan.^[79] Dalam mineral torium silikat , ion Th⁴⁺ dan SiO4−4 sering kali digantikan dengan ion M³⁺ (M= Sc, Y, or Ln) dan fosfat (PO3−4).^[79] Karena torium dioksida sangat tidak larut, torium biasanya tidak menyebar dengan cepat ketika dilepaskan ke lingkungan sekitar. Ion Th⁴⁺ bersifat larut, terutama di tanah yang asam. Dalam kondisi tersebut, konsentrasi torium dapat mencapai 40 ppm.^[48]

Pada tahun 1815, seorang kimiawan Swedia Jöns Jacob Berzelius menganalisis sebuah sampel gadolinit yang berasal dari tambang tembaga di Falun, Swedia tengah. Ia mencermati adanya jejak-jejak mineral putih yang terkandung dalam sampel tersebut dan dengan berhati-hatinya berasumsi bahwa jejak tersebut merupakan oksida unsur baru yang belum diketahui. Berzelius sebelumnya telah menemukan dua unsur baru, yaitu serium dan selenium, tetapi ia juga pernah sekali melakukan kesalahan di depan umum dengan mengumumkan penemuan unsur baru "gahnium", yang ternyata merupakan seng oksida.^[85] Berzelius pada tahun 1817 secara pribadi menamai unsur sangkaan tersebut sebagai "thorium"^[86] dan oksida unsur tersebut sebagai "thorina". Nama ini berasal dari Thor, seorang dewa petir Nordik.^[87] Pada tahun 1824, setelah endapan mineral yang sama ditemukan di Vest-Agder, Norwegia, Berzelius menarik penemuannya karena mineral tersebut (yang kemudian dinamai xenotim) ternyata mayoritas komposisinya adalah itrium ortofosfat.^{[31][85][88][89]}

Pada tahun 1828, Morten Thrane Esmark menemukan sebuah mineral hitam di pulau Løvøya, wilayah Telemark, Norwegia. Esmark adalah pendeta Norwegia dan juga seorang ahli mineralogi amatir yang mempelajari berbagai mineral yang ada di Telemark. Di sana, ia menjabat sebagai seorang vikep. Sering kali, dia mengirimkan berbagai spesimen yang menarik ke ayahnya, Jens Esmark, seorang ahli mineralogi ternama dan profesor mineralogi dan geologi di Universitas Kerajaan Frederick (sekarang Universitas Oslo) di Christiania (sekarang Oslo).^[90] Jens Esmark menentukan bahwa spesimen yang dia terima dari anaknya merupakan mineral yang belum diketahui sebelumnya. Ia kemudian mengirim sampel tersebut kepada Berzelius untuk diperiksa lebih lanjut. Berzelius menentukan bahwa sampel tersebut mengandung unsur baru.^[31] Ia mempublikasikan penemuannya pada tahun 1829 setelah mengisolasi sampel torium yang tak murni dari reduksi KThF₅ menggunakan logam kalium.^[91][92][93] Berzelius menggunakan kembali nama "Thorium" (torium) ^[91][94] untuk merujuk pada unsur baru tersebut, dan menamakan sumber mineral unsur tersebut sebagai "thorit" (torit).^[31]

Berzelius melakukan beberapa karakterisasi awal logam baru tersebut beserta senyawa-senyawanya. Ia menentukan dengan benar bawah rasio massa torium dengan oksigen pada torium oksida adalah 7,5 (nilai yang aktual adalah 7,3). Namun ia mengasumsikan bahwa unsur baru tersebut bervalensi dua dan bukannya bervalensi empat, sehingga perhitungan massa atomnya menjadi 7,5 kali massa atom oksigen (120 amu); massa atom torium yang sebenarnya adalah 15 kali massa atom oksigen.^[j] Ia menentukan bahwa torium adalah logam yang sangat elektropositif, melebihi elektropositivitas serium dan di bawah zirkonium.^[95] Logam torium murni (99%) diisolasi pertama kalinya pada tahun 1914 oleh dua usahawan Belanda Dirk Lely Jr. dan Lodewijk Hamburger.^[k]

Pada tabel periodik yang diterbitkan oleh Dmitri Mendeleev pada tahun 1869, torium dan unsur-unsur tanah jarang lainnya diletakkan di luar tabel utama di akhir ujung setiap periode setelah logam alkali tanah. Hal ini mencerminkan keyakinan pada saat itu bahwa torium dan unsur-unsur tanah jarang bervalensi dua. Setelah diketahui bahwa unsur-unsur tanah jarang kebanyakan bervalensi tiga dan torium bervalensi empat, Mendeleev memindahkan serium dan torium ke golongan IV pada tahun 1871. Golongan IV ini juga mengandung unsur-unsur golongan karbon (golongan 14) dan golongan titanium (golongan 4). Ini karena keadaan oksidasi semua unsur-unsur golongan tersebut maksimum adalah +4.^[98][99] Serium kemudian dipindahkan dari tabel utama ke tabel terpisah yang mengandung deret lantanida, sedangkan torium tetap berada dalam golongan IV karena sifat-sifatnya yang dianggap mirip dengan unsur lain golongan tersebut, seperti titanium dan zirkonium.^[100][l]

Walaupun telah ditemukan pada tahun 1828, torium pertama kali digunakan hanya sejak tahun 1885, ketika kimiawan Austria Carl Auer von Welsbach menciptakan kaus lampu, yakni sumber cahaya portabel yang mampu menghasilkan cahaya dari pijaran torium oksida ketika dipanaskan oleh bahan bakar gas.^[31]

Torium pertama kali diamati bersifat radioaktif pada tahun 1898 oleh kimiawan Jerman Gerhard Carl Schmidt. Setelahnya pada tahun yang sama, secara terpisah, fisikawan Polandia-Prancis Marie Curie juga mengamati hal yang sama. Torium adalah unsur kedua yang ditemukan beradioaktivitas, setelah uranium yang radioaktivitasnya ditemukan oleh fisikawan Prancis Henri Becquerel pada tahun 1896.^{[101][102][103]} Bermula dari tahun 1899, fisikawan Selandia Baru Ernest Rutherford dan insinyur listrik Amerika Robert Bowie Owens mulai mengkaji radiasi yang dihasilkan torium. Pengamatan awal menunjukkan bahwa radiasi torium bervariasi secara signifikan. Keduanya menentukan bahwa variasi ini disebabkan oleh anak inti torium yang berbentuk gas dan berumur pendek. Anak inti tersebut kemudian ditemukan sebagai unsur yang baru dan sekarang dinamakan radon. Radon adalah satu-satunya unsur radioaktif langka yang ditemukan di alam sebagai anak inti dari torium daripada dari uranium.^[104]

Setelah mempertimbangkan kontribusi radon, Rutherford, yang setelahnya bekerja di bawah bimbingan fisikawan Britania Frederick Soddy, menunjukkan pada tahun 1900–1903 bagaimana torium meluruh dengan laju yang tetap seiring waktu menjadi sederetan unsur-unsur lain. Pengamatan ini berimbas pada identifikasi waktu paruh sebagai salah satu akibat dari peluruhan alfa.^[105] Efek biologis radiasi tersebut kemudian ditemukan pada tahun 1903.^[106] Penemuan fenomena radioaktivitas yang baru tersebut membangkitkan semangat para ilmuwan dan masyarakat umum. Pada tahun 1920-an, radiaktivitas torium dipromosikan sebagai obat untuk penyakit rematik, diabetes, dan impotensi seksual. Penggunaan torium untuk tujuan seperti ini kemudian dilarang di Amerika Serikat pada tahun 1932, setelah investigasi pemerintah federal Amerika mengenai efek-efek radioaktivitas terhadap kesehatan seseorang.^[107] Sebelum dilarang, 10.000 orang di Amerika Serikat telah disuntik torium sewaktu menjalani diagnosis sinar-X; mereka kemudian ditemukan menderita masalah kesehatan seperti leukimia dan kromosom abnormal.^[48] Ketertarikan publik dengan radioaktivitas menurun pada akhir tahun 1930-an.^[107]

Sampai dengan akhir abad ke-19, para kimiawan secara bulat setuju bahwa torium dan uranium memiliki sifat-sifat kimia yang beranalogi dengan hafnium dan wolfram; keberadaan unsur-unsur lantanida pada baris periode ke-6 tabel periodik dianggap hanya sebagai pengecualian saja. Pada tahun 1892, kimiawan Britania Henry Bassett mempostulatkan keberadaan baris periode tambahan di bawah lantanida untuk mengakomodasi baik unsur-unsur yang telah diketahui maupun yang belum ditemukan. Henry Bassett berpendapat bahwa torium dan uranium beranalogi dengan unsur-unsur lantanida. Pada tahun 1913, fisikawan Denmark Niels Bohr mempublikasikan suatu model teoretis atom beserta dengan orbital-orbital elektronnya. Model ini dengan cepat mendapat penerimaan yang luas. Berdasarkan model ini, unsur-unsur periode ke-7 pada tabel periodik haruslah kelopak-f-nya terisi penuh terlebih dahulu sebelum kelopak-d terisi, seperti pada unsur-unsur lantanida periode ke-6 yang mendahului logam-logam transisi 5d.^[98] Keberadaan deret unsur transisi dalam kedua (unsur-unsur aktinida) ini tidaklah diterima luas sebelum ditentukannya struktur elektron unsur-unsur lantanida.^[108] Bohr memberikan pendapat bahwa orbital 5f mungkin tidak terisi terlebih dahulu pada unsur-unsur setelah uranium.^[98]

Hanya setelah penemuan unsur-unsur transuranium pertama, yang mayoritas berkeadaan oksidasi +3 dan +4 seperti pada lantanida, barulah disadari bahwa unsur-unsur aktinida semuanya sebenarnya mengisi orbital-f terlebih dahulu sebelum orbital-d. Kemiripan kimiawi unsur-unsur awal aktinida dengan logam transisi sekarang dianggap sebagai pengecualian daripada sebagai kecenderungan sifat yang berlanjut.^[109] Pada tahun 1945, fisikawan Amerika Glenn T. Seaborg dan anggota tim risetnya menemukan unsur transuranium amerisium dan kurium. Seaborg mengagaskan konsep aktinida setelah menyadari bahwa torium adalah anggota ke-2 deret unsur aktinida blok-f, beranalogi dengan unsur-unsur lantanida daripada dengan unsur hafnium pada periode ke-4 blok-d.^[100][m]

Pada tahun 1990-an, kebanyakan penggunaan torium yang tidak memanfaatkan sifat-sifat radioaktivitasnya menurun drastis karena kekhawatiran akan keselamatan dan dampak lingkungan torum; hal ini juga diiringi oleh penemuan bahan pengganti torium yang lebih aman.^[31][112] Walaupun radioaktif, torium masih digunakan pada pelbagai aplikasi yang pengganti alternatif toriumnya masih belum ditemukan. Dalam suatu kajian tahun 1981 oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge Amerika Serikat, diperkirakan bahwa penggunaan kaus lampu torium setiap akhir minggu adalah aman bagi seseorang.^[112] Namun, ini tidaklah aman bagi para pekerja manufaktur kaus tersebut maupun pada lingkungan tanah tempat pabrik kaus tersebut berada.^[113] Beberapa produsen kaus lampu telah mengubah bahan materi kaus, misalnya dengan itrium.^[114] Pada tahun 2007, beberapa perusahaan masih memproduksi dan menjual kaus lampu torium tanpa pemberitahuan informasi yang memadai tentang radioaktivitas produk tersebut. Beberapa perusahaan bahkan mengklaim palsu bahwa produk mereka tidak bersifat radioaktif.^[112][115]

Torium telah digunakan sebagai sumber energi pada skala purwarupa. Reaktor berbasis torium pertama kali didirikan di Indian Point Energy Center di Buchanan, New York, Amerika Serikat pada tahun 1962.^[116] Salah satu sumber terbesar torium di dunia berada di India. Pada tahun 1950-an, pemerintah India menargetkan pencapaian swasembada energi melalui program tenaga nuklir tiga tahap India, yang tahap ketiganya adalah pembanguan reaktor nuklir torium.^[117][118] Di kebanyakan negara, uranium secara relatif lebih berlimpah daripada torium, sehingga kemajuan pembangunan reaktor berbasis torium di negara lain berjalan lambat.^[119] Riset berskala besar dimulai pada tahun 1996 oleh Badan Tenaga Atom Internasional untuk mengkaji penggunaan reaktor torium; setahun kemudian, Departemen Energi Amerika Serikat memulai riset mereka.

Pada abad ke-21, potensi torium dalam mengurangi proliferasi nuklir dan karakteristik limbahnya berujung pada ketertarikan kembali kepada siklus bahan bakar torium.^{[120][121][122]} Pemerintah India memproyeksikan pencapaian pemenuhan 30% konsumsi listrik menggunakan torium pada tahun 2050. Pada bulan Februari 2014, Pusat Penelitian Atom Bhabha di Mumbai, India memamerkan desain "reaktor nuklir generasi mendatang" terbaru mereka yang menggunakan torium sebagai inti bahan bakar reaktor, dinamai "Advanced Heavy Water Reactor" (AWHR) atau Reaktor air berat tingkat lanjut. Kepala Komisi Energi Atom India pada tahun 2009 mengatakan bahwa India memiliki tujuan jangka panjang untuk berswasembada energi menggunakan sumber daya mineral India yang kaya akan torium."^[123]

Sewaktu sejumlah gram plutonium pertama kali diproduksi pada Proyek Manhattan, ditemukan bahwa isotop minor ²⁴⁰Pu menjalani fisi spontan yang signifikan. Hal ini menjadikan senjata nuklir jenis bedil berbahan bakar plutonium dipertanyakan kelayakannya. Untuk menghindari masalah tersebut, tim riset Los Alamos mulai mendesain senjata jenis implosi. Di saat yang bersamaan, tim riset Chicago juga mendiskuksikan penyelesaian masalah tersebut dengan menggunakan desain reaktor baru. Eugene Wigner mengusulkan penggunaan plutonium yang terkontaminasi ²⁴⁰Pu tersebut untuk mendorong transmutasi torium menjadi ²³³U dalam suatu reaktor konverter khusus. Dihipotesiskan bahwa ²³³U tersebut akan dapat digunakan pada senjata nuklir jenis bedil, walaupun terdapat pula kekhawatiran akan kontaminasi ²³²U. Kemajuan pada desain senjata jenis implosi Los Alamos membuat pengembangan reaktor konverter ini tidak dilanjutkan. Tetapi desain reaktor ini berpengaruh kuat terhadap pengembangan energi nuklir selanjutnya. Dalam rancangannya, terdapat deskripsi mendetail mengenai penggunaan reaktor berpendingin dan bermoderator air tingkat tinggi yang mirip dengan reaktor kapal laut dan reaktor pembangkit listrik di kemudian hari.^[124]

Semasa Perang Dingin, Amerika Serikat mempertimbangkan kemungkinan penggunaan ²³²Th sebagai sumber ²³³U untuk kegunaan bom nuklir. Pemerintah Amerika meluncurkan sebuah bom uji pada tahun 1955.^[125] Dari hasil pengujian bom tersebut, disimpulkan bahwa bom berbahan ²³³U cukup ampuh, tetapi tidak memiliki "keunggulan teknis" yang berkelanjutan dibandingkan dengan bom kontemporer berbahan uranium–plutonium.^[126] Hal ini terutama karena ²³³U sulit diproduksi dalam keadaan berisotop murni.^[125] Logam torium digunakan dalam hohlraum senjata nuklir W71 milik Amerika Serikat.^[127]