Torij je kemijski elementatomskog (rednog) broja 90 i atomske mase 232,03806(2). U periodnom sustavu elemenata predstavlja ga simbol Th.
Torij je radioaktivankemijski element iz skupine aktinoida, a u prirodi se torij nalazi kao smjesa 12 radioaktivnih izotopa, od kojih je najstabilniji torij-232, s vremenom poluraspada od 1,4 x 1010 godina, dva su srednje dugog vremena poluraspada (torij-229 - 7900 godina i torij-230 - 75400 godina), a svi ostali su kratkoživući izotopi (uključujući i trinaest umjetno dobivenih izotopa). Izotop torij-232 je emiter alfa-čestica, koji prirodnim raspadnim nizom torija prolazi kroz 6 alfa raspada i 4 beta raspada, do konačnog stabilnog izotopa olova-208. U procesu raspada stvara se i plinovitiradon-220 (toron), koji je također jak alfa-emiter, a time i radiotoksičan. Stoga je prostore u kojima je torij (i njegovi spojevi) uskladišten potrebno stalno ventilirati. Izotop torij-232 također je dobar apsorber sporih neutrona koji nizom radioaktivnih pretvorbi stvara uranijev fisilni izotopuranij-233, koji se može koristiti kao nuklearno gorivo.
U čistom elementarnom stanju torij je sivi prah ili poput platine siv, dosta mekan i rastezljiv metal.
Relativno je postojan na zraku, tako da sjaj gubi tek nakon nekoliko mjeseci. Međutim, ako je onečišćen oksidom znatno brže potamni, pa preko sive prelazi u potpuno crnu boju. Fizikalna svojstva bitno ovise o količini sadržanih nečistoća, tako da i "čisti" torij sadrži više desetinki postotka oksida.
S vodikom reagira na srednje povišenim temperaturama stvarajući dva hidrida ThH2 pseudotetragonske strukture i ThH4 kubične strukture, nevezane s originalnom torijevom kristalnom strukturom.
Postupak je sljedeći: pijesak se raščini pomoću vruće koncentrirane sumporne kiseline, dobivena otopinasulfata ohladi se do O °C i istaloži oksalnom kiselinom. Za razliku od oksalata rijetkih zemalja, oksalat torija može se kompleksno otopiti u toploj zasićenoj otopini amonijevog oksalata, pa se tako izdvaja, a taloži se ponovnim zakiseljavanjem otopine. Metalni torij može se dobiti redukcijom torijevog oksida kalcijem, elektrolizom anhidrida torijevog klorida u talini natrijevog klorida i kalijevog klorida, te redukcijom torijevog tetraklorida alkalijskim metalima. Svjetska proizvodnja je oko 31 000 m3 na godinu. Smatra se da su rezerve oko 3,3 x 106tona.
Primjena torija
Torij se uglavnom koristi kao nuklearno gorivo, otkako se utvrdilo da svojim raspadom stvara novo gorivo, izotopuranija-233. Pretpostavlja se da su energetske zalihe torija veće od sveukupnih zaliha fosilnih goriva i uranija.
Služi kao dodatak legurama za grijače električnih otpornih peći, kao sredstvo za apsorpciju plinova u tehnici visokih vakuuma. Radioaktivnim raspadom daje mezotorij, radiotorij, torij X, torijsku emanaciju, torij A, B, C i D i konačno, izotop olovo-208. Torij X, izotop kratka vijeka, služi kao lijek za neke kožne bolesti.
Spojevi torija
Torij stvara kemijske spojeve s oksidacijskim brojem +4, a smatra se da može imati i oksidacijske brojeve +3 i +2. Najvažniji spoj torija je torijev(IV) oksid (ThO2), koji nastaje žarenjem torijeva hidroksida ili soli (npr. torijeva nitrata). To je oksid s najvišim poznatim talištem od 3300 °C. Ovaj oksid koristi se kao legirajući dodatak nekim metalima: volframu (gdje kontrolira rast kristalnih zrna), niklu (očvršćuje kristalnu strukturu) i magneziju, te kao nanos na žarenim volframovim elektrodama jer lako otpušta elektrone. Koristi se i kao efikasan dezoksidans kod dobivanja metala (željeza i molibdena).
Torij nema biološku ulogu, a njegova radiotoksičnost uglavnom prelazi druge oblike toksičnosti.
Smrtonosna doza torijevog(IV) nitrata (oralno, miš) je 1760 mg/kg. Torijevi spojevi su umjereno otrovni (toksični); akutna izloženost može dovesti do dermatitisa, a kronična izloženost izaziva rak.
Torijski nuklearni reaktor
Torijski nuklearni reaktor s tekućim torijevim fluoridom temeljito se razlikuje od većine današnjih nuklearnih reaktora. Jedna tona torija dovoljna je za proizvodnju jednake količine energije kao od 200 tona uranija, što automatski znači i manje radioaktivnog otpada. Nakon iskorištavanja, nastali je otpad opasan samo oko 300 godina, za razliku od današnjeg nuklearnog otpada, koji će biti opasan još bar 10 000 godina. Štoviše, torijski reaktor može iskoristiti otpad uranijskog reaktora za rad. Torij je jeftiniji i može se pakirati u mnogo manje dimenzije. Prema procjenema, Amerika ima oko 440 000 tona torija, Australija i Indija oko 300 000 tona, a Kanada još 100 000 tona. U Americi i Australiji donedavno je odlagan kao otpad.
Torijski je reaktor, reaktor s tekućim torijevim fluoridom ili LFTR (engl. Liquid Fluoride Thorium Reactor), vrlo siguran zahvaljujući svojoj sposobnosti da se ugasi sam od sebe, prije nego dođe do opasnog porasta temperature. LFTR koncept koristi torij i uranij-233 pomiješane sa solimalitija i berilija. Tekućina u jezgri nije pod tlakom, a svako povišenje temperature smanjuje snagu rada reaktora, što ga stabilizira i bez potrebe za intervencijom od strane osoblja.