Franciaország

Franciaország
←  Radon | Rádium  →
87 Cs ↑ Fr ↓ Uue 87Fr_ _
Egy egyszerű anyag megjelenése
Körülbelül 200 000 francium atom egy magneto-optikai csapdában
Az atom tulajdonságai
Név, szimbólum, szám	Francium (Fr), 87
Atomtömeg ( moláris tömeg )	223.0197  a. e.m.  ( g / mol )
Elektronikus konfiguráció	[Rn] 7s 1
Atom sugara	290 [1] pm
Kémiai tulajdonságok
Van der Waals sugár	348 [2]  pm
Ion sugara	(+1e) 179 [1]  pm
Elektronegativitás	0,7 (Pauling skála)
Elektróda potenciál	Fr ←Fr + -2,92 V
Oxidációs állapotok	0, +1
Ionizációs energia (első elektron)	392,96 (4,0727) [3]  kJ / mol  ( eV )
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai
Sűrűség ( n.a. )	2,3–2,5 [1]  g/cm³
Olvadási hőmérséklet	18-21 °C [1] ; 291-294 ezer _
Forráshőmérséklet	640-660 °C (910-930 K) [1] számított [4] : ​​598 °C, 871 K
Kritikus pont	(számított [4] ) 1980 ± 50  K , ? MPa
Oud. fúzió hője	~2 kJ/mol
Oud. párolgási hő	~65 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	31,6 J/(K mol)
Egy egyszerű anyag kristályrácsa
Rácsszerkezet	köbös test- központú
CAS szám	7440-73-5

Francium ( vegyjele  - Fr , lat.  Francium ) - az 1. csoport kémiai eleme (az elavult besorolás szerint  - az első csoport fő alcsoportja, IA), a D. I. kémiai elemei periodikus rendszerének hetedik periódusa . Mengyelejev , 87-es rendszámmal . Az alkálifémek (és általában az összes) közül a legreaktívabb, a legnehezebb ismert alkálifém. A természetben gyakorlatilag nincs jelen, nincs stabil izotópja, minden izotóp rendkívül radioaktív.

Történelem

Ezt az elemet D. I. Mengyelejev jósolta ("eca-cézium" néven), és 1939 -ben fedezte fel (radioaktivitása alapján) Marguerite Perey , a párizsi Rádium Intézet munkatársa . 1946-ban hazája - Franciaország - tiszteletére adta neki a nevet .

A természetben lenni

A francium az egyik legritkább elem. A földkéregben állandóan létező elemek közül csak az asztatinnak van alacsonyabb tartalma. Minden természetes francium radiogén, radioaktív bomlását kompenzálja új francium atomok egyidejű megjelenése az urán-235 és a tórium-232 közbenső bomlástermékeiként. A földkéreg teljes franciumtartalmát 340 grammra becsülik.

Izotópok

2022-től 36 francium-izotóp ismert 197-233 tömegszámmal és 7 metastabil nukleáris izomer [5] . A természetben (az urán-235 radioaktív bomlásának termékeként) egy izotóp található, a 223 Fr. A francium -223 (a francium leghosszabb életű izotópja, felezési ideje 22,3 perc) a természetes radioaktív urán-235 sorozat egyik mellékága, és rendkívül kis mennyiségben található meg az urán ásványokban. A francium tulajdonságainak vizsgálatát a 223 Fr nuklid indikátormennyiségeivel (kevesebb, mint 10-15 g) végzik, mivel a francium hosszú élettartamú izotópjainak hiánya miatt tömeges mennyiségben nem lehet hozzájutni [1] . Az aktinium-227 alfa-bomlása során keletkezik :

227 Ac → 223 Fr (α-sugárzás kíséretében, a bomlás valószínűsége körülbelül 1,4%),

227 Ac → 227 Th (β-sugárzás kíséretében a bomlás valószínűsége kb. 98,6%).

A francium-223 régi neve aktinium K (AcK). Becslések szerint egyensúlyi tartalma a földkéregben 340 g .

Getting

Mikroszkopikus mennyiségű francium-223 kémiai úton izolálható urán ásványokból. A francium egyéb izotópjait mesterségesen nyerik nukleáris reakciók segítségével .

A francium előállításának egyik leggyakoribb nukleáris reakciója:

Érdekes módon aranyat használnak ebben a reakcióban . Ez a reakció 209 és 211 tömegszámú izotópok szintetizálására is használható (hat, illetve négy neutron kibocsátásával). Mindezek az izotópok azonban gyorsan bomlanak (a 210 Fr és a 211 Fr felezési ideje három perc, a 209 Fr pedig 50 másodperc).

Fizikai és kémiai tulajdonságok

A francia atom teljes elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 1 .

A francium tulajdonságaiban hasonló a céziumhoz . Mindig együtt kristályosodik vegyületeivel [6] . Szinte minden franciumvegyület vízben oldódik. A 6p héj relativisztikus hatásai a francium és az oxigén kötését például a FrO 2 összetételű szuperoxidokban kovalensebbé teszik, mint más alkálifémek szuperoxidjaiban [7] .

Mivel a kutatóknak csak a legkisebb minták állnak rendelkezésükre, amelyek legfeljebb 10–7 g franciumot tartalmaznak, fizikai tulajdonságairól csak számítással, a stabil alkálifémekre vonatkozó adatok alapján lehet tájékozódni. Ilyen számítások szerint a francium sűrűsége szobahőmérsékleten 1,87 g/cm³ , olvadáspontja 27°C, forráspontja 677°C, fajlagos olvadási hője 9,385 kJ/kg [4] .

Az alapállapotból származó francium-212 atom ionizációs potenciálját kísérletileg [3] mérték nagy pontossággal a radioaktív atommagok ISOLDE tömegleválasztóján a CERN -ben, ahol ezt az izotópot úgy állítják elő, hogy egy urán-karbid céltárgyat protonokkal sugároznak be. másodpercenként 10 10 atomig (nyalábáram 2 pikoamp). A reciprok hullámhosszt tekintve az ionizációs potenciál 32848,872(9) cm −1 [3] , ami 4,0727409(11) eV/atomnak vagy 392,95976(11) kJ/mol -nak felel meg .

A franciumnak a legalacsonyabb elektronegativitása a jelenleg ismert elemek közül. Ennek megfelelően a francium a legreaktívabb alkálifém is.

Hevesen reagál vízzel, és a legerősebb lúg  , a francium- hidroxid FrOH keletkezik. A hidrid FrH és a francium -oxid Fr 2 O hasonló céziumvegyületként viselkedik, azaz heves reakcióba lép a vízzel, hidroxidot képezve.

A klorid , nitrát , szulfát , fluor , szulfid , hidroxid , karbonát , acetát és francium-oxalát vízben jól oldódik [1] . Rosszul oldódó perklorát , pikrát , jodát , klórplatinát , klórbiszmutát , klórantimonát , klorosztannát , francium-nitrokobaltát [1] . A franciumot nitrobenzollal extrahálják nátrium-tetrafenilborát jelenlétében . Egyszerű és kettős céziumsókkal, valamint heteropolisavak sóival (szilícium-volframsav, foszfovolframsav stb.) együttesen kicsapódik [ 1] .

Alkalmazás

Jelenleg a franciumnak és vegyületeinek kevés gyakorlati alkalmazása van rövid felezési idejük és magas radioaktivitásuk miatt. A francium-223-at az aktinium-227 gyors meghatározására használják természeti objektumokban [8] .

Biológiai szerep és hatás

A francium a rubídiumhoz és a céziumhoz hasonlóan felhalmozódik a vesében, a májban, a nyálmirigyekben és a szarkóma szövetében, így a 223 Fr és 212 Fr izotópokat biológiai kutatásokban és rákdiagnosztikában használják [8] .

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Myasoedov B.F. Francy // Kémiai Enciklopédia  : 5 kötetben / Ch. szerk. N. S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Triptofán - Iatrokémia. - S. 187. - 783 p. — 10.000 példány.  — ISBN 5-85270-310-9 .
2. ↑ Francium . Los Alamos Nemzeti Laboratórium (2011). Letöltve: 2012. július 26. Az eredetiből archiválva : 2016. november 28.. (határozatlan)
3. ↑ 1 2 3 Arnold E. et al. (ISOLD együttműködés). A 10 2 S, 11 2 S, 8 2 D és 9 2 D gerjesztett szintek optikai lézerspektroszkópiája és hiperfinom szerkezeti vizsgálata franciumban  //  Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. - 1990. - október 28. ( 23. köt. , 20. sz.). - P. 3511-3520 . — ISSN 0953-4075 . - doi : 10.1088/0953-4075/23/20/014 . Archiválva az eredetiből 2021. július 14-én.
4. ↑ 1 2 3 Kozhitov LV, Kol'tsov VB, Kol'tsov AV A Liquid Francium felületi feszültségének értékelése  //  Szervetlen anyagok. — Vol. 39 , iss. 11 . - P. 1138-1141 . - doi : 10.1023/A:1027389223381 .
5. ↑ Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. A Nubase2020 értékelése a nukleáris tulajdonságokról  // Chinese Physics  C. - 2021. - Kt. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
6. ↑ Winter, Mark Electron Configuration . Francium . A Sheffieldi Egyetem. Letöltve: 2007. április 18. Az eredetiből archiválva : 2005. március 9.. (határozatlan)
7. ↑ Thayer, John S. Nehezebb főcsoportelemek kémiája  (neopr.) . - 2010. - S. 81. - doi : 10.1007/9781402099755_2 .
8. ↑ 1 2 Lavrukhina, 1966 , p. 266.

Irodalom

• Lavrukhina A. K. , Pozdnyakov A. A. A technécium, a prométium, az asztatin és a francium analitikai kémiája. - M . : Nauka, 1966. - S. 260-301. — 308 p. - 3200 példány.

Linkek

• Francium a Webelemeken
• Francium a Kémiai Elemek Népszerű Könyvtárában

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy katalán Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4155153-9 J9U : 987007550763805171 LCCN : sh85051541