Franţa

Franţa
←  Radon | Radiu  →
87 Cs ↑ Fr ↓ Uue 87Fr _
Aspectul unei substanțe simple
Aproximativ 200.000 de atomi de franciu într-o capcană magneto-optică
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr	Francium (Fr), 87
Masa atomica ( masa molara )	223,0197  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica	[Rn] 7s 1
Raza atomului	290 [1] pm
Proprietăți chimice
Raza Van der Waals	348 [2]  pm
Raza ionică	(+1e) 179 [1]  pm
Electronegativitatea	0,7 (scara Pauling)
Potențialul electrodului	Fr ←Fr + -2,92 V
Stări de oxidare	0, +1
Energia de ionizare (primul electron)	392,96(4,0727) [3]  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. )	2,3–2,5 [1]  g/cm³
Temperatură de topire	18-21 °C [1] ; 291-294K _
Temperatura de fierbere	640-660 °C (910-930 K) [1] calculat [4] : 598 °C, 871 K
Punct critic	(calculat [4] ) 1980 ± 50  K , ? MPa
Oud. căldură de fuziune	~2 kJ/mol
Oud. căldură de evaporare	~65 kJ/mol
Capacitate de căldură molară	31,6 J/(K mol)
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele	corp cubic centrat
numar CAS	7440-73-5

Francium ( simbol chimic  - Fr , din lat.  Francium ) - un element chimic din primul grup (conform clasificării învechite  - principalul subgrup al primului grup, IA), a șaptea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 87. Cel mai reactiv dintre metalele alcaline (și în general dintre toate), cel mai greu metal alcalin cunoscut. Este practic absent în natură, nu are izotopi stabili, toți izotopii sunt extrem de radioactivi.

Istorie

Acest element a fost prezis de D. I. Mendeleev (ca „eca-cesium”) și a fost descoperit (prin radioactivitatea sa) în 1939 de Marguerite Perey , angajată a Institutului Radium din Paris . În 1946, ea i-a dat numele în onoarea patriei sale - Franța .

Fiind în natură

Franciul este unul dintre cele mai rare elemente. Dintre elementele care există constant în scoarța terestră, doar astatinul are un conținut mai scăzut. Tot franciul natural este radiogenic, dezintegrarea sa radioactivă este compensată de apariția simultană de noi atomi de franciu ca produși intermediari de descompunere ai uraniului-235 și toriu-232. Conținutul total de franciu din scoarța terestră este estimat la 340 de grame.

Izotopi

Din 2022, sunt cunoscuți 36 de izotopi de franciu cu numere de masă de 197-233 și 7 izomeri nucleari metastabili [5] . În natură (ca produs al dezintegrarii radioactive a uraniului-235) există un izotop, 223 Fr. Franciul-223 (cel mai longeviv izotop al franciului, timpul de înjumătățire 22,3 minute) este una dintre ramurile laterale ale seriei radioactive naturale de uraniu-235 și se găsește în cantități extrem de mici în mineralele de uraniu. Studiile proprietăților franciului sunt efectuate cu cantități indicatoare ale nuclidului 223 Fr (mai puțin de 10 -15 g), deoarece din cauza lipsei izotopilor de franciu cu viață lungă, este imposibil să se obțină în cantități în greutate [1] . Se formează în timpul descompunerii alfa a actiniului-227 :

227 Ac → 223 Fr (însoțit de radiații α, probabilitate de dezintegrare aproximativ 1,4%),

227 Ac → 227 Th (însoțit de radiații β, probabilitatea de dezintegrare este de aproximativ 98,6%).

Vechea denumire pentru franciu-223 este actiniu K (AcK). Conform estimărilor, conținutul său de echilibru în scoarța terestră este de 340 g .

Obținerea

Cantitățile microscopice de franciu-223 pot fi izolate chimic din mineralele de uraniu. Alți izotopi ai franciului sunt obținuți artificial prin reacții nucleare .

Una dintre cele mai comune reacții nucleare pentru obținerea franciului:

Interesant este că aurul este folosit în această reacție . Această reacție poate fi folosită și pentru a sintetiza izotopi cu numere de masă de 209 și 211 (cu emisie de șase, respectiv patru neutroni). Cu toate acestea, toți acești izotopi se descompun rapid (timpul de înjumătățire al 210 Fr și 211 Fr este de trei minute, iar 209 Fr este de 50 de secunde).

Proprietăți fizice și chimice

Configurația electronică completă a atomului Franței este: 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 .

Franciul are proprietăți similare cu cesiul . Întotdeauna co-cristalizează cu compușii săi [6] . Aproape toți compușii de franciu sunt solubili în apă. Efectele relativiste ale învelișului 6p fac legătura franciului cu oxigenul în superoxizi, de exemplu, din compoziția FrO 2 , mai covalentă decât în ​​superoxizii altor metale alcaline [7] .

Deoarece cercetătorii au la dispoziție doar cele mai mici mostre care conțin nu mai mult de 10 -7 g de franciu, informațiile despre proprietățile sale fizice pot fi determinate doar prin calcul, pe baza datelor pentru metale alcaline stabile. Conform unor astfel de calcule, densitatea franciului la temperatura camerei este de 1,87 g/cm³ , punctul de topire este de 27 °C, punctul de fierbere este de 677 °C, iar căldura specifică de fuziune este de 9,385 kJ/kg [4] .

Potențialul de ionizare al atomului de franciu-212 din starea fundamentală a fost măsurat experimental [3] cu mare precizie la separatorul de masă al nucleelor ​​radioactive ISOLDE de la CERN , unde acest izotop este produs prin iradierea unei ținte de carbură de uraniu cu protoni cu o intensitate de până la 10 10 atomi pe secundă (curent fasciculului 2 picoamperi). În ceea ce privește lungimea de undă reciprocă, potențialul de ionizare este de 32848,872(9) cm −1 [3] , ceea ce corespunde la 4,0727409(11) eV/atom , sau 392,95976(11) kJ/mol .

Franciul are cea mai scăzută electronegativitate dintre toate elementele cunoscute în prezent. În consecință, franciul este, de asemenea, cel mai reactiv metal alcalin.

Reacționează violent cu apa, formând cel mai puternic alcalin  , hidroxidul de franciu FrOH. Hidrura FrH și oxidul de franciu Fr 2 O se comportă ca niște compuși asemănători de cesiu, adică reacţionează violent cu apa, formând un hidroxid.

Clorura , azotatul , sulfatul , fluorura , sulfura , hidroxidul , carbonatul , acetatul și oxalatul de franciu sunt foarte solubile în apă [1] . Perclorat slab solubil , picrat , iodat , cloroplatinat , clorobismutat , cloroantimonat , clorostanat , nitrocobaltat de franciu [1] . Franciul este extras cu nitrobenzen în prezență de tetrafenilborat de sodiu . Coprecipitează cu săruri simple și duble de cesiu și cu săruri ale heteropoliacizilor (silicontungstic, fosfotungstic etc.) [1] .

Aplicație

În prezent, franciul și compușii săi au puține aplicații practice datorită timpului lor scurt de înjumătățire și a radioactivității ridicate. Francium-223 este utilizat pentru determinarea rapidă a actiniului-227 în obiectele naturale [8] .

Rolul și impactul biologic

Franciul , ca și rubidiul și cesiul , se acumulează în rinichi, ficat, glandele salivare și țesutul sarcomului, astfel încât izotopii 223 Fr și 212 Fr sunt utilizați în cercetarea biologică și pentru diagnosticul cancerului [8] .

Note

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Myasoedov B.F. Francy // Enciclopedia chimică  : în 5 volume / Cap. ed. N. S. Zefirov . - M . : Marea Enciclopedie Rusă , 1998. - V. 5: Triptofan - Iatrochimie. - S. 187. - 783 p. — 10.000 de exemplare.  — ISBN 5-85270-310-9 .
2. ↑ Francium . Laboratorul Național Los Alamos (2011). Consultat la 26 iulie 2012. Arhivat din original la 28 noiembrie 2016. (nedefinit)
3. ↑ 1 2 3 Arnold E. și colab. (colaborare ISOLD). Spectroscopia cu laser optic și investigarea structurii hiperfină a nivelurilor excitate 10 2 S, 11 2 S, 8 2 D și 9 2 D în franciu  //  Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. - 1990. - 28 octombrie ( vol. 23 , nr. 20 ). - P. 3511-3520 . — ISSN 0953-4075 . - doi : 10.1088/0953-4075/23/20/014 . Arhivat din original pe 14 iulie 2021.
4. ↑ 1 2 3 Kozhitov LV, Kol'tsov VB, Kol'tsov AV Evaluarea tensiunii de suprafață a franciului lichid  //  Materiale anorganice. — Vol. 39 , iss. 11 . - P. 1138-1141 . - doi : 10.1023/A:1027389223381 .
5. ↑ Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Evaluarea Nubase2020 a proprietăților nucleare  // Chinese Physics  C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
6. ↑ Winter, Mark Electron Configuration . Franciu . Universitatea din Sheffield. Consultat la 18 aprilie 2007. Arhivat din original pe 9 martie 2005. (nedefinit)
7. ↑ Thayer, John S. Chemistry of heavier main group elements  (neopr.) . - 2010. - S. 81. - doi : 10.1007/9781402099755_2 .
8. ↑ 1 2 Lavrukhina, 1966 , p. 266.

Literatură

• Lavrukhina A. K. , Pozdnyakov A. A. Chimia analitică a tehnețiului, prometiului, astatinului și franciului. - M . : Nauka, 1966. - S. 260-301. — 308 p. - 3200 de exemplare.

Link -uri

• Francium pe Webelements
• Francium la Biblioteca Populară a Elementelor Chimice

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice	GND : 4155153-9 J9U : 987007550763805171 LCCN : sh85051541