DET francium, symbol Fr, atomnummer 87, er et grundstof, der tilhører gruppe 1 af Periodiske systemalkalimetallerne. Men i modsætning til de andre elementer i gruppen har francium ikke stabile isotoper, hvilket endda gjorde dets opdagelse vanskelig. Faktisk var francium sidste element, der skal opdages og isoleret i naturlige prøver.
Dens store atomare ustabilitet tillader ikke at opnå synlige og tunge prøver, derfor ekstrapoleres dens fysisk-kemiske egenskaber fra data fra andre alkalimetaller. Det anslås, at der kun er 30 gram francium i jordskorpen, hvilket gør det det næstsjældneste grundstof på planeten, bag kun astatinen.
Læs også: Rubidium — element, der anvendes til fremstilling af specielle briller og atomure
francium resumé
Francium er et alkalimetal beliggende i den syvende periode af det periodiske system, symbol Fr, Z = 87.
Det har ingen stabile isotoper og er det næstsjældneste grundstof på planeten.
Dens mest stabile isotop har en tid på halvt liv 22 minutter.
Det er elementet med størst atomstråle af det periodiske system, foruden at være det mest elektropositive.
Det kan kun opnås ved nukleare processer, da det er svært at isolere.
Der er stadig ingen praktiske anvendelser relateret til francium.
Francium Ejendomme
Symbol: Fr.
atommasse: 223,02 u.
Fusionspunkt: 22°C (estimeret).
Kogepunkt: 665 °C (estimeret).
Massefylde: 2,5 g/cm³ (estimeret).
elektronegativitet: 0,79.
Elektronisk distribution: [Rn] 7s1.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen ;)
→ Video lektion om periodiske og aperiodiske egenskaber af kemiske grundstoffer
Francium egenskaber
francium har flere isotoper, men isotop 233 er den mest stabile og når en halveringstid på 22 minutter. Kun isotop 212 har en tilsvarende halveringstid på 21 minutter, mens de andre ikke engang kommer i nærheden af det, og måske endda har halveringstider i størrelsesordenen sekunder.
alt dette atomar ustabilitet hindrer bestemmelsen af vigtige fysiske egenskaber og egenskaber. Faktisk blev de kendte egenskaber opnået under ekstreme forhold. fortynding (koncentration af størrelsesordenen 10-15 mol/L).
Som et alkalimetal er dets oxidationstal kendt for at være +1. Forsøg har også vist, at francium er det mest element elektropositive af det periodiske system. En anden førende position, som dette element har i tabellen, er den med den største diameter, med 2,7 angström (10-10 m).
Som andre alkalimetaller forbliver francium i opløsning, mens andre grundstoffer udfældes i form af hydroxider, carbonater, fluorider, sulfider, kromater osv.
Læs også: Hvad er radioaktive grundstoffer?
At opnå francium
Francium-223, den mest stabile isotop af Fr, var først opdaget gennem alfa-emissionen af actin-227. Det er også muligt at fremstille francium (isotop 212) ved at bombardere guld (197Au) med oxygen-18 (18O) i en atomreaktor.
Frantium kan opnås på en række måder. For eksempel, der er mulighed for at udfælde det med cæsium, igennem salte tungtopløselige grundstoffer såsom perchlorat (ClO4-), hexachlorplatinat (PtCl62-), iod (IO4-), mellem andre. Adskillelse af cæsium og francium forventes dog at blive meget vanskelig.
Andre metoder udviklet i 1960'erne og 1970'erne gjorde det muligt adskillelse af francium fra cæsium- og rubidiumopløsninger gennem kationbytterharpikser. Frantium-223, som blev opdaget fra alfa-emissionen af actinium-227, kan også adskilles fra actinium og andre nedbrydningsprodukter ved selektive udfældningsteknikker. Der er også en anden teknik, der bruges med relativ succes: sublimering af franciumchlorid (FrCl) ved temperaturer omkring 300 °C.
Ansøgninger om francium
Forsøg med rotter konkluderede, at francium ophobes i nyrerne, leveren og spytkirtlerne. Derudover var der et forsøg på at anvende det i nuklearmedicin, i diagnosticering af kræft, men vanskeligheden med at forberede og isolere det gjorde projektet umuligt. Denne egenskab, tilføjet til dens lave halveringstid, gør francium en af de få elementer ingen praktiske anvendelser.
Men det faktum at have største atomradius i det periodiske system og kun have én elektron i valenslag holder nogle forskere nysgerrige på dens natur. I 2002 lykkedes det en gruppe forskere i USA at fange 300.000 francium-atomer for at finde ud af mere om grundstoffet.
Se vores podcast: Hård som en diamant: hvad betyder det?
franciums historie
Det, der skiller sig ud i franciums historie, er antallet af gange, folk sagde, at de opdagede det efter Mendeleev forudsige eksistensen af dette element i 1871, under navnet af eka-cæsium.
Det har længe været kendt, at efter grundstof 83, bismuth, viser det periodiske system kun radioaktive og ustabile grundstoffer - med undtagelser som uran og thorium. Alligevel har dette ikke afskrækket mange videnskabsmænd fra at lede efter element 87 i naturlige kilder og, oftere end ikke, hævde dets opdagelse.
For eksempel, i 1925 observerede den russiske kemiker Dobroserdov en svag radioaktivitet i en prøve af kalium, konkluderede, at dette ville være element 87 og navngive det Rusland, til ære for sit fødeland. Den bedste forklaring på det faktum var dog, at der faktisk blev påvist radioaktivitet fra isotopen. 40K, en beta-emitter, der udgør omkring 0,012% af naturligt kalium.
I 1926 analyserede de engelske kemikere Druce og Loring spektrallinjer af mangan (II) sulfat, de formodede også at observere nogle linjer vedrørende element 87, som de senere foreslog navnet på alkalinium. Svagheden af beviserne afskrækkede imidlertid forskere fra at komme videre.
Så, i 1930, hævdede Fred Allison opdagelsen af grundstof 87 efter nogle eksperimenter med prøver af polucite (en malm rig på cæsium) og lepidolite (en malm med lithium i sin sammensætning). Allison foreslog navnet jomfru til ære for den amerikanske stat Virginia. Men i 1934 påviste MacPherson unøjagtigheder i Allisons opdagelse.
To år senere, Jean Perrin, en fransk fysiker, der vides at have bekræftet Einsteins teori om Brownsk bevægelse, hvilket gav, således, tilstrækkeligt bevis for eksistensen af atomer, sluttede sig til den romerske fysiker Horia Hulubei i en række eksperimenter med stråler X. De opnåede derefter forventede resultater for element 87, som de straks navngav moldavium, med henvisning til Moldova-regionen, fødestedet for Hulubei. Men igen blev værket kritiseret i lyset af fortolkningerne.
Ingen af forskerne kunne forstå, men det der skete er, at francium har meget ustabile isotoper med en meget kort halveringstid. Ulykken var sådan manglende eksistens af element 87 blev endda overvejet.
Men i 1939 skete opdagelsen af grundstof 87 af en, der startede som laboratorieassistent for ingen ringere end Marie Curie, i Paris: Det Fransk Marguerite Perey. Med god ekspertise i håndtering og rensning af radioaktive prøver fik Perey til opgave at analysere en radioaktiv prøve af aktinium, grundstof 89.
videnskabsmanden var den første til at observere alfa- og beta-emissionerne produceret af actinium, afslører et nyt grundstof med en halveringstid på 21 minutter. Den franske kvinde annoncerede derefter forsigtigt sin opdagelse og forsvarede i 1946 sin doktorafhandling Grundstof 87: Actinium-K.
Det nye element blev derefter navngivet francium, til ære for sit hjemland, oprindeligt med Fa-symbolet. I 1949 blev International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac) bekræftede grundstoffet med navnet givet af Perey, men ændrede i 1951 symbolet til Fr.
Løste øvelser på francium
Spørgsmål 1
Frantium (Fr, Z = 87) er et alkalimetal med kort halveringstid og er ustabilt. Det vides dog at have nogle egenskaber, der ligner andre alkalimetaller.
Baseret på ovenstående information, hvad er den sandsynlige forbindelse dannet mellem francium og brom (Br, Z = 35)?
A) FrBr2
B) Fr2br
C) FrBr
D) FrBr3
Svar
Frantium har som alkalimetal NOX lig med +1. Allerede brom, en halogen, i fravær af oxygen har NOX lig med -1. Derfor er den mest sandsynlige forbindelse blandt dem bogstavet C, FrBr.
spørgsmål 2
Atomradius er en ekstremt vigtig periodisk egenskab, da den ikke kun adskiller atomer i forhold til deres størrelser, men også hjælper med at forstå atomers reaktivitet og andre egenskaber.
Blandt grundstofferne i det periodiske system er det grundstof, der har den største atomradius:
A) F
B) Cs
C) H
D) Fr
E) Og
Svar
Det er kendt, at den atomare radius er større, jo større periode elementet er, og jo mindre antallet af elektroner i valenslaget. Grundstoffet med den største radius er således francium, Fr, da det er i den syvende periode af det periodiske system og kun har én valenselektron.
Af Stéfano Araújo Novais
Kemi lærer
