Francium (Fr): omadused ja rakendused

THE frantsium, sümbol Fr, aatomnumber 87, on 1. rühma kuuluv element Perioodilisustabel, leelismetallid. Kuid erinevalt teistest rühma elementidest ei ole frantsiumil stabiilseid isotoope, mis isegi muutis selle avastamise keeruliseks. Tegelikult oli frantsium viimane avastatud element ja isoleeritud looduslikes proovides.

Selle suur aatomiline ebastabiilsus ei võimalda saada nähtavaid ja raskeid proove, seetõttu on selle füüsikalis-keemilised omadused ekstrapoleeritud teiste leelismetallide andmetest. Hinnanguliselt on maakoores vaid 30 grammi frantsiumi, mis teeb sellest teine ​​kõige haruldasem element planeedil, taga ainult astatiini.

Loe ka: Rubiidium - element, mida kasutatakse spetsiaalsete klaaside ja aatomkellade valmistamisel

frantsiumi kokkuvõte

• Frantsium on perioodilise tabeli seitsmendas perioodis asuv leelismetall, tähis Fr, Z = 87.

• Sellel pole stabiilseid isotoope ja see on planeedi teine ​​​​haruldasemalt esinev element.

• Selle kõige stabiilsemal isotoobil on aeg pool elu 22 minutit.

• See on kõige suurem element aatomi kiir perioodilisest tabelist, lisaks on see kõige elektropositiivsem.

• Seda saab saada ainult tuumaprotsesside abil, kuna seda on raske eraldada.

• Endiselt puuduvad frantsiumiga seotud praktilised rakendused.

Franciumi omadused

• Sümbol: Fr.

• aatommass: 223,02 u.

• Ühinemispunkt: 22°C (hinnanguline).

• Keemispunkt: 665 °C (hinnanguline).

• Tihedus: 2,5 g/cm³ (hinnanguline).

• elektronegatiivsus: 0,79.

• Elektrooniline levitamine: [Rn] 7 s¹.

→ Videotund keemiliste elementide perioodilistest ja aperioodilistest omadustest

Franciumi omadused

frantsium sellel on mitu isotoopi, kuid kõige stabiilsem on isotoop 233, mille poolestusaeg on 22 minutit. Ainult isotoopil 212 on sarnane poolestusaeg 21 minutit, samas kui teistel ei ole selle poolestusaeg isegi ligilähedane ja nende poolestusaeg võib olla isegi sekundites.

Francium on radioaktiivne element.

kõik see aatomi ebastabiilsus takistab oluliste füüsikaliste omaduste ja omaduste määramist. Tegelikult saadi teadaolevad omadused äärmuslikes tingimustes. lahjendamine (kontsentratsioon suurusjärgus 10^-15 mol/L).

Leelismetallina on selle oksüdatsiooniarv teadaolevalt +1. Katsed on näidanud ka, et frantsium on kõige element elektropositiivne perioodilisest tabelist. Teine juhtpositsioon, mis sellel elemendil tabelis on, on see, mille läbimõõt on suurim, 2,7 angströmi (10^-10 m).

Nagu teised leelismetallid, jääb frantsium lahusesse, teised elemendid sadestuvad hüdroksiidide, karbonaatide, fluoriidide, sulfiidide, kromaatide jne kujul.

Loe ka: Mis on radioaktiivsed elemendid?

Frantsiumi saamine

Francium-223, Fr stabiilseim isotoop, oli esmakordselt tuvastati aktiin-227 alfaemissiooni kaudu. Frantsiumi (isotoopi 212) on võimalik toota ka pommitamise teel kullast (¹⁹⁷Au) hapnikuga-18 (¹⁸O) tuumareaktoris.

Frantsiumi võib saada mitmel viisil. Näiteks, on võimalus seda sadestada tseesium, läbi soolad halvasti lahustuvad elemendid, nagu perkloraat (ClO₄^-), heksakloroplatinaat (PtCl₆^2-), jodaat (IO₄^-), teiste vahel. Tseesiumi ja frantsiumi eraldamine on aga eeldatavasti väga keeruline.

Teised 1960. ja 1970. aastatel välja töötatud meetodid võimaldasid frantsiumi eraldamine tseesiumi ja rubiidiumi lahustest katioonivahetusvaikude kaudu. Aktiinium-227 alfaemissioonist avastatud frantsium-223 saab eraldada ka aktiiniumist ja teistest lagunemissaadustest selektiivsete sadestamismeetodite abil. Suhteliselt edukalt kasutatakse ka teist meetodit: frantsiumkloriidi (FrCl) sublimeerimine temperatuuril umbes 300 °C.

Frantsiumi rakendused

Rottidega tehtud katsed näitasid, et frantsium koguneb neerudesse, maksa ja süljenäärmetesse. Lisaks üritati seda rakendada nukleaarmeditsiinis, vähi diagnoosimisel, kuid selle ettevalmistamise ja isoleerimise raskus muutis projekti teostamatuks. See omadus, mis on lisatud selle madalale poolestusajale, teeb frantsiumi üks väheseid elemendid praktilisi rakendusi pole.

Kuid tõsiasi, et perioodilise tabeli suurim aatomiraadius ja milles on ainult üks elektron valentskiht see hoiab mõningaid uurijaid selle olemuse vastu uudishimulikuna. 2002. aastal õnnestus USA teadlaste rühmal püüda 300 000 frantsiumi aatomit, et elemendi kohta rohkem teada saada.

Vaadake meie podcasti: Kõva nagu teemant: mida see tähendab?

frantsiumi ajalugu

Frantsiumi ajaloos paistab silma see, mitu korda inimesed ütlesid, et avastasid selle pärast seda Mendelejev ennustas selle elemendi olemasolu 1871. aastal, nime all eka-tseesium.

Juba ammu on teada, et pärast elementi 83, vismutit, näitab perioodiline tabel ainult radioaktiivseid ja ebastabiilseid elemente – eranditega nagu uraan ja toorium. Sellegipoolest ei ole see heidutanud paljusid teadlasi otsimast elementi 87 looduslikest allikatest ja sagedamini väitmast selle avastamist.

Perioodilise tabeli leiutaja Dmitri Mendelejev ennustas elementi 87.

Näiteks, 1925. aastal täheldas vene keemik Dobroserdov nõrka radioaktiivsus proovis kaalium, järeldades, et see oleks element 87, ja andes sellele nime venemaa, oma kodumaa auks. Parim seletus asjale oli aga see, et tegelikult tuvastati isotoobi radioaktiivsus. ⁴⁰K, beeta-emitter, mis moodustab umbes 0,012% looduslikust kaaliumist.

1926. aastal analüüsisid inglise keemikud Druce ja Loring mangaan(II)sulfaadi spektrijooni. nad eeldasid ka, et jälgivad mõningaid elemendiga 87 seotud jooni, mille kohta nad hiljem pakkusid välja nimi leeliseline. Tõendite nõrkus aga heidutas teadlasi edasi liikumast.

Seejärel, 1930. aastal väitis Fred Allison elemendi 87 avastamist pärast mõningaid katseid polutsiidi (tseesiumirikas maak) ja lepidoliidi (maak, mis sisaldab liitium selle koostises). Allison pakkus nime välja virginium USA Virginia osariigi auks. 1934. aastal näitas MacPherson aga Allisoni avastuses ebatäpsusi.

Kaks aastat hiljem kinnitas prantsuse füüsik Jean Perrin, kes kinnitas Einsteini Browni liikumise teooriat, pakkudes seega, piisavad tõendid aatomite olemasolu kohta, ühines Rooma füüsiku Horia Hulubeiga kiirtega tehtud katsetes. X. Seejärel said nad oodatud tulemused elemendi 87 kohta, millele nad kohe nime andsid moldaavium, viidates Moldova piirkonnale, Hulubei sünnikohale. Ent jällegi sai teos tõlgenduste valguses kriitikat.

Keegi teadlastest ei saanud aru, kuid juhtus see, et frantsiumil on väga ebastabiilsed isotoobid, millel on väga lühike poolestusaeg. Ebaõnn oli selline, et elemendi 87 olematust kaaluti isegi.

Kuid 1939. aastal avastas elemendi 87 keegi, kes alustas laboriassistendina kellegi muu kui Marie Curie, Pariisis: The Prantsuse Marguerite Perey. Perey, kellel on head teadmised radioaktiivsete proovide käitlemisest ja puhastamisest, sai ülesandeks analüüsida aktiiniumi, elemendi 89 radioaktiivset proovi.

teadlane oli esimene, kes jälgis aktiiniumi tekitatud alfa- ja beetaheidet, paljastades uue elemendi, mille poolestusaeg on 21 minutit. Prantslanna teatas seejärel ettevaatlikult oma leiust ja kaitses 1946. aastal doktoritöö. Element 87: Actinium-K.

Uus element nimetati seejärel oma kodumaa auks frantsiumiks, algselt sümboliga Fa. 1949. aastal Rahvusvaheline Puhta ja Rakenduskeemia Liit (Iupac) kinnitas elemendi Perey antud nimega, kuid 1951. aastal muutis sümboli Fr.

Lahendati harjutusi frantsiumi kohta

küsimus 1

Frantium (Fr, Z = 87) on lühikese poolestusajaga leelismetall, mis on ebastabiilne. Siiski on teada, et sellel on mõned omadused, mis on sarnased teiste leelismetallidega.

Milline on ülaltoodud teabe põhjal tõenäoline ühend, mis moodustub frantsiumi ja broomi vahel (Br, Z = 35)?

A) FrBr₂

B) Fr₂br

C) FrBr

D) FrBr₃

Vasta

Frantsiumi kui leelismetalli NOX väärtus on +1. Juba broom, a halogeen, hapniku puudumisel on NOX võrdne -1. Seetõttu on nende seas kõige tõenäolisem ühend täht C, FrBr.

küsimus 2

Aatomiraadius on äärmiselt oluline perioodiline omadus, kuna see mitte ainult ei erista aatomeid nende suuruse järgi, vaid aitab mõista ka aatomite reaktsioonivõimet ja muid omadusi.

Perioodilise tabeli elementide hulgas on suurima aatomiraadiusega element:

A) F

B) Cs

C) H

D) Fr

E) Og

Vasta

On teada, et aatomi raadius on seda suurem, mida suurem on elemendi periood ja mida väiksem on selle arv elektronid valentskihis. Seega on suurima raadiusega element frantsium, Fr, nagu see on perioodilise tabeli seitsmendas perioodis ja sellel on ainult üks valentselektron.

Autor: Stéfano Araújo Novais
Keemia õpetaja