Francium (Fr): charakteristikos ir pritaikymas

THE francium, simbolis Fr, atominis skaičius 87, yra elementas, priklausantis 1 grupei Periodinė elementų lentelė, šarminiai metalai. Tačiau, skirtingai nei kiti grupės elementai, francis neturi stabilių izotopų, o tai netgi apsunkino jo atradimą. Tiesą sakant, francis buvo paskutinis atrastas elementas ir išskirtas natūraliuose mėginiuose.

Didelis jo atominis nestabilumas neleidžia gauti matomų ir sunkių mėginių, todėl jo fizikinės ir cheminės savybės ekstrapoliuojamos iš kitų šarminių metalų duomenų. Manoma, kad žemės plutoje yra tik 30 gramų francio, todėl antrasis rečiausias elementas planetoje, už tik astatino.

Taip pat skaitykite: Rubidis – elementas, naudojamas specialių stiklų ir atominių laikrodžių gamyboje

francium santrauka

• Francis yra šarminis metalas, esantis septintajame periodinės lentelės periode, simbolis Fr, Z = 87.

• Jis neturi stabilių izotopų ir yra antras rečiausias elementas planetoje.

• Jo stabiliausias izotopas turi laiką pusė gyvenimo 22 minutes.

• Tai elementas, turintis didžiausią atominis spindulys periodinės lentelės, be to, yra pats elektropozityviausias.

• Jį galima gauti tik branduoliniais procesais, todėl jį sunku atskirti.

• Vis dar nėra praktinių su franciumu susijusių pritaikymų.

Francio savybės

• Simbolis: kun.

• atominė masė: 223,02 u.

• Susiliejimo taškas: 22°C (apskaičiuota).

• Virimo taškas: 665 °C (apskaičiuota).

• Tankis: 2,5 g/cm³ (apskaičiuota).

• elektronegatyvumas: 0,79.

• Elektroninis platinimas: [Rn] 7s¹.

→ Video pamoka apie periodines ir aperiodines cheminių elementų savybes

Francio savybės

francis turi keletą izotopų, bet izotopas 233 yra stabiliausias, jo pusinės eliminacijos laikas yra 22 minutės. Tik 212 izotopo pusinės eliminacijos laikas yra 21 minutė, o kitų net nepriartėja, o jų pusinės eliminacijos laikas gali būti sekundės.

Francis yra radioaktyvus elementas.

visą tai atominis nestabilumas trukdo nustatyti svarbias fizines charakteristikas ir savybes. Tiesą sakant, žinomos savybės buvo gautos ekstremaliomis sąlygomis. praskiedimas (koncentracija apie 10^-15 mol/l).

Kaip šarminio metalo, jo oksidacijos skaičius yra +1. Eksperimentai taip pat parodė, kad francis yra labiausiai elementas elektropozityvus periodinės lentelės. Kita pirmaujanti pozicija, kurią lentelėje užima šis elementas, yra tas, kurio skersmuo didžiausias – 2,7 angstremo (10^-10 m).

Kaip ir kiti šarminiai metalai, francis lieka tirpale, o kiti elementai nusėda hidroksidų, karbonatų, fluoridų, sulfidų, chromatų ir kt.

Taip pat skaitykite: Kas yra radioaktyvieji elementai?

Įsigyti frankio

Francis-223, stabiliausias Fr izotopas, buvo pirmą kartą aptiktas per alfa emisiją aktiną-227. Taip pat bombarduojant galima pagaminti francį (izotopą 212). auksas (¹⁹⁷Au) su deguonimi-18 (¹⁸O) branduoliniame reaktoriuje.

Francio galima gauti įvairiais būdais. Pavyzdžiui, yra galimybė jį nusodinti cezis, per druskos mažai tirpūs elementai, tokie kaip perchloratas (ClO₄^-), heksachlorplatinatas (PtCl₆^2-), jodatas (IO₄^-), tarp kitų. Tačiau manoma, kad cezio ir francio atskyrimas bus labai sunkus.

Kiti metodai, sukurti septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose, leido francio atskyrimas nuo cezio ir rubidžio tirpalų per katijonų mainų dervas. Frantis-223, kuris buvo atrastas iš aktinio-227 alfa emisijos, taip pat gali būti atskirtas nuo aktinio ir kitų skilimo produktų taikant selektyvaus nusodinimo metodus. Taip pat yra dar vienas gana sėkmingai naudojamas metodas: francio chlorido (FrCl) sublimacija maždaug 300 °C temperatūroje.

Francio taikymas

Bandymai su žiurkėmis parodė, kad francis kaupiasi inkstuose, kepenyse ir seilių liaukose. Be to, jį buvo bandoma pritaikyti branduolinėje medicinoje, diagnozuojant vėžį, tačiau dėl sunkumų jį ruošiant ir izoliuojant projektas tapo neįgyvendinamas. Dėl šios savybės, pridėjus trumpą pusėjimo trukmę, susidaro frankis vienas iš nedaugelio elementai jokių praktinių pritaikymų.

Tačiau faktas, kad didžiausias periodinės lentelės atominis spindulys ir turintis tik vieną elektroną valentinis sluoksnis kai kuriems tyrėjams tai kelia smalsumą jo prigimtis. 2002 m. tyrėjų grupei JAV pavyko sugauti 300 000 francio atomų, kad sužinotų daugiau apie šį elementą.

Peržiūrėkite mūsų podcast'ą: Kietas kaip deimantas: ką tai reiškia?

Francio istorija

Francio istorijoje išsiskiria tai, kiek kartų žmonės sakė jį atradę po to Mendelejevas numatė šio elemento egzistavimą 1871 m, vardan eka-cezis.

Jau seniai žinoma, kad po 83 elemento, bismuto, periodinėje lentelėje rodomi tik radioaktyvūs ir nestabilūs elementai, išskyrus tokias kaip uranas ir toris. Nepaisant to, tai neatgrasė daugelio mokslininkų ieškoti 87 elemento natūraliuose šaltiniuose ir, dažniausiai, teigti, kad jį atrado.

Periodinės lentelės išradėjas Dmitrijus Mendelejevas numatė 87 elementą.

Pavyzdžiui, 1925 m. rusų chemikas Dobroserdovas pastebėjo silpną radioaktyvumas pavyzdyje kalio, padarydamas išvadą, kad tai būtų elementas 87, ir įvardydamas jį rusija, savo gimtosios šalies garbei. Tačiau geriausias fakto paaiškinimas buvo tas, kad iš tikrųjų buvo aptiktas izotopo radioaktyvumas. ⁴⁰K, beta emiteris, kuris sudaro apie 0,012% natūralaus kalio.

Anglų chemikai Druce'as ir Loringas, analizuodami mangano (II) sulfato spektrines linijas, 1926 m. jie taip pat manė, kad laikosi kai kurių su 87 elementu susijusių linijų, kurioms vėliau pasiūlė vardas šarminis. Tačiau įrodymų silpnumas atgrasė tyrėjus judėti į priekį.

Tada, 1930 m., Fredas Allisonas teigė atradęs elementą 87 po kai kurių eksperimentų su polucito (rūdos, kurioje gausu cezio) ir lepidolito (rūdos su ličio savo sudėtimi). Allison pasiūlė pavadinimą virginium JAV Virdžinijos valstijos garbei. Tačiau 1934 m. MacPhersonas pademonstravo Allisono atradimo netikslumus.

Po dvejų metų Jeanas Perrinas, prancūzų fizikas, patvirtinęs Einšteino Brauno judėjimo teoriją, pateikdamas, Taigi, pakankamai įrodymų apie atomų egzistavimą, kartu su romėnų fiziku Horia Hulubei atliko daugybę eksperimentų su spinduliais. X. Tada jie gavo laukiamus 87 elemento rezultatus, kuriuos jie greitai pavadino moldavijos, kalbant apie Moldovos regioną, Hulubėjaus gimtinę. Tačiau ir vėl darbas buvo kritikuojamas dėl interpretacijų.

Nė vienas iš tyrėjų negalėjo suprasti, bet atsitiko tai, kad francis turi labai nestabilių izotopų, kurių pusinės eliminacijos laikas yra labai trumpas. Nelaimė buvo tokia net buvo svarstomas elemento 87 nebuvimas.

Tačiau 1939 m. 87 elementą atrado kažkas, pradėjęs dirbti laboratorijos padėjėju. Marija Kiuri, Paryžiuje: The prancūzė Marguerite Perey. Perey, turintis gerą radioaktyviųjų mėginių tvarkymo ir valymo patirtį, buvo pavesta išanalizuoti radioaktyvų aktinio, 89 elemento, mėginį.

mokslininkas buvo pirmasis, kuris stebėjo aktinio išskiriamą alfa ir beta emisiją, atskleidžiantis naują elementą, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 21 minutė. Tada prancūzė atsargiai paskelbė apie savo atradimą ir 1946 m. ​​apgynė daktaro disertaciją. 87 elementas: Actinium-K.

Tada naujasis elementas buvo pavadintas francium savo gimtosios šalies garbei, iš pradžių su Fa simboliu. 1949 m Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga (Iupac) patvirtino elementą pavadinimu, kurį suteikė Perey, tačiau 1951 metais simbolį pakeitė kun.

Išsprendė pratimus apie franciumą

Klausimas 1

Frantis (Fr, Z = 87) yra šarminis metalas, kurio pusinės eliminacijos laikas trumpas ir yra nestabilus. Tačiau žinoma, kad jis turi kai kurių savybių, panašių į kitus šarminius metalus.

Remiantis aukščiau pateikta informacija, koks tikėtinas junginys, susidarantis tarp francio ir bromo (Br, Z = 35)?

A) FrBr₂

B) kun₂br

C) FrBr

D) FrBr₃

Atsakyti

Francio, kaip šarminio metalo, NOX yra +1. Jau bromas, a halogenas, kai nėra deguonies, NOX yra lygus -1. Todėl labiausiai tikėtinas junginys tarp jų yra raidė C, FrBr.

2 klausimas

Atomo spindulys yra nepaprastai svarbi periodinė savybė, nes ji ne tik išskiria atomus pagal jų dydžius, bet ir padeda suprasti atomų reaktyvumą bei kitas savybes.

Tarp periodinės lentelės elementų didžiausią atominį spindulį turintis elementas yra:

A) F

B) Cs

C) H

D) kun

E) Og

Atsakyti

Yra žinoma, kad atomo spindulys yra didesnis, kuo ilgesnis elemento periodas ir kuo mažesnis jo skaičius elektronų valentiniame sluoksnyje. Taigi didžiausio spindulio elementas yra francis, Fr, nes jis yra septintame periodinės lentelės periode ir turi tik vieną valentinį elektroną.

Stéfano Araújo Novais
Chemijos mokytojas