DE francium, symbool Fr, atoomnummer 87, is een element dat behoort tot Groep 1 van Periodiek systeem, de alkalimetalen. In tegenstelling tot de andere elementen van de groep heeft francium echter geen stabiele isotopen, wat de ontdekking zelfs moeilijk maakte. In feite was francium de laatste element om te ontdekken en geïsoleerd in natuurlijke monsters.
De grote atomaire instabiliteit maakt het niet mogelijk om zichtbare en zware monsters te verkrijgen, daarom worden de fysisch-chemische eigenschappen geëxtrapoleerd uit de gegevens van andere alkalimetalen. Er wordt geschat dat er slechts 30 gram francium in de aardkorst zit, waardoor het het op één na zeldzaamste element op aarde, achter alleen de astatine.
Lees ook: Rubidium — element dat wordt gebruikt bij de vervaardiging van speciale glazen en atoomklokken
francium samenvatting
Francium is een alkalimetaal dat zich in de zevende periode van het periodiek systeem bevindt, symbool Fr, Z = 87.
Het heeft geen stabiele isotopen en is het op één na zeldzaamste element op aarde.
De meest stabiele isotoop heeft een tijd van halveringstijd 22 minuten.
Het is het element met de grootste atoomstraal van het periodiek systeem, naast dat het de meest elektropositieve is.
Het kan alleen worden verkregen door nucleaire processen, omdat het moeilijk te isoleren is.
Er zijn nog steeds geen praktische toepassingen met betrekking tot francium.
Francium-eigenschappen
Symbool: Fr.
atoom massa: 223.02 u.
Fusiepunt: 22°C (geschat).
Kookpunt: 665 °C (geschat).
Dikte: 2,5 g/cm³ (geschat).
elektronegativiteit: 0,79.
elektronische distributie: [Rn] 7s1.
→ Videoles over periodieke en aperiodische eigenschappen van chemische elementen
Francium-kenmerken
het francium heeft verschillende isotopen, maar isotoop 233 is de meest stabiele, met een halfwaardetijd van 22 minuten. Alleen isotoop 212 heeft een vergelijkbare halfwaardetijd van 21 minuten, terwijl de andere daar niet eens in de buurt komen, en misschien zelfs halfwaardetijden in de orde van seconden.
dit alles atomaire instabiliteit belemmert de bepaling van belangrijke fysieke kenmerken en eigenschappen. In feite werden de bekende eigenschappen verkregen onder extreme omstandigheden. verdunning (concentratie in de orde van 10-15 mol/l).
Als alkalimetaal is bekend dat het oxidatiegetal +1 is. Experimenten hebben ook aangetoond dat francium is het meest element elektropositief van het periodiek systeem. Een andere leidende positie die dit element in de tabel heeft, is degene met de grootste diameter, met 2,7 angström (10-10 m).
Net als andere alkalimetalen blijft francium in oplossing terwijl andere elementen neerslaan in de vorm van hydroxiden, carbonaten, fluoriden, sulfiden, chromaten, enz.
Lees ook: Wat zijn radioactieve elementen?
francium verkrijgen
Francium-223, de meest stabiele isotoop van Fr, was eerst gedetecteerd door de alfa-emissie van actine-227. Het is ook mogelijk om francium (isotoop 212) te produceren door te bombarderen goud (197Au) met zuurstof-18 (18O) in een kernreactor.
Frantium kan op verschillende manieren worden verkregen. Bijvoorbeeld, er is de mogelijkheid om het neer te slaan met de cesium, er doorheen zouten slecht oplosbare elementen zoals perchloraat (ClO4-), hexachloorplatinaat (PtCl62-), jodaat (IO4-), tussen anderen. De scheiding van cesium en francium zal naar verwachting echter erg moeilijk zijn.
Andere methoden die in de jaren zestig en zeventig werden ontwikkeld, maakten het mogelijk om scheiding van francium van cesium- en rubidiumoplossingen door middel van kationenuitwisselingsharsen. Frantium-223, dat werd ontdekt door de alfa-emissie van actinium-227, kan ook worden gescheiden van actinium en andere afbraakproducten door selectieve precipitatietechnieken. Er is ook een andere techniek die met relatief succes wordt gebruikt: de sublimatie van franciumchloride (FrCl) bij temperaturen rond 300 °C.
Toepassingen van francium
Tests met ratten hebben uitgewezen dat francium zich ophoopt in de nieren, lever en speekselklieren. Bovendien was er een poging om het toe te passen in de nucleaire geneeskunde, bij de diagnose van kanker, maar de moeilijkheid om het voor te bereiden en te isoleren maakte het project onhaalbaar. Deze eigenschap, toegevoegd aan de lage halfwaardetijd, maakt francium een van de weinigen elementen geen praktische toepassingen.
Echter, het feit van het hebben van de grootste atoomstraal van het periodiek systeem en met slechts één elektron in de valentie laag het houdt sommige onderzoekers nieuwsgierig naar de aard ervan. In 2002 slaagde een groep onderzoekers in de Verenigde Staten erin 300.000 francium-atomen te vangen om meer over het element te weten te komen.
Check onze podcast: Hard als een diamant: wat betekent het?
geschiedenis van frankrijk
Wat opvalt in de geschiedenis van francium is het aantal keren dat mensen zeiden dat ze het daarna ontdekten Mendelejev voorspelde het bestaan van dit element in 1871, onder de naam van eka-cesium.
Het is al lang bekend dat het Periodiek Systeem na element 83, bismut, alleen radioactieve en onstabiele elementen vertoont, met uitzonderingen zoals uranium en thorium. Toch heeft dit veel wetenschappers er niet van weerhouden om element 87 in natuurlijke bronnen te zoeken en, vaker wel dan niet, de ontdekking ervan te claimen.
Bijvoorbeeld, in 1925 constateerde de Russische chemicus Dobroserdov een zwakke radioactiviteit in een voorbeeld van potassium, concluderen dat dit element 87 zou zijn en het een naam geven russisch, ter ere van zijn geboorteland. De beste verklaring hiervoor was echter dat in feite radioactiviteit van de isotoop werd gedetecteerd. 40K, een bètastraler die ongeveer 0,012% van natuurlijk kalium uitmaakt.
In 1926 ontdekten de Engelse chemici Druce en Loring, bij het analyseren van spectraallijnen van mangaan (II) sulfaat, ze veronderstelden ook enkele regels met betrekking tot element 87 te observeren, waarvoor ze later de voorstelden naam van alkalinium. De zwakte van het bewijs ontmoedigde onderzoekers echter om verder te gaan.
Toen, in 1930, claimde Fred Allison de ontdekking van element 87 na enkele experimenten met monsters van poluciet (een erts rijk aan cesium) en lepidoliet (een erts met lithium qua samenstelling). Allison stelde de naam voor maagdelijkheid ter ere van de Amerikaanse staat Virginia. In 1934 toonde MacPherson echter onnauwkeurigheden aan in de ontdekking van Allison.
Twee jaar later bevestigde Jean Perrin, een Franse natuurkundige waarvan bekend is dat hij Einsteins theorie van de Brownse beweging heeft bevestigd, door te voorzien in: dus voldoende bewijs voor het bestaan van atomen, sloot zich aan bij de Romeinse natuurkundige Horia Hulubei in een reeks experimenten met stralen X. Vervolgens verkregen ze de verwachte resultaten voor element 87, dat ze prompt noemden Moldavië, verwijzend naar de regio Moldavië, de geboorteplaats van Hulubei. Maar nogmaals, het werk werd bekritiseerd in het licht van de interpretaties.
Geen van de onderzoekers kon het begrijpen, maar wat er gebeurde, is dat francium zeer onstabiele isotopen heeft, met een zeer korte halfwaardetijd. Het ongeluk was zo groot dat het niet-bestaan van element 87 werd zelfs overwogen.
In 1939 vond de ontdekking van element 87 echter plaats door iemand die begon als laboratoriumassistent bij niemand minder dan Marie Curie, in Parijs: De Franse Margriet Perey. Met een goede expertise in het hanteren en zuiveren van radioactieve monsters, kreeg Perey de taak om een radioactief monster van actinium, element 89, te analyseren.
de wetenschapper was de eerste die de alfa- en bèta-emissies van actinium observeerde, onthullend een nieuw element met een halfwaardetijd van 21 minuten. De Franse vrouw maakte toen voorzichtig haar ontdekking bekend en verdedigde in 1946 haar proefschrift Element 87: Actinium-K.
Het nieuwe element werd toen francium genoemd, ter ere van zijn geboorteland, aanvankelijk met het Fa-symbool. In 1949 werd de International Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac) bevestigde het element met de naam gegeven door Perey, maar in 1951 veranderde het symbool in Fr.
Opgeloste oefeningen op francium
vraag 1
Frantium (Fr, Z = 87) is een alkalimetaal met een korte halfwaardetijd en is onstabiel. Het is echter bekend dat het enkele eigenschappen heeft die vergelijkbaar zijn met andere alkalimetalen.
Op basis van de bovenstaande informatie, wat is de waarschijnlijke verbinding die wordt gevormd tussen francium en broom (Br, Z = 35)?
A) FrBr2
B) Fr2br
C) FrBr
D) FrBr3
Antwoord
Frantium, als alkalimetaal, heeft NOX gelijk aan +1. Al het broom, a halogeen, bij afwezigheid van zuurstof is NOX gelijk aan -1. Daarom is de meest waarschijnlijke verbinding onder hen de letter C, FrBr.
vraag 2
Atoomstraal is een uiterst belangrijke periodieke eigenschap, omdat het niet alleen atomen onderscheidt in termen van hun grootte, maar ook helpt om de reactiviteit en andere eigenschappen van atomen te begrijpen.
Onder de elementen van het periodiek systeem is het element met de grootste atomaire straal:
A) F
B) Cs
C) H
D) Fr
E) Og
Antwoord
Het is bekend dat de atoomstraal groter is naarmate de periode van het element groter is en hoe kleiner het aantal elektronen in de valentielaag. Het element met de grootste straal is dus francium, Fr, omdat het zich in de zevende periode van het periodiek systeem bevindt en slechts één valentie-elektron heeft.
Door Stefano Araújo Novais
Scheikundeleraar