แฟรนเซียม (Fr): ลักษณะและการใช้งาน

เธ แฟรนเซียม, สัญลักษณ์ Fr เลขอะตอม 87 เป็นธาตุในกลุ่มที่ 1 ของ ตารางธาตุ,โลหะอัลคาไล อย่างไรก็ตาม แฟรนเซียมไม่มีไอโซโทปที่เสถียร ไม่เหมือนกับองค์ประกอบอื่นๆ ในกลุ่ม ซึ่งทำให้การค้นพบยากขึ้น อันที่จริง แฟรนเซียมคือ องค์ประกอบสุดท้ายที่จะค้นพบ และแยกได้ในตัวอย่างธรรมชาติ

ความไม่เสถียรของอะตอมที่ดีเยี่ยมทำให้ไม่สามารถมองเห็นตัวอย่างที่มองเห็นได้และมีน้ำหนักมาก ดังนั้นคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของมันจึงถูกคาดการณ์จากข้อมูลของโลหะอัลคาไลอื่นๆ ประมาณว่าแฟรนเซียมในเปลือกโลกมีเพียง 30 กรัมซึ่งทำให้มัน ธาตุที่หายากเป็นอันดับสองของโลกที่อยู่เบื้องหลังแอสทาทีนเท่านั้น

อ่านด้วย: รูบิเดียม — องค์ประกอบที่ใช้ในการผลิตแก้วพิเศษและนาฬิกาอะตอม

แฟรนเซียมสรุป

• แฟรนเซียมเป็นโลหะอัลคาไลที่อยู่ในคาบที่ 7 ของตารางธาตุ สัญลักษณ์ Fr, Z = 87

• ไม่มีไอโซโทปที่เสถียรและเป็นธาตุที่หายากเป็นอันดับสองของโลก

• ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดมีเวลาของ ครึ่งชีวิต 22 นาที

• เป็นองค์ประกอบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด รังสีปรมาณู ของตารางธาตุนอกจากจะมีประจุไฟฟ้ามากที่สุดแล้ว

• สามารถรับได้โดยกระบวนการทางนิวเคลียร์เท่านั้นซึ่งแยกได้ยาก

• ยังไม่มีการใช้งานจริงที่เกี่ยวข้องกับแฟรนเซียม

คุณสมบัติของแฟรนเซียม

• สัญลักษณ์: คุณพ่อ

• มวลอะตอม: 223.02 อ.

• จุดหลอมเหลว: 22°C (โดยประมาณ)

• จุดเดือด: 665 °C (โดยประมาณ)

• ความหนาแน่น: 2.5 ก./ซม.³ (โดยประมาณ)

• อิเล็กโตรเนกาติวีตี้: 0,79.

• การกระจายทางอิเล็กทรอนิกส์: [Rn] 7s¹.

→ บทเรียนวิดีโอเกี่ยวกับคุณสมบัติเป็นระยะและเป็นระยะขององค์ประกอบทางเคมี

ลักษณะของแฟรนเซียม

แฟรนเซียม มีไอโซโทปหลายชนิดแต่ไอโซโทป 233 มีความเสถียรมากที่สุด โดยมีค่าครึ่งชีวิต 22 นาที มีเพียงไอโซโทป 212 เท่านั้นที่มีครึ่งชีวิตใกล้เคียงกันคือ 21 นาที ในขณะที่ไอโซโทปอื่นๆ เข้าใกล้ค่านั้นไม่ได้ และอาจมีครึ่งชีวิตตามลำดับวินาที

แฟรนเซียมเป็นธาตุกัมมันตรังสี

ทั้งหมดนี้ ความไม่เสถียรของอะตอม ขัดขวางการกำหนดลักษณะและคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญ อันที่จริง คุณสมบัติที่รู้จักนั้นได้มาภายใต้สภาวะที่รุนแรง เจือจาง (ความเข้มข้นของคำสั่ง10^-15 นางสาว).

ในฐานะที่เป็นโลหะอัลคาไล หมายเลขออกซิเดชันของมันคือ +1 การทดลองยังแสดงให้เห็นว่าแฟรนเซียม เป็นองค์ประกอบมากที่สุด อิเล็กโทรโพซิทีฟ ของตารางธาตุ. ตำแหน่งผู้นำอีกตำแหน่งหนึ่งที่องค์ประกอบนี้มีในตารางคือตำแหน่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ที่สุด 2.7 อังสตรอม (10^-10 เมตร)

เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลอื่นๆ แฟรนเซียมยังคงอยู่ในสารละลายในขณะที่องค์ประกอบอื่นๆ ตกตะกอนในรูปของไฮดรอกไซด์ คาร์บอเนต ฟลูออไรด์ ซัลไฟด์ โครเมต ฯลฯ

อ่านด้วย: ธาตุกัมมันตภาพรังสีคืออะไร?

รับแฟรนเซียม

แฟรนเซียม-223 ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดของ Fr คือ ตรวจพบครั้งแรกโดยการปล่อยแอลฟาของแอคติน-227. นอกจากนี้ยังสามารถผลิตแฟรนเซียม (ไอโซโทป 212) ได้ด้วยการทิ้งระเบิด ทอง (¹⁹⁷Au) กับออกซิเจน -18 (¹⁸O) ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

สามารถหา Frantium ได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น, มีความเป็นไปได้ที่จะตกตะกอนด้วย ซีเซียม, ผ่าน เกลือ ธาตุที่ละลายได้น้อย เช่น เปอร์คลอเรต (ClO₄^-), เฮกซาคลอโรพลาติเนต (PtCl₆^2-), ไอโอเดต (IO₄^-) ระหว่างผู้อื่น อย่างไรก็ตามการแยกซีเซียมและแฟรนเซียมเป็นเรื่องยากมาก

วิธีการอื่นๆ ที่พัฒนาขึ้นในปี 1960 และ 1970 ทำให้ การแยกแฟรนเซียมจากสารละลายซีเซียมและรูบิเดียม ผ่านเรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวก Frantium-223 ซึ่งถูกค้นพบจากการปล่อยแอลฟาของแอกทิเนียม -227 สามารถแยกออกจากแอกทิเนียมและผลิตภัณฑ์สลายตัวอื่นๆ ได้ด้วยเทคนิคการตกตะกอนแบบคัดเลือก นอกจากนี้ยังมีเทคนิคอื่นที่ใช้กับความสำเร็จสัมพัทธ์: การระเหิดของแฟรนเซียมคลอไรด์ (FrCl) ที่อุณหภูมิประมาณ 300 °C

การประยุกต์ใช้แฟรนเซียม

การทดสอบกับหนูสรุปว่าแฟรนเซียมสะสมอยู่ในไต ตับ และต่อมน้ำลาย นอกจากนี้ยังมีความพยายามที่จะนำไปใช้ในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ในการวินิจฉัยโรคมะเร็ง แต่ความยากลำบากในการเตรียมและการแยกตัวออกจากโครงการทำให้โครงการนี้ไม่สามารถทำได้ ลักษณะเฉพาะนี้ถูกเพิ่มเข้าไปในครึ่งชีวิตที่ต่ำ ทำให้แฟรนเซียม หนึ่งในไม่กี่คน องค์ประกอบ ไม่มีการใช้งานจริง.

อย่างไรก็ตาม ความจริงของการมี รัศมีอะตอมที่ใหญ่ที่สุดของตารางธาตุ และมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวใน ชั้นวาเลนซ์ มันทำให้นักวิจัยบางคนอยากรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของมัน ในปี 2545 กลุ่มนักวิจัยในสหรัฐอเมริกาสามารถดักจับแฟรนเซียมอะตอมได้ 300,000 อะตอม เพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับธาตุนี้

ตรวจสอบพอดคาสต์ของเรา: แข็งเหมือนเพชร: หมายความว่าอย่างไร?

ประวัติของแฟรนเซียม

สิ่งที่โดดเด่นในประวัติศาสตร์ของแฟรนเซียมคือจำนวนครั้งที่ผู้คนกล่าวว่าพวกเขาค้นพบมันภายหลัง Mendeleev ทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบนี้ในปี 1871, ภายใต้ชื่อของ eka-ซีเซียม.

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าหลังจากธาตุ 83 บิสมัท ตารางธาตุจะแสดงเฉพาะธาตุกัมมันตภาพรังสีและไม่เสถียร ยกเว้นยูเรเนียมและทอเรียม ถึงกระนั้นก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้กีดกันนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากจากการมองหาธาตุ 87 ในแหล่งธรรมชาติ และบ่อยครั้งกว่าไม่ อ้างว่าการค้นพบนี้

ผู้ประดิษฐ์ตารางธาตุ Dmitri Mendeleev ทำนายองค์ประกอบ 87

ตัวอย่างเช่น, ในปี 1925 นักเคมีชาวรัสเซีย Dobroserdov สังเกตเห็นความอ่อนแอ กัมมันตภาพรังสี ในตัวอย่างของ โพแทสเซียมโดยสรุปว่านี่จะเป็นองค์ประกอบที่ 87 และตั้งชื่อมันว่า รัสเซียเพื่อเป็นเกียรติแก่ประเทศบ้านเกิดของเขา อย่างไรก็ตาม คำอธิบายที่ดีที่สุดสำหรับข้อเท็จจริงก็คือ ในความเป็นจริง ตรวจพบกัมมันตภาพรังสีจากไอโซโทป ⁴⁰K ซึ่งเป็นตัวปล่อยเบต้าที่สร้างโพแทสเซียมธรรมชาติประมาณ 0.012%

ในปี 1926 นักเคมีชาวอังกฤษ Druce and Loring เมื่อวิเคราะห์เส้นสเปกตรัมของซัลเฟตแมงกานีส (II) พวกเขายังสันนิษฐานว่าจะสังเกตบางบรรทัดที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบ 87 ซึ่งต่อมาพวกเขาเสนอ ชื่อของ ด่าง. อย่างไรก็ตาม จุดอ่อนของหลักฐานทำให้นักวิจัยไม่ก้าวไปข้างหน้า

จากนั้นในปี 1930 เฟร็ด อัลลิสันอ้างว่าค้นพบธาตุ 87 หลังจากการทดลองกับตัวอย่างโพลูไซต์ (แร่ที่อุดมด้วยซีเซียม) และเลพิโดไลต์ (แร่ที่มี ลิเธียม ในองค์ประกอบ) แอลลิสันเสนอชื่อ เวอร์จิเนียม เพื่อเป็นเกียรติแก่รัฐเวอร์จิเนียของสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม ในปี 1934 MacPherson ได้แสดงให้เห็นความไม่ถูกต้องในการค้นพบของ Allison

สองปีต่อมา ฌอง แปร์ริน นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ซึ่งทราบกันดีอยู่แล้วว่าได้ยืนยันทฤษฎีการเคลื่อนที่แบบบราวเนียนของไอน์สไตน์ โดยให้ ดังนั้นหลักฐานที่เพียงพอสำหรับการมีอยู่ของอะตอมจึงเข้าร่วมกับนักฟิสิกส์ชาวโรมัน Horia Hulubei ในชุดการทดลองด้วยรังสี เอ็กซ์ จากนั้นพวกเขาก็ได้ผลลัพธ์ที่คาดหวังสำหรับองค์ประกอบ 87 ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อทันทีว่า เชื้อราในการอ้างอิงถึงภูมิภาคมอลโดวา บ้านเกิดของ Hulubei อย่างไรก็ตาม งานถูกวิพากษ์วิจารณ์ในแง่ของการตีความอีกครั้ง

ไม่มีนักวิจัยคนใดเข้าใจ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นคือแฟรนเซียมมีไอโซโทปที่ไม่เสถียรมาก โดยมีครึ่งชีวิตสั้นมาก โชคร้ายก็เป็นเช่นนั้น การไม่มีอยู่ขององค์ประกอบ 87 ได้รับการพิจารณาด้วยซ้ำ.

อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2482 การค้นพบธาตุ 87 เกิดขึ้นโดยผู้ที่เริ่มเป็นผู้ช่วยห้องปฏิบัติการให้กับใครอื่นนอกจาก Marie Curie, ในปารีส: ดิ มาร์เกอริตฝรั่งเศส เปเร่. ด้วยความเชี่ยวชาญที่ดีในการจัดการและการทำให้ตัวอย่างกัมมันตภาพรังสีบริสุทธิ์ Perey ได้รับมอบหมายให้วิเคราะห์ตัวอย่างกัมมันตภาพรังสีของแอกทิเนียม ธาตุ 89

นักวิทยาศาสตร์ เป็นคนแรกที่สังเกตการปล่อยแอลฟาและเบตาที่ผลิตโดยแอคติเนียมเผยให้เห็นองค์ประกอบใหม่ด้วยครึ่งชีวิต 21 นาที จากนั้น หญิงชาวฝรั่งเศสรายนี้ประกาศการค้นพบของเธออย่างระมัดระวัง และในปี 1946 เธอก็ปกป้องวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเธอ องค์ประกอบ 87: Actinium-K.

องค์ประกอบใหม่นี้มีชื่อว่า แฟรนเซียม เพื่อเป็นเกียรติแก่ประเทศบ้านเกิด โดยเริ่มแรกด้วยสัญลักษณ์ Fa ในปี พ.ศ. 2492 สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (Iupac) ยืนยันองค์ประกอบด้วยชื่อที่กำหนดโดย Pereyแต่ในปี พ.ศ. 2494 ได้เปลี่ยนสัญลักษณ์เป็น Fr.

แก้ไขแบบฝึกหัดเกี่ยวกับแฟรนเซียม

คำถามที่ 1

Frantium (Fr, Z = 87) เป็นโลหะอัลคาไลที่มีครึ่งชีวิตสั้นและไม่เสถียร อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันว่ามีคุณสมบัติบางอย่างที่คล้ายกับโลหะอัลคาไลอื่นๆ

จากข้อมูลข้างต้น สารประกอบที่เป็นไปได้ระหว่างแฟรนเซียมและโบรมีนคืออะไร (Br, Z = 35)

ก) คุณพ่อ₂

ข) คุณพ่อ₂br

ค) คุณพ่อBr

ง) คุณพ่อ₃

ตอบกลับ

Frantium เป็นโลหะอัลคาไลมี NOX เท่ากับ +1 โบรมีนแล้ว a ฮาโลเจนในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนจะมี NOX เท่ากับ -1 ดังนั้น สารประกอบที่มีแนวโน้มมากที่สุดในหมู่พวกเขาคือตัวอักษร C, FrBr

คำถาม2

รัศมีอะตอมเป็นสมบัติของคาบที่สำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากไม่เพียงแต่ทำให้อะตอมมีความแตกต่างในแง่ของขนาดเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เข้าใจปฏิกิริยาและคุณสมบัติอื่นๆ ของอะตอมด้วย

ในบรรดาองค์ประกอบของตารางธาตุ องค์ประกอบที่มีรัศมีอะตอมที่ใหญ่ที่สุดคือ:

ก) F

B) Cs

ค) โฮ

ง) คุณพ่อ

จ) อ็อก

ตอบกลับ

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ารัศมีอะตอมมีคาบที่มากกว่าและจำนวน .ที่น้อยกว่า อิเล็กตรอน ในชั้นเวเลนซ์ ดังนั้นธาตุที่มีรัศมีมากที่สุดคือแฟรนเซียม, Fr เนื่องจากอยู่ในคาบที่เจ็ดของตารางธาตุและมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว

โดย Stefano Araújo Novais
ครูสอนเคมี