Ranska

Ranska
←  Radon | Radium  →
87 Cs ↑ Fr ↓ Uue 87Fr_ _
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö
Noin 200 000 franciumatomia magneto-optisessa ansassa
Atomin ominaisuudet
Nimi, symboli, numero	Francium (Fr), 87
Atomimassa ( moolimassa )	223.0197  a. e. m  ( g / mol )
Elektroninen konfigurointi	[Rn] 7s 1
Atomin säde	290 [1] pm
Kemiallisia ominaisuuksia
Van der Waalsin säde	348 [2]  pm
Ionin säde	(+1e) 179 [1]  pm
Elektronegatiivisuus	0,7 (Pauling-asteikko)
Elektrodin potentiaali	Fr ←Fr + -2,92 V
Hapetustilat	0, +1
Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni)	392,96 (4,0727) [3]  kJ / mol  ( eV )
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet
Tiheys ( n.a. )	2,3–2,5 [1]  g/cm³
Sulamislämpötila	18-21 °C [1] ; 291-294 000 _
Kiehumislämpötila	640-660 °C (910-930 K) [1] laskettu [4] : 598 °C, 871 K
Kriittinen piste	(laskettu [4] ) 1980 ± 50  K , ? MPa
Oud. sulamisen lämpöä	~2 kJ/mol
Oud. haihtumislämpö	~65 kJ/mol
Molaarinen lämpökapasiteetti	31,6 J/(K mol)
Yksinkertaisen aineen kidehila
Hilarakenne	kuutiorunkoinen _
CAS-numero	7440-73-5

Francium ( kemiallinen symboli  - Fr , lat.  Francium ) - 1. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan  - ensimmäisen ryhmän pääalaryhmä, IA), D. I.:n jaksollisen kemiallisten alkuaineiden järjestelmän seitsemäs jakso . Mendelejev , atominumerolla 87. Alkalimetalleista (ja yleensä kaikista) reaktiivisin, raskain tunnettu alkalimetalli. Sitä ei käytännössä ole luonnossa, sillä ei ole stabiileja isotooppeja, kaikki isotoopit ovat erittäin radioaktiivisia.

Historia

Tämän alkuaineen ennusti D. I. Mendeleev ("eca-cesiumina"), ja Marguerite Perey , Pariisin Radium-instituutin työntekijä, löysi sen (radioaktiivisuuden perusteella) vuonna 1939 . Vuonna 1946 hän antoi hänelle nimen kotimaansa - Ranskan - kunniaksi .

Luonnossa oleminen

Francium on yksi harvinaisimmista alkuaineista. Maankuoressa jatkuvasti esiintyvistä alkuaineista vain astatiinilla on pienempi pitoisuus. Kaikki luonnollinen francium on radiogeenistä, sen radioaktiivista hajoamista kompensoi uusien franciumatomien samanaikainen ilmaantuminen uraani-235:n ja torium-232:n hajoamisvälituotteina. Fransiumin kokonaispitoisuudeksi maankuoressa on arvioitu 340 grammaa.

Isotoopit

Vuodesta 2022 lähtien tunnetaan 36 franciumisotooppia, joiden massaluvut ovat 197-233, ja 7 metastabiilia ydinisomeeriä [ 5] . Luonnossa (uraani-235:n radioaktiivisen hajoamisen tuotteena) on yksi isotooppi, 223 Fr. Francium-223 (fransiumin pisin elänyt isotooppi, puoliintumisaika 22,3 minuuttia) on yksi luonnollisen radioaktiivisen uraani-235- sarjan sivuhaaroista, ja sitä löytyy erittäin pieninä määrinä uraanimineraaleja. Franciumin ominaisuuksien tutkimukset suoritetaan nuklidin 223 Fr indikaattorimäärillä (alle 10 -15 g), koska franciumin pitkäikäisten isotooppien puutteen vuoksi sitä on mahdotonta saada painomäärinä [1] . Se muodostuu aktinium-227 :n alfahajoamisen aikana :

227 Ac → 223 Fr (yhdessä α-säteilyn kanssa, hajoamisen todennäköisyys noin 1,4 %),

227 Ac → 227 Th (β-säteilyn mukana, hajoamisen todennäköisyys on noin 98,6 %).

Francium-223 :n vanha nimi on aktinium K (AcK). Arvioiden mukaan sen tasapainopitoisuus maankuoressa on 340 g .

Haetaan

Mikroskooppisia määriä francium-223:a voidaan eristää kemiallisesti uraanimineraaleja. Muita franciumin isotooppeja saadaan keinotekoisesti käyttämällä ydinreaktioita .

Yksi yleisimmistä ydinreaktioista franciumin saamiseksi:

Mielenkiintoista on, että kultaa käytetään tässä reaktiossa . Tätä reaktiota voidaan käyttää myös isotooppien syntetisoimiseen, joiden massaluvut ovat 209 ja 211 (kuusi ja neljä neutronia). Kaikki nämä isotoopit kuitenkin hajoavat nopeasti ( 210 Fr:n ja 211 Fr :n puoliintumisaika on kolme minuuttia ja 209 Fr on 50 sekuntia).

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Ranskan atomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 1 .

Francium on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin cesium . Se kiteytyy aina yhdessä yhdisteidensä kanssa [6] . Lähes kaikki franciumyhdisteet liukenevat veteen. 6p-kuoren relativistiset vaikutukset tekevät franciumin sidoksesta hapen kanssa esimerkiksi koostumuksen FrO 2 superoksideissa kovalenttisemman kuin muiden alkalimetallien superoksideissa [7] .

Koska tutkijoilla on käytössään vain pienimmät näytteet, jotka sisältävät enintään 10 −7 g franciumia, voidaan tiedot sen fysikaalisista ominaisuuksista määrittää vain laskennallisesti, stabiilien alkalimetallien tietojen perusteella. Tällaisten laskelmien mukaan franciumin tiheys huoneenlämpötilassa on 1,87 g/cm³ , sulamispiste 27°C, kiehumispiste 677°C ja sulamislämpötila 9,385 kJ/kg [4] .

Francium-212-atomin ionisaatiopotentiaali perustilasta mitattiin kokeellisesti [3] suurella tarkkuudella radioaktiivisten ytimien massaerottimessa ISOLDE CERNissä , jossa tämä isotooppi tuotetaan säteilyttämällä uraanikarbidikohdetta protoneilla intensiteetillä jopa 10 10 atomia sekunnissa (sädevirta 2 pikoampeeria). Käänteisaallonpituudella mitattuna ionisaatiopotentiaali on 32848,872(9) cm −1 [3] , mikä vastaa 4,0727409(11) eV/atomi eli 392,95976(11) kJ/mol .

Franciumilla on alhaisin elektronegatiivisuus kaikista tällä hetkellä tunnetuista alkuaineista. Näin ollen francium on myös reaktiivisin alkalimetalli.

Se reagoi kiivaasti veden kanssa muodostaen vahvimman alkalin  , franciumhydroksidin FrOH :n. Hydridi FrH ja franciumoksidi Fr 2 O käyttäytyvät kuin samanlaiset cesiumyhdisteet, eli ne reagoivat kiivaasti veden kanssa muodostaen hydroksidin.

Kloridi , nitraatti , sulfaatti , fluoridi , sulfidi , hydroksidi , karbonaatti , asetaatti ja franciumoksalaatti liukenevat hyvin veteen [1] . Huonosti liukeneva perkloraatti , pikraatti , jodaatti , klooriplatinaatti , klooribismutaatti , klooriantimonaatti , klooristanaatti , franciumnitrokobaltaatti [1] . Francium uutetaan nitrobentseenillä natriumtetrafenyyliboraatin läsnä ollessa . Saostuu yhdessä yksinkertaisten ja kaksoiscesiumsuolojen sekä heteropolyhappojen (pii-, fosfovolframi- jne.) suolojen kanssa [1] .

Sovellus

Tällä hetkellä franciumilla ja sen yhdisteillä on vain vähän käytännön sovelluksia niiden lyhyen puoliintumisajan ja korkean radioaktiivisuuden vuoksi. Francium-223:a käytetään aktinium-227:n nopeaan määrittämiseen luonnon esineistä [8] .

Biologinen rooli ja vaikutus

Francium , kuten rubidium ja cesium , kerääntyy munuaisiin, maksaan, sylkirauhasiin ja sarkoomakudokseen, joten 223 Fr- ja 212 Fr-isotooppeja käytetään biologisessa tutkimuksessa ja syövän diagnosoinnissa [8] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Myasoedov B.F. Francy // Chemical Encyclopedia  : 5 osana / Ch. toim. N. S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Tryptofaani - Iatrokemia. - S. 187. - 783 s. - 10 000 kappaletta.  — ISBN 5-85270-310-9 .
2. ↑ Francium . Los Alamos National Laboratory (2011). Haettu 26. heinäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 28. marraskuuta 2016. (määrätön)
3. ↑ 1 2 3 Arnold E. et al. (ISOLD yhteistyö). Optinen laserspektroskopia ja 10 2 S:n, 11 2 S:n, 8 2 D:n ja 9 2 D:n virittyneiden tasojen hyperhienorakennetutkimus franciumissa  //  Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. - 1990. - 28. lokakuuta ( osa 23 , nro 20 ). - P. 3511-3520 . — ISSN 0953-4075 . - doi : 10.1088/0953-4075/23/20/014 . Arkistoitu alkuperäisestä 14. heinäkuuta 2021.
4. ↑ 1 2 3 Kozhitov LV, Kol'tsov VB, Kol'tsov AV Nestemäisen franciumin pintajännityksen arviointi  //  Epäorgaaniset materiaalit. — Voi. 39 , iss. 11 . - s. 1138-1141 . - doi : 10.1023/A:1027389223381 .
5. ↑ Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020 -arvio ydinominaisuuksista  // Chinese Physics  C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
6. ↑ Talvi, Mark Electron Configuration . Francium . Sheffieldin yliopisto. Haettu 18. huhtikuuta 2007. Arkistoitu alkuperäisestä 9. maaliskuuta 2005. (määrätön)
7. ↑ Thayer, John S. Raskaiden pääryhmän alkuaineiden kemia  (neopr.) . - 2010. - S. 81. - doi : 10.1007/9781402099755_2 .
8. ↑ 1 2 Lavrukhina, 1966 , s. 266.

Kirjallisuus

• Lavrukhina A.K. , Pozdnyakov A.A. Teknetiumin, prometiumin, astatiinin ja franciumin analyyttinen kemia. - M .: Nauka, 1966. - S. 260-301. — 308 s. - 3200 kappaletta.

Linkit

• Francium Webelementsissä
• Francium suositussa kemiallisten elementtien kirjastossa

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani Suuri katalaani Hienoa norjalaista Iso venäläinen Britannica (verkossa) Brockhaus Treccani Universalis
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4155153-9 J9U : 987007550763805171 LCCN : sh85051541