Frankrike

Frankrike
←  Radon | Radium  →
87 Cs ↑ Fr ↓ Uue 87Fr _
Utseendet av en enkel substans
Cirka 200 000 franciumatomer i en magneto-optisk fälla
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Francium (Fr), 87
Atommassa ( molmassa )	223.0197  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Rn] 7s 1
Atomradie	290 [1] pm
Kemiska egenskaper
Van der Waals radie	348 [2]  pm
Jonradie	(+1e) 179 [1]  pm
Elektronnegativitet	0,7 (Pauling-skala)
Elektrodpotential	Fr ←Fr + -2,92 V
Oxidationstillstånd	0, +1
Joniseringsenergi (första elektron)	392,96(4,0727) [3]  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	2,3–2,5 [1]  g/cm³
Smält temperatur	18-21 °C [1] ; 291-294K _
Koktemperatur	640-660 °C (910-930 K) [1] beräknat [4] : 598 °C, 871 K
Kritisk punkt	(beräknad [4] ) 1980 ± 50  K , ? MPa
Oud. fusionsvärme	~2 kJ/mol
Oud. avdunstningsvärme	~65 kJ/mol
Molär värmekapacitet	31,6 J/(K mol)
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur	kubisk kroppscentrerad
CAS-nummer	7440-73-5

Francium ( kemisk symbol  - Fr , från lat.  Francium ) - ett kemiskt element i den 1: a gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen  - den huvudsakliga undergruppen av den första gruppen, IA), den sjunde perioden av det periodiska systemet av kemiska element i D. I. Mendeleev , med atomnummer 87. Den mest reaktiva av alkalimetallerna (och i allmänhet av alla) metaller, den tyngsta kända alkalimetallen. Det är praktiskt taget frånvarande i naturen, har inga stabila isotoper, alla isotoper är extremt radioaktiva.

Historik

Detta grundämne förutspåddes av D. I. Mendeleev (som "eca-cesium") och upptäcktes (genom dess radioaktivitet) 1939 av Marguerite Perey , en anställd vid Radiuminstitutet i Paris . 1946 gav hon honom namnet för att hedra sitt hemland - Frankrike .

Att vara i naturen

Francium är ett av de mest sällsynta grundämnena. Bland de grundämnen som ständigt finns i jordskorpan är det bara astatin som har ett lägre innehåll. Allt naturligt francium är radiogent, dess radioaktiva sönderfall kompenseras av det samtidigt uppträdande av nya franciumatomer som mellanliggande sönderfallsprodukter av uran-235 och torium-232. Det totala innehållet av francium i jordskorpan uppskattas till 340 gram.

Isotoper

Från och med 2022 är 36 franciumisotoper med massatal 197-233 och 7 metastabila kärnisomerer kända [5] . I naturen (som en produkt av det radioaktiva sönderfallet av uran-235) finns det en isotop, 223 Fr. Francium-223 (den längsta livslängda isotopen av francium, halveringstid 22,3 minuter) är en av sidogrenarna i den naturliga radioaktiva uran-235- serien och finns i extremt små mängder i uranmineraler. Studier av egenskaperna hos francium utförs med indikatormängder av nukliden 223 Fr (mindre än 10 −15 g), eftersom det på grund av bristen på långlivade isotoper av francium är omöjligt att erhålla i viktmängder [1] . Det bildas under alfasönderfallet av aktinium-227 :

227 Ac → 223 Fr (tillsammans med α-strålning, sannolikhet för sönderfall cirka 1,4%),

227 Ac → 227 Th (tillsammans med β-strålning är sannolikheten för sönderfall ca 98,6%).

Det gamla namnet för francium-223 är aktinium K (AcK). Enligt uppskattningar är dess jämviktsinnehåll i jordskorpan 340 g .

Får

Mikroskopiska mängder francium-223 kan isoleras kemiskt från uranmineraler. Andra isotoper av francium erhålls artificiellt med hjälp av kärnreaktioner .

En av de vanligaste kärnreaktionerna för att få francium:

Intressant nog används guld i denna reaktion . Denna reaktion kan också användas för att syntetisera isotoper med masstal 209 och 211 (med emission av sex respektive fyra neutroner). Men alla dessa isotoper sönderfaller snabbt (halveringstiden för 210 Fr och 211 Fr är tre minuter och 209 Fr är 50 sekunder).

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Den fullständiga elektroniska konfigurationen av Frankrike-atomen är: 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 liknar cesium i egenskaper . Samkristalliserar alltid med dess föreningar [6] . Nästan alla franciumföreningar är lösliga i vatten. De relativistiska effekterna av 6p-skalet gör bindningen av francium med syre i superoxider, till exempel av sammansättningen FrO 2 , mer kovalent än i superoxiderna av andra alkalimetaller [7] .

Eftersom forskare endast har de minsta proverna till sitt förfogande som inte innehåller mer än 10 −7 g francium, kan information om dess fysikaliska egenskaper endast bestämmas genom beräkning, baserat på data för stabila alkalimetaller. Enligt sådana beräkningar är densiteten av francium vid rumstemperatur 1,87 g/cm³ , smältpunkten är 27°C, kokpunkten är 677°C och det specifika smältvärmet är 9,385 kJ/kg [4] .

Joniseringspotentialen för francium-212-atomen från grundtillståndet mättes experimentellt [3] med hög noggrannhet vid massseparatorn för radioaktiva kärnor ISOLDE vid CERN , där denna isotop produceras genom att bestråla ett urankarbidmål med protoner med en intensitet på upp till 10 10 atomer per sekund (stråleström 2 pikoampere). Sett till reciprok våglängd är joniseringspotentialen 32848,872(9) cm −1 [3] , vilket motsvarar 4,0727409(11) eV/atom , eller 392,95976(11) kJ/mol .

Francium har den lägsta elektronegativiteten av något element som för närvarande är känt. Följaktligen är francium också den mest reaktiva alkalimetallen.

Den reagerar häftigt med vatten och bildar den starkaste alkalin  , franciumhydroxid FrOH . Hydrid FrH och franciumoxid Fr 2 O beter sig som liknande cesiumföreningar, det vill säga de reagerar häftigt med vatten och bildar en hydroxid.

Klorid , nitrat , sulfat , fluorid , sulfid , hydroxid , karbonat , acetat och franciumoxalat är mycket lösliga i vatten [1] . Dåligt lösligt perklorat , pikrat , jodat , kloroplatinat , klorobismutat , kloroantimonat , klorostannat , franciumnitrokoboltat [1] . Francium extraheras med nitrobensen i närvaro av natriumtetrafenylborat . Samfällningar med enkla och dubbla cesiumsalter och med salter av heteropolysyror (kiselwolfram, fosfovolfram, etc.) [1] .

Applikation

För närvarande har francium och dess föreningar få praktiska tillämpningar på grund av deras korta halveringstid och höga radioaktivitet. Francium-223 används för snabb bestämning av aktinium-227 i naturliga föremål [8] .

Biologisk roll och påverkan

Francium , liksom rubidium och cesium , ackumuleras i njurarna, levern, spottkörtlarna och sarkomvävnaden, så 223 Fr- och 212 Fr-isotoperna används i biologisk forskning och för cancerdiagnostik [8] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Myasoedov B.F. Francy // Chemical Encyclopedia  : i 5 volymer / Kap. ed. N.S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Tryptofan - Iatrokemi. - S. 187. - 783 sid. — 10 000 exemplar.  — ISBN 5-85270-310-9 .
2. ↑ Francium . Los Alamos National Laboratory (2011). Hämtad 26 juli 2012. Arkiverad från originalet 28 november 2016. (obestämd)
3. ↑ 1 2 3 Arnold E. et al. (ISOLD samarbete). Optisk laserspektroskopi och hyperfin strukturundersökning av 10 2 S, 11 2 S, 8 2 D och 9 2 D exciterade nivåer i francium  //  Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. - 1990. - 28 oktober ( vol. 23 , nr 20 ). - P. 3511-3520 . — ISSN 0953-4075 . - doi : 10.1088/0953-4075/23/20/014 . Arkiverad från originalet den 14 juli 2021.
4. ↑ 1 2 3 Kozhitov LV, Kol'tsov VB, Kol'tsov AV Utvärdering av ytspänningen hos flytande Francium  //  Oorganiska material. — Vol. 39 , iss. 11 . - P. 1138-1141 . - doi : 10.1023/A:1027389223381 .
5. ↑ Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020-utvärderingen av nukleära egenskaper  // Kinesisk fysik  C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
6. ↑ Winter, Mark Electron Configuration . Francium . University of Sheffield. Hämtad 18 april 2007. Arkiverad från originalet 9 mars 2005. (obestämd)
7. ↑ Thayer, John S. Kemi av tyngre huvudgruppselement  (neopr.) . - 2010. - S. 81. - doi : 10.1007/9781402099755_2 .
8. ↑ 1 2 Lavrukhina, 1966 , sid. 266.

Litteratur

• Lavrukhina A. K. , Pozdnyakov A. A. Analytisk kemi av teknetium, prometium, astatin och francium. - M . : Nauka, 1966. - S. 260-301. — 308 sid. - 3200 exemplar.

Länkar

• Francium på Webelements
• Francium på Popular Library of Chemical Elements

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4155153-9 J9U : 987007550763805171 LCCN : sh85051541