Frankrig

Frankrig
←  Radon | Radium  →
87 Cs ↑ Fr ↓ Uue 87Fr _
Udseende af et simpelt stof
Omkring 200.000 francium atomer i en magneto-optisk fælde
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Francium (Fr), 87
Atommasse ( molær masse )	223.0197  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Rn] 7s 1
Atomradius	290 [1] kl
Kemiske egenskaber
Van der Waals radius	348 [2]  kl
Ion radius	(+1e) 179 [1]  kl
Elektronegativitet	0,7 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	Fr ←Fr + -2,92 V
Oxidationstilstande	0, +1
Ioniseringsenergi (første elektron)	392,96(4,0727) [3]  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	2,3–2,5 [1]  g/cm³
Smeltetemperatur	18-21 °C [1] ; 291-294K _
Kogetemperatur	640-660 °C (910-930 K) [1] beregnet [4] : 598 °C, 871 K
Kritisk punkt	(beregnet [4] ) 1980 ± 50  K , ? MPa
Oud. fusionsvarme	~2 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme	~65 kJ/mol
Molær varmekapacitet	31,6 J/(K mol)
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	kubisk kropscentreret
CAS nummer	7440-73-5

Francium ( kemisk symbol  - Fr , fra lat.  Francium ) - et kemisk grundstof af 1. gruppe (ifølge den forældede klassifikation  - hovedundergruppen af ​​den første gruppe, IA), den syvende periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 87. Det mest reaktive af alkalimetallerne (og generelt af alle) metaller, det tungeste kendte alkalimetal. Det er praktisk talt fraværende i naturen, har ingen stabile isotoper, alle isotoper er ekstremt radioaktive.

Historie

Dette grundstof blev forudsagt af D. I. Mendeleev (som "eca-cæsium") og blev opdaget (ved dets radioaktivitet) i 1939 af Marguerite Perey , en ansat ved Radium Instituttet i Paris . I 1946 gav hun ham navnet til ære for sit hjemland - Frankrig .

At være i naturen

Francium er et af de sjældneste grundstoffer. Blandt de grundstoffer, der konstant eksisterer i jordskorpen, er det kun astatin , der har et lavere indhold. Alt naturligt francium er radiogent, dets radioaktive henfald kompenseres af den samtidige fremkomst af nye franciumatomer som mellemliggende henfaldsprodukter af uran-235 og thorium-232. Det samlede indhold af francium i jordskorpen er anslået til 340 gram.

Isotoper

Fra 2022 kendes 36 franciumisotoper med massetal på 197-233 og 7 metastabile nukleare isomerer [5] . I naturen (som et produkt af det radioaktive henfald af uran-235) er der én isotop, 223 Fr. Francium-223 (den længstlevende isotop af francium, halveringstid 22,3 minutter) er en af ​​sidegrenene i den naturlige radioaktive uran-235- serie og findes i ekstremt små mængder i uranmineraler. Undersøgelser af egenskaberne af francium udføres med indikatormængder af nuklidet 223 Fr (mindre end 10 −15 g), da det på grund af manglen på langlivede isotoper af francium er umuligt at opnå i vægtmængder [1] . Det dannes under alfa-henfaldet af actinium-227 :

227 Ac → 223 Fr (ledsaget af α-stråling, sandsynlighed for henfald ca. 1,4%),

227 Ac → 227 Th (ledsaget af β-stråling er sandsynligheden for henfald ca. 98,6%).

Det gamle navn for francium-223 er actinium K (AcK). Ifølge skøn er dens ligevægtsindhold i jordskorpen 340 g .

Henter

Mikroskopiske mængder af francium-223 kan isoleres kemisk fra uranmineraler. Andre isotoper af francium opnås kunstigt ved hjælp af nukleare reaktioner .

En af de mest almindelige nukleare reaktioner for at opnå francium:

Interessant nok bruges guld i denne reaktion . Denne reaktion kan også bruges til at syntetisere isotoper med massetal på 209 og 211 (med emission af henholdsvis seks og fire neutroner). Men alle disse isotoper henfalder hurtigt (halveringstiden for 210 Fr og 211 Fr er tre minutter, og 209 Fr er 50 sekunder).

Fysiske og kemiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af Frankrigs atom er: 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 svarer i egenskaber til cæsium . Co-krystalliserer altid med dets forbindelser [6] . Næsten alle franciumforbindelser er opløselige i vand. De relativistiske virkninger af 6p-skallen gør bindingen af ​​francium med oxygen i superoxider, for eksempel af sammensætningen FrO 2 , mere kovalent end i superoxiderne af andre alkalimetaller [7] .

Da forskere kun råder over de mindste prøver, der ikke indeholder mere end 10 −7 g francium, kan oplysninger om dets fysiske egenskaber kun bestemmes ved beregning, baseret på data for stabile alkalimetaller. Ifølge sådanne beregninger er densiteten af ​​francium ved stuetemperatur 1,87 g/cm³ , smeltepunktet er 27°C, kogepunktet er 677°C, og den specifikke smeltevarme er 9,385 kJ/kg [4] .

Ioniseringspotentialet for francium-212 atomet fra grundtilstanden blev eksperimentelt målt [3] med høj nøjagtighed ved masseseparatoren af ​​radioaktive kerner ISOLDE ved CERN , hvor denne isotop fremstilles ved at bestråle et urancarbidmål med protoner med en intensitet på op til 10 10 atomer pr. sekund (strålestrøm 2 picoamps). Med hensyn til reciprok bølgelængde er ioniseringspotentialet 32848,872(9) cm −1 [3] , hvilket svarer til 4,0727409(11) eV/atom , eller 392,95976(11) kJ/mol .

Francium har den laveste elektronegativitet af ethvert grundstof, der i øjeblikket er kendt. Derfor er francium også det mest reaktive alkalimetal.

Det reagerer voldsomt med vand og danner det stærkeste alkali  , franciumhydroxid FrOH . Hydrid FrH og franciumoxid Fr 2 O opfører sig som lignende cæsiumforbindelser, det vil sige, at de reagerer voldsomt med vand og danner et hydroxid.

Chlorid , nitrat , sulfat , fluorid , sulfid , hydroxid , carbonat , acetat og franciumoxalat er meget opløselige i vand [1] . Dårligt opløseligt perklorat , pikrat , iod , chlorplatinat , chlorobismuthat , chlorantimonat , chlorostannat , franciumnitrocobaltat [1] . Francium ekstraheres med nitrobenzen i nærværelse af natriumtetraphenylborat . Co -præcipiterer med simple og dobbelte cæsiumsalte og med salte af heteropolysyrer (silikonwolfram, phosphowolfram, etc.) [1] .

Ansøgning

I øjeblikket har francium og dets forbindelser få praktiske anvendelser på grund af deres korte halveringstid og høje radioaktivitet. Francium-223 bruges til hurtig bestemmelse af actinium-227 i naturlige objekter [8] .

Biologisk rolle og virkning

Francium akkumuleres ligesom rubidium og cæsium i nyrerne, leveren, spytkirtlerne og sarkomvævet, så 223 Fr og 212 Fr isotoperne bruges i biologisk forskning og til kræftdiagnostik [8] .

Noter

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Myasoedov B.F. Francy // Chemical Encyclopedia  : i 5 bind / Kap. udg. N.S. Zefirov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Tryptofan - Iatrochemistry. - S. 187. - 783 s. — 10.000 eksemplarer.  — ISBN 5-85270-310-9 .
2. ↑ Francium . Los Alamos National Laboratory (2011). Hentet 26. juli 2012. Arkiveret fra originalen 28. november 2016. (ubestemt)
3. ↑ 1 2 3 Arnold E. et al. (ISOLD samarbejde). Optisk laserspektroskopi og hyperfin strukturundersøgelse af 10 2 S, 11 2 S, 8 2 D og 9 2 D exciterede niveauer i francium  //  Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. - 1990. - 28. oktober ( bind 23 , nr. 20 ). - S. 3511-3520 . — ISSN 0953-4075 . - doi : 10.1088/0953-4075/23/20/014 . Arkiveret fra originalen den 14. juli 2021.
4. ↑ 1 2 3 Kozhitov LV, Kol'tsov VB, Kol'tsov AV Evaluering af overfladespændingen af ​​flydende Francium  //  Uorganiske materialer. — Bd. 39 , udg. 11 . - S. 1138-1141 . - doi : 10.1023/A:1027389223381 .
5. ↑ Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Nubase2020-evalueringen af ​​nukleare egenskaber  // Kinesisk fysik  C. - 2021. - Bd. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
6. ↑ Winter, Mark Electron Configuration . Francium . University of Sheffield. Hentet 18. april 2007. Arkiveret fra originalen 9. marts 2005. (ubestemt)
7. ↑ Thayer, John S. Kemi af tungere hovedgruppeelementer  (neopr.) . - 2010. - S. 81. - doi : 10.1007/9781402099755_2 .
8. ↑ 1 2 Lavrukhina, 1966 , s. 266.

Litteratur

• Lavrukhina A. K. , Pozdnyakov A. A. Analytisk kemi af technetium, promethium, astatin og francium. - M . : Nauka, 1966. - S. 260-301. — 308 s. - 3200 eksemplarer.

Links

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

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4155153-9 J9U : 987007550763805171 LCCN : sh85051541