4 Χρήσεις Στοιχείων Φραγκίου στην Καθημερινή Ζωή – Ιδιότητες

Το φράγκιο είναι το χημικό στοιχείο με το χημικό σύμβολο Fr. Αυτό είναι το στοιχείο αλκαλιμετάλλου που αναφέρεται επίσης ως το στοιχείο ραδιενεργού μετάλλου. Αυτό το χημικό στοιχείο έχει και άλλες ονομασίες όπως εκα-καίσιο και ακτίνιο Κ. Το κύριο χαρακτηριστικό του Φραγκίου είναι η αστάθεια και η σπανιότητά του. Αν και αυτό το στοιχείο μπορεί να θεωρηθεί ως το φυσικό στοιχείο, αλλά η ποσότητα αυτού του στοιχείου είναι πολύ σπάνια στη γη. Ο επιστήμονας προέβλεψε ότι δεν υπάρχει περισσότερο από μία ουγγιά στοιχείο φράγκιο στον φλοιό της γης σε ένα χρόνο.

Το στοιχείο φράγκιο είναι το δεύτερο πιο σπάνιο φυσικό στοιχείο μετά την αστατίνη. Για να χρησιμοποιήσει αυτό το χημικό στοιχείο σε ορισμένες εφαρμογές, ο επιστήμονας πρέπει να παράγει αυτό το στοιχείο αφύσικα. Για να φτιάξουν το στοιχείο φράγκιο, οι επιστήμονες μπορούν να βομβαρδίσουν το θόριο με πρωτόνια ή να βομβαρδίσουν το ράδιο με νετρόνια. Αυτό το άρθρο θα καλύψει τις χρήσεις του στοιχείου φράγκιο σε περιορισμένες περιοχές, καθώς και την ανακάλυψη και τις χημικές του ιδιότητες.

• Κλάδοι Ανόργανης Χημείας
• Τύποι κυανίου
• Χημικά στο νερό
• Χημικές ουσίες στα τρόφιμα
• Χημικά σε ζιζάνια

Ανακάλυψη του στοιχείου Francium

Πριν ανακαλυφθεί το στοιχείο φράγκιο, ο Mendeelev, ένας από τους επιστήμονες με τη μεγαλύτερη επιρροή στη χημεία, είχε προβλέψει ότι πρέπει να υπάρχει το στοιχείο όπως το καίσιο στον περιοδικό πίνακα. Αυτό το στοιχείο πρέπει να έχει τον ατομικό αριθμό 87 που τοποθετείται κάτω από το καίσιο στην ομάδα 1 του περιοδικού πίνακα.

Εξαιτίας αυτής της πρόβλεψης, υπήρξαν πολλοί ισχυρισμοί, αντεγκλήσεις και αρνήσεις από πολλούς επιστήμονες σχετικά με την ανακάλυψη αυτού του στοιχείου. Την εποχή των δεκαετιών του 1920 και του 1930, υπήρχαν ορισμένοι ισχυρισμοί σχετικά με την ανακάλυψη αυτού του ραδιενεργού στοιχείου σε ορυκτά και νέες γραμμές των φασμάτων ακτίνων Χ, αλλά αυτοί οι ισχυρισμοί δεν υπήρχαν στα επιστημονικά στοιχεία.

Το φράγκιο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τη Γαλλίδα χημικό με το όνομα Marguerite Catherine Perey το 1939. Βρήκε με επιτυχία αυτό το χημικό στοιχείο ενώ έκανε ανάλυση σε ακολουθία αποσύνθεσης του στοιχείου ακτινίου. Σε αυτό το πείραμα, έκανε διαδικασία καθαρισμού του ακτινίου-227 όταν ανίχνευσε την εκπομπή βήτα από το άγνωστο ισότοπο. Εκείνη την εποχή, είχε κάνει τον καθαρισμό του Actium από όλες τις γνωστές ραδιενεργές ακαθαρσίες, αλλά εξακολουθούσε να ανιχνεύει την εκπομπή ραδιενέργειας από άλλο στοιχείο. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι αυτό το στοιχείο ήταν το στοιχείο 87 που έλειπε.

Αυτό το στοιχείο ήταν αρχικά γνωστό ως Actinium K. Αυτό το χημικό στοιχείο έχει τις παρόμοιες ιδιότητες με το εκα-καίσιο. Μετά από αυτό, πραγματοποιήθηκαν μερικά πειράματα για να αμφισβητηθεί και να αναλυθεί η ανακάλυψη του Perey. Και μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, αυτή η ανακάλυψη επιβεβαιώθηκε τελικά το 1946. Αυτό το ραδιενεργό στοιχείο ονομάστηκε Francium από την Perey από το όνομα της χώρας της, Γαλλία.

• Επιβλαβείς χημικές ουσίες στο περιβάλλον
• Επικίνδυνες χημικές ουσίες σε καθημερινά προϊόντα
• Χημικές ουσίες που βρέθηκαν στα φυτοφάρμακα

1. Χρήσεις στοιχείων Φραγκίου στη Χημική Έρευνα

Το φράγκιο δεν είναι το δημοφιλές χημικό στοιχείο που χρησιμοποιείται εκτενώς στην εμπορική εφαρμογή. Αυτό οφείλεται στις ιδιότητες αστάθειάς του και στην περιορισμένη ποσότητα του στη φύση. Μπορούμε να δούμε μόνο χρήσεις στοιχείων φραγκίου σε περιορισμένες εφαρμογές σε ορισμένα πεδία. Η κύρια χρήση αυτού του χημικού στοιχείου είναι για ερευνητικούς σκοπούς στον τομέα της χημείας και της ατομικής δομής. Η δημοφιλής χρήση του φραγκίου στη χημική έρευνα είναι για τον ορισμό του στοιχείου Actium στο φυσικό αντικείμενο.

Καθώς το φράγκιο έχει πολύ μικρή διάρκεια ζωής, αυτό το χημικό στοιχείο μπορεί να είναι η εξαιρετική επιλογή για την έρευνα στοιχείων Actium. Προηγουμένως, επιστήμονας διεξήγαγε το πείραμα για να προσδιορίσει το Actium στη φύση κάνοντας μετρήσεις από όλες τις δραστηριότητες των προϊόντων αποσύνθεσης 227Ac. Το πείραμα γίνεται σε τρεις μήνες αφού φτάσουν στην κατάσταση ισορροπίας. Στη συνέχεια, η Mme.tutunan Perey εισήγαγε τη νεότερη μέθοδο για τον προσδιορισμό αυτού του στοιχείου Actium με το στοιχείο francium, το οποίο είναι ένα από τα πιθανά παράγωγα του Actium.

Για να γίνει αυτή η έρευνα, το φράγκιο θα πρέπει να διαχωριστεί από το Actium σε 3 ώρες αφού απομονωθεί από τα φυσικά προϊόντα. Στη συνέχεια μετρώνται οι b—δραστηριότητες του 223Fr. Αυτό το είδος προσέγγισης δίνει στον επιστήμονα αρκετή ακρίβεια στην εμφάνιση άλλων ραδιενεργών στοιχείων. Και το πιο σημαντικό, αυτή η νέα μέθοδος προσδιορισμού Actium απαιτεί πολύ λιγότερο χρόνο από την παλιά μέθοδο. Το στοιχείο Francium που χρησιμοποιεί σε αυτήν τη μέθοδο μπορεί να κάνει αυτό το πείραμα πιο γρήγορο χωρίς να μειώσει την ποιότητα του αποτελέσματος του πειράματός του.

• Καταστήματα Φαρμακείου
• Κλάδοι Φυσικοχημείας
• Κλάδοι Φυσικοχημείας

2. Χρήσεις Στοιχείων Φραγκίου στη Βιολογική Έρευνα

Εκτός από τη χρήση του στη χημική έρευνα, το φράγκιο έχει επίσης το όφελος στη βιολογική έρευνα. Το στοιχείο φράγκιο έχει την πολλά υποσχόμενη ικανότητα για τη μέθοδο ανίχνευσης του καρκίνου. Το στοιχείο φράγκιο, ειδικά το 223Fr, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην έγκαιρη ανίχνευση του σαρκώματος. Σε μια έρευνα, το φράγκιο (Fr), μαζί με τα Rb και Cs εγχέονται στα διάφορα όργανα σε αρουραίους.

Το πείραμα έδειξε ότι αυτά τα στοιχεία αλκαλιμετάλλου συσσωρεύτηκαν στα νεφρά, το συκώτι, την ουροδόχο κύστη, το έντερο και το σάλιο των αρουραίων. Σε ορισμένους αρουραίους που είχαν καρκίνο, το φράγκιο συγκεντρώθηκε επιλεκτικά στον όγκο. Η δραστηριότητα του φραγκίου αυξήθηκε στον προσβεβλημένο ιστό σε αυτούς τους αρουραίους. Από αυτή την έρευνα, μπορούμε να δούμε ότι το φράγκιο μπορεί να έχει την πολλά υποσχόμενη χρήση ως η νέα διαγνωστική μέθοδος για τη νόσο του καρκίνου. Αυτό το στοιχείο φράγκιο επίσης δεν βλάπτει τον οργανισμό καθώς είτε το 223Fr είτε το 212Fr έχει πολύ μικρή διάρκεια ζωής.

Ωστόσο, δεν είναι ακόμα σαφές εάν αυτή η προσέγγιση μπορεί να εφαρμοστεί στον οργανισμό. Αυτού του είδους οι χρήσεις στοιχείων φράγκιου χρειάζονται ακόμη περαιτέρω μελέτες και πειράματα, καθώς το φράγκιο εξακολουθεί να έχει ορισμένα προβλήματα όπως η αστάθειά του και η πολύ μικρή περίοδος ζωής. Πρέπει να διεξαχθεί λεπτομερής έρευνα για να δούμε πώς αυτό το χημικό στοιχείο μπορεί να είναι χρήσιμο στον τομέα της ογκολογίας.

• Εφαρμογές Βιοχημείας
• Χημικές ουσίες που βρέθηκαν στα φυτοφάρμακα
• Χρήσεις νιτρικού νατρίου στα τρόφιμα
• Χρήσεις νατρίου στο ανθρώπινο σώμα

3. Χρήσεις Στοιχείων Φραγκίου στην Έρευνα Ατομικής Δομής

Ένα άλλο στοιχείο φράγκιου που χρησιμοποιείται στο χημικό πεδίο είναι στην έρευνα ατομικής δομής. Το στοιχείο φράγκιο είναι η καλή επιλογή για τα ειδικά πειράματα φασματοσκοπίας. Το φράγκιο γίνεται το σπουδαίο θέμα για αυτό το πεδίο λόγω της ικανότητάς του να παγιδεύεται, να ψύχεται και να συντίθεται. Το στοιχείο φράγκιο διαθέτει επίσης την απλή ατομική δομή, έτσι ώστε να είναι ευκολότερο για τον επιστήμονα να διεξάγει πείραμα χρησιμοποιώντας την απλή του μορφή.

Τα πειράματα φασματοσκοπίας με χρήση στοιχείου φράγκιου έδωσαν τις καλύτερες πληροφορίες για την ατομική δομή, όπως το επίπεδο ενέργειας και τις σταθερές σύζευξης στα υποατομικά σωματίδια. Αυτό το πείραμα διεξάγεται εκπέμποντας το φως από τα παγιδευμένα με λέιζερ ιόντα φραγκίου 210Fr. Το αποτέλεσμα από αυτό το πείραμα μας δίνει πιο ακριβή δεδομένα για τις μεταβάσεις στο επίπεδο της ατομικής ενέργειας. Αυτό το αποτέλεσμα του πειράματος φράγκιου είναι σχεδόν παρόμοιο με την πρόβλεψη από την κβαντική θεωρία.

• Ατομική Θεωρία του Ράδερφορντ
• Atomic Theory από τον JJ Thomson
• Δηλώσεις του John Dalton
• Ανάπτυξη Ατομικής Θεωρίας 

4. Ισότοπα Στοιχείου Φραγκίου

Το φράγκιο έχει τα 34 γνωστά ισότοπα που έχουν μάζα από 199 έως 232. Έχει επτά μετα-σταθερά πυρηνικά ισομερή. Η μόνη εμφάνιση ισοτόπων φραγκίου στη φύση είναι το Φράγκιο-223 και το Φράγκιο-221. Το πιο σταθερό ισότοπο, το Francium-223, έχει χρόνο ημιζωής περίπου 21,8 λεπτά. Αυτό το ισότοπο διασπάται σε ράδιο-223 μέσω της διαδικασίας διάσπασης βήτα ή διασπάται σε αστατίνη-219 μέσω της διαδικασίας διάσπασης άλφα.

Μπορείτε να βρείτε φράγκιο φυσικά στα ορυκτά ουρανίου. Η ποσότητα αυτού του στοιχείου είναι μόνο ένα άτομο φραγκίου σε δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια άτομα ουρανίου. Αυτές οι λίγες ποσότητες φραγκίου-223 είναι το αποτέλεσμα του προϊόντος ραδιενεργού αποσύνθεσης από το Actium-227. Το ίδιο το ακτίου-227 είναι το μέρος του προϊόντος αποσύνθεσης ουρανίου-235. Δεδομένου ότι έχει πολύ μικρό χρόνο ζωής, οι επιστήμονες προβλέπουν ότι υπάρχουν πιθανώς λιγότερο από 30 g φράγκιου στον φλοιό της Γης ανά πάσα στιγμή. Μια άλλη μέθοδος για τη λήψη φραγκίου είναι η χρήση της διαδικασίας σύνθεσης. Το φράγκιο συντίθεται στην πυρηνική αντίδραση ως εξής:

Au + O → Fr + 5 n

Αυτή η διαδικασία σύνθεσης εισάγεται από την Stony Brook Physics η οποία μπορεί να δημιουργήσει ισότοπα φραγκίου με μάζα 209, 210 και 211. Αυτά τα ισότοπα μπορούν στη συνέχεια να απομονωθούν με μαγνητοοπτική παγίδα ή MOT. Η ποσότητα παραγωγής φραγκίου εξαρτάται πολύ από το ενεργειακό επίπεδο της δέσμης οξυγόνου.

• Κατάλογος χημικών προϊόντων
• Κατάλογος οργανικών χημικών ουσιών
• Κατάλογος Χημικών

Χημικές ιδιότητες του στοιχείου φραγκίου

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το Φράγκιο έχει το χημικό σύμβολο Fr και ατομικό αριθμό 87. Έχει ατομικό βάρος 223 (από το ισότοπο Fr-223). Το σημείο τήξης του φραγκίου είναι περίπου 27 βαθμοί Κελσίου ενώ το σημείο βρασμού του είναι περίπου 680 βαθμοί Κελσίου. Το φράγκιο είναι το μέλος της ομάδας 1 στον περιοδικό πίνακα στοιχείων που είναι επίσης γνωστή ως ομάδα αλκαλιμετάλλων. Το φράγκιο περιλαμβάνεται επίσης στο ραδιενεργό μεταλλικό στοιχείο.

Το φράγκιο έχει τις ιδιότητες αστάθειας. Η πιο σταθερή κατάσταση αυτού του ραδιενεργού στοιχείου είναι το ιόν Ft. Όπως και άλλα στοιχεία αλκαλιμετάλλων, το φράγκιο δεν έχει την τάση να δημιουργεί κολλοειδή ή σύμπλοκα. Οι ιδιότητες χημικής απορρόφησης του φράγκιου δυστυχώς δεν μπορούν να αναγνωριστούν καθώς το πιο σταθερό ισότοπό του έχει πολύ μικρή διάρκεια ζωής.

• Χρήσεις χλωριούχου νατρίου
• Χρήσεις θειικού καλίου
• Χρήσεις πρωτονίων
• Χρήσεις υποχλωριώδους νατρίου

Σε αντίθεση με πολλά άλλα τεχνητά χημικά στοιχεία όπως Pu, Tc, Pm, Np και άλλα, το φράγκιο δεν μπορεί να ληφθεί σε επαρκή ποσότητα λόγω του περιορισμένου χρόνου ζωής των ισοτόπων του. Λόγω αυτού του γεγονότος, το πείραμα αυτού του χημικού στοιχείου χρησιμοποιεί μόνο την πολύ χαμηλή ποσότητα Φραγκίου για περίπου λιγότερο από 10 γραμμάρια. Είναι πολύ δύσκολο για τους επιστήμονες να πραγματοποιήσουν ένα πείραμα για τη διερεύνηση των ιδιοτήτων του Φραγκίου, τόσο των χημικών όσο και των φυσικών χαρακτηριστικών του με αυτό το είδος κατάστασης.

Στον περιοδικό πίνακα στοιχείων, το φράγκιο θεωρείται ως το πιο ηλεκτροθετικό στοιχείο στην ομάδα 1 ή στο στοιχείο της ομάδας αλκαλιμετάλλων. Αυτό το στοιχείο υπάρχει μόνο σε 1 κατάσταση οξείδωσης που είναι +1. Η ανάλυση του φραγκίου χρησιμοποιεί συχνά το ανάλογο από τα δύο παραπάνω στοιχεία του, το καίσιο και το ρουβίδιο. Ως πρόβλεψη, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν κυρίως τις χημικές ιδιότητες του Καισίου (Cs) και του Ρουβιδίου (Rb). Θα δείτε ότι οι περισσότερες χημικές ιδιότητες του στοιχείου φράγκιο είναι παρόμοιες με το καίσιο που έχει τη θέση πάνω από το φράγκιο στον περιοδικό πίνακα του χημικού στοιχείου.

• Κατάλογος χημικών προϊόντων
• Διαφορές μεταξύ Οξέος, Βάσης και Αλατιού
• Επιστήμονες που συνέβαλαν στην ατομική θεωρία
• Ανάπτυξη Ατομικής Θεωρίας
• Κλάδοι Βιοχημείας
• Κλάδοι Φυσικοχημείας
• Κλάδοι Αναλυτικής Χημείας