Francium Facts – Atomic Number 87 Element Symbol Fr

Το φράγκιο είναι ένα ραδιενεργό στοιχείο με ατομικό αριθμό 87 και σύμβολο στοιχείου Fr. Αν και αυτό το αλκαλικό μέταλλο εμφανίζεται φυσικά, είναι πολύ σπάνιο. Είναι επίσης εξαιρετικά αντιδραστικό και ασταθές, επομένως δεν είναι ένα στοιχείο που θα συναντήσετε στην καθημερινή ζωή. Είναι πιθανώς ένα ασημί υγρό μέταλλο σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά υπάρχουν τόσο λίγα που κανείς δεν ξέρει με βεβαιότητα. Ακολουθεί μια συλλογή από χρήσιμα και ενδιαφέροντα γεγονότα για το francium, συμπεριλαμβανομένης της ανακάλυψής του, των πηγών και των κινδύνων του.

Βασικά στοιχεία για το Francium

Όνομα: Φράγκιο

Ατομικός αριθμός: 87

Σύμβολο στοιχείου: Ο π

Ομάδα: Ομάδα 1

Περίοδος: Περίοδος 7

Αποκλεισμός: s-block

Οικογένεια στοιχείων: Αλκαλιμέταλλο

Ατομική μάζα: [223]

Διαμόρφωση ηλεκτρονίου: [Rn] 7s

Ηλεκτρόνια ανά κέλυφος: 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1

Ανακάλυψη: Marguerite Perey (1939)

Ανακάλυψη Francium

Η ύπαρξη φραγκίου προβλέφθηκε με βάση την οργάνωση του περιοδικού πίνακα. Πολλές ερευνητικές ομάδες προσπάθησαν να ανακαλύψουν το στοιχείο και έγιναν τουλάχιστον τέσσερις ψευδείς ισχυρισμοί ανακάλυψης. Η Marguerite Perey του Ινστιτούτου Κιουρί στο Παρίσι ανακάλυψε επίσημα το στοιχείο στις 7 Ιανουαρίου 1939. Ο Perey καθάρισε ένα δείγμα ακτινίου-227 από μετάλλευμα ουρανίου και παρατήρησε ένα μη αναγνωρισμένο προϊόν αποσύνθεσης. Αφού απέκλεισε άλλες πιθανότητες, παρατήρησε ότι ένα προϊόν συγκαταβυθίστηκε με άλατα καισίου, γεγονός που την έκανε να υποψιαστεί ότι είχε ένα νέο αλκαλικό μέταλλο. Το Φράγκιο ήταν το τελευταίο φυσικό στοιχείο που ανακαλύφθηκε. Όλα τα στοιχεία που ανακαλύφθηκαν έκτοτε έχουν συντεθεί.

Προέλευση ονόματος στοιχείου

Πριν από την ανακάλυψή του, το στοιχείο 87 ονομαζόταν εκα-καισίου ή εκα-καισίου. Από το 1925 έως την επίσημη ανακάλυψη του στοιχείου το 1939, πολλοί επιστήμονες πίστευαν ότι είχαν ανακαλύψει το φράγκιο. Τα ονόματα russium , αλκαλίνιο , virginium και μολδαβία . Όμως, αυτές οι ανακαλύψεις ήταν είτε λανθασμένες είτε πολύ ελλιπείς. Η Marguerite Perey αρχικά ονόμασε το ισότοπο που ανακάλυψε actinium-K και πρότεινε το όνομα στοιχείου catium (Cm), αντανακλώντας την ισχύ του στοιχείου ως κατιόν. Ωστόσο, η προϊσταμένη της (Irène Joliot-Curie) αντιτάχθηκε στο όνομα επειδή πίστευε ότι οι άνθρωποι θα συσχετίσουν το στοιχείο με τα αιλουροειδή και όχι με κατιόντα. Τελικά, ο Perey πρότεινε το όνομα του στοιχείου francium, μετά τη Γαλλία. Αρχικά, το σύμβολο του στοιχείου ήταν Fa, αλλά άλλαξε σε Fr.

Ισότοπα Φραγκίου

Υπάρχουν 34 γνωστά ισότοπα φραγκίου, που κυμαίνονται από ατομική μάζα 199 έως 232. Τα Fr-221 και Fr-223 εμφανίζονται φυσικά. Το φράγκιο-223 είναι το πιο σταθερό ισότοπο, με χρόνο ημιζωής 21,8 λεπτά. Το Fr-223 διασπάται σε ράδιο-223 με διάσπαση βήτα. Το Francium-221 έχει χρόνο ημιζωής 4,8 λεπτά. Το Fr-221 διασπάται σε αστατίνη-217 με διάσπαση άλφα. Μέχρι σήμερα, το λιγότερο σταθερό ισότοπο που πρέπει να συντεθεί είναι το φράγκιο-215, το οποίο έχει χρόνο ημιζωής 0,12 μικροδευτερόλεπτα.

Χρήσεις Φραγκίου

Το Francium είναι πολύ ασταθές για να έχει εμπορικές χρήσεις. Ο Perey πρότεινε τη χρήση του στοιχείου ως διαγνωστικό βοήθημα για τον καρκίνο, αλλά το στοιχείο προκαλεί καρκίνο, επομένως η εφαρμογή δεν ήταν πρακτική. Επειδή είναι δυνατή η σύνθεση και η παγίδευση φραγκίου, χρησιμοποιείται για πειράματα φασματοσκοπίας σε ενεργειακά επίπεδα και σταθερές σύζευξης για υποατομικά σωματίδια. Οι μεταπτώσεις ενεργειακών επιπέδων που παρατηρήθηκαν από το φράγκιο έχουν επικυρώσει προβλέψεις που έγιναν από την κβαντική θεωρία.

Φυσική αφθονία και πηγές

Μόνο δύο ισότοπα φραγκίου υπάρχουν φυσικά:το φράγκιο-223 και το φράγκιο-221. Το φράγκιο-223 προκύπτει από την άλφα διάσπαση του ακτινίου-227, το οποίο με τη σειρά του προέρχεται από τη ραδιενεργή διάσπαση του ουρανίου. Τα μεταλλεύματα ουρανίου και θορίου, όπως ο ουρανίτης και ο θορίτης, περιέχουν ίχνη φραγκίου. Για κάθε 10 άτομα ουρανίου, υπάρχει μόνο 1 άτομο φραγκίου. Το φράγκιο-221 είναι ακόμη πιο σπάνιο από το φράγκιο-223. Το φράγκιο-221 είναι μέρος της αλυσίδας διάσπασης του ποσειδώνιου. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η συνολική μάζα φραγκίου στον φλοιό της Γης είναι το πολύ 30 γραμμάρια ανά πάσα στιγμή.

Το φράγκιο συντίθεται χρησιμοποιώντας μια αντίδραση σύντηξης. Ο βομβαρδισμός ενός στόχου χρυσού-197 με άτομα οξυγόνου-18 μπορεί να παράγει τα ισότοπα Fr-209, Fr-201 και Fr-211. Άλλες μέθοδοι περιλαμβάνουν τον βομβαρδισμό νετρονίων του ραδίου και τον βομβαρδισμό πρωτονίων ή δευτερονίων του θορίου.

Βιολογικός ρόλος και τοξικότητα

Το φράγκιο δεν έχει βιολογικό ρόλο σε κανέναν οργανισμό. Είναι εξαιρετικά ραδιενεργό και αντιδραστικό. Η έκθεση στο στοιχείο μπορεί να προκαλέσει καρκίνο. Εκτός από τη ραδιενέργεια, η επαφή με το στοιχείο θα ήταν επικίνδυνη επειδή η δραστικότητά του θα προκαλούσε χημικό έγκαυμα.

Φυσικά δεδομένα

Πυκνότητα: 2,48 g/cm (εκτιμώμενο)

Σημείο τήξης: 281,0 K (8,0 °C, 46,4 °F) (εκτιμώμενη)

Σημείο βρασμού: 890 K(620 °C, 1150 °F) (εκτιμώμενο)

Κατάσταση στους 20ºC: υγρό (στερεό στους 0ºC)

Ατομικά δεδομένα

Ομοιοπολική ακτίνα: 260 μ.μ. (παρέκταση)

Ακτίνα Van der Waals: 348 μ.μ. (με παρέκταση)

Ηλεκτραρνητικότητα: Κλίμακα Pauling:>0,79

1η Ενέργεια Ιονισμού: 393 kJ/mol

Κατάσταση οξείδωσης: +1

Μαγνητική σειρά: Παραμαγνητικός

Κρυσταλλική δομή: κυβικό με κέντρο το σώμα (bcc) (προεκτεινόμενο)

Ενδιαφέροντα στοιχεία για το Francium

Ο Perey πρότεινε το όνομα catium για το στοιχείο.
Το φράγκιο ήταν το τελευταίο φυσικό στοιχείο που ανακαλύφθηκε.
Έχει απομονωθεί ή συντεθεί πολύ λίγο φράγκιο για να το ζυγίσει ή ακόμα και να το δει. Ωστόσο, τα άτομα φραγκίου φθορίζουν, επομένως μπορεί να παρατηρηθούν έμμεσα από το φως που απελευθερώνουν.
Είναι πιθανό ένα δείγμα φραγκίου να εξατμιστεί λόγω της θερμότητας που παράγεται από τη ραδιενεργή διάσπαση.
Είναι το δεύτερο πιο σπάνιο φυσικό στοιχείο, μετά την αστατίνη.
Είναι είτε το πιο ηλεκτροθετικό είτε το δεύτερο πιο ηλεκτροθετικό στοιχείο (μετά το καίσιο). Η τιμή ηλεκτραρνητικότητας του είναι μάλλον προβλεπόμενη παρά γνωστή με βεβαιότητα.
Το φράγκιο είναι το πιο δραστικό από τα μέταλλα των αλκαλίων. Μια υποθετική αντίδραση μεταξύ φραγκίου και νερού θα ήταν ακόμη πιο έντονη από την αντίδραση μεταξύ καισίου και νερού.
Το φράγκιο, όπως και ο υδράργυρος, είναι πιθανότατα υγρό μέταλλο σε θερμοκρασία δωματίου.
Η Perey προτάθηκε πέντε φορές για βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη του φράγκου και την εργασία της στη ραδιοχημεία, αλλά ποτέ δεν κέρδισε το βραβείο.

Αναφορές

Adloff, Jean-Pierre; Kauffman, George B. (2005). «Φράγκιο (Ατομικός Αριθμός 87), το Τελευταίο Ανακαλυφθέν Φυσικό Στοιχείο». Ο Χημικός Εκπαιδευτής . 10 (5):387–394. doi:10.1333/s00897050956a
Bonchev, Danail; Kamenska, Verginia (1981). «Πρόβλεψη των ιδιοτήτων των 113-120 τρανσακτινιδικών στοιχείων». Journal of Physical Chemistry. American Chemical Society . 85 (9):1177–1186. doi:10.1021/j150609a021
Emsley, John (2001). Τα δομικά στοιχεία της φύσης . Οξφόρδη:Oxford University Press. σελ. 151–153. ISBN 978-0-19-850341-5 .
Lavrukhina, A. K.; Pozdnyakov, A. A. (1970). Αναλυτική χημεία τεχνητίου, προμεθίου, αστατίνης και φραγκίου . Μετάφραση R. Kondor. Ann Arbor–Humphrey Science Publishers. ISBN 978-0-250-39923-9.
Lide, David R., ed. (2006). Εγχειρίδιο CRC Χημείας και Φυσικής . 11. CRC. σελ. 180–181. ISBN 0-8493-0487-3.