Википедија

Francijum

Francijum (Fr, lat. francium), alkalni je metal IA grupe sa atomskim brojem 87.[4][5] Ime je dobio po državi Francuskoj. Francijum je najreaktivniji radioaktivan element. Otkriven je 1939. godine u Francuskoj od strane Margarite Perej. Francijum se rastvara u vodi, i reaguje uglavnom sa kiselinama.

Francijum
Opšta svojstva
Ime, simbolfrancijum, Fr
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Cs
↑
Fr
↓
(Uue)
radon ← francijum → radijum ‍
Atomski broj (Z)87
Grupa, periodagrupa 1 (alkalni metali), perioda 7
Bloks-blok
Kategorija  alkalni metal
Rel. at. masa (Ar)223,0197360(25)[1]
Maseni broj223 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
Fizička svojstva
Agregatno stanječvrst na 0 °C, tečan na s.t.
Tačka topljenja281,0 K ​(8,0 °‍C, ​46,4 °F) (procenjeno)[2]
Tačka ključanja890 K ​(620 °‍C, ​1150 °F) (procenjeno)[2]
Gustina pri s.t.2,48 g/cm3 (procenjeno)[2]
Napon pare (ekstrapolisano)
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 404 454 519
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 608 738 946
Atomska svojstva
Elektronegativnost>0,79
Energije jonizacije1: 393 kJ/mol[3]
Kovalentni radijus260 pm (ekstrapolisano)
Valsov radijus348 pm (ekstrapolisano)
Ostalo
Kristalna struktura ​unutrašnjecentr. kubična (BCC)
Unutrašnjecentr. kubična (BCC) kristalna struktura za francijum

(ekstrapolisano)
Topl. vodljivost15 W/(m·K) (ekstrapolisano)
Električna otpornost3 µΩ·m (izračunato)
Magnetni rasporedparamagnetičan
CAS broj7440-73-5
Istorija
Imenovanjepo Francuskoj, postojbini njegovog otkrića
Otkriće i prva izolacijaMargarita Perej (1939)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
212Fr syn 20,0 min β+ 212Rn
α 208At
221Fr tragovi 4,8 min α 217At
222Fr syn 14,2 min β− 222Ra
223Fr tragovi 22,00 min β− 223Ra
α 219At
reference • Vikipodaci

U prošlosti bio je poznat kao eka-cezijum i aktinijum K.[a] Po Polingovoj skali, on je najmanje elektronegativni element. Međutim, po drugim skalama kao na primer Alenovoj, manje elektronegativan od francijuma je samo cezijum. Francijum je veoma radioaktivan metal koji se raspada na astat, radijum i radon. Pošto je alkalni metal, ima jedan valentni elektron.

Francijum u većim komadima ne postoji. Na osnovu opšteg izgleda drugih elementa u istoj koloni periodnog sistema, moguće je pretpostaviti da bi francijum takođe mogao biti metal visokog odsjaja, kada bi pošlo za rukom sakupiti ga u dovoljnoj količini da bi se mogao posmatrati u čvrstom stanju ili kao tečnost. Međutim, dobijanje takvog uzorka je gotovo nemoguće, jer bi ogromna toplota raspada (vreme poluraspada njegovog najduže živućeg izotopa je 22 minute) gotovo odmah isparila bilo koju vidljivu količinu elementa.

Ovaj element je otkrila Margarita Perej 1939. u Francuskoj po kojoj je element i dobio ime. Francijum je bio poslednji element koji je otkriven u prirodi pre nego što je sintetiziran.[b] Izvan laboratorije, francijum je ekstremno redak, a samo u tragovima se može pronaći u rudama uranijuma i torijuma, gde se izotop francijum-223 neprestano formira i raspada. U svakom trenutku u celokupnoj Zemljinoj kori nalazi se samo 20 do 30 g francijuma; drugi izotopi (osim francijuma-221) su potpuno sintetički. Najveća količina proizvedena u laboratoriji bio je klaster sa više od 300 hiljada atoma francijuma.[6]

Istorija uredi

Već oko 1870. hemičari su pretpostavljali da bi trebao da postoji još neki alkalni metal iza cezijuma sa atomskim brojem 87.[7] Prema Mendeljejevom načinu imenovanja previđenih elemenata nazivali su ga eka-cezijum.[8] Istraživački timovi su pokušavali da pronađu i izdvoje nedostajući element, a u istoriji je poznato najmanje četiri slučaja lažnih otkrića ovog elementa, pre nego je element zaista otkrila francuska fizičarka Margarita Perej.

Jedan od takvih slučajeva bio je sovjetski hemičar D.K. Dobroserdov, koji je bio prvi naučnik koji je objavio otkriće eka-cezijuma odnosno današnjeg francijuma. Godine 1925. on je uočio slabu radioaktivnost u uzorku kalijuma, takođe alkalnog metala, te netačno zaključio da je nečistoća u uzorku zapravo eka-cezijum. Međutim, radioaktivnost u uzorku poticala je od prirodnog izotopa kalijuma koji je neznatno radioaktivan, kalijum-40.[9] Svoje pretpostavke u vezi ovog otkrića je objavio, kao i osobine eka-cezijuma, kojem je predložio naziv rusijum prema svojoj domovini Rusiji.[10] Ipak, nedugo nakon toga, Dobroserdov je posvetio profesorskoj karijeri na Politehničkom institutu u Odesi te se nije više bavio istraživanjem ovog elementa.[9]

Sledećih godina, engleski hemičari Dras i Loring analizirali su fotografije mangan(II) sulfata načinjene x-zracima.[10] Uočili su spektralne linije za koje su pretpostavili da potiču usled prisustva eka-cezijuma. Svoje otkriće elementa 87 su i objavili te predložili mu ime alkalinijum, pošto bi to bio najteži alkalni metal.[9]

Osobine uredi

Francijum je najnestabilniji element koji se javlja u prirodi. Njegov najstabilniji izotop, francijum-223, ima vreme poluraspada od samo 22 minuta. U poređenju s njim, astat kao drugi najnestabilniji prirodni element ima vreme poluraspada od 8,5 sati.[7] Svi izotopi francijuma raspadaju se na neki od tri elementa: astat, radijum ili radon.[7] Francijum je takođe manje stabilan od svih težih sintetičkih elemenata sve do elementa 105 (dubnijum).[11]

Francijum je alkalni metal čije hemijske osobine najvećim delom nalikuju cezijumu.[11] On je teški element sa samo jednim valentnim elektronom,[12] te ima najveću ekvivalentnu težinu među svim elementima.[11] Tečni francijum, ako se dobije, trebao bi imati površinsku napetost od 0,05092 N/m pri temperaturi svog topljenja.[13] Za francijum je izračunato da mu se tačka topljenja nalazi oko 27 °C (80 °F, 300 K).[14] Međutim, ona nije sa sigurnošću određena zbog velike retkosti ovog elementa i njegove radioaktivnosti. Takođe, njegova tačka ključanja od 677 °C (1250 °F, 950 K) nije sa sigurnošću utvrđena.

Lajnus Poling je procenio elektronegativnost francijuma na 0,7 na Polingovoj skali, što je isto kao i cezijum;[15] ali je vrednost za cezijum kasnije promenjena na 0,79. Ipak ne postoje eksperimentalni podaci koji bi omogućili da se vrednosti za francijum dodatno provere.[16] Francijum ima neznatno višu jonizacijsku energiju od cezijuma,[17] 392,811(4) kJ/mol u odnosu na 375,7041(2) kJ/mol kod cezijuma, što bi se očekivalo prema relativističkim efektima, te bi prema ovom cezijum bio manje elektronegativan od francijuma. Francijum bi takođe trebao da ima i veći afinitet prema elektronu od cezijuma, a jon Fr− bi trebao biti više polaribilan od jona cezijuma Cs−.[18] Za molekul CsFr previđa se da bi imao francijum na negativnom kraju dipola, za razliku od svih poznatih heterodiatomnih molekula alkalnih metala. Francijum-superoksid (FrO2) bi mogao imati mnogo više izražen kovalentni karakter od njegovih lakših kongenera; ova osobina mu se pripisuje zbog 6p elektrona u atomu francijuma koji su više uključeni u formiranje veze francijum-kiseonik.[18]

Francijum se kotaloži sa nekoliko soli cezijuma, kao što je cezijum perhlorat, čime nastaje mala količina francijum-perhlorata. Ovaj proces kotaloženja se može koristiti za izdvajanje francijuma, putem adaptacije metode radiocezijumskog kotaloženja koju su 1950-ih razvili naučnici L.E. Glendenin i C.M. Nelson. Francijum će se kotaložiti sa mnogim drugim solima cezijuma, uključujući jodate, pikrate, tartrate (takođe i rubidijum tartrat), hloroplatinate i volframosilikate. Takođe se kotaloži i sa volframosilicijumskom i perhlornom kiselinom, gde ne mora biti prisutan drugi alkalni metal kao nosilac (engl. carrier), čime se omogućavaju i druge metode njegovog izdvajanja.[19][20] Gotovo sve soli francijuma su rastvorljive u vodi.[21]

Izotopi uredi

Poznata su 34 izotopa francijuma, čije se atomske mase kreću od 199 do 232.[11] Francijum ima i sedam metastabilnih nuklearnih izomera.[11] Francijum-223 i francijum-221 su jedini izotopi koji se javljaju u prirodi, mada je prvi daleko više rasprostranjen.[22]

Francijum-223 je najstabilniji izotop ovog elementa, ima vreme poluraspada od 21,8 minuta,[11] a veoma je izgledno da izotop francijuma sa dužim vremenom poluraspada neće nikada biti otkriven niti sintetiziran.[23] Francijum-223 je peti proizvod serije raspada aktinijuma kao potomački izotop aktinijuma-227.[24] Francijum-223 se raspada u radijum-223 beta-raspadom (energija raspada 1149 keV), dok se vrlo mala količina (0,006%) raspada alfa-raspadom na astat-219 (energija raspada 5,4 MeV).[25]

Francijum-221 ima vreme poluraspada od 4,8 minuta.[11] On je deveti proizvod serije raspada neptunijuma, kao potomački izotop aktinijuma-225.[24] Francijum-221 se dalje raspada u astat-217 putem alfa-raspada (energija raspada 6,457 MeV).[11]

Najmanje stabilni izotop osnovnog stanja je francijum-215, sa vremenom poluraspada od samo 0,12 μs. (alfa-raspadom energije 9,54 MeV prelazi u astat-211):[11] njegov metastabilni izomer, francijum-215m je još nestabilniji sa vremenom poluraspada od samo 3,5 ns.[26]

Napomene uredi

  1. ^ Zapravo samo njegov najstabilniji izotop, francijum-223.
  2. ^ Neki sintetički elementi, poput tehnecijuma i plutonijuma kasnije su nađeni i u prirodi.

Reference uredi

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ а б в Lavrukhina, Avgusta Konstantinovna; Pozdnyakov, Aleksandr Aleksandrovich (1970). Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium. Translated by R. Kondor. Ann Arbor–Humphrey Science Publishers. стр. 269. ISBN 978-0-250-39923-9. 
  3. ^ ISOLDE Collaboration, J. Phys. B 23, 3511 (1990) (PDF online[мртва веза])
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ Luis A. Orozco (2003). „Francium”. Chemical and Engineering News. 
  7. ^ а б в Price Andy (20. 12. 2004). „Francium”. Приступљено 19. 2. 2012. 
  8. ^ Adloff, Jean-Pierre; Kaufman, George B. (25. septembar 2005). Francium (Atomic Number 87), the Last Discovered Natural Element Архивирано 2013-06-04 на сајту Wayback Machine. The Chemical Educator 10 (5). Pristupljeno 26. marta 2007.
  9. ^ a b v Marco Fontani (10. 9. 2005). „The Twilight of the Naturally-Occurring Elements: Moldavium (Ml), Sequanium (Sq) and Dor (Do)”. International Conference on the History of Chemistry. Lisbon. str. 1—8. Arhivirano iz originala 24. 2. 2006. g. Pristupljeno 8. 4. 2007. 
  10. ^ a b Van der Krogt Peter (10. 1. 2006). „Francium”. Elementymology & Elements Multidict. Pristupljeno 8. 4. 2007. 
  11. ^ a b v g d đ e ž z CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. CRC. 2006. str. 12. ISBN 0-8493-0474-1. 
  12. ^ Winter Mark. „Electron Configuration”. Francium. The University of Sheffield. Pristupljeno 18. 4. 2007. 
  13. ^ Kozhitov L. V.; Kol'tsov V. B.; Kol'tsov A. V. (2003). „Evaluation of the Surface Tension of Liquid Francium”. Inorganic Materials. 39 (11): 1138—1141. doi:10.1023/A:1027389223381. 
  14. ^ „Francium”. Los Alamos National Laboratory. 2011. Pristupljeno 19. 2. 2012. 
  15. ^ Pauling Linus (1960). The Nature of the Chemical Bond (3 izd.). Cornell University Press. str. 93. ISBN 978-0-8014-0333-0. 
  16. ^ Allred, A. L. (1961). „Electronegativity values from thermochemical data”. J. Inorg. Nucl. Chem. 17 (3–4): 215—221. doi:10.1016/0022-1902(61)80142-5. 
  17. ^ Andreev, S.V.; Letokhov, V.S.; Mishin, V.I. (1987). „Laser resonance photoionization spectroscopy of Rydberg levels in Fr”. Physical Review Letters. 59 (12): 1274—76. Bibcode:1987PhRvL..59.1274A. PMID 10035190. doi:10.1103/PhysRevLett.59.1274. 
  18. ^ a b Thayer John S. (2010). „Relativistic Effects and the Chemistry of the Heavier Main Group Elements”: 81. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_2. 
  19. ^ Hyde E. K. (1952). „Radiochemical Methods for the Isolation of Element 87 (Francium)”. J. Am. Chem. Soc. 74 (16): 4181—4184. doi:10.1021/ja01136a066. 
  20. ^ E. N K. Hyde Radiochemistry of Francium, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council; dostupno u Office of Technical Services, Dept. of Commerce, 1960.
  21. ^ Maddock, A. G. (1951). „Radioactivity of the heavy elements”. Q. Rev., Chem. Soc. 3 (3): 270—314. doi:10.1039/QR9510500270. 
  22. ^ Considine Glenn D. (2005). „Francium”. Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. New York: Wiley-Interscience. str. 679. ISBN 0-471-61525-0. 
  23. ^ „Francium”. McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology. 7. McGraw-Hill Professional. 2002. str. 493–494. ISBN 0-07-913665-6. 
  24. ^ a b Considine Glenn D. (2005). Chemical Elements, u: Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. New York: Wiley-Interscience. str. 332. ISBN 0-471-61525-0. 
  25. ^ National Nuclear Data Center (1990). „Table of Isotopes decay data”. Brookhaven National Laboratory. Arhivirano iz originala 31. 10. 2006. g. Pristupljeno 4. 4. 2007. 
  26. ^ National Nuclear Data Center (2003). „Fr Isotopes”. Brookhaven National Laboratory. Arhivirano iz originala 30. 6. 2007. g. Pristupljeno 4. 4. 2007. 

Literatura uredi

  • 2013, E.R. Scerri,A tale of seven elements, Oxford University Press, Oxford, ISBN 9780195391312

Spoljašnje veze uredi

 
Francijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Францијум&oldid=27548671”