Википедија

Францијум

Францијум (Fr, лат. francium), алкални је метал IА групе са атомским бројем 87.[4][5] Име је добио по држави Француској. Францијум је најреактивнији радиоактиван елемент. Откривен је 1939. године у Француској од стране Маргарите Переј. Францијум се раствара у води, и реагује углавном са киселинама.

Францијум
Општа својства
Име, симболфранцијум, Fr
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
Cs
↑
Fr
↓
(Uue)
радон ← францијум → радијум ‍
Атомски број (Z)87
Група, периодагрупа 1 (алкални метали), периода 7
Блокs-блок
Категорија  алкални метал
Рел. ат. маса (Ar)223,0197360(25)[1]
Масени број223 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
Физичка својства
Агрегатно стањечврст на 0 °C, течан на с.т.
Тачка топљења281,0 K ​(8,0 °‍C, ​46,4 °F) (процењено)[2]
Тачка кључања890 K ​(620 °‍C, ​1150 °F) (процењено)[2]
Густина при с.т.2,48 g/cm3 (процењено)[2]
Напон паре (екстраполисано)
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 404 454 519
P (Pa) 103 104 105
на T (K) 608 738 946
Атомска својства
Електронегативност>0,79
Енергије јонизације1: 393 kJ/mol[3]
Ковалентни радијус260 pm (екстраполисано)
Валсов радијус348 pm (екстраполисано)
Остало
Кристална структура ​унутрашњецентр. кубична (BCC)
Унутрашњецентр. кубична (BCC) кристална структура за францијум

(екстраполисано)
Топл. водљивост15 W/(m·K) (екстраполисано)
Електрична отпорност3 µΩ·m (израчунато)
Магнетни распоредпарамагнетичан
CAS број7440-73-5
Историја
Именовањепо Француској, постојбини његовог открића
Откриће и прва изолацијаМаргарита Переј (1939)
Главни изотопи
изотоп расп. пж. (t1/2) ТР ПР
212Fr syn 20,0 min β+ 212Rn
α 208At
221Fr трагови 4,8 min α 217At
222Fr syn 14,2 min β− 222Ra
223Fr трагови 22,00 min β− 223Ra
α 219At
референце • Википодаци

У прошлости био је познат као ека-цезијум и актинијум K.[а] По Полинговој скали, он је најмање електронегативни елемент. Међутим, по другим скалама као на пример Аленовој, мање електронегативан од францијума је само цезијум. Францијум је веома радиоактиван метал који се распада на астат, радијум и радон. Пошто је алкални метал, има један валентни електрон.

Францијум у већим комадима не постоји. На основу општег изгледа других елемента у истој колони периодног система, могуће је претпоставити да би францијум такође могао бити метал високог одсјаја, када би пошло за руком сакупити га у довољној количини да би се могао посматрати у чврстом стању или као течност. Међутим, добијање таквог узорка је готово немогуће, јер би огромна топлота распада (време полураспада његовог најдуже живућег изотопа је 22 минуте) готово одмах испарила било коју видљиву количину елемента.

Овај елемент је открила Маргарита Переј 1939. у Француској по којој је елемент и добио име. Францијум је био последњи елемент који је откривен у природи пре него што је синтетизиран.[б] Изван лабораторије, францијум је екстремно редак, а само у траговима се може пронаћи у рудама уранијума и торијума, где се изотоп францијум-223 непрестано формира и распада. У сваком тренутку у целокупној Земљиној кори налази се само 20 до 30 g францијума; други изотопи (осим францијума-221) су потпуно синтетички. Највећа количина произведена у лабораторији био је кластер са више од 300 хиљада атома францијума.[6]

Историја уреди

Већ око 1870. хемичари су претпостављали да би требао да постоји још неки алкални метал иза цезијума са атомским бројем 87.[7] Према Мендељејевом начину именовања превиђених елемената називали су га ека-цезијум.[8] Истраживачки тимови су покушавали да пронађу и издвоје недостајући елемент, а у историји је познато најмање четири случаја лажних открића овог елемента, пре него је елемент заиста открила француска физичарка Маргарита Переј.

Један од таквих случајева био је совјетски хемичар Д.К. Добросердов, који је био први научник који је објавио откриће ека-цезијума односно данашњег францијума. Године 1925. он је уочио слабу радиоактивност у узорку калијума, такође алкалног метала, те нетачно закључио да је нечистоћа у узорку заправо ека-цезијум. Међутим, радиоактивност у узорку потицала је од природног изотопа калијума који је незнатно радиоактиван, калијум-40.[9] Своје претпоставке у вези овог открића је објавио, као и особине ека-цезијума, којем је предложио назив русијум према својој домовини Русији.[10] Ипак, недуго након тога, Добросердов је посветио професорској каријери на Политехничком институту у Одеси те се није више бавио истраживањем овог елемента.[9]

Следећих година, енглески хемичари Драс и Лоринг анализирали су фотографије манган(II) сулфата načinjene x-зрацима.[10] Уочили су спектралне линије за које су претпоставили да потичу услед присуства ека-цезијума. Своје откриће елемента 87 су и објавили те предложили му име алкалинијум, пошто би то био најтежи алкални метал.[9]

Особине уреди

Францијум је најнестабилнији елемент који се јавља у природи. Његов најстабилнији изотоп, францијум-223, има време полураспада од само 22 минута. У поређењу с њим, астат као други најнестабилнији природни елемент има време полураспада од 8,5 сати.[7] Сви изотопи францијума распадају се на неки од три елемента: астат, радијум или радон.[7] Францијум је такође мање стабилан од свих тежих синтетичких елемената све до елемента 105 (дубнијум).[11]

Францијум је алкални метал чије хемијске особине највећим делом наликују цезијуму.[11] Он је тешки елемент са само једним валентним електроном,[12] те има највећу еквивалентну тежину међу свим елементима.[11] Течни францијум, ако се добије, требао би имати површинску напетост од 0,05092 N/m при температури свог топљења.[13] За францијум је израчунато да му се тачка топљења налази око 27 °C (80 °F, 300 K).[14] Међутим, она није са сигурношћу одређена због велике реткости овог елемента и његове радиоактивности. Такође, његова тачка кључања од 677 °C (1250 °F, 950 K) није са сигурношћу утврђена.

Лајнус Полинг је проценио електронегативност францијума на 0,7 на Полинговој скали, што је исто као и цезијум;[15] али је вредност за цезијум касније промењена на 0,79. Ипак не постоје експериментални подаци који би омогућили да се вредности за францијум додатно провере.[16] Францијум има незнатно вишу јонизацијску енергију од цезијума,[17] 392,811(4) kJ/mol у односу на 375,7041(2) kJ/mol код цезијума, што би се очекивало према релативистичким ефектима, те би према овом цезијум био мање електронегативан од францијума. Францијум би такође требао да има и већи афинитет према електрону од цезијума, а јон Fr− би требао бити више поларибилан од јона цезијума Cs−.[18] За молекул CsFr превиђа се да би имао францијум на негативном крају дипола, за разлику од свих познатих хетеродиатомних молекула алкалних метала. Францијум-супероксид (FrO2) би могао имати много више изражен ковалентни карактер од његових лакших конгенера; ова особина му се приписује због 6p електрона у атому францијума који су више укључени у формирање везе францијум-кисеоник.[18]

Францијум се коталожи са неколико соли цезијума, као што је цезијум перхлорат, чиме настаје мала количина францијум-перхлората. Овај процес коталожења се може користити за издвајање францијума, путем адаптације методе радиоцезијумског коталожења коју су 1950-их развили научници Л.Е. Гленденин и Ц.М. Нелсон. Францијум ће се коталожити са многим другим солима цезијума, укључујући јодате, пикрате, тартрате (такође и рубидијум тартрат), хлороплатинате и волфрамосиликате. Такође се коталожи и са волфрамосилицијумском и перхлорном киселином, где не мора бити присутан други алкални метал као носилац (енгл. carrier), чиме се омогућавају и друге методе његовог издвајања.[19][20] Готово све соли францијума су растворљиве у води.[21]

Изотопи уреди

Позната су 34 изотопа францијума, чије се атомске масе крећу од 199 до 232.[11] Францијум има и седам метастабилних нуклеарних изомера.[11] Францијум-223 и францијум-221 су једини изотопи који се јављају у природи, мада је први далеко више распрострањен.[22]

Францијум-223 је најстабилнији изотоп овог елемента, има време полураспада од 21,8 минута,[11] а веома је изгледно да изотоп францијума са дужим временом полураспада неће никада бити откривен нити синтетизиран.[23] Францијум-223 је пети производ серије распада актинијума као потомачки изотоп актинијума-227.[24] Францијум-223 се распада у радијум-223 бета-распадом (енергија распада 1149 keV), док се врло мала количина (0,006%) распада алфа-распадом на астат-219 (енергија распада 5,4 MeV).[25]

Францијум-221 има време полураспада од 4,8 минута.[11] Он је девети производ серије распада нептунијума, као потомачки изотоп актинијума-225.[24] Францијум-221 се даље распада у астат-217 путем алфа-распада (енергија распада 6,457 MeV).[11]

Најмање стабилни изотоп основног стања је францијум-215, са временом полураспада од само 0,12 μs. (алфа-распадом енергије 9,54 MeV прелази у астат-211):[11] његов метастабилни изомер, францијум-215m је још нестабилнији са временом полураспада од само 3,5 ns.[26]

Напомене уреди

  1. ^ Заправо само његов најстабилнији изотоп, францијум-223.
  2. ^ Неки синтетички елементи, попут технецијума и плутонијума касније су нађени и у природи.

Референце уреди

  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. ^ а б в 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. стр. 1—8. Архивирано из оригинала 24. 2. 2006. г. Приступљено 8. 4. 2007. 
  10. ^ а б Van der Krogt Peter (10. 1. 2006). „Francium”. Elementymology & Elements Multidict. Приступљено 8. 4. 2007. 
  11. ^ а б в г д ђ е ж з CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. CRC. 2006. стр. 12. ISBN 0-8493-0474-1. 
  12. ^ Winter Mark. „Electron Configuration”. Francium. The University of Sheffield. Приступљено 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. Приступљено 19. 2. 2012. 
  15. ^ Pauling Linus (1960). The Nature of the Chemical Bond (3 изд.). Cornell University Press. стр. 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. ^ а б 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. стр. 679. ISBN 0-471-61525-0. 
  23. ^ „Francium”. McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology. 7. McGraw-Hill Professional. 2002. стр. 493–494. ISBN 0-07-913665-6. 
  24. ^ а б Considine Glenn D. (2005). Chemical Elements, u: Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. New York: Wiley-Interscience. стр. 332. ISBN 0-471-61525-0. 
  25. ^ National Nuclear Data Center (1990). „Table of Isotopes decay data”. Brookhaven National Laboratory. Архивирано из оригинала 31. 10. 2006. г. Приступљено 4. 4. 2007. 
  26. ^ National Nuclear Data Center (2003). „Fr Isotopes”. Brookhaven National Laboratory. Архивирано из оригинала 30. 6. 2007. г. Приступљено 4. 4. 2007. 

Литература уреди

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

Спољашње везе уреди

 
Францијум на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Францијум&oldid=27548671”