Описание этого элемента идет в превосходной степени: самый массивный в своем семействе, самый неустойчивый, второй по редкости. Назван в честь одной из самых романтичных стран Европы. Однако о франции известно мало, ученые изучают его до сих пор.
Что представляет собой
Франций – это элемент №87 таблицы Менделеева. Радиоактивный, относится к щелочным металлам.
Международное обозначение и формула вещества – Fr (Francium).
Как был открыт
Существование франция предсказал Дмитрий Менделеев. На основе предполагаемых свойств он классифицировал элемент как эка-цезий.
Физическое открытие случилось в парижском Институте радия почти семьдесят лет спустя, в 1939 году.
«Неуловимость» элемента обусловлена уникальным тандемом характеристик: микроскопическая ядерная устойчивость на фоне высокой химической активности.
Обнаружить элемент удалось благодаря феномену радиоактивности. Неизвестное излучение заметила Маргарита Пере, работавшая с изотопом актиния.
Она же – автор имени. С 1946 года новооткрытый элемент вошел в историю как франций, по названию родной страны первооткрывательницы.
Присутствие в природе
Элемент – второй по редкости на планете. Его опережает только астат.
В природе на 1 атом франция приходится три триллиона атомов урана.
По составу это конгломерат трех десятков изотопов.
То есть весь натуральный франций – продукт радиоактивного распада:
- Это свойство (радиогенность) уравновешивается: распавшиеся атомы сменяются новыми. Они представляют собой транзитный продукт распада изотопов тория (232) и урана (235).
- На планете выявлены изотопы вещества 223 и 224. Они «исчезают», соответственно, за 22 минуты 18 секунд и 175 секунд.
- Франций-223 – результат распада актиния-227 (отсюда его старое название «актиний К»), 224-й получается в реакциях с участием тория.
Микродозы вещества присутствуют в ториевых и урановых рудах.
Запасы франция-223 в земной коре не превышают трети килограмма, изотопа-224 – полуграмма.
Технология получения
Нанодозы франция-223 и -224 выделяют из актиния, ториевого и уранового сырья.
Способ получения базируется на экстракции либо хроматографии.
Другие изотопы синтезируются ядерными установками. В реакциях задействовано золото.
Физико-химические характеристики
Из-за сроков полураспада ученым доступны образцы с долей франция в одну стомиллионную грамма.
Информацию получают расчетным, а не опытным путем. Базой служат данные для рядовых щелочных металлов. Также задействуется оборудование Европейского центра по ядерным исследованиям (ЦЕРНа).
Свойства атома | |
---|---|
Название, символ, номер | Франций / Francium (Fr), 87 |
Атомная масса (молярная масса) |
223,0197 а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Rn] 7s1 |
Радиус атома | 290 пм |
Химические свойства | |
Радиус Ван-дер-Ваальса | 348 пм |
Радиус иона | (+1e) 179 пм |
Электроотрицательность | 0,7 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | Fr←Fr+ −2,92 В |
Степени окисления | 0; +1 |
Энергия ионизации (первый электрон) |
392,96 (4,0727) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 2,3—2,5 г/см³ |
Температура плавления | 18—21 °C; 291—294 K |
Температура кипения | 640—660 °C (910—930 К) расчётная: 598 °C, 871 K |
Критическая точка | (расчётная) 1980 ± 50 К, ? МПа |
Уд. теплота плавления | ~2 кДж/моль |
Уд. теплота испарения | ~65 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 31,6 Дж/(K·моль) |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | кубическая, объёмноцентрированая |
Номер CAS | 7440-73-5 |
Поэтому за почти столетие со дня открытия элемента полной ясности о его свойствах нет. Например, о цвете, сплавах.
Однако некоторые характеристики франция как металла установлены:
- Структура кристаллической решетки – куб.
- Самая малая устойчивость.
- Самая малая электроотрицательность среди известных элементов.
- Самая высокая масса, химическая активность в сегменте щелочных металлов.
- Образует два десятка соединений разной степени растворимости водой.
Признаки 2-4 позволяют отличить франций от других элементов.
По химическим свойствам, физическим параметрам активный металл сродни цезию: бурно реагирует с водой, присутствует в цезиевых соединениях.
Более 8000 видов товара из 500 разновидностей натурального камня. Ежедневное обновление!
Где используется
Учеными используется 223-й изотоп франция, чтобы оперативно выявить в природных объектах актиний-227.
Недостатки металла – малый период полураспада плюс радиоактивность – делают его непригодным для практического применения. О промышленном производстве речи нет.
Хлорид вещества распознает онкологию, но дороговизна обнуляет это достоинство.
Франций представляет интерес только для ученых-теоретиков.
Биологическое воздействие
Франций аккумулируется почками, печенью, слюной, раковыми структурами.
Поэтому изотопы 212 и 223 – инструмент исследователей биологических организмов и онкодиагностики.
Стоимость
На общедоступном рынке продукция на основе радиоактивного элемента не представлена. Цена за грамм не озвучивается.