Kemični element francij: značilnosti in zgodovina odkritja. Francium Francium kovinska barva

(Francium; iz imena Francije), Fr - radioaktivna kemikalija. element I. skupine periodnega sistema elementov; pri. n. 87. Nima stabilnih izotopov. Dobljenih je bilo 18 radioaktivnih izotopov z masnimi števili od 204 do 224 in razpolovnimi dobami od 5 10 -3 s (218Fr) do 23 min (212Fr). Obstoj F.-a in nekaterih njegovih svetnikov je napovedal (1870) rus. znanstvenik D.I. Mendeleev, ki je takrat neznani element imenoval ekacezij. Ekacezij je bil odkrit leta 1939 v Franciji. raziskovalec M. Perey med preučevanjem radioaktivnega razpada aktinija in ga imenoval "aktinij K". Leta 1949 se je "aktinij K" preimenoval v francij. Izotopa 223Fr in 221Fr najdemo v naravi, od katerih je izotop 223Fr produkt radioaktivnega razpada aktinija 227Ac. 1m naravnega urana vsebuje 0,2 mg 227Ac in 3,8 10 -10 g 223Fr. Francij je najtežji element med alkalijskimi kovinami. Atomski radij 12,83 A. Ionski radij Fr+ je 1,80 A. Gostota (temperatura 20° C) 2,44 g/cm3; tališče 20° C; t vre 630° C; toplotna kapaciteta 0,0338 cal/g-deg; električni upor (temperatura 18 C) 45 10-6 ohm-cm.

Glede na kemijo Sveti francij je popoln analog rubidija in cezija. Hidroksid fluorid, klorid, nitrat, sulfat, sulfid, karbonat, acetat in oksalat so dobro topni v vodi; perklorat, pikrat, jodat, kloroplatinat, klorobizmutat, kloro-antimonat, klorostanat in kobaltinitrit F. ter dvojna sol Fr9Bi2I9 in francijeve soli s heteropolikislinami so slabo topne v vodi. Francij izoliramo z različnimi metodami iz produktov razpada 227Ac, ​​​​iz rude uranove smole, iz produktov obsevanja torija in urana s hitrimi protoni, pa tudi iz produktov obsevanja zlata z ioni 22Ne. Pri izolaciji fosforja iz produktov razgradnje 227Ac vodno raztopino aktinijevega klorida zavremo s presežkom natrijevega karbonata, oborino odfiltriramo, filtratu dodamo klorovodikovo kislino in ponovno zavremo, da uničimo karbonatne ione. Nato dodamo majhne količine lantanovega in barijevega klorida, kalijevega in amonijevega kromata. Nato oborino kromata odfiltriramo in filtrat, ki vsebuje 223Fr, koncentriramo z uparjenjem. Za izolacijo francija iz raztopin, ki vsebujejo poleg fosforjevih soli, se uporabljajo tudi druge spojine, ionske izmenjevalne smole, metode elektroforeze, kromatografije itd. S pomočjo francija se določi prisotnost aktinija v naravnih predmetih. Izotop 223Fr se uporablja v bioloških raziskavah.

Značilnosti elementa

Nekaj ​​je gotovo - njegov valenčni elektron se nahaja na 7s -orbitale, atomski radij pa je največji med vsemi elementi periodnega sistema. Francij je radioaktivni kemični element. Nima stabilnih izotopov, tisti, ki so znani, pa so kratkotrajni in hitro razpadejo, oddajajoβ -sevanje (elektronov). Na celi zemeljski obli ga je komaj ~500 g.

Lastnosti enostavnih snovi in ​​spojin

Vsi podatki o lastnostih francija so bili pridobljeni z ekstrapolacijo na podlagi rezultatov soobarjanja z drugimi elementi. Kemično je Ig najbližji analog cezija, medtem ko je francij še bolj elektropozitiven. Njegovo edino stabilno oksidacijsko stanje je +1.

Prejem in uporaba

Francij dobimo le v obliki spojine z ločitvijo od aktinija. Uporaba ločevanja z ionsko izmenjavo na smolni koloni« Dauex-50" lahko proizvede mikroskopsko majhno količino francija 95% čistosti. Vendar je njegova razpolovna doba 22 minut, to pomeni, da se po vsakem takem intervalu njegova količina prepolovi. Ni še našel nobene aplikacije. Radijska emisija iz Francije pomaga najti. Pojavile so se publikacije, ki trdijo, da je radioaktivnost francija lahko koristna pri diagnosticiranju raka: selektivno se lahko kopiči v tumorjih v najzgodnejših fazah njihovega razvoja.

Berete članek na temo Francija

0,7 (Paulingova lestvica)

Fr ←Fr + −2,92 V

~2 kJ/mol

~65 kJ/mol

31,6 J/(K mol)

kubični
osredotočen na telo

Biti v naravi

Francij je eden najredkejših elementov. Med elementi, ki nenehno obstajajo v zemeljski skorji, ima le astat nižjo vsebnost. Ves naravni francij je radiogen, njegov radioaktivni razpad se kompenzira s hkratnim nastankom novih atomov francija kot vmesnih produktov razpada urana-235 in torija-232. Skupna vsebnost francija v zemeljski skorji je ocenjena na 340 gramov.

Izotopi

Od leta 2012 je znanih 34 izotopov francija z masnimi števili 199-232 in 7 metastabilnih jedrskih izomerov. V naravi (kot produkta radioaktivnega razpada urana in torija) obstajata dva izotopa: 223 Fr in 224 Fr. Francij-223 (najdaljši med francoskimi izotopi, razpolovna doba 22,3 minute) je ena od stranskih vej naravnega radioaktivnega niza urana-235 in se v izredno majhnih količinah nahaja v uranovih mineralih. Študije lastnosti francija se izvajajo z indikatorskimi količinami nuklida 223 Fr (manj kot 10-15 g), saj ga zaradi pomanjkanja dolgoživih izotopov francija ni mogoče dobiti v masnih količinah. Nastane z alfa razpadom aktinija-227:

227 Ac → 223 Fr (spremlja ga α-sevanje, verjetnost razpada približno 1,4 %),

Najpogostejši način pridobivanja francija je jedrska reakcija:

$()^(197)\_(79)\backslash textrm(Au)\; +\; ()^(18)\_(8)\backslash textrm(O)\; \backslash rightarrow\; ()^(210)\_(87)\backslash textrm(Fr)\; +\; (\; 5)^(1)\_(0)\backslash textrm(n)$

Zanimivo je, da ta reakcija uporablja zlato. S to reakcijo je mogoče sintetizirati izotope z masnimi števili 209, 210 in 211, vendar vsi ti izotopi hitro razpadejo (razpolovna doba 210 Fr in 211 Fr je tri minute, 209 Fr pa 50 sekund).

Fizikalne in kemijske lastnosti

Francij je po lastnostih podoben ceziju. Vedno sokristalizira s svojimi spojinami. Skoraj vse francijeve spojine so topne v vodi. Relativistični učinki 6p-lupine naredijo vez med francijem in kisikom v superoksidih, na primer sestavo FrO 2, bolj kovalentno v primerjavi s superoksidi drugih alkalijskih kovin.

Ker imajo raziskovalci na voljo le najmanjše vzorce, ki ne vsebujejo več kot 10 -7 g francija, je podatke o njegovih fizikalnih lastnostih mogoče določiti le z izračunom, ki temelji na podatkih za stabilne alkalijske kovine. Po takih izračunih je gostota francija pri sobni temperaturi 1,87 g/cm³, tališče 27 °C, vrelišče 677 °C, specifična talilna toplota pa 9,385 kJ/kg.

Francij ima najnižjo elektronegativnost od vseh trenutno znanih elementov. Skladno s tem je francij tudi kemično najbolj aktivna alkalijska kovina.

Aplikacija

Trenutno francij in njegove soli zaradi kratke razpolovne dobe in visoke radioaktivnosti nimajo praktične uporabe.

Napišite oceno o članku "Francius"

Opombe

Povezave

Francij je element z atomskim številom 87. Atomska masa najdlje živečega izotopa je 223. Francij je radioaktivna alkalijska kovina in ima izjemno izrazito kemijsko reaktivnost.

Zgodovina odkritja Francije

Kovino je leta 1939 odkrila uslužbenka pariškega inštituta za radij po imenu Margarita Perey. Očitno iz domoljubnih čustev je element poimenovala v čast svoje domovine. Francij je bil odkrit med preučevanjem umetno proizvedenega elementa "aktinija": opazili so neznačilen radioaktivni sij. Če smo pošteni, je treba opozoriti, da bi lahko drugi raziskovalci delali na ustvarjanju tega elementa hkrati, vendar, kot pravijo, zmagovalci niso ocenjeni.

Glavne značilnosti

Danes je francij ena najredkejših kovin (in kemičnih elementov nasploh), ki jih najdemo v naravi.

Po izračunih znanstvenikov je vsebnost te kovine v zemeljski skorji približno 340 gramov (samo astatin vsebuje manj). To je predvsem posledica njegove fizične nestabilnosti. Ker je radioaktiven, ima zelo kratko razpolovno dobo (najstabilnejši izotop ima 22,3 minute). Edina stvar, ki kompenzira njegovo naravno vsebnost, je dejstvo, da je francij vmesni produkt pri razpadu urana-235 in torija-232. Tako je ves francij, ki ga najdemo v naravi, produkt radioaktivnega razpada.

Kako ga lahko dobim?

Razmislimo o edinem načinu pridobivanja najbolj stabilnega izotopa, francija. To je mogoče storiti z jedrsko reakcijo zlata z atomi kisika. Vse druge metode (kar pomeni radioaktivni razpad) so nepraktične, saj proizvajajo izjemno nestabilne izotope, ki »živijo« največ nekaj minut. Očitno tega elementa, tako kot vseh njegovih spojin, ne boste mogli dobiti doma (pravzaprav za to ni razloga). lahko najdemo veliko poskusov z drugimi kovinami.

Kakšne kemijske lastnosti ima francij?

Lastnosti francija so podobne ceziju. Relativistični učinki lupine 6p zagotavljajo, da je vez med francijem in kisikom v superoksidih (npr. sestava FrO 2) bolj kovalentna glede na superokside drugih elementov te skupine. Ob upoštevanju najnižje elektronegativnosti vseh trenutno obstoječih frankov je značilna izrazita kemična aktivnost. Vse fizikalne lastnosti tega elementa so navedene le teoretično, saj jih v praksi zaradi kratke »življenjske« dobe tega elementa ni mogoče preizkusiti (gostota = 1,87 g/cm³, t = 27 °C, t = vrelišča). 677 °C, specifična talilna toplota = 9,385 kJ/kg). Vse spojine tega elementa so topne v vodi (izjeme: soli perklorat, kloroplatinat, francijev pikrat kobaltinitrit). Francij vedno sokristalizira s snovmi, ki vsebujejo cezij. Opazimo njegovo soobarjanje z netopnimi cezijevimi solmi (cezijev perklorat ali cezijev silikovolframat). Ekstrakcija francija iz raztopin poteka:

• cezijevi in ​​rubidijevi kloroplatinati Cs 2 PtCl 6 in Rb 2 PtCl 6 ;
• klorobizmutat Cs 2 BiCl 5, klorostanat Cs 2 SnCl 6 in cezijev kloroantimonat Cs 2 SbCl 5 2,5 H 2 O;
• proste heteropolikisline: silikovolframova in fosfovolframova.

Kakšen praktični pomen ima ta element?

Francija kljub vsej svoji edinstvenosti v praksi še ni bila uporabljena. V skladu s tem se ne uporablja v industriji ali kateri koli tehnologiji. Razlog za to je njegova izjemno kratka razpolovna doba. Obstajajo dokazi, da se francijev klorid lahko uporablja za diagnosticiranje onkoloških tumorjev, vendar zaradi znatne cene te tvorbe tovrstne tehnike ni mogoče uvesti v sistematično uporabo. Načeloma ima cezij enake lastnosti.

Tako se je izkazalo, da ta lastnost francija ni zahtevana: njen strošek se primerja s stroškom tone platine ali zlata. Po mnenju vodilnih strokovnjakov bo zadevni element vedno imel izključno kognitivno vrednost in nič več.

Francij (eka-cezij) je element glavne podskupine prve skupine periodnega sistema kemijskih elementov D. I. Mendelejeva z atomsko številko 87. Označen s simbolom Fr (lat. Francium). Preprosta snov francij (številka CAS: 7440-73-5) je radioaktivna alkalna kovina z visoko kemično aktivnostjo.

Zgodba

Ta element je napovedal D. I. Mendelejev (kot Eka-cezij), odkrila pa ga je (z njegovo radioaktivnostjo) leta 1939 Marguerite Pere, uslužbenka Inštituta za radij v Parizu. Ime mu je dala leta 1964 v čast svoje domovine - Francije.

potrdilo o prejemu

Mikroskopske količine francija-223 in francija-224 je mogoče kemično izolirati iz mineralov urana in torija. Drugi izotopi francija se proizvajajo umetno z jedrskimi reakcijami.
Najpogostejši način pridobivanja francija z jedrsko reakcijo: 197 Au + 18 O → 210 Fr + 5n
Zanimivo je, da ta reakcija uporablja zlato. S to reakcijo je mogoče sintetizirati izotope z masnimi števili 209, 210 in 211, vendar vsi ti izotopi hitro razpadejo (razpolovna doba 210 Fr in 211 Fr je tri minute, 209 Fr pa 50 sekund).

Fizikalne in kemijske lastnosti

Francij je po lastnostih podoben ceziju. Vedno sokristalizira s svojimi spojinami. Ker imajo raziskovalci na voljo le najmanjše vzorce, ki ne vsebujejo več kot 10 -7 g francija, so podatki o njegovih lastnostih znani z dokaj veliko napako, vendar se nenehno izpopolnjujejo. Po zadnjih podatkih je gostota francija pri sobni temperaturi 1,87 g/cm³, tališče 27 °C, vrelišče 677 °C, specifična talilna toplota pa 9,385 kJ/kg.
Francij ima najnižjo elektronegativnost od vseh trenutno znanih elementov. Skladno s tem je francij tudi kemično najbolj aktivna alkalijska kovina.

Francija- element glavne podskupine prve skupine sedmega obdobja periodičnega sistema kemijskih elementov D. I. Mendelejeva z atomsko številko 87. Označeno s simbolom Fr(Francij). Preprosta snov Francija(CAS številka: 7440-73-5) je radioaktivna alkalna kovina z visoko kemično aktivnostjo.

Zgodovina odkritja Francija

Francij je napovedal D. I. Mendelejev (kot Eka-cezij), odkrila pa ga je (z njegovo radioaktivnostjo) leta 1939 Marguerite Pere, uslužbenka Inštituta za radij v Parizu. Ime mu je dala leta 1964 v čast svoje domovine - Francije.

Iskanje Francije v naravi

Francij-223 (najdaljši med francoskimi izotopi, razpolovna doba 22,3 minute) se nahaja v eni od radioaktivnih vej serije urana-235 in ga je mogoče izolirati iz naravnih uranovih mineralov. Nastane med alfa razpadom aktinija-227:

227 Ac → 223 Fr (spremlja ga α-sevanje, verjetnost razpada približno 1,4 %),

227 Ac → 227 Th (spremlja ga β-sevanje, verjetnost razpada je približno 98,6 %).

Njeno staro ime je »morska vetrnica K« (AcK). Ocenjuje se, da je njegova ravnotežna vsebnost v zemeljski skorji 340 g.

Poleg tega v eni od stranskih vej radioaktivne serije torij vsebuje francij-224 z razpolovno dobo 3,0 minute. Njegova ravnotežna vsebnost v zemeljski skorji je le 0,5 g.

Sprejem Francije

Mikroskopske količine francija-223 in francija-224 je mogoče kemično izolirati iz mineralov urana in torija. Drugi izotopi francija se proizvajajo umetno z jedrskimi reakcijami.

Fizikalne, kemijske lastnosti Francija

Francij je po lastnostih podoben cezij. Vedno sokristalizira s svojimi spojinami. Ker imajo raziskovalci na voljo le najmanjše vzorce, ki ne vsebujejo več kot 10 -7 g francija, so podatki o njegovih lastnostih znani z dokaj veliko napako, vendar se nenehno izpopolnjujejo. Po zadnjih podatkih je gostota francija pri sobni temperaturi 1,87 g/cm³, tališče 27 °C, vrelišče 677 °C, specifična talilna toplota pa 9,385 kJ/kg.

Uporaba Francija

Solna Francija FrCl uporabljali za odkrivanje rakavih tumorjev, vendar zaradi izjemno visokih stroškov te soli ni donosno uporabljati v obsežnih razvojih.

domov » Literarni klub » Kemični element francij: značilnosti in zgodovina odkritja. Francium Francium kovinska barva