Frans , znany w czasie pod nazwami Eka cezu i aktynu K jest pierwiastkiem o liczbie atomowej do 87, symbolem O. Jest metalu alkalicznego promieniotwórcze o masie atomowej 223. nazwano hołd Francji przez Marguerite Perey .
Jest drugim najrzadszych elementem wśród pierwszych 92 elementów układu okresowego, Po Astat : istnieją tylko około trzydziestu gramów nim w skorupie ziemskiej . Ten brak to ze względu na istnienie przejściowego, jako produktu rozkładu w aktynu . Półtrwania z bardziej stabilnych izotopów 223 FR 22 minut , następnie obraca się wokół własnej do radu przez rozpadu beta lub astate przez promieniowanie alfa . Ta podwójna radioaktywność przyczynia się do tego, że astat jest jeszcze rzadszy niż frans, mimo że astat 210 ma dłuższy okres półtrwania (8,1 h) niż francium 223. Astatyna może również pochodzić z l uranu lub toru, więc frans nie przekształca się całkowicie w astat, ma niewiele wspólnego z ich względną rzadkością. W rzeczy samej :
Widzimy zatem, że udział franka 223 w astacie obecnym na Ziemi jest niski.
Francium został odkryty w 1939 roku w Institut Curie w Paryżu przez Marguerite Perey , oczyszczając lantan zawierający aktyn. Jest to ostatni pierwiastek odkryty w przyrodzie, zanim został zsyntetyzowany (niektóre pierwiastki, takie jak technet , zostały odkryte w przyrodzie po syntezie w laboratorium).
Od 1870 roku , społeczność chemików pomyślałem, że musi być metalowy typ alkaliczna od liczby atomowej 87, poniżej cezu w tablicy Mendelejewa . Znany był wówczas pod prowizoryczną nazwą eka-cez. Zespoły badawcze próbowały znaleźć i wyodrębnić ten brakujący element. Co najmniej cztery przedwczesne ogłoszenia o jego odkryciu zostały ogłoszone przed faktycznym odkryciem.
Pierwszym naukowcem, który ogłosił odkrycie eka-cezu, był rosyjski chemik DK Dobroserdov. W 1925 roku zauważył ślady radioaktywności w próbce potasu (innego metalu alkalicznego) i doszedł do wniosku, że próbka była skażona eka-cezem. Następnie opublikował tezę o swoich przewidywaniach dotyczących właściwości tego pierwiastka, w której ochrzcił go rosiem , po swoim kraju. Wkrótce potem Dobroserdov zaczął skupiać się na swojej karierze nauczycielskiej na Politechnice w Odessie i nie kontynuował swojej pracy.
W następnym roku, angielski chemicy Gerald JF Druce i Frederick H. Loring analysèrent z fotografii rentgenowskiej o siarczan manganu . Zauważyli linie widmowe, które przypisali eka-cezowi. Następnie ogłosili odkrycie pierwiastka 87, dla którego zaproponowali nazwę alkalinium , ponieważ pierwiastek ten byłby najcięższym z metali alkalicznych.
W 1930 roku profesor Fred Allison z Alabama Polytechnic Institute ogłosił odkrycie pierwiastka 87 po zbadaniu efektu magnetooptycznego próbek pollucytu i lepidolitu . Allison zażądała, aby element został nazwany virginium , nazwanym tak od jej stanu urodzenia , i zaproponowała symbol Vi i Vm. Jednak w 1934 roku profesor MacPherson z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley wykazał, że to odkrycie było błędne i związane z problemami ze sprzętem.
W 1936 roku rumuński fizyk Horia Hulubei i jego francuska koleżanka Yvette Cauchois również badali pollucyt, tym razem przy użyciu urządzenia do spektroskopii rentgenowskiej o wysokiej rozdzielczości. Zaobserwowali kilka linii emisyjnych o słabej intensywności, które przypisali pierwiastkowi 87. Hulubei i Cauchois opublikowali swoje odkrycie i zaproponowali ochrzczenie elementu mołdawii symbolem Ml od nazwy Mołdawii , prowincji, w której urodził się Hulubei. W 1937 roku praca ta została skrytykowana przez amerykańskiego fizyka FH Hirsh Jr., który odrzucił metody Hulubei. Hirsh był pewien, że eka-cez nie istnieje w przyrodzie i że Hulubei rzeczywiście obserwował linie widmowe rtęci lub bizmutu . Hulubei odpowiedział, że jego sprzęt i metody są zbyt precyzyjne, aby popełnić taki błąd. W rezultacie Jean Baptiste Perrin , zdobywca Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki i mentor Hulubei, poparł mołdawium jako prawdziwe eka-cez, pomimo odkrycia fransu przez Marguerite Perey . Perey nadal odrzucał dzieło Hulubei, dopóki nie przypisano mu samego odkrycia pierwiastka 87.
Eka-cez został naprawdę odkryty w 1939 roku przez Marguerite Perey w Institut Curie w Paryżu . Była to praca na oczyszczanie próbki aktynu 227, elementem, który rozpady z energia rozpadu od 220 keV . Zauważyła jednak również cząstki emitowane z energią znacznie poniżej 80 keV . Perey pomyślał, że ten radioaktywny rozpad może być spowodowany obecnością niezidentyfikowanego produktu rozpadu , który zostałby usunięty podczas oczyszczania, ale pojawiłby się ponownie z powodu rozpadu jąder aktynu. Testy wykluczyły możliwość obecności toru , radu , ołowiu , bizmutu lub talu . Właściwości chemiczne nowego produktu były takie, jak metal alkaliczny (np. Współstrącanie solami cezu), co skłoniło Pereya do przypuszczenia, że był to pierwiastek 87, który pojawił się w wyniku rozpadu typu α aktynu 227. Perey wtedy próbowała określić proporcję rozpadów alfa i beta aktynu 227. Jego pierwsze testy pozwoliły mu oszacować proporcję rozpadu alfa na 0,6%, wartość, którą zrewidowała później na 1%.
Perey nadała nazwę nowemu izotopowi aktynu-K , znanemu obecnie jako francium 223, aw 1946 roku zaproponowała ochrzczenie nowego pierwiastka catium . Wiedziała, że jest to najbardziej elektrododatni pierwiastek w układzie okresowym. Jedna z przełożonych Perey, Irène Joliot-Curie , sprzeciwiła się nazwie, ponieważ dla ucha wydawało się, że częściej pochodzi od słowa kot niż kation (w języku angielskim kot oznacza kot). Perey następnie zaproponował francium , w hołdzie dla kraju, w którym dokonano odkrycia. Nazwa ta została oficjalnie przyjęta przez Międzynarodowy Związek Chemików w 1949 roku i otrzymała symbol Fa, symbol, który wkrótce potem zmieniono na o. Francium, który był ostatnim istniejącym pierwiastkiem odkrytym w przyrodzie, po renie w 1925 roku . Wśród prowadzonych od tamtego czasu prac badawczych nad francem można wymienić w szczególności prace przeprowadzone przez Sylvaina Liebermana i jego zespół w CERN w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX wieku .
Wapń nie ma żadnego stabilnego izotopu. Jego najbardziej stabilny izotop promieniotwórczy , francium 223, ma okres półtrwania krótszy niż 22 minuty . Dla porównania, drugi najmniej stabilny pierwiastek, astat, ma okres półtrwania najbardziej stabilnego izotopu mniejszy niż 8,5 godziny . Wszystkie izotopy fransu rozpadają się, tworząc astat , rad lub radon .
Wapń jest najmniej stabilnym z lżejszych pierwiastków niż seaborg ( liczba atomowa 106).
Wapń to alkalia o właściwościach chemicznych podobnych do cezu . Będąc ciężkim pierwiastkiem z pojedynczym elektronem walencyjnym , jest to pierwiastek o największej masie równoważnej. Podobnie jest to znany pierwiastek o najniższej elektroujemności , 0,7 w skali Paulinga (drugim najmniej elektroujemnym pierwiastkiem jest cez, 0,79 w skali Paulinga). Gdyby można było otrzymać ciekły frans, miałby on napięcie powierzchniowe 0,050 92 J m- 2 w swojej temperaturze topnienia , która jest stosunkowo niska.
Franap wytrąca się wspólnie z kilkoma solami cezu, takimi jak nadchloran cezu, z którym tworzy niewielkie ilości nadchloranu fransu . Współstrącanie można zastosować do izolacji fransu, dostosowując metodę współstrącania cezu Glendenina i Nelsona. Wytrąca się w szczególności solami cezu, w tym jodanem , pikrynianem , winianem (wytrąca się również winianem rubidu ), chloroplatynianem i krzemowolframianem (en) . Wytrąca się również kwasem krzemowo-wolframowym i kwasem nadchlorowym , umożliwiając inne techniki separacji. Większość soli fransu rozpuszcza się w wodzie .
Ze względu na jego niestabilny charakter i rzadkość, nie ma komercyjnego zastosowania Francium. Znajduje zastosowanie jedynie w badaniach naukowych, zarówno w dziedzinie biologii, jak i fizyki atomowej . Wyobrażano sobie, że może to być pomoc w diagnostyce chorób nowotworowych , ale takie zastosowanie okazało się niemożliwe.
Zdolność do syntetyzowania, ograniczania i chłodzenia franka, w połączeniu z jego stosunkowo prostą strukturą atomową, uczyniła go przedmiotem badań do eksperymentów spektroskopowych. Eksperymenty te doprowadziły do odkrycia informacji dotyczących poziomów energii i stałych sprzężenia między cząstkami subatomowymi . Badanie promieniowania emitowanego przez jony wapnia 210 uwięzione przez laser umożliwiło uzyskanie dokładnych danych na temat przejść między poziomami energii atomowej. Wyniki eksperymentów są zbliżone do przewidywanych przez fizykę kwantową .
Wapń jest produktem rozpadu aktynu typu alfa 227 i występuje w śladowych ilościach w rudach uranu i toru . W danej próbce uranu ilość obecnego franka szacuje się na jeden atom na każde 10 18 atomów uranu. Ponadto z obliczeń wynika, że w skorupie ziemskiej nie byłoby trwale więcej niż 30 g franka . Jako taka, jest drugim elementem spośród pierwszego 92 najrzadszych pierwiastków układu okresowego w skorupie ziemskiej, po astat .
Wapń można syntetyzować w reakcji jądrowej 197 Au + 18 O → 210 Fr + 5n. Ten proces syntezy, opracowany na State University of New York , umożliwia otrzymanie izotopów o masach atomowych 209, 210 i 211, które następnie można wyodrębnić wykorzystując efekt magnetooptyczny. Dzięki tej metodzie ponad tysiąc atomów pierwiastka było przechowywanych razem przez około dwadzieścia sekund. Francium uzyskano również w pułapce magnetooptycznej w Legnaro we Włoszech, w laboratorium LNL INFN. Inne metody syntetyczne obejmują w szczególności bombardowanie atomów radu przez neutrony lub atomów toru przez protony lub deuter lub zjonizowany hel . Obecnie nigdy nie był produkowany w znaczących ilościach.
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H. | Hej | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Być | b | VS | NIE | O | fa | Urodzony | |||||||||||||||||||||||||
3 | Nie dotyczy | Mg | Glin | tak | P. | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K. | To | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Współ | Lub | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Płyta CD | W | Sn | Sb | ty | ja | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Plik | To | Pr | Nd | Po południu | Sm | Miał | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Czytać | Hf | Twój | W. | Re | Kość | Ir | Pt | W | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | W | Rn | |
7 | Ks | Ra | Ac | Cz | Rocznie | U | Np | Mógłby | Jestem | Cm | Bk | Por | Jest | Fm | Md | Nie | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Poz | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
Metale alkaliczne |
Ziemia alkaliczna |
Lantanowce |
Metale przejściowe |
Słabe metale |
metalem loids |
Długoterminowe metale |
geny halo |
Gazy szlachetne |
Pozycje niesklasyfikowane |
Aktynowce | |||||||||
Superaktynowce |