Keemiline element francium: omadused ja avastamise ajalugu. Keemiline element Francium (Fr). Üldised omadused (Fr) - Franciuse esitlemine elemendi avastamise ajaloost

Avamise ajalugu:

Francium on üks neljast elemendist (nr 43, 61, 85 ja 87), mis jäid 1925. aastaks avastamata. Medelejevi ennustatud ekeesiumit otsiti tseesiumi mineraalides tseesiumi kaaslasena. Aastatel 1929–1939 „leiti“ mitu korda eka-tseesiumi, mida mõnikord kutsuti USA osariigi auks virginiumiks, seejärel moldaaviumiks, seejärel leelisiumiks või venemaaks. Kõik need avastused olid aga valed.
1939. aastal Marguerite Perey Pariisi Curie Instituudist, puhastades aktiiniumipreparaati (Ac-227) erinevatest radioaktiivsetest lagunemissaadustest, b-kiirgus, mis ei saanud kuuluda ühegi sel ajal tuntud isotoobi hulka. Kui sellele isotoobile (poolestusaeg 21 min) tehti keemiline analüüs, selgus, et selle omadused vastasid ekeesiumi omadele.
See leidis lõpuks kinnitust pärast Teist maailmasõda ja 1946. aastal tegi Perey ettepaneku nimetada uus element oma kodumaa auks Franciumiks.

Kviitung:

Frantsium-223 (frantsiumi pikima elueaga isotoop, poolestusaeg 22,3 minutit) on loodusliku radioaktiivse uraan-235 seeria üks kõrvalharusid ja seda leidub uraani mineraalides äärmiselt väikestes kogustes. Selle teket aktiiniumist saab väljendada võrrandiga: 227 Ac (-, a) 223 Fr. Hinnanguliselt on selle tasakaalusisaldus maakoores 340 g. Samuti sisaldab tooriumi radioaktiivse seeria üks külgharu frantsium-224 poolestusajaga 3,0 minutit. Selle tasakaalusisaldus maakoores on vaid 0,5 g.
Tuumareaktsioonide teel saadakse ka teisi frantsiumi isotoope. Üks levinumaid reaktsioone: 197 Au + 18 O = 210 Fr + 5n

Füüsikalised omadused:

radioaktiivne metall. Kõrge radioaktiivsuse tõttu tehakse uuringuid mikroskoopiliste kogustega. Viimastel andmetel on frantsiumi tihedus toatemperatuuril 1,87 g/cm 3, sulamistemperatuur 27°C, keemistemperatuur 677°C.
Prantsusmaa läbib b-lagunemine, muutudes raadiumi isotoobiks: 223 Fr (-, b) 223Ra

Keemilised omadused:

Frantsiumi elektronegatiivsus on kõigist praegu teadaolevatest elementidest madalaim. Elektroodi potentsiaal Fr + /Fr = -2,92 V.
Sellest tulenevalt on frantsium ka kõige reaktsioonivõimelisem leelismetall.
Ühendites on selle oksüdatsiooniaste +1.

Kõige olulisemad ühendused:

Frantsiumi radioaktiivsuse tõttu on ühendeid vähe uuritud. Sellel on enamik teistele leelismetallidele iseloomulikke omadusi, see on omadustelt kõige sarnasem tseesiumiga ja kristalliseerub alati koos selle ühenditega. Seega kasutatakse frantsiumi isoleerimiseks segust teiste tuumareaktsioonide saadustega selle koossadestamise alusel lahustumatute tseesiumisooladega (tseesiumperkloraat või tseesiumsilikotolfraat). Seda ekstraheeritakse ka lahustest, milles on tseesium- ja rubiidiumkloroplatinaadid Cs 2 PtCl 6 ja Rb 2 PtCl 6, klorobismutaat Cs 2 BiCl 5, klorostannaat Cs 2 SnCl 6 ja tseesiumkloroantimonaat Cs 2 SbCl5, samuti 5 vaba happe- ja 2 O2 SbCl5. - silikovolfram ja fosfovolfram.
Moodustab lahustuvaid sooli ja hüdroksiidi.

Rakendus:

Vähikasvajate tuvastamiseks on kasutatud frantsiumkloriidi FrCl, kuid ülikõrge hinna tõttu on see sool suurarendustes kahjumlik.
Praegu ei ole frantsiumi ja selle sooli lühikese poolestusaja ja kõrge radioaktiivsuse tõttu veel kasutatud.

Testova Christina
HF Tjumeni Riiklik Ülikool, 581 rühma, 2011

Allikad: Francius. Populaarne keemiliste elementide raamatukogu http://n-t.ru/ri/ps/pb087.htm
Prantsusmaa. Wikipedia, vaba entsüklopeedia.

Frantsium on element aatomnumbriga 87. Pikima elueaga isotoobi aatommass on 223. Frantsium on radioaktiivne leelismetall, millel on äärmiselt väljendunud keemiline reaktsioonivõime.

Prantsusmaa avastamise ajalugu

Metalli avastas 1939. aastal Pariisi Raadiumi Instituudi töötaja Marguerite Perey. Ta nimetas elemendi ilmselt isamaaliste tunnete tõttu oma kodumaa auks. Frantsium avastati kunstlikult saadud elemendi "aktiiniumi" uurimisel: märgati mitteiseloomulikku radioaktiivset sära. Aususe huvides tuleb märkida, et selle elemendi loomisega võiksid samaaegselt tegeleda ka teised teadlased, kuid võitjate üle kohut ei mõisteta, nagu öeldakse.

Peamised omadused

Tänapäeval on frantsium üks haruldasemaid metalle (ja üldse keemilisi elemente), mida looduses leidub.

Teadlaste hinnangul on selle metalli sisaldus maakoores umbes 340 grammi (ainult astatiini on vähem). See on peamiselt tingitud selle füüsilisest ebastabiilsusest. Kuna see on radioaktiivne, on selle poolestusaeg väga lühike (stabiilseima isotoobi poolestusaeg on 22,3 minutit). Ainus, mis kompenseerib selle loodusliku sisalduse, on see, et frantsium on uraan-235 ja toorium-232 lagunemise vaheühend. Seega on kogu looduslikes tingimustes leiduv frantsium radioaktiivse lagunemise saadus.

Kuidas sa seda saad?

Kaaluge ainsat võimalust kõige stabiilsema frantsiumi isotoobi saamiseks. Seda saab teha kulla tuumareaktsiooniga hapnikuaatomitega. Kõik muud meetodid (see tähendab radioaktiivset lagunemist) on sobimatud, kuna saadakse äärmiselt ebastabiilsed isotoobid, mis "elavad" mitte kauem kui paar minutit. Selle elemendi, nagu kõigi selle ühendite, kodus hankimine loomulikult ei toimi (ja tegelikult pole seda vaja). võib leida palju katseid teiste metallidega.

Millised on frantsiumi keemilised omadused?

Frantsium on omadustelt sarnane tseesiumiga. 6p kesta relativistlikud mõjud tagavad, et frantsiumi ja hapniku vaheline side superoksiidides (näiteks FrO 2 koostises) on kovalentsem kui selle rühma teiste elementide superoksiidid. Võttes arvesse kõigi praegu olemasoleva frantsiumi madalaimat elektronegatiivsust, iseloomustab seda väljendunud keemiline aktiivsus. Kõik füüsikalised omadused selle elemendi kohta on näidatud ainult teoreetiliselt, kuna selle elemendi lühikese "eluea" tõttu (tihedus \u003d 1,87 g / cm³, sulamistemperatuur t \u003d 27 ° C, keemistemperatuur t \) pole neid võimalik praktiliselt testida u003d 677 °C, erisoojussulamistemperatuur = 9,385 kJ/kg). Kõik selle elemendi ühendid lahustuvad vees (erandid: soolad perkloraat, kloroplatinaat, frantsiumpikratekobaltinitriit). Frantsium kristalliseerub alati koos tseesiumi sisaldavate ainetega. Täheldatakse selle koossademist lahustumatute tseesiumisooladega (tseesiumperkloraat või tseesiumsilikotungstaat). Frantsiumi lahustest ekstraheeritakse:

• tseesiumi ja rubiidiumi kloroplatinaadid Cs 2 PtCl 6 ja Rb 2 PtCl 6;
• klorobismut Cs 2 BiCl 5, klorostannaat Cs 2 SnCl 6 ja tseesiumkloroantimonaat Cs 2 SbCl 5 2,5H 2 O;
• vabad heteropolühapped: räni- ja fosfovolframhape.

Mis on selle elemendi praktiline tähtsus?

Vaatamata kogu oma unikaalsusele ei ole Prantsusmaad veel praktikas kasutatud. Sellest tulenevalt ei kasutata seda tööstuses ega üheski tehnoloogias. Selle põhjuseks on selle äärmiselt lühike poolestusaeg. On tõendeid selle kohta, et frantsiumkloriidi saab kasutada onkoloogiliste kasvajate diagnoosimiseks, kuid selle hariduse märkimisväärse hinna tõttu ei saa seda tüüpi tehnikat süstemaatiliselt kasutusele võtta. Põhimõtteliselt on tseesiumil samad omadused.

Nii et see Prantsusmaa kinnisvara osutus taotlemata: selle maksumust võrreldakse tonni plaatina või kulla hinnaga. Juhtivate ekspertide prognooside kohaselt on kõnealusel elemendil alati puhtalt tunnetuslik väärtus, ei midagi enamat.

(Francium; Prantsusmaa nimest), Fr - radioaktiivne kemikaal. elementide perioodilise süsteemi I rühma element; juures. n. 87. Ei oma stabiilseid isotoope. Saadi 18 radioaktiivset isotoopi massiarvuga 204 kuni 224 ja poolestusajaga 5 10 -3 sek (218Fr) kuni 23 min (212Fr). F. ja mõnede tema pühakute olemasolu ennustas (1870) Rus. teadlane D. I. Mendelejev, nimetades tol ajal tundmatut elementi ekateesiumiks. Ekatseesiumi avastasid prantslased 1939. aastal. teadlane M. Perey aktiiniumi radioaktiivse lagunemise uurimisel ja sai nimeks "aktiinium K". Aastal 1949 nimetati aktiinium K ümber frantsiumiks. Looduses leidub isotoope 223Fr ja 221Fr, millest isotoop 223Fr on aktiinium 227Ac radioaktiivse lagunemise saadus. 1 m looduslik uraani sisaldab 0,2 mg 227Ac ja 3,8 10 -10 g 223Fr. Francium on leelismetallide seas kõige raskem element. Aatomiraadius 12,83 A. Ioonraadius Fr+ on 1,80 A. Tihedus (temperatuur 20°C) 2,44 g/cm3; sulamistemperatuur 20 °C; t kip630 ° С; soojusmahtuvus 0,0338 cal/g-deg; elektritakistus (t-ra 18 C) 45 10-6 oomi-cm.

Vastavalt chem. Püha Francium on rubiidiumi ja tseesiumi täielik analoog. Fluoriidhüdroksiid, kloriid, nitraat, sulfaat, sulfiid, karbonaat, atsetaat ja F. oksalaat lahustuvad vees hästi; perkloraat, pikraat, jodaat, kloroplatinaat, klorobismutaat, kloroantimonaat, klorostannaat ja koobaltinitriit F., samuti topeltsool Fr9Bi2I9 ja frantsiumisoolad heteropolühapetega lahustuvad vees halvasti. Frantsiumi eraldatakse erinevatel meetoditel 227Ac lagunemissaadustest, uraanivaigu maagist, tooriumi ja uraani kiiritamise saadustest kiirete prootonitega ning ka kulla kiiritusproduktidest 22Ne ioonidega. Kui F. eraldatakse 227Ac lagunemissaadustest, keedetakse aktiiniumkloriidi vesilahus naatriumkarbonaadi liiaga, sade filtritakse välja, filtraadile lisatakse vesinikkloriidhape ja keedetakse uuesti karbonaadiioonide hävitamiseks. Seejärel lisatakse väikeses koguses lantaani ja baariumkloriidi, kaalium- ja ammooniumkromaati. Seejärel filtritakse kromaatide sade välja ja 223Fr-i sisaldav filtraat kontsentreeritakse aurustamisega. Frantsium eraldatakse lahustest, mis sisaldavad lisaks F. sooladele ka muid ühendeid, kasutades ioonivahetusvaikusid, elektroforeesi, kromatograafiat ja muid meetodeid.Frantsiumi kasutatakse aktiiniumi esinemise määramiseks loodusobjektides. 223Fr isotoop leiab rakendust bioloogilistes uuringutes.

Elemendi omadus

Üks on kindel – selle valentselektron on 7 juuress -orbitaalid ja aatomi raadius on perioodilise süsteemi kõigi elementide seas suurim. Francium on radioaktiivne keemiline element. Sellel puuduvad stabiilsed isotoobid ja need, mis on teada, on lühiealised ja lagunevad kiiresti, eraldadesβ -kiirgus (elektronid). Kogu maakeral ei leia seda peaaegu 500 g.

Lihtaine ja ühendite omadused

Kõik andmed frantsiumi omaduste kohta saadakse teiste elementidega koossadestamise tulemuste põhjal ekstrapoleerimise teel. Keemilises mõttes on I g tseesiumi lähim analoog, frantsiumi poolest veelgi elektropositiivsem. Selle ainus stabiilne oksüdatsiooniaste on +1.

Hankimine ja kasutamine

Frantsiumi saadakse ainult selle ühenduse kujul aktiiniumist eraldamise teel. Ioonivahetusega eraldamisega vaigukolonnis« Saadaval on Dowex-50" mikroskoopiline kogus 95% puhast frantsiumi. Selle poolväärtusaeg on aga 22 minutit, st pärast iga sellist intervalli väheneb selle kogus poole võrra. Pole veel kasutust leidnud. Frantsiumi raadiokiirgus aitab leida. Ilmunud on publikatsioone, milles väidetakse, et frantsiumi radioaktiivsus võib olla kasulik onkoloogiliste haiguste diagnoosimisel: see on selektiivselt võimeline akumuleeruma kasvajatesse nende arengu varases staadiumis.

Loed prantsusekeelset artiklit

MÄÄRATLUS

Prantsusmaa asub perioodilise tabeli põhi(A) alagrupi I rühma seitsmendal perioodil.

Seotud elementidega s-pered. Metallist. Nimetus - Fr. Järjearv - 87. Suhteline aatommass - 223,02 a.m.u.

Prantsusmaa aatomi elektrooniline struktuur

Frantsiumi aatom koosneb positiivselt laetud tuumast (+87), mille sees on 87 prootonit ja 136 neutronit ning seitsmel orbiidil liigub ringi 87 elektroni.

Joonis 1. Frantsiumi aatomi skemaatiline struktuur.

Elektronide jaotus orbitaalidel on järgmine:

87Fr) 2) 8) 18) 32) 32) 8) 1 ;

1s 2 2s 2 2lk 6 3s 2 3lk 6 3d 10 4s 2 4lk 6 4f 14 5s 2 5lk 6 5d 10 6s 2 6lk 6 7s 1 .

Frantsiumi aatomi välisel elektroonilisel tasandil on 1 elektron, mis on valentselektron (asub 7s alamtasandil). Põhiseisundi energiadiagramm on järgmisel kujul:

Ühe paaritu elektroni olemasolu frantsiumi aatomis näitab selle võimet avaldada oksüdatsiooniastet +1.

Frantsiumi aatomi valentselektroni saab iseloomustada nelja kvantarvuga: n(peakvant), l(orbitaal), m l(magnetiline) ja s(keerutamine):

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

Prantsusmaa

PRANTSUSMAA- mina; vrd.[lat. Francium] Keemiline element (Fr), radioaktiivne leelismetall.

◁ prantsuse keel, th, th.

(lat. Francium), perioodilise süsteemi I rühma keemiline element, kuulub leelismetallide hulka. Radioaktiivne, stabiilseim isotoop on 223 Fr (poolväärtusaeg 22 min). Nimi on pärit Prantsusmaalt – elemendi avastanud M. Perey sünnikohast. Looduslikult esinevatest radioaktiivsetest elementidest üks haruldasemaid ja ebastabiilsemaid. Frantsiumi omadusi ei ole piisavalt uuritud, kuna olulisi koguseid ei ole võimalik eraldada; hinnanguline: tihedus 2,3-2,5 g / cm 3, t pl 18-21°C. Keemiliselt kõige aktiivsem leelismetallidest.

PRANTSUSMAA (lat. Francium), Fr (loe "frantsium"), radioaktiivne keemiline element aatomnumbriga 87. Raskeim leelismetall. See asub rühmas IA, elementide perioodilise tabeli 7. perioodil.
Kõik frantsiumi radioisotoobid lagunevad kiiresti, pikima elueaga looduslikult esinev a-radioaktiivne 223 Fr (T1/2 = 21,8 min) kuulub radioaktiivsesse seeriasse 235 U. On saadud isotoobid massinumbritega 202-229. Väliskihi elektrooniline konfiguratsioon 7s 1 . Oksüdatsiooniaste on +1 (valentsus I). Aatomi raadius 0,29 nm, iooni raadius Fr + 0,178 nm. Elektronegatiivsus Paulingu järgi (cm. PAULING Linus) 0,7.
Looduses olemine
Maakoore sisaldus on mitusada grammi. Radioaktiivse lagunemise käigus tekib pidevalt 223 Fr.
Avastamise ajalugu
Esimese järelduse Fr olemasolu kohta tegi D. I. Mendelejev (cm. MENDELEEV Dmitri Ivanovitš). Aastatel 1938–1939 avastas prantslanna M. Perey frantsiumi, uurides 227 ac radioaktiivset lagunemist. 1945. aastal nimetati element M. Perey kodumaa – Prantsusmaa – auks.
Füüsilised ja keemilised omadused
Kuna teadlastel on proovid, mis ei sisalda rohkem kui 10 -13 -10 -14 g Fr-i, on selle omaduste kohta teavet teada vaid oletatavasti. Fr on omadustelt sarnane tseesiumiga (cm. CESIUM). Kristalliseerub alati koos oma ühenditega. Tihedus Fr võib olla 2,5 kg/dm 3, sulamistemperatuur 18-21°C, keemistemperatuur 640-660°C.

entsüklopeediline sõnaraamat . 2009 .

Vaadake, mis on "frantsium" teistes sõnaraamatutes:

- (Frantsium), Fr, perioodilise süsteemi I rühma radioaktiivne keemiline element, aatomnumber 87; leelismetall. Prantsusmaa avastas prantsuse raadiokeemik M. Pere 1939. aastal ... Kaasaegne entsüklopeedia

- (lat. Francium) Fr, Mendelejevi perioodilise süsteemi I rühma keemiline element, aatomnumber 87, aatommass 223,0197, kuulub leelismetallide hulka. Radioaktiivne, stabiilseim isotoop on 223Fr (poolväärtusaeg 21,8 min). Nimetatud järgi… Suur entsüklopeediline sõnaraamat

- (sümbol Fr), perioodilisuse tabeli esimese rühma radioaktiivne metalliline element, mis avastati 1939. aastal. Leelismetallide seeria raskeim element. Looduslikul kujul esineb seda uraanimaagis, ACTINIUMI lagunemissaaduses. Haruldane ese... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

Fr (nimetatud Prantsusmaa auks, elemendi avastanud M. Pepe sünnikoht; lat. Francium * a. francium; n. Franzium; f. francium; ja. francio, francium), radioaktiivne keemia. Mendelejevi süsteemi I rühma element; juures. n. 87. Ei sisalda stabiilseid isotoope. Geoloogiline entsüklopeedia

- (lat. Francium), Fr, radioakt. chem. 1. rühma perioodika element. elementide süsteemid, juures. number 87 viitab leelismetallidele. Naim. stabiilne kõigest radioaktiivsest. looduses leiduvad elemendid. Looduslik F. koosneb b radioaktiivsest 223Fr ... ... Füüsiline entsüklopeedia

Olemas., sünonüümide arv: 2 metalli (86) element (159) ASIS sünonüümide sõnastik. V.N. Trishin. 2013... Sünonüümide sõnastik

87 Radoon ← Francium → Raadium ... Vikipeedia

- (lat. Francium), keemia. element I gr. perioodiline süsteemid, viitab leelismetallidele. Radioaktiivne, max. stabiilne nukliid 223Fr (poolväärtusaeg 22 min). Nimi Prantsusmaalt, elemendi avastanud M. Perey kodumaalt. Üks haruldasemaid ja vähem... Loodusteadus. entsüklopeediline sõnaraamat

Prantsusmaa- Vaata Franciust (Fr) ... Metallurgia entsüklopeediline sõnastik

frantsium- francis statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminis elementas. simbolis(iai) Fr atitikmenys: lot. francium engl. francium rus. frantsium ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Raamatud

• Radioaktiivsed metallid francium ja dubnium. Füüsikaliste parameetrite ennustamise meetodid, Nikolaev OS Raamat sisaldab meetodeid frantsiumi ja dubniumi füüsikaliste parameetrite ennustamiseks. Need on D. I. Mendelejevi tabeli seitsmenda perioodi radioaktiivsed metallid. Nende metallide lühike poolestusaeg...