V skupine alkalických kovov bol najnovší objav Francúzsko. Už v roku 1871 predpovedal D.I.Mendelejev možnosť existencie prvku č.87 a jeho vlastností, nazval ho ecacesium. Viac ako šesť desaťročí hľadali desiatky vedcov prvok č. 87. A to len v rokoch 1938-1939. objavila ho žiačka M. Skłodowskej-Curie, Francúzka M. Perey (1909-1975) a na počesť svojej vlasti nazvala nový prvok Francúzsko.
Francium bolo objavené v produktoch rozpadu uránu. Neskôr sa zistilo, že jeden z izotopov francia vzniká z aktínia pri rozpade uránu. Francium si zaslúži osobitnú pozornosť. V periodickej tabuľke sa vlastnosti kovu zvyšujú sprava doľava a zhora nadol, t. j. z hľadiska jeho postavenia vo všeobecnej skupine prvkov je to „najkovovejší“ kov.
Vedci nevkladajú veľké nádeje do praktického využitia francia. Doteraz sa používa vo vedeckých experimentoch a medicíne. Hlavným dôvodom je, že francium je nestabilné. Polčas rozpadu izotopu s najdlhšou životnosťou je 21 minút.
Záznam o hlavných dielach alkalických kovov nebude úplný, ak si nevšimneme perspektívu ich využitia, ktorá je dnes už založená na reálnych základoch. Kvapalné alkalické kovy sa ukázali ako nepostrádateľné chladivá pre jadrové reaktory budúcnosti – reaktory s rýchlymi neutrónmi. Majú tiež tepelnú vodivosť o niekoľko rádov vyššiu ako tepelnú vodivosť bežných kvapalín. Napríklad tepelná vodivosť sodíka je 300-krát väčšia ako vodivosť vody. A teplotný rozsah pre použitie alkalických kovov je tiež oveľa širší. Voda, ktorá je chladiacou kvapalinou v parných strojoch, vrie pri 100 °C a lítium vrie pri 1350 °C. A zvýšenie prevádzkovej teploty inštalácie znamená zvýšenie jej účinnosti.
Vykonané štúdie ukazujú, že optimálnymi možnosťami sú použitie sodíka, rubídia a cézia pri teplotách v teplovodivom systéme od 100 do 1200 ° C, lítium - od 1200 do 2000 ° C. Lítium má však pri takýchto vysokých teplotách konkurentov: striebro (tepelne najviac vodivý kov), gálium a nidium.
Alkalické kovy (kvapalina a ich pary) sa budú v budúcnosti využívať v zásadne nových typoch elektrární v magnetohydrodynamických (MHD) meničoch energie. Teoretické základy magnetickej hydrodynamiky sa zrodili v roku 1970 a boli ocenené Nobelovou cenou za fyziku. Autorom je švédsky fyzik X. Alfvén (nar. 1908).
Zvyšných 10 kovov zo skupiny obzvlášť nízkotaviteľných kovov v periodickej tabuľke sa nachádza na hranici kov-nekov. Všetky majú výrazne vyššiu hustotu v porovnaní s alkalickými kovmi; ich pevnostné vlastnosti sú nízke, sú zlými vodičmi elektriny.
Tieto kovy sa nepoužívajú ako konštrukčné kovy ani ako základ na výrobu konštrukčných zliatin hlavne kvôli ich nízkej pevnosti a nízkej teplote topenia.
0,7 (Paulingova stupnica)
Fr←Fr + −2,92 V
~2 kJ/mol
~65 kJ/mol
31,6 J/(K mol)
kubický
zameraný na telo
| 87 | |
| 7 s 1 | |
Francium je jedným z najvzácnejších prvkov. Spomedzi prvkov neustále existujúcich v zemskej kôre má nižší obsah iba astat. Všetko prírodné francium je rádiogénne, jeho rádioaktívny rozpad je kompenzovaný súčasným vznikom nových atómov francia ako medziproduktov rozpadu uránu-235 a tória-232. Celkový obsah francia v zemskej kôre sa odhaduje na 340 gramov.
Od roku 2012 je známych 34 izotopov francia s hmotnostnými číslami 199-232 a 7 metastabilných jadrových izomérov. V prírode (ako produkty rádioaktívneho rozpadu uránu a tória) existujú dva izotopy: 223 Fr a 224 Fr. Francium-223 (najdlhší z francúzskych izotopov, polčas rozpadu 22,3 minúty) je jednou z vedľajších vetiev prirodzenej rádioaktívnej série uránu-235 a nachádza sa v extrémne malých množstvách v uránových mineráloch. Štúdie vlastností francia sa vykonávajú s indikátorovými množstvami nuklidu 223 Fr (menej ako 10–15 g), pretože kvôli nedostatku izotopov francia s dlhou životnosťou nie je možné získať hmotnostné množstvá. Vzniká alfa rozpadom aktínia-227:
227 Ac → 223 Fr (sprevádzané α-žiarením, pravdepodobnosť rozpadu približne 1,4 %),
Najbežnejším spôsobom, ako získať francium, je jadrová reakcia:
Je zaujímavé, že táto reakcia využíva zlato. Pomocou tejto reakcie možno syntetizovať izotopy s hmotnostnými číslami 209, 210 a 211. Všetky tieto izotopy sa však rýchlo rozpadajú (polčas rozpadu 210 Fr a 211 Fr sú tri minúty a 209 Fr je 50 sekúnd).
Francium je svojimi vlastnosťami podobné céziu. Vždy spolu kryštalizuje so svojimi zlúčeninami. Takmer všetky zlúčeniny francia sú rozpustné vo vode. Relativistické efekty 6p-škrupiny spôsobujú, že väzba medzi franciom a kyslíkom v superoxidoch, napríklad v zložení FrO2, je kovalentnejšia v porovnaní so superoxidmi iných alkalických kovov.
Keďže výskumníci majú k dispozícii len najmenšie vzorky s obsahom najviac 10 −7 g francia, informácie o jeho fyzikálnych vlastnostiach možno určiť len výpočtom na základe údajov pre stabilné alkalické kovy. Podľa takýchto výpočtov je hustota francia pri izbovej teplote 1,87 g/cm³, teplota topenia je 27 °C, teplota varu je 677 °C a špecifické teplo topenia je 9,385 kJ/kg.
Francium má najnižšiu elektronegativitu zo všetkých v súčasnosti známych prvkov. V súlade s tým je francium tiež chemicky najaktívnejším alkalickým kovom.
V súčasnosti francium a jeho soli nemajú praktické využitie pre ich krátky polčas rozpadu a vysokú rádioaktivitu.
| Periodická tabuľka chemických prvkov od D. I. Mendelejeva | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| O | Uut | Uup | Uus | Uuo | ||||||||||||||||||||||||||||
| Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | UBP | Ubh | |||||||||||||||||||||||||
Úryvok charakterizujúci Františka- Veliteľ 3. roty generálovi! veliteľ generálovi, 3. rota veliteľovi!... - ozvali sa po radoch hlasy a pobočník sa rozbehol hľadať váhajúceho dôstojníka.Keď sa zvuky usilovných hlasov, dezinterpretujúcich, kričiacich „generál do 3. roty“, dostali do cieľa, spoza roty sa objavil požadovaný dôstojník a hoci bol muž už starší a nemal vo zvyku utekať, nemotorne sa držal. prsty na nohách, klusal smerom k generálovi. Kapitánova tvár vyjadrovala úzkosť školáka, ktorému bolo povedané, aby povedal lekciu, ktorú sa nenaučil. Na červenom nose (zrejme z nestriedmosti) mal fľaky a ústa si nevedeli nájsť polohu. Veliteľ pluku prezrel kapitána od hlavy po päty, keď sa zadýchaný priblížil, pričom pri približovaní spomalil. – Čoskoro oblečieš ľudí do letných šiat! Čo je toto? - zakričal veliteľ pluku, vysunul spodnú čeľusť a ukázal v radoch 3. roty na vojaka v plášti vo farbe továrenského súkna, odlišnom od ostatných plášťov. - Kde si bol? Očakáva sa hlavný veliteľ a vy sa sťahujete zo svojho miesta? Hej?... naučím ťa obliekať kozákov do parády!... Hej?... Veliteľ roty bez toho, aby spustil oči zo svojho nadriadeného, tlačil svoje dva prsty stále viac na priezor, akoby v tomto jednom stlačení teraz videl svoju spásu. - No, prečo mlčíš? Kto je oblečený ako Maďar? – prísne vtipkoval veliteľ pluku. - Vaša excelencia… - No a čo "Vaša Excelencia"? Vaša excelencia! Vaša excelencia! A čo Vaša Excelencia, nikto nevie. "Vaša Excelencia, toto je Dolochov, degradovaný..." povedal kapitán ticho. – Bol degradovaný na poľného maršala alebo čo, alebo na vojaka? A vojak musí byť oblečený ako každý iný, v uniforme. "Vaša Excelencia, sama ste mu dovolili ísť." - Povolený? Povolený? "Vždy ste takýto, mladí ľudia," povedal veliteľ pluku a trochu sa ochladil. - Povolený? Niečo ti poviem a ty a...“ Veliteľ pluku sa odmlčal. - Niečo ti poviem a ty a... - Čo? - povedal a znova sa rozčúlil. - Oblečte ľudí slušne... A veliteľ pluku, obzerajúc sa na pobočníka, kráčal trasľavou chôdzou smerom k pluku. Bolo jasné, že jemu samému sa jeho podráždenie páčilo a že keď prešiel okolo pluku, chcel nájsť inú zámienku pre svoj hnev. Keď odrezal jedného dôstojníka za to, že si nečistil odznak, ďalšieho za to, že nestál v rade, pristúpil k 3. rote. - Ako stojíš? Kde je noha? Kde je noha? - skríkol veliteľ pluku s výrazom utrpenia v hlase, do Dolokhova chýbalo ešte asi päť ľudí, oblečených v modrastom kabáte. Dolokhov pomaly narovnal pokrčenú nohu a svojim jasným a drzým pohľadom pozrel generálovi priamo do tváre. - Prečo ten modrý kabát? Dole s... seržantom majorom! Prebaľovanie... odpadky... - Nestihol dokončiť. "Generál, som povinný plniť rozkazy, ale nie som povinný vydržať..." rýchlo povedal Dolochov. - Nehovorte vpredu!... Nehovorte, nehovorte!... "Nemusíte znášať urážky," dokončil Dolokhov nahlas a rázne. Pohľady generála a vojaka sa stretli. Generál stíchol a nahnevane si stiahol tesný šál. "Prosím, prezlečte sa, prosím," povedal a odišiel. - Prichádza! - kričal machalny v tomto čase. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Francium je prvok s atómovým číslom 87. Atómová hmotnosť izotopu s najdlhšou životnosťou je 223. Francium je rádioaktívny alkalický kov s mimoriadne výraznou chemickou reaktivitou.
FranciumKov objavila v roku 1939 zamestnankyňa parížskeho inštitútu rádia Margarita Perey. Zjavne z vlasteneckého cítenia pomenovala živel na počesť svojej vlasti. Francium bolo objavené počas štúdia umelo vyrobeného prvku „aktínia“: bola zaznamenaná netypická rádioaktívna žiara. Aby sme boli spravodliví, treba poznamenať, že na vytvorení tohto prvku mohli súčasne s ňou pracovať aj iní výskumníci, ale ako sa hovorí, víťazi sa nesúdia.
Dnes je francium jedným z najvzácnejších kovov (a chemických prvkov všeobecne), ktoré sa nachádzajú v prírode.
Zemská kôra
Podľa výpočtov vedcov je obsah tohto kovu v zemskej kôre asi 340 gramov (menej obsahuje len astatín). Môže za to najmä jeho fyzická nestabilita. Keďže je rádioaktívny, má veľmi krátky polčas rozpadu (najstabilnejší izotop má 22,3 minúty). Jediné, čo kompenzuje jeho prirodzený obsah, je fakt, že francium je medziproduktom rozpadu uránu-235 a tória-232. Všetko prirodzene nájdené francium je teda produktom rádioaktívneho rozpadu.
Uvažujme o jedinom spôsobe, ako získať najstabilnejší izotop, francium. To sa dá dosiahnuť jadrovou reakciou zlata s atómami kyslíka. Všetky ostatné metódy (čo znamená rádioaktívny rozpad) sú nepraktické, pretože produkujú extrémne nestabilné izotopy, ktoré „nežijú“ dlhšie ako niekoľko minút. Je zrejmé, že tento prvok, rovnako ako všetky jeho zlúčeniny, nebudete môcť získať doma (a vlastne ani nie je dôvod). možno nájsť veľa experimentov s inými kovmi.
Vlastnosti francia sú podobné céziu. Relativistické efekty 6p obalu zabezpečujú, že väzba medzi franciom a kyslíkom v superoxidoch (napríklad zloženie FrO 2) je kovalentnejšia v porovnaní so superoxidmi iných prvkov tejto skupiny. Berúc do úvahy najnižšiu elektronegativitu zo všetkých v súčasnosti existujúcich frankov, vyznačuje sa výraznou chemickou aktivitou. Všetky fyzikálne vlastnosti tohto prvku sú uvedené iba teoreticky, pretože ich nie je možné v praxi otestovať z dôvodu krátkej doby „životnosti“ tohto prvku (hustota = 1,87 g/cm³, t. topenia = 27 °C, t varu = 677 °C, špecifické teplo topenia = 9,385 kJ/kg). Všetky zlúčeniny tohto prvku sú rozpustné vo vode (výnimky: chloristan, chlórplatinat, pikrát kobaltinitrit francium). Francium vždy kokryštalizuje s látkami, ktoré obsahujú cézium. Pozoruje sa spoločné zrážanie s nerozpustnými céznymi soľami (chloristan cézny alebo silikowolfráman cézny). Extrakcia francia z roztokov sa vykonáva:
Napriek všetkej svojej jedinečnosti sa Francúzsko zatiaľ v praxi neuplatnilo. Preto sa nepoužíva v priemysle ani v žiadnej technológii. Dôvodom je extrémne krátky polčas rozpadu. Existujú dôkazy, že chlorid francium sa môže použiť na diagnostiku onkologických nádorov, avšak vzhľadom na značné náklady na túto formáciu nemožno tento druh techniky zaviesť do systematického používania. V princípe má cézium rovnaké vlastnosti.
Cézium
Táto vlastnosť franku sa teda tiež ukázala ako nevyžiadaná: jej cena sa porovnáva s cenou tony platiny alebo zlata. Podľa popredných odborníkov bude mať predmetný prvok vždy čisto kognitívnu hodnotu, nič viac.
| Francúzsko | |
|---|---|
| Atómové číslo | 87 |
| Vzhľad jednoduchej látky | rádioaktívny alkalický kov |
| Vlastnosti atómu | |
| Atómová hmotnosť (molárna hmota) |
223.0197 a. e.m. (/mol) |
| Atómový polomer | n/a pm |
| Ionizačná energia (prvý elektrón) |
380 kJ/mol (eV) |
| Elektronická konfigurácia | 7 s 1 |
| Chemické vlastnosti | |
| Kovalentný polomer | n/a pm |
| Polomer iónov | (+1e) 180 hod |
| Elektronegativita (podľa Paulinga) |
0,7 |
| Elektródový potenciál | Fr←Fr + −2,92 V |
| Oxidačné stavy | +1 |
| Termodynamické vlastnosti jednoduchej látky | |
| Hustota | 1,87 /cm³ |
| Molárna tepelná kapacita | n/a J/(mol) |
| Tepelná vodivosť | neuvádza sa W/(m) |
| Teplota topenia | 300 |
| Teplo topenia | ~ 2 kJ/mol |
| Teplota varu | 950 |
| Výparné teplo | ~ 65 kJ/mol |
| Molárny objem | n/a cm3/mol |
| Kryštálová mriežka jednoduchej látky | |
| Mriežková štruktúra | kubický zameraný na telo |
| Parametre mriežky | neuvádza sa Å |
| pomer c/a | n/a |
| Debyeho teplota | n/a K |
| O | 87 |
| 7 s 1 | |
| Francúzsko | |
Francúzsko- prvok hlavnej podskupiny prvej skupiny siedmej periódy periodickej sústavy chemických prvkov D. I. Mendelejeva, s atómovým číslom 87. Označuje sa symbolom. O(Francium). Jednoduchá látka Francúzsko(číslo CAS: 7440-73-5) je rádioaktívny alkalický kov s vysokou chemickou aktivitou.
Francium predpovedal D. I. Mendelejev (ako Eka-cézium) a objavil ho (na základe jeho rádioaktivity) v roku 1939 Marguerite Pere, zamestnankyňa Radium Institute v Paríži. Názov mu dala v roku 1964 na počesť svojej vlasti – Francúzska.
Francium-223 (najdlhší z francúzskych izotopov, polčas rozpadu 22,3 minúty) sa nachádza v jednej z rádioaktívnych vetiev série urán-235 a možno ho izolovať z prírodných uránových minerálov. Vzniká počas alfa rozpadu aktínia-227:
227 Ac → 223 Fr (sprevádzané α-žiarením, pravdepodobnosť rozpadu približne 1,4 %),
227 Ac → 227 Th (sprevádzané β-žiarením, pravdepodobnosť rozpadu je asi 98,6 %).
Jeho starý názov je „morská sasanka K“ (AcK). Odhaduje sa, že jeho rovnovážny obsah v zemskej kôre je 340 g.
Navyše v jednej z bočných vetiev rádioaktívneho radu tória obsahuje francium-224 s polčasom rozpadu 3,0 minúty. Jeho rovnovážny obsah v zemskej kôre je len 0,5 g.
Mikroskopické množstvá francia-223 a francia-224 možno chemicky izolovať z minerálov uránu a tória. Ostatné izotopy francia sa vyrábajú umelo pomocou jadrových reakcií.
Francium je podobnými vlastnosťami ako cezeň. Vždy spolu kryštalizuje so svojimi zlúčeninami. Keďže výskumníci majú k dispozícii len tie najmenšie vzorky s obsahom najviac 10 −7 g francia, informácie o jeho vlastnostiach sú známe s dosť veľkou chybou, no neustále sa spresňujú. Podľa najnovších údajov je hustota francia pri izbovej teplote 1,87 g/cm³, bod topenia 27°C, bod varu 677°C a špecifické teplo topenia 9,385 kJ/kg.
Soľné Francúzsko FrCl sa používala na detekciu rakovinových nádorov, ale kvôli extrémne vysokým nákladom nie je výhodné používať túto soľ vo veľkom meradle.
V roku 1939 Marguerite Perey z Curie Institute v Paríži pri čistení prípravku aktínia (Ac-227) z rôznych produktov rádioaktívneho rozpadu objavila b-žiarenie, ktoré nemohlo patriť k žiadnemu z vtedy známych izotopov. Keď bol tento izotop (polčas 21 minút) podrobený chemickej štúdii, ukázalo sa, že jeho vlastnosti zodpovedajú vlastnostiam ec-cézia. To sa napokon potvrdilo po druhej svetovej vojne a v roku 1946 Perey navrhla pomenovať nový prvok Francium na počesť svojej vlasti.
Francium je jedným z najvzácnejších prvkov. Spomedzi prvkov neustále existujúcich v zemskej kôre má nižší obsah iba astat. Všetko prírodné francium je rádiogénne, jeho rádioaktívny rozpad je kompenzovaný súčasným vznikom nových atómov francia ako medziproduktov rozpadu uránu-235 a tória-232. Celkový obsah francia v zemskej kôre sa odhaduje na 340 gramov Astatín Vyskytuje sa v prírode.
Fyzikálne a chemické vlastnosti. Francium je svojimi vlastnosťami podobné céziu. Vždy kryštalizuje so svojimi zlúčeninami. Takmer všetky zlúčeniny francia sú rozpustné vo vode. Vďaka relativistickým účinkom 6p obalu je väzba medzi franciom a kyslíkom v superoxidoch, napríklad v zložení FrO 2, kovalentnejšia v porovnaní so superoxidmi iných alkalických kovov. Francium má najnižšiu elektronegativitu zo všetkých v súčasnosti známych prvkov. V súlade s tým je francium aj chemicky najaktívnejším alkalickým kovom Cézium Relativistické účinky 6p obalu spôsobujú, že väzba francia s kyslíkom v superoxidoch, napríklad zloženie FrO 2, je kovalentnejšia v porovnaní so superoxidmi iných alkalických kovov. Francium má najnižšiu elektronegativitu zo všetkých v súčasnosti známych prvkov. V súlade s tým je francium tiež chemicky najaktívnejším alkalickým kovom.
Použitie: Chlorid Francium FrCl sa používa na detekciu rakovinových nádorov, ale kvôli extrémne vysokým nákladom nie je výhodné používať túto soľ vo veľkom meradle. V súčasnosti sa francium a jeho soli ešte nepoužívajú pre ich krátky polčas rozpadu a vysokú rádioaktivitu.
