Франций цвет металла. Химический элемент франций: особенности строения и химические свойства. Отрывок, характеризующий Франций

Элементов Менделеева. К 1925 году он был одним из четырех ненайденных элементов. Это самый тяжелый и наиболее активный существующий в природе, а также это самый быстрый для полураспада существующих химических элементов. Это, а еще невысокая ядерная устойчивость благоприятствовали тому, что продолжительное время было невозможным открытие франция, существование которого был предсказано Менделеевым почти за век до его получения.

История открытия химического элемента франция

Она отличительна тем, что выпала на участь женщины, имя которой Маргарита Пере. Поиски данного вещества основывались на На основе веществ, соседствующих с № 87, выдвигались различные гипотезы о свойствах данного металла:

• из-за того, что соседствующий цезий плавится при комнатной температуре, предполагалось, что 87-й элемент будет также плавиться при малых температурах;
• считалось, что он будет относиться к таким жидким металлам, как цезий или ртуть;
• выдвигались гипотезы о его радиоактивности.

К концу 1938 года к поиску этого вещества подключилась Маргарита Пере. Она акцентировала свое внимание на альфа-частицах, излучаемых актинием. Она хорошо очистила данное вещество от различных примесей, оставив лишь чистый элемент. После продолжительных химических обработок в руках ученой оставался содержащий щелочные соли. Она предполагала, что он не радиоактивен, но после выпаривания хорошо стала заметна бета-активность со временем полураспада 22 минуты. Женщине сразу стало понятно, что такая скорость зависит непосредственно от действия щелочного элемента.

Продолжительная работа Маргариты увенчалась успехом лишь осенью 1939 года. Отталкиваясь от существующей номенклатуры, женщина дала 87-му элементу наименование "Актиний-К", который позже переименовала во франций в память о месте, в котором родилась. Международный союз теоретической и прикладной химии принял наименование, придуманное Маргаритой Пере. Так состоялось открытие франция.

Химический элемент Fr: характеристика

Это самый тяжелый и наиболее активный щелочной металл, существующий в природе, а также это один из самых быстрых для полураспада из существующих химических элементов. Самый долгоживущий из его изотопов можно обнаружить в урановых минералах. Поэтому химический элемент франций очень плохо изучен, так как распадается быстро. Тем более он обладает очень высокой радиоактивностью. Но все же малые количества этого элемента были исследованы, и обнаружены такие свойства:

Это последний химический элемент, открытый в природе. Он относится к самым редким, так как очень неустойчив и быстро распадается. По подсчетам ученых, химический элемент франций присутствует на Земле всего в количестве 30 граммов. Его можно отнести к жидким металлам, но жидкий он ненадолго. Через несколько секунд франций распадается на более устойчивые элементы, в частности получается радий.

Применение франция

Но, несмотря на высокую неустойчивость, этот химический элемент тоже приносит пользу. Он используется, хотя не широко. Прежде всего химический элемент франций полезен для обнаружения в природных объектах актиния. Кроме того, благодаря экспериментам с лабораторными крысами ученые выяснили, что он накапливается в злокачественных опухолях, которые находятся на первой стадии развития. Поэтому его можно использовать для ранней диагностики саркомы. Но исследование этого элемента продолжается. Франций раскрывает ученым все больше своих тайн.

История открытия:

Франций - один из четырех элементов (№№ 43, 61, 85 и 87) которые остались неоткрытыми к 1925 году. Предсказанный еще Меделеевым эка-цезий искали в качестве спутника цезия в цезиевых минералах. С 1929 по 1939 год эка-цезий "находили" несколько раз, называя то виргинием в честь штата США, то молдавием, то алкалинием или руссием. Однако все эти открытия были ошибочными.
В 1939 г. Маргарита Перей из института Кюри в Париже, занимаясь очисткой препарата актиния (Ас-227) от разнообразных продуктов радиоактивного распада, обнаружила b -излучение, которое не могло принадлежать ни одному из известных в то время изотопов. Когда этот изотоп (период полураспада 21 мин) подвергли химическому исследованию, оказалось, что его свойства соответствуют свойствам эка-цезия.
Окончательно это было подтверждено после второй мировой войны, и в 1946 г. Перей предложила назвать новый элемент францием (Francium) в честь ее родины.

Получение:

Франций-223 (самый долгоживущий из изотопов франция, период полураспада 22,3 минуты) входит в одну из побочных ветвей природного радиоактивного ряда урана-235 и содержится в крайне малых количествах в урановых минералах. Его образование из актиния можно выразить уравнением: 227 Ac (-, a ) 223 Fr. По оценкам, его равновесное содержание в земной коре равно 340 г. Также в одной из побочных ветвей радиоактивного ряда тория содержится франций-224 с периодом полураспада 3,0 минуты. Его равновесное содержание в земной коре составляет лишь 0,5 г.
С помощью ядерных реакций получают и другие изотопы франция. Одна из наиболее распространённых реакций: 197 Au + 18 O = 210 Fr + 5n

Физические свойства:

Радоактивный металл. Вследствие высокой радиоактивности исследования проводятся с микроскопическими количествами. Согласно последним данным, плотность франция при комнатной температуре составляет 1,87 г/см 3 , температура плавления 27°C, температура кипения 677°C.
Франций претерпевает b -распад, превращаясь в изотоп радия: 223 Fr (-, b ) 223 Ra

Химические свойства:

Франций имеет самую низкую электроотрицательность из всех элементов, известных в настоящее время. Электродный потенциал Fr + /Fr = -2,92 В.
Соответственно, франций является и самым химически активным щелочным металлом.
В соединениях проявляет степень окисления +1.

Важнейшие соединения:

Соединения мало изучены вследствие радиоактивности франция. Он обладает большинством свойств, характерных для других щелочных металлов, наиболее похож по свойствам на цезий, всегда сокристаллизуется с его соединениями. Так для выделения франция из смеси с другими продуктами ядерных реакций используется основано на его соосаждении с нерастворимыми солями цезия (перхлоратом или кремневольфраматом цезия). Он извлекается из растворов также хлороплатинатами цезия и рубидия Cs 2 PtCl 6 и Rb 2 PtCl 6 , хлоровисмутатом Cs 2 BiCl 5 , хлоростаннатом Cs 2 SnCl 6 и хлороантимонатом цезия Cs 2 SbCl 5 · 2,5H 2 O, а также свободными гетерополикислотами – кремневольфрамовой и фосфорновольфрамовой.
Образует растворимые соли и гидроксид.

Применение:

Хлорид франция FrCl использовался для обнаружения раковых опухолей, но по причине чрезвычайно высокой стоимости эту соль в масштабных разработках использовать невыгодно.
В настоящее время франций и его соли применения пока что не имеют, в связи с малым периодом полураспада и высокой радиоактивностью.

Тестова Кристина
ХФ ТюмГУ, 581 группа, 2011 г.

Источники: Франций. Популярная библиотека химических элементов http://n-t.ru/ri/ps/pb087.htm
Франций. Википедия, свободная энциклопедия.

- (Francium), Fr, радиоактивный химический элемент I группы периодической системы, атомный номер 87; щелочной металл. Открыла франций французская радиохимик М. Пере в 1939 … Современная энциклопедия

ФРАНЦИЙ - (лат. Francium) Fr, химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 87, атомная масса 223,0197, относится к щелочным металлам. Радиоактивен, наиболее устойчив изотоп 223Fr (период полураспада 21,8 мин). Назван по имени … Большой Энциклопедический словарь

ФРАНЦИЙ - (символ Fr), радиоактивный, металлический элемент первой группы периодической таблицы, открыт в 1939 г. Самый тяжелый элемент ряда ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ. В натуральном виде присутствует в урановой руде, продукт разложения АКТИНИЯ. Элемент редкий,… … Научно-технический энциклопедический словарь

Франций - Fr (назв. в честь Франции, родины M. Пepe, открывшей элемент; лат. Francium * a. francium; н. Franzium; ф. francium; и. francio, francium), радиоактивный хим. элемент I группы системы Mенделеева; ат. н. 87. Cтабильных изотопов не имеет.… … Геологическая энциклопедия

ФРАНЦИЙ - (лат. Francium), Fr, радиоакт. хим. элемент 1 й группы периодич. системы элементов, ат. номер 87, относится к щелочным металлам. Наим. устойчив из всех радиоакт. элементов, встречающихся в природе. Природный Ф. состоит из b радиоактивного 223Fr… … Физическая энциклопедия

франций - сущ., кол во синонимов: 2 металл (86) элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

франций - я; ср. [лат. Francium] Химический элемент (Fr), радиоактивный щелочной металл. ◁ Франциевый, ая, ое. * * * франций (лат. Francium), химический элемент I группы периодической системы, относится к щелочным металлам. Радиоактивен, наиболее устойчив… … Энциклопедический словарь

ФРАНЦИЙ - (лат. Francium), хим. элемент I гр. периодич. системы, относится к щелочным металлам. Радиоактивен, наиб. устойчив нуклид 223Fr (период полураспада 22 мин). Назв. от Франции родины М. Перей, открывшей элемент. Один из редчайших и наименее… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Франций - Смотри Франций (Fr) … Энциклопедический словарь по металлургии

франций - francis statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminis elementas. simbolis(iai) Fr atitikmenys: lot. francium angl. francium rus. франций … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Книги

• Радиоактивные металлы франций и дубний. Методы прогнозирования физических параметров , Николаев О.С.. В книге приведены методы прогнозирования физических параметров франция и дубния. Это радиоактивные металлы седьмого периода таблицы Д. И. Менделеева. Малые периодыполураспада этих металлов… Купить за 538 грн (только Украина)
• Де Голль и голлисты. "Коннетабль" и его соратники , Владлен Максимов. Книга рассказывает о самом знаменитом французе XX века, основателе и первом президенте Пятой республики с необычной и неожиданной для российского читателя критической стороны. Автор подробно…

Франций – это элемент с атомным числом 87. Атомная масса наиболее долгоживущего изотопа – 223. Франций является радиоактивным щелочным металлом, обладает крайне выраженной химической реактивностью.

История открытия франция

Металл был открыт еще в 1939 году сотрудницей парижского Института Радия по имени Маргарита Перей. Она же - видимо, из патриотических чувств - назвала элемент в честь своей Родины. Франций был открыт при изучении искусственно полученного элемента «актиния»: было замечено нехарактерное радиоактивное свечение. Следует ради справедливости отметить, что над созданием этого элемента могли одновременно с ней работать и другие исследователи, но, как говорится, победителей не судят.

Основные характеристики

На сегодняшний день франций является одним из самых редких металлов (да и вообще химических элементов), которые встречаются в природе.

Согласно подсчетам ученых, содержание этого металла в земной коре составляет порядка 340 грамм (меньше содержится только aстата). Связано это главным образом с его физической неустойчивостью. Будучи радиоактивным, он имеет очень короткий период полураспада (у самого стабильного изотопа он составляет 22,3 минуты). Единственное, чем компенсируется его природное содержание, так это тем, что франций является промежуточным звеном распада урана-235 и тория-232. Таким образом, весь франций, который содержится в естественных условиях, является продуктом радиоактивного распада.

Как можно его получить?

Рассмотрим единственный способ получить самый стабильный изотоп франция. Это можно сделать за счет ядерной реакции золота с атомами кислорода. Все остальные способы (имеется в виду радиоактивный распад) нецелесообразны, так как получаются крайне нестабильные изотопы, которые «живут» не более нескольких минут. Получить в домашних условиях этот элемент, как и все его соединения, понятное дело, не получится (да и незачем, собственно). можно найти множество экспериментов с другими металлами.

Какие химические свойства проявляет франций?

По своим свойствам франций аналогичен цезию. Релятивистские эффекты 6p-оболочки обеспечивают связь франция с кислородом в супероксидах (например, состава FrO 2) более ковалентной, относительно супероксидов прочих элементов этой группы. С учетом максимально низкой электроотрицательности из всех ныне существующих франций характеризуется выраженной химической активностью. Все физические свойства этого элемента указаны только теоретически, так как проверить их на практике не представляется возможным по причине короткого периода «жизни» этого элемента (плотность=1,87 г/см³, t плавления=27 °C, t кипения=677 °C, удельная теплота плавления=9,385 кДж/кг). Все соединения этого элемента растворимы в воде (исключения: соли перхлорат, хлороплатинат, пикраткобальтинитрит франция). Франций всегда сокристаллизуется с веществами, в состав которых входит цезий. Наблюдается его соосаждение с нерастворимыми солями цезия (перхлоратом или кремневольфраматом цезия). Извлечение из растворов франция осуществляется:

• хлороплатинатами цезия и рубидия Cs 2 PtCl 6 и Rb 2 PtCl 6 ;
• хлоровисмутатом Cs 2 BiCl 5 , хлоростаннатом Cs 2 SnCl 6 и хлороантимонатом цезия Cs 2 SbCl 5 2,5H 2 O;
• cвободными гетерополикислотами: кремневольфрамовой и фосфорновольфрамовой.

Какое практическое значение имеет этот элемент?

Несмотря на всю свою уникальность, никакого применения на практике франций пока еще не имеет. Соответственно, в промышленности и каких-либо технологиях не используется. Причиной тому является его чрезвычайно короткий период полураспада. Есть данные, что хлорид франция может быть использован для диагностики онкологических новообразований, однако в виду значительной стоимости этого образования, подобного рода методика не может быть введена в систематическое использование. В принципе, теми же свойствами обладает цезий.

Так что и это свойство франция оказалось невостребованным: его стоимость сравнивается со стоимостью тонны платины или золота. По прогнозам ведущих специалистов, рассматриваемый элемент будет всегда иметь чисто познавательную ценность, не более того.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Франций расположен в седьмом периоде I группе главной (А) подгруппе Периодической таблицы.

Относится к элементам s -семейства. Металл. Обозначение - Fr. Порядковый номер - 87. Относительная атомная масса - 223,02 а.е.м.

Электронное строение атома франция

Атом франция состоит из положительно заряженного ядра (+87), внутри которого есть 87 протонов и 136 нейтронов, а вокруг, по семи орбитам движутся 87 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома франция.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

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

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

На внешнем электронном уровне атома франция находится 1 электрон, который является валентным (расположен на 7s- подуровне). Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Наличие одного неспаренного электрона в атоме франция свидетельствует о его способности проявлять степень окисления +1.

Валентный электрон атома франция можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), m l (магнитное) и s (спиновое):

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1