Francium

A francium kémiai elem. Vegyjele Fr, rendszáma 87. Erősen radioaktív alkálifém, asztáciumra, rádiumra és radonra bomlik. A természetben második legritkábban előforduló elem az asztácium után. Mint alkálifém, egy vegyértékelektronja van.

87 radon ← francium → rádium Cs ↑ Fr ↓ (Uue) 87 Fr Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	francium, Fr, 87
Latin megnevezés	francium
Elemi sorozat	alkálifémek
Csoport, periódus, mező	1, 7, s
Megjelenés	fémes
Atomtömeg	(223)  g/mol
Elektronszerkezet	[Rn] 7s1
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	? 1,87 g/cm³
Olvadáspont	300 K (27 °C, 80 °F)
Forráspont	? 950 K (? 677 °C, ? °F)
Olvadáshő${\displaystyle \Delta _{fus}{H}^{\ominus }}$	ca. 2 kJ/mol
Párolgáshő ${\displaystyle \Delta _{vap}{H}^{\ominus }}$	ca. 65 kJ/mol
Gőznyomás (extrapolált) P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 404 454 519 608 738 946
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	1 (erősen bázikus oxid)
Elektronegativitás	>0,79 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 380 kJ/mol
Egyebek
Mágnesség	?
Elektromos ellenállás	? 3 µΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K)  ? 15 W/(m·K)
CAS-szám	7440-73-5
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A francium izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 222Fr mest. 14,2 min β- 2,033 222Ra 223Fr 100% 22,00 min β- 1,149 221Ra α 5,430 219At
Hivatkozások

Felfedezése

1939-ben fedezte fel Marguerite Perey Párizsban, így a nevét az országról, Franciaországról kapta. A laboratóriumon kívül hihetetlen ritka, nagyon csekély mennyiségben megtalálható az urán és a tórium érceiben, melyekben folyamatosan keletkezik és tovább bomlik a ²²³Fr izotóp. Mindössze 30 g létezik a Föld kérgében, a többi izotópja teljesen mesterséges. A legnagyobb mennyiség, amit valaha összegyűjtöttek bármely izotópjából, 10000 atom volt. Érdekesség, hogy egy brit vegyészcsapat is dolgozott azon, hogy felfedezzék a franciumot. Britiumnak szerették volna elnevezni, ám mivel a franciák sikeresebbek voltak, övék lett a lehetőség.^[forrás?]

Jellemzői

A francium az utolsó elem, amit a természetben fedeztek fel. Eredeti neve aktínium K volt, mivel az aktínium (Ac) alfa-bomlásának eredménye. Jelenleg ez a legnehezebb alkálifém.

Izotópjai

Bővebben: A francium izotópjai

Jelenleg 34 izotópját (199 és 232 közötti tömegszámmal),^[1] és hét metastabil magizomerjét ismerjük.^[2] A természetben csak a francium-223 és a francium-221 fordul elő, bár utóbbi jóval ritkább.^[3]

Legstabilabb izotópja a francium-223, felezési ideje 21,8 perc,^[2] nem valószínű, hogy valaha is ennél hosszabb életű izotópot fedeznek fel vagy állítanak elő.^[4] A francium-223 az aktínium bomlási sorának ötödik tagja, az aktínium-227 leányizotópja.^[5] A francium-223 béta-bomlással rádium-223-má alakul (bomlási energiája 1149 keV), de nagyon kis részben (0,006%-ban) alfa-bomlást szenvedve asztácium-219-cé alakul (bomlási energia 5,4 MeV).^[6]

A francium-221 a neptúnium sor kilencedik tagja, az aktínium-225 leányizotópja,^[5] felezési ideje 4,8 perc,^[2] alfa-bomlással asztácium-217-té alakul (bomlási energiája 6,457 MeV).^[2]

A legbomlékonyabb alapállapotú izotóp a francium-215, ennek felezési ideje 0,12 μs, 9,54 MeV energiájú alfa-részecske kibocsátásával asztácium-211-re bomlik.^[2] Metastabil izomerje, a francium-215m még ennél is instabilabb, felezési ideje mindössze 3,5 ns.^[7]

Felhasználása

Instabilitása és ritkasága következtében kereskedelmi jelentőséggel nem rendelkezik.^{[8][9][10][5]} Biológiai kutatásokban kimutatták segítségével, hogy az alkálifémek főként a patkányok veséjében, májában és a nyálmirigyében halmozódnak föl.^[11] Kémiai^[12] és atomszerkezeti kutatásokban használják. Vizsgálták alkalmazhatóságát különböző ráktípusok kimutatására,^[11] de a gyakorlatban ez nem bizonyult hasznosíthatónak.^[9]

Viszonylag egyszerű atomszerkezete miatt speciális spektroszkópiai kísérletek végzéséhez is felhasználják, kihasználva előállítási, csapdázási és hűtési módszereit. Ezen kísérletek eredményeként pontosabb információkat nyertek a szubatomi részecskék közötti energiaszintekről és csatolási állandókról.^[13] A lézerrel csapdába ejtett francium-210 ionok által kibocsátott fény tanulmányozásával pontos adatokat nyertek az atomi energiaszintek közötti átmenetekről, melyek nagyon hasonlóak a kvantummechanika által jósolt értékekhez.^[14]

Jegyzetek

1. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC, 180–181. o. (2006. november 4.). ISBN 0-8493-0487-3
2. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC, 12. o. (2006. november 4.). ISBN 0-8493-0474-1
3. Francium, in Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. New York: Wiley-Interscience, 679. o. (2005. november 4.). ISBN 0-471-61525-0
4. McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology. McGraw-Hill Professional, 493–494. o. (2002. november 4.). ISBN 0-07-913665-6
5. Chemical Elements, in Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. New York: Wiley-Interscience, 332. o. (2005. november 4.). ISBN 0-471-61525-0
6. National Nuclear Data Center: Table of Isotopes decay data. Brookhaven National Laboratory, 1990 [2006. október 31-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. április 4.)
7. National Nuclear Data Center: Fr Isotopes. Brookhaven National Laboratory, 2003 [2007. június 30-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. április 4.)
8. Winter, Mark: Uses. Francium. The University of Sheffield. (Hozzáférés: 2007. március 25.)
9. Emsley, John. Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press, 151–153. o. (2001. november 4.). ISBN 0-19-850341-5
10. Gagnon, Steve: Francium. Jefferson Science Associates, LLC. (Hozzáférés: 2007. április 1.)
11. Price, Andy: Francium, 2004. december 20. (Hozzáférés: 2018. március 25.)
12. Haverlock, T. J. (2003. november 4.). „Selectivity of calix[4]arene-bis(benzocrown-6) in the complexation and transport of francium ion”. J Am Chem Soc 125 (5), 1126–7. o. DOI:10.1021/ja0255251. PMID 12553788.
13. Gomez, E. (2005. november 7.). „Spectroscopy with trapped francium: advances and perspectives for weak interaction studies”. Rep. Prog. Phys. 69 (1), 79–118. o. DOI:10.1088/0034-4885/69/1/R02.
14. Peterson, I. (1996. május 11.). „Creating, cooling, trapping francium atoms”. Science News 149 (19), 294. o. [2020. július 27-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:10.2307/3979560. (Hozzáférés: 2009. szeptember 11.)

Források

• Kis kémiai szótár. Fordította Hársing Lászlóné. Budapest: Gondolat. 1972. 145. o.
• Hans Breuer: Atlasz – Kémia. Fordította Ungvárai János és Ungvárainé dr. Nagy Zsuzsanna. Harmadik, javított kiadás. Budapest: Athenaeum 2000 Kiadó Kft. 2003. 93. o. ISBN 963-9471-35-6
• Dr. Otto – Albrecht Neumüller: Römpp vegyészeti lexikon. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1982. 2 kötet., 211. o. ISBN 963-10-3269-8
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw: Az elemek kémiája. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó. 2004. 1 kötet., 93–94 és 102. o. ISBN 963-19-5255-X

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Francium című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

• Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap