Francia
| Francia | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Radón | Radio → | ||||
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| Apariencia de una sustancia simple. | ||||
| Unos 200.000 átomos de francio en una trampa magneto-óptica | ||||
| Propiedades del átomo | ||||
| Nombre, símbolo, número | Francio (Fr), 87 | |||
| Masa atómica ( masa molar ) |
223.0197 a. m.e. ( g / mol ) | |||
| Configuración electrónica | [Rn] 7s 1 | |||
| Radio del átomo | 290 [1] p.m. | |||
| Propiedades químicas | ||||
| Radio de Van der Waals | 348 [2] p.m. | |||
| Radio de iones | (+1e) 179 [1] p . m. | |||
| Electronegatividad | 0,7 (escala de Pauling) | |||
| Potencial de electrodo | Franco ← Franco + -2,92 V | |||
| Estados de oxidación | 0, +1 | |||
| Energía de ionización (primer electrón) |
392,96(4,0727) [3] kJ / mol ( eV ) | |||
| Propiedades termodinámicas de una sustancia simple. | ||||
| Densidad (en n.a. ) | 2,3–2,5 [1] g/cm³ | |||
| Temperatura de fusión | 18-21°C [1] ; 291-294K _ | |||
| Temperatura de ebullición |
640-660 °C (910-930 K) [1] calculado [4] : 598 °C, 871 K |
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| Punto crítico | (calculado [4] ) 1980 ± 50 K , ? MPa | |||
| Oud. calor de fusión | ~2 kJ/mol | |||
| Oud. calor de evaporacion | ~65kJ/mol | |||
| Capacidad calorífica molar | 31,6 J/(K mol) | |||
| La red cristalina de una sustancia simple. | ||||
| Estructura de celosía |
cuerpo cúbico centrado |
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| número CAS | 7440-73-5 | |||
| 87 | Francia |
| fr(223) | |
| [Rn]7s 1 | |
Francium ( símbolo químico - Fr , del lat. Francium ) - un elemento químico del 1er grupo (según la clasificación obsoleta - el subgrupo principal del primer grupo, IA), el séptimo período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 87. El más reactivo de los metales alcalinos (y en general de todos), el metal alcalino más pesado conocido. Está prácticamente ausente en la naturaleza, no tiene isótopos estables, todos los isótopos son extremadamente radiactivos.
Historia
Este elemento fue predicho por D. I. Mendeleev (como "eca-cesio"), y fue descubierto (por su radiactividad) en 1939 por Marguerite Perey , una empleada del Radium Institute de París . En 1946, le dio el nombre en honor a su tierra natal, Francia .
Estar en la naturaleza
El francio es uno de los elementos más raros. Entre los elementos que existen constantemente en la corteza terrestre, solo el astato tiene un contenido más bajo. Todo el francio natural es radiogénico, su desintegración radiactiva se compensa con la aparición simultánea de nuevos átomos de francio como productos intermedios de desintegración del uranio-235 y el torio-232. El contenido total de francio en la corteza terrestre se estima en 340 gramos.
Isótopos
A partir de 2022, se conocen 36 isótopos de francio con números de masa de 197-233 y 7 isómeros nucleares metaestables [5] . En la naturaleza (como producto de la desintegración radiactiva del uranio-235) existe un isótopo, 223 Fr. El francio-223 (el isótopo de francio de vida más larga, con una vida media de 22,3 minutos) es una de las ramas laterales de la serie del uranio-235 radiactivo natural y se encuentra en cantidades extremadamente pequeñas en los minerales de uranio. Los estudios de las propiedades del francio se realizan con cantidades indicadoras del nucleido 223 Fr (menos de 10 −15 g), ya que debido a la falta de isótopos de vida larga del francio, es imposible obtener cantidades en peso [1] . Se forma durante la desintegración alfa del actinio-227 :
227 Ac → 223 Fr (acompañado de radiación α, probabilidad de descomposición de aproximadamente 1,4 %),
227 Ac → 227 Th (acompañado de radiación β, la probabilidad de descomposición es de alrededor del 98,6%).
El antiguo nombre del francio-223 es actinio K (AcK). Según estimaciones, su contenido de equilibrio en la corteza terrestre es de 340 g .
Conseguir
Cantidades microscópicas de francio-223 se pueden aislar químicamente de los minerales de uranio. Otros isótopos de francio se obtienen artificialmente mediante reacciones nucleares .
Una de las reacciones nucleares más comunes para obtener francio:
Curiosamente, el oro se usa en esta reacción . Esta reacción también se puede utilizar para sintetizar isótopos con números de masa de 209 y 211 (con la emisión de seis y cuatro neutrones, respectivamente). Sin embargo, todos estos isótopos se descomponen rápidamente (la vida media de 210 Fr y 211 Fr es de tres minutos, y 209 Fr es de 50 segundos).
Propiedades físicas y químicas
La configuración electrónica completa del átomo de Francia es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 1 .
El francio es similar en propiedades al cesio . Siempre co-cristaliza con sus compuestos [6] . Casi todos los compuestos de francio son solubles en agua. Los efectos relativistas de la capa 6p hacen que el enlace del francio con el oxígeno en los superóxidos, por ejemplo, de composición FrO 2 , sea más covalente que en los superóxidos de otros metales alcalinos [7] .
Dado que los investigadores solo tienen a su disposición las muestras más pequeñas que no contienen más de 10 −7 g de francio, la información sobre sus propiedades físicas solo puede determinarse mediante cálculos, basados en datos de metales alcalinos estables. Según tales cálculos, la densidad del francio a temperatura ambiente es de 1,87 g/cm³ , el punto de fusión es de 27 °C, el punto de ebullición es de 677 °C y el calor específico de fusión es de 9,385 kJ/kg [4] .
El potencial de ionización del átomo de francio-212 del estado fundamental se midió experimentalmente [3] con gran precisión en el separador de masas de núcleos radiactivos ISOLDE del CERN , donde este isótopo se produce irradiando un blanco de carburo de uranio con protones con una intensidad de hasta 10 10 átomos por segundo (haz de corriente de 2 picoamperios). En términos de longitud de onda recíproca, el potencial de ionización es 32848,872(9) cm −1 [3] , que corresponde a 4,0727409(11) eV/átomo , o 392,95976(11) kJ/mol .
Francium tiene la electronegatividad más baja de cualquier elemento actualmente conocido. En consecuencia, el francio es también el metal alcalino más reactivo.
Reacciona violentamente con el agua, formando el álcali más fuerte , hidróxido de francio FrOH. El hidruro FrH y el óxido de francio Fr 2 O se comportan como compuestos de cesio similares, es decir, reaccionan violentamente con el agua, formando un hidróxido.
Cloruro , nitrato , sulfato , fluoruro , sulfuro , hidróxido , carbonato , acetato y oxalato de francio son altamente solubles en agua [1] . Perclorato , picrato , yodato , cloroplatinato , clorobismutato , cloroantimonato , cloroestannato , nitrocobaltato de francio poco solubles [ 1] . El francio se extrae con nitrobenceno en presencia de tetrafenilborato de sodio . Co -precipita con sales de cesio simples y dobles y con sales de heteropoliácidos (silicontúngstico, fosfotúngstico, etc.) [1] .
Aplicación
Actualmente, el francio y sus compuestos tienen pocas aplicaciones prácticas debido a su corta vida media y alta radiactividad. Francium-223 se utiliza para la determinación rápida de actinio-227 en objetos naturales [8] .
Rol biológico e impacto
El francio , como el rubidio y el cesio , se acumula en los riñones, el hígado, las glándulas salivales y el tejido del sarcoma, por lo que los isótopos 223 Fr y 212 Fr se utilizan en la investigación biológica y para el diagnóstico del cáncer [8] .
Notas
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Myasoedov B.F. Francy // Enciclopedia química : en 5 volúmenes / Cap. edición N. S. Zefirov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1998. - V. 5: Triptófano - Iatroquímica. - S. 187. - 783 pág. — 10.000 copias. — ISBN 5-85270-310-9 .
- ↑ Francio . Laboratorio Nacional de Los Álamos (2011). Consultado el 26 de julio de 2012. Archivado desde el original el 28 de noviembre de 2016.
- ↑ 1 2 3 Arnold E. et al. (colaboración ISOLD). Espectroscopía de láser óptico e investigación de la estructura hiperfina de los niveles excitados de 10 2 S, 11 2 S, 8 2 D y 9 2 D en francio // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. - 1990. - 28 de octubre ( vol. 23 , núm. 20 ). - Pág. 3511-3520 . — ISSN 0953-4075 . -doi : 10.1088 / 0953-4075/23/20/014 . Archivado desde el original el 14 de julio de 2021.
- ↑ 1 2 3 Kozhitov LV, Kol'tsov VB, Kol'tsov AV Evaluación de la tensión superficial del francio líquido // Materiales inorgánicos. — vol. 39 , edición. 11 _ - P. 1138-1141 . -doi : 10.1023/A : 1027389223381 .
- ↑ Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. La evaluación Nubase2020 de propiedades nucleares // Chinese Physics C . - 2021. - Vol. 45 , edición. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . -doi : 10.1088 / 1674-1137/abddae .
- ↑ Winter, Configuración electrónica de Mark . francio _ La Universidad de Sheffield. Consultado el 18 de abril de 2007. Archivado desde el original el 9 de marzo de 2005.
- ↑ Thayer, John S. Química de los elementos del grupo principal más pesados (neopr.) . - 2010. - S. 81. - doi : 10.1007/9781402099755_2 .
- ↑ 1 2 Lavrukhina, 1966 , p. 266.
Literatura
- Lavrukhina A. K. , Pozdnyakov A. A. Química analítica de tecnecio, prometio, astato y francio. - M. : Nauka, 1966. - S. 260-301. — 308 pág. - 3200 copias.
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