โครงสร้างอะตอมของฝรั่งเศส ธาตุแฟรนเซียม สมบัติ การสกัด และการใช้สีโลหะของฝรั่งเศส ฝรั่งเศส

ในบรรดาองค์ประกอบที่อยู่ท้ายตารางธาตุของ D.I. Mendeleev มีองค์ประกอบที่ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญเคยได้ยินและรู้มามาก แต่ก็มีองค์ประกอบที่แม้แต่นักเคมีก็สามารถบอกเล่าได้เพียงเล็กน้อย ในอดีตได้แก่ เรดอน (หมายเลข 86) และเรเดียม (หมายเลข 88) อย่างที่สองคือเพื่อนบ้านในตารางธาตุ ธาตุหมายเลข 87 - ฝรั่งเศส

ฝรั่งเศสมีความน่าสนใจด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก ฝรั่งเศสเป็นโลหะอัลคาไลที่หนักที่สุดและออกฤทธิ์มากที่สุด

ประการที่สอง ฝรั่งเศสถือได้ว่าเป็นองค์ประกอบที่ไม่เสถียรที่สุดในบรรดาองค์ประกอบร้อยแรกของตารางธาตุ ไอโซโทปที่มีอายุยาวนานที่สุดในฝรั่งเศส 223 Fr มีครึ่งชีวิตเพียง 22 นาที การรวมกันที่หาได้ยากเช่นนี้ในองค์ประกอบหนึ่งของกิจกรรมทางเคมีสูงและมีความเสถียรทางนิวเคลียร์ต่ำทำให้เกิดความยากลำบากในการค้นพบและการศึกษาองค์ประกอบนี้

ฝรั่งเศสกำลังมองอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์สตรีมักไม่มีความสุขที่ได้ค้นพบองค์ประกอบใหม่ๆ ทุกคนรู้จักชื่อของ Marie Sklodowska-Curie ผู้ค้นพบเรเดียมและพอโลเนียม ที่รู้จักกันดีคือ Ida Noddak (Tacke) ผู้ค้นพบรีเนียม การค้นพบองค์ประกอบหมายเลข 87 มีความเกี่ยวข้องกับชื่อของผู้หญิงอีกคนหนึ่ง - Marguerite Peret หญิงชาวฝรั่งเศสซึ่งเป็นนักเรียนของ Marie Sklodowska-Curie เมื่อวันที่ 9 มกราคม พ.ศ. 2482 เธอ;

ประกาศการค้นพบองค์ประกอบหมายเลข 87 อย่างไรก็ตาม ให้เราย้อนกลับไปเกือบ 70 ปีและพิจารณาประวัติความเป็นมาของการค้นพบองค์ประกอบนี้โดยละเอียดยิ่งขึ้น

มีความเป็นไปได้ที่จะดำรงอยู่และคุณสมบัติพื้นฐานของธาตุหมายเลข 87 อยู่ ทำนายโดย D.I. Mendeleev ในปี พ.ศ. 2414 ในบทความเรื่อง "ระบบธรรมชาติขององค์ประกอบและการประยุกต์เพื่อระบุคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ยังไม่ถูกค้นพบ" ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารของสมาคมเคมีกายภาพแห่งรัสเซียเขาเขียนว่า: "จากนั้นในแถวที่สิบเราสามารถคาดหวังพื้นฐานเพิ่มเติมได้ องค์ประกอบที่เป็นของกลุ่ม I, II และ III . อันแรกควรสร้างออกไซด์ R2O อันที่สอง - RO และอันที่สาม - R2O3 ตัวแรกจะคล้ายกับซีเซียม ตัวที่สองจะคล้ายกับแบเรียม และแน่นอนว่าออกไซด์ทั้งหมดของพวกมันจะต้องมีลักษณะเป็นฐานที่มีพลังมากที่สุด”

ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของอีโคเซียมในตารางธาตุ คาดว่าโลหะเองจะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากซีเซียมละลายที่ 28 ° C เนื่องจากมีปฏิกิริยาสูง จึงควรพบอีเคซีเซียมบนบกทั้งหมดในรูปแบบเท่านั้น ของเกลือซึ่งตามความสามารถในการละลายของมันควรจะเหนือกว่าเกลือของโลหะอัลคาไลอื่น ๆ เนื่องจากเมื่อย้ายจากลิเธียมไปเป็นซีเซียมความสามารถในการละลายของเกลือจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 ล้มเหลวในการค้นพบองค์ประกอบที่น่าสนใจนี้

หลังจากการค้นพบเพื่อนบ้านที่มีกัมมันตภาพรังสีของธาตุ 87 ก็เห็นได้ชัดว่ามันจะต้องมีกัมมันตภาพรังสีด้วย แต่สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้สถานการณ์ชัดเจนขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหาธาตุที่ 87 สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ครั้งแรกสันนิษฐานว่ามีอยู่ในธรรมชาติของไอโซโทปที่เสถียรหรือมีอายุยืนยาวของธาตุนี้ และด้วยเหตุนี้จึงค้นหาธาตุนี้ในแร่ธาตุและความเข้มข้นของโลหะอัลคาไล ในทะเลและมหาสมุทร ในขี้เถ้าของหญ้าแห้งและเห็ด ในกากน้ำตาลและซิการ์ ขี้เถ้า. นักวิทยาศาสตร์กลุ่มที่สองซึ่งมุ่งเน้นไปที่กัมมันตภาพรังสีของธาตุหมายเลข 87 มองหามันจากการสลายตัวของธาตุข้างเคียง

เมื่อค้นหาเอ็กเคเซียมในทะเลและมหาสมุทร น้ำจากทะเลเดดซีซึ่งล้างดินแดนปาเลสไตน์เป็นที่สนใจเป็นพิเศษ จากการสำรวจพบว่าน้ำทะเลนี้มีไอออนของโลหะอัลคาไล ฮาโลเจน และองค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณมาก “เป็นไปไม่ได้ที่จะจมน้ำในทะเลเดดซี” นิตยสารยอดนิยมรายงาน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ I. Friend ซึ่งไปที่ส่วนเหล่านี้ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2468 สนใจอย่างอื่น เขาเขียนว่า “เมื่อหลายปีก่อนแล้ว” เขาเขียน “เกิดขึ้นกับฉันว่าถ้าเอเคซีเซียมสามารถดำรงอยู่ได้อย่างถาวร มันก็อาจพบได้ในทะเลเดดซี”

องค์ประกอบทั้งหมดยกเว้นองค์ประกอบที่เป็นด่างถูกลบออกจากตัวอย่างน้ำ โลหะอัลคาไลคลอไรด์ถูกแยกโดยการตกตะกอนแบบเศษส่วน เอคาซีเซียมคลอไรด์ควรละลายได้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยรังสีเอกซ์ที่ดำเนินการในขั้นตอนสุดท้ายไม่ได้เป็นเช่นนั้น ทำให้สามารถตรวจจับเอ็กคาเซียได้

อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าก็มีรายงานหลายฉบับปรากฏในวรรณกรรมเกี่ยวกับการค้นพบองค์ประกอบที่ 87 แต่รายงานทั้งหมดไม่ได้รับการยืนยันในเวลาต่อมา ในปี ค.ศ. 1926 นักเคมีชาวอังกฤษ เจ. ดรูว์ส และเอฟ. ลอริงรายงานว่าพวกเขาได้สังเกตเห็นเส้นของเอ็กเคเซียมในรูปแบบการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ของแมงกานีสซัลเฟต และเสนอชื่อ "อัลคาลิเนียม" สำหรับองค์ประกอบที่ค้นพบใหม่ ในปี 1929 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน F. Allison ได้ใช้วิธีการวิเคราะห์แมกนีโตออปติกที่ผิดพลาดโดยพื้นฐาน ค้นพบร่องรอยขององค์ประกอบ 87 ในแร่โลหะอัลคาไลหายาก - ซามาร์สไคต์ พอลลูไซต์ และเลพิโดไลต์ เขาตั้งชื่อธาตุ "ของเขา" ว่าเวอร์จิเนียม ในปี 1931 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน J. Papish และ E. Weiner ดูเหมือนจะแยก excasium ออกจากแร่ samarskite และในปี 1937 G. Hulubey นักเคมีชาวโรมาเนียได้ค้นพบ excesium ในแร่ pollucite และตั้งชื่อมันว่า Moldavium แต่การค้นพบทั้งหมดนี้ไม่สามารถยืนยันได้เนื่องจากผู้ค้นพบอัลคาลิเนียมเวอร์จิเนียและมอลโดวาไม่ได้คำนึงถึงคุณสมบัติที่สำคัญของเอ็กเคเซียมอย่างน้อยที่สุดนั่นคือกัมมันตภาพรังสีของมัน

อย่างไรก็ตาม ความล้มเหลวยังรบกวนนักวิทยาศาสตร์กลุ่มที่สองในการค้นหาองค์ประกอบที่ 87 จากผลิตภัณฑ์สลายตัวของกลุ่มกัมมันตภาพรังสี ไม่มีตระกูลกัมมันตรังสีใดที่รู้จักในเวลานั้น - ยูเรเนียม-238 (4 n+2) ยูเรเนียม-235 (4 n+ 3) และทอเรียม-232 (4 n) - เส้นของการแปลงกัมมันตรังสีไม่ผ่านไอโซโทปขององค์ประกอบที่ 87 นี่อาจมีสาเหตุสองประการ: องค์ประกอบหมายเลข 87 เป็นสมาชิกของแถวที่หายไป (4 n + 1),

หรือกระบวนการสลายกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียม-238 หรือยูเรเนียม-235 ในส่วนของเรเดียม-พอโลเนียมยังไม่มีการศึกษาอย่างละเอียด อันที่จริงในช่วงเริ่มต้นของการศึกษาซีรีส์ยูเรเนียม-238 อย่างละเอียดยิ่งขึ้น พบว่าไอโซโทป 214 Bi สามารถสลายตัวได้สองวิธี: สลายตัวด้วยอัลฟา, เปลี่ยนเป็น 210 Tl, หรือสลายตัวเบตา, กลายเป็น 214 โป ไอโซโทป ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสลายตัวแบบกิ่งก้านหรือทางแยกกัมมันตภาพรังสี เราอาจคาดหวังได้ว่าจะมีส้อมที่คล้ายกันในบริเวณเรเดียม-พอโลเนียม

รายงานแรกของการค้นพบธาตุ 87 ซึ่งเป็นผลจากการสลายกัมมันตภาพรังสีปรากฏในปี พ.ศ. 2456 และเป็นของนักเคมีชาวอังกฤษ J. Cranston เมื่อทำงานกับการเตรียม 227 Ac เขาค้นพบการมีอยู่ของรังสีอัลฟาที่อ่อนแอในไอโซโทปนี้ (นอกเหนือจากรังสีบีตาที่รู้จักก่อนหน้านี้) อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของอัลฟาที่ 227 Ac มันจะกลายเป็นไอโซโทปขององค์ประกอบที่ 87 - 224 87 น่าเสียดายที่ข้อความของแครนสตันไม่มีใครสังเกตเห็น

หนึ่งปีต่อมา นักรังสีเคมีชาวออสเตรียสามคน ได้แก่ เมเยอร์ เฮสส์ และพาเนธ ได้สังเกตเห็นปรากฏการณ์การสลายตัวแบบกิ่งก้านของไอโซโทป 227 Ac ซึ่งอยู่ในซีรีส์ยูเรเนียม-235 (4 n+ 3) พวกเขาค้นพบอนุภาคแอลฟาที่มีความยาวเส้นทางในอากาศ 3.5 ซม. “อนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของรังสีอัลฟาของสารที่มีฤทธิ์เป็นเบตา 227 Ac” พวกเขาให้เหตุผลว่า “...ผลจากการสลายตัวต้องเป็นไอโซโทปของธาตุ 87 ”

อย่างไรก็ตาม หลายคนปฏิบัติต่อข้อสรุปของนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ด้วยความไม่ไว้วางใจ สาเหตุหลักมาจากความจริงที่ว่ากิจกรรมอัลฟาที่สังเกตได้นั้นอ่อนแอมากและนี่เต็มไปด้วยความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการเตรียมแอกทิเนียม-227 อาจมีส่วนผสมของโปรแทกติเนียม และโปรแทกติเนียมสามารถปล่อยอนุภาคอัลฟาที่คล้ายกันได้

นอกเหนือจากงานทดลองเหล่านี้แล้ว การวิจัยเชิงทฤษฎีของนักเคมีโอเดสซา D. Dobroserdov ยังเป็นที่สนใจอีกด้วย ในปี 1925 เขาได้ตีพิมพ์ข้อความในวารสารเคมียูเครน ซึ่งเขาได้แสดงความคิดที่น่าสนใจเกี่ยวกับน้ำหนักอะตอม คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของธาตุที่ 87 และที่ใดและด้วยวิธีใดที่เราควรมองหา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเขาเน้นย้ำว่า excasium “ต้องเป็นธาตุที่มีกัมมันตภาพรังสีมากอย่างแน่นอน” อย่างไรก็ตาม Dobroserdov ทำผิดพลาดอย่างน่าเสียดายในการสันนิษฐานว่ากัมมันตภาพรังสีที่ทราบของโพแทสเซียมและรูบิเดียมนั้นอธิบายได้จากการมี excesium อยู่ในนั้น

ในกรณีที่นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียค้นพบองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติที่น่าสนใจดังกล่าว Dobroserdov ตั้งใจจะเรียกมันว่ารัสเซีย

ในปีต่อมา มีผลงานสองชิ้นปรากฏขึ้นพร้อมกัน: นักรังสีเคมีที่โดดเด่น O. Hahn (เยอรมนี) และ D. Hevesy (ฮังการี) พยายามพิสูจน์การมีอยู่ของ excasium ในชุดกัมมันตภาพรังสี เฮเวซีศึกษาการสลายตัวของรังสีอัลฟาที่ 228 Ac และ 227 Ac เช่นเดียวกับการสลายตัวของเบต้าของไอโซโทปของเรดอน และแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการสลายตัวของเบต้าของรังสีไอโซโทปขององค์ประกอบที่ 87 จะไม่เกิดขึ้น และในระหว่างการสลายตัวของแอกทิเนียม- 228 ถ้าไอโซโทป 224 ก่อตัวเป็น 87 ปริมาณของมันควรจะน้อยกว่า 1/200000 ของจำนวนแกน 228 Ac เดิม

12 ปีที่ผ่านมา และในปลายปี พ.ศ. 2481 Margarita Pere นักเคมีชาวฝรั่งเศส ซึ่งเป็นพนักงานของสถาบัน Paris Radium ได้เริ่มค้นหาธาตุที่ 87 จากการทดลองซ้ำของ Meyer, Hess และ Paneth เธอยังได้ค้นพบอนุภาคอัลฟ่าโดยธรรมชาติด้วยระยะ 3.5 ซม. เพื่อพิสูจน์ว่าอนุภาคลึกลับเหล่านี้ปล่อยออกมาจากแอคติเนียมไม่ใช่โปรแทกติเนียม Pere ได้ชำระล้างดอกไม้ทะเลอย่างระมัดระวังจากสิ่งสกปรกและผลิตภัณฑ์รุ่นลูก โดยการตกตะกอนร่วมกับเตตระวาเลนต์ซีเรียมไฮดรอกไซด์ เธอได้กำจัดกัมมันตภาพรังสีซึ่งเป็นไอโซโทปของทอเรียมออกจากสารละลาย ไอโซโทปของเรเดียมได้มาจากแบเรียมคาร์บอเนต และแอกทิเนียมกับแลนทานัมไฮดรอกไซด์

สุราแม่ที่เหลืออยู่หลังการบำบัดอาจมีเพียงเกลืออัลคาไลน์และแอมโมเนียมเท่านั้น และดูเหมือนว่าจะไม่มีกัมมันตภาพรังสี อย่างไรก็ตาม กิจกรรมเบตาถูกตรวจพบอย่างชัดเจนในสารตกค้างของการระเหยที่มีครึ่งชีวิต 22 นาที เห็นได้ชัดว่ากิจกรรมนี้เกี่ยวข้องกับธาตุอัลคาไลน์บางชนิด อาจสันนิษฐานได้ว่ามันเกิดขึ้นเนื่องจากการสลายอัลฟาของแอกทิเนียม และตามกฎการกระจัด เป็นของนิวเคลียสขององค์ประกอบหมายเลข 87 เพื่อพิสูจน์สิ่งนี้ กิจกรรมถูกถ่ายโอนไปยังตะกอนพร้อมกับซีเซียมเปอร์คลอเรต กิจกรรมของผลึกซีเซียมเปอร์คลอเรตที่เป็นผลลัพธ์ก็ลดลงเช่นกันโดยมีครึ่งชีวิตที่ 22 นาที

ดังนั้น เปเรจึงค้นพบว่ามีทางแยกกัมมันตภาพรังสีใน 227 Ac: ในกรณีที่สลายตัว 1.2% การปล่อยอนุภาคอัลฟาจะทำให้เกิดตัวปล่อยเบต้าที่มีคุณสมบัติเป็นโลหะอัลคาไลหนักและมีครึ่งชีวิต 22 นาที:

การทำงานที่ยาวนานและอุตสาหะประสบความสำเร็จ และในวันที่ 9 กันยายน พ.ศ. 2482 เปเรได้ประกาศการค้นพบธาตุหมายเลข 87 ตามระบบการตั้งชื่อที่ใช้สำหรับธาตุกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ เธอจึงเลือกชื่อ "แอกทิเนียม-K" สำหรับธาตุนั้น ต่อมาในปี พ.ศ. 2489 เปเรตั้งชื่อองค์ประกอบที่เธอค้นพบแฟรนเซียมเพื่อเป็นเกียรติแก่บ้านเกิดของเธอ และในปี พ.ศ. 2492 สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์นานาชาติ (IUPAC) ได้อนุมัติชื่อนี้และสัญลักษณ์คุณพ่อ

มีการศึกษาอย่างไร

นอกจาก 223 Fr แล้ว ปัจจุบันเราทราบไอโซโทปของธาตุหมายเลข 87 หลายชนิดแล้ว แต่มีเพียง 223 Fr ในธรรมชาติในปริมาณที่เห็นได้ชัดเจน เมื่อใช้กฎการสลายตัวของกัมมันตรังสี เราสามารถคำนวณได้ว่ายูเรเนียมธรรมชาติหนึ่งกรัมประกอบด้วย 4-10 -18 กรัมของ 223 Fr. ซึ่งหมายความว่า France-223 ประมาณ 500 กรัมอยู่ในสมดุลของกัมมันตภาพรังสีกับมวลยูเรเนียมของโลกทั้งหมด มีไอโซโทปอีกสองไอโซโทปของธาตุหมายเลข 87 ในปริมาณที่น้อยมากบนโลก - 224 Fr (สมาชิกของตระกูลทอเรียมกัมมันตภาพรังสี) และ 221 Fr โดยธรรมชาติแล้วแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะพบองค์ประกอบบนโลกที่มีปริมาณสำรองทั่วโลกไม่ถึงกิโลกรัม ดังนั้นการศึกษาทั้งหมดเกี่ยวกับประเทศฝรั่งเศสและสารประกอบบางส่วนจึงได้ดำเนินการเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์เทียม

เป็นเวลานานแล้วที่แฟรนเซียม-223 เป็นไอโซโทปเดียวที่ใช้ในการทดลองเพื่อศึกษาคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบหมายเลข 87 ดังนั้น โดยธรรมชาติแล้ว นักเคมีจึงมองหาวิธีการเร่งการแยกตัวจาก 227Ac ในปี 1953 M. Pere และนักรังสีเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อดัง J. Adlov ได้พัฒนาวิธีการด่วนสำหรับการแยกไอโซโทปนี้โดยใช้โครมาโตกราฟีแบบกระดาษ

ในวิธีนี้ สารละลาย 227 Ac ที่มี 223 Fr จะถูกนำไปใช้กับปลายเทปกระดาษ ซึ่งแช่อยู่ในสารละลายสำหรับชะล้าง เมื่อสารละลายเคลื่อนที่ไปตามเทปกระดาษ องค์ประกอบรังสีจะถูกกระจายไปตามเทปนั้น 223 Fr ซึ่งเป็นโลหะอัลคาไล เคลื่อนที่ไปตามด้านหน้าของตัวทำละลายและสะสมตัวช้ากว่าองค์ประกอบอื่นๆ ต่อมา Adlov เสนอให้ใช้สารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อน a-ธีโนอิลไตรฟลูออโรอะซิโตน (TTA) เพื่อแยก 223 Fr เมื่อใช้วิธีการที่อธิบายไว้ จะสามารถแยก France-223 บริสุทธิ์ได้ภายใน 10-40 นาที เนื่องจากครึ่งชีวิตสั้นคุณจึงสามารถใช้ยานี้ได้ไม่เกินสองชั่วโมงหลังจากนั้นจึงสร้างผลิตภัณฑ์ลูกสาวจำนวนมากที่เห็นได้ชัดเจนและคุณต้องล้างฝรั่งเศสออกจากพวกเขาหรือแยกออกอีกครั้ง

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการเร่งไอออนและการสร้างไซโคลตรอน ทำให้วิธีการใหม่ในการผลิตฝรั่งเศสได้รับการพัฒนา เมื่อเป้าหมายทอเรียมหรือยูเรเนียมถูกฉายรังสีด้วยโปรตอนพลังงานสูง จะเกิดไอโซโทปของฝรั่งเศสขึ้น แฟรนเซียม-212 ที่มีอายุยาวนานที่สุดคือครึ่งชีวิต 19.3 นาที ในเวลา 15 นาทีของการฉายรังสียูเรเนียมหนึ่งกรัมด้วยลำโปรตอนที่มีพลังงาน 660 MeV ที่ซินโครไซโคลตรอนของห้องปฏิบัติการปัญหานิวเคลียร์ของสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ใน Dubna 5 10 -13 กรัมของ France-212 ถูกสร้างขึ้น โดยมีกิจกรรมการสลายตัว 2.5 10 7 ต่อนาที

การแยกฝรั่งเศสออกจากเป้าหมายที่ได้รับรังสีเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก ในระยะเวลาอันสั้นจะต้องแยกออกจากส่วนผสมที่มีองค์ประกอบเกือบทั้งหมดในตารางธาตุ วิธีการแยกฝรั่งเศสออกจากยูเรเนียมฉายรังสีได้รับการพัฒนาโดยนักรังสีเคมีของสหภาพโซเวียต A.K. Lavrukhina, A.A. Pozdnyakov และ S.S. Rodin และจากทอเรียมฉายรังสี - โดยนักรังสีเคมีชาวอเมริกัน E. Hyde การแยกโดยประเทศฝรั่งเศสขึ้นอยู่กับการตกตะกอนร่วมกับเกลือที่ไม่ละลายน้ำ (ซีเซียมเปอร์คลอเรตหรือซีเซียมซิลิโคตุงสเตต) หรือด้วยกรดซิลิโคทังสติกอิสระ เวลาสกัดสำหรับประเทศฝรั่งเศสโดยใช้วิธีนี้คือ 25-30 นาที

อีกวิธีหนึ่งในการได้รับฝรั่งเศสนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อเป้าหมายที่ทำจากตะกั่ว แทลเลียม หรือทองคำถูกฉายรังสีด้วยไอออนที่มีประจุทวีคูณของโบรอน คาร์บอน หรือนีออน โดยถูกเร่งด้วยไซโคลตรอนหรือเครื่องเร่งเชิงเส้น คู่เป้าหมาย-กระสุนปืนต่อไปนี้เหมาะสม: Pb + B; ทล+ซี; อู + เน ตัวอย่างเช่น แฟรนเซียม-212 เกิดจากการฉายรังสีฟอยล์สีทองด้วยไอออนนีออน-22 ด้วยพลังงาน 140 MeV:

79 197 Au + 10 22 Ne = 89 219 Ac = 87 212 Fr + 2 4 เขา + 3 0 1 n

วิธีที่สะดวกและรวดเร็วที่สุดสำหรับการแยกไอโซโทปจากทองคำที่ถูกฉายรังสีได้รับการพัฒนาโดยนักรังสีเคมีชาวโซเวียต N. Maltseva และ M. Shalaevsky ฝรั่งเศสสกัดด้วยไนโตรเบนซีนโดยมีเตตราฟีนิลบอเรตจากคอลัมน์ที่เต็มไปด้วยซิลิกาเจล

เมื่อใช้วิธีการทั้งหมดนี้ จะได้ไอโซโทป 18 ไอโซโทปของฝรั่งเศสที่มีเลขมวลตั้งแต่ 203 ถึง 213 และตั้งแต่ 218 ถึง 224

เนื่องจากไม่สามารถรับฝรั่งเศสได้ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ ค่าคงที่เคมีกายภาพจึงมักถูกคำนวณโดยคำนึงถึงคุณสมบัติของสมาชิกที่เหลือของกลุ่มโลหะอัลคาไล มีการคำนวณว่าจุดหลอมเหลวของฝรั่งเศสอยู่ที่ประมาณ 8°C และจุดเดือดประมาณ 620°C

การทดลองทั้งหมดเพื่อศึกษาคุณสมบัติทางเคมีของแฟรนเซียมดำเนินการตามธรรมชาติ โดยมีธาตุนี้ในปริมาณน้อยมาก สารละลายบรรจุฝรั่งเศสเพียง 10 -13 – 10 -9 กรัม ที่ความเข้มข้นดังกล่าว กระบวนการที่เรามักลืมเมื่อต้องรับมือกับสารปริมาณมากอาจกลายเป็นสิ่งสำคัญได้ ตัวอย่างเช่น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีสามารถ "สูญหาย" จากสารละลาย ซึ่งถูกดูดซับบนผนังของภาชนะ บนพื้นผิวของตะกอน บนสิ่งสกปรกที่อาจเกิดขึ้น... ดังนั้นดูเหมือนว่าเมื่อศึกษาคุณสมบัติของแฟรนเซียม ควรดำเนินการด้วยสารละลายที่มีความเข้มข้นมากขึ้น แต่ในกรณีนี้ ปัญหาใหม่เกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการกัมมันตภาพรังสีและไอออไนซ์

ถึงแม้จะมีความยากลำบาก แต่ก็ยังได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของฝรั่งเศส การตกตะกอนร่วมกันของฝรั่งเศสกับสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำหลายชนิดได้รับการศึกษาอย่างครบถ้วนที่สุด มันถูกพาออกไปจากสารละลายโดยซีเซียมและรูบิเดียมคลอโรพลาทิเนต Cs2PtCl6 และ Rb2PtCl6, คลอโรบิสมูเทต Cs2BiCl6, คลอโรสแตนเนต Cs2SnCl6 และซีเซียม คลอโรแอนติโมเนต Cs2SbCl6 2.5H2O เช่นเดียวกับเฮเทอโรโพลิเอซิดอิสระ - ซิลิกอนทังสเตนและฟอสโฟตุงสติก

ฝรั่งเศสดูดซับได้ง่ายบนเรซินแลกเปลี่ยนไอออน (ตัวแลกเปลี่ยนซัลโฟนิกไอออนบวก) จากสารละลายที่เป็นกลางและเป็นกรดเล็กน้อย ด้วยความช่วยเหลือของเรซินเหล่านี้ ทำให้ง่ายต่อการแยกฝรั่งเศสออกจากองค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ นั่นอาจเป็นความสำเร็จทั้งหมด

แน่นอนว่าไม่มีใครคาดหวังได้ว่าในทางปฏิบัติจะมีการใช้องค์ประกอบหมายเลข 87 อย่างแพร่หลาย และยังมีประโยชน์จากฝรั่งเศสอีกด้วย ประการแรกด้วยความช่วยเหลือ (โดยการแผ่รังสี) คุณสามารถระบุการมีอยู่ของแอกทิเนียมในวัตถุธรรมชาติได้อย่างรวดเร็ว ประการที่สอง ฝรั่งเศสหวังที่จะใช้มันเพื่อวินิจฉัยโรคซาร์โคมาในระยะเริ่มแรก มีการทดลองเบื้องต้นเพื่อศึกษาพฤติกรรมของฝรั่งเศสในร่างกายของหนู พบว่าฝรั่งเศสคัดเลือกสะสมในเนื้องอกและในระยะแรกของโรค ผลลัพธ์เหล่านี้น่าสนใจมาก แต่มีเพียงอนาคตเท่านั้นที่จะบอกได้ว่าพวกเขาจะสามารถนำมาใช้ในการปฏิบัติงานด้านเนื้องอกวิทยาได้หรือไม่

แฟรนเซียมเป็นองค์ประกอบที่มีเลขอะตอม 87 มวลอะตอมของไอโซโทปที่มีอายุยาวนานที่สุดคือ 223 แฟรนเซียมเป็นโลหะอัลคาไลกัมมันตภาพรังสีและมีปฏิกิริยาเคมีเด่นชัดมาก

ประวัติศาสตร์การค้นพบฝรั่งเศส

โลหะดังกล่าวถูกค้นพบในปี 1939 โดยพนักงานของ Paris Radium Institute ชื่อ Margarita Perey เห็นได้ชัดว่าเธอไม่มีความรู้สึกรักชาติจึงตั้งชื่อองค์ประกอบนี้เพื่อเป็นเกียรติแก่มาตุภูมิของเธอ แฟรนเซียมถูกค้นพบในระหว่างการศึกษาธาตุที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์ “แอกทิเนียม”: สังเกตเห็นการเรืองแสงของกัมมันตภาพรังสีที่ไม่เคยมีมาก่อน เพื่อความเป็นธรรม ควรสังเกตว่านักวิจัยคนอื่นสามารถทำงานร่วมกับเธอในการสร้างองค์ประกอบนี้ได้ แต่อย่างที่พวกเขาพูด ผู้ชนะจะไม่ถูกตัดสิน

ลักษณะสำคัญ

ปัจจุบัน แฟรนเซียมเป็นหนึ่งในโลหะที่หายากที่สุด (และองค์ประกอบทางเคมีโดยทั่วไป) ที่พบในธรรมชาติ

ตามการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ ปริมาณโลหะนี้ในเปลือกโลกอยู่ที่ประมาณ 340 กรัม (มีเพียงแอสทาทีนเท่านั้นที่มีน้อยกว่า) สาเหตุหลักมาจากความไม่มั่นคงทางกายภาพของเขา เนื่องจากมีกัมมันตภาพรังสี จึงมีครึ่งชีวิตสั้นมาก (ไอโซโทปที่เสถียรที่สุดมี 22.3 นาที) สิ่งเดียวที่ชดเชยปริมาณตามธรรมชาติก็คือความจริงที่ว่าแฟรนเซียมเป็นตัวกลางในการสลายตัวของยูเรเนียม-235 และทอเรียม-232 ดังนั้นแฟรนเซียมทั้งหมดที่พบตามธรรมชาติเป็นผลจากการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี

ฉันจะได้รับมันได้อย่างไร?

ลองพิจารณาวิธีเดียวที่จะได้รับไอโซโทปแฟรนเซียมที่เสถียรที่สุด ซึ่งสามารถทำได้โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ของทองคำกับอะตอมออกซิเจน วิธีการอื่นๆ ทั้งหมด (หมายถึงการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี) นั้นทำไม่ได้จริง เนื่องจากพวกมันผลิตไอโซโทปที่ไม่เสถียรอย่างยิ่งซึ่ง “มีชีวิตอยู่” ได้ไม่เกินสองสามนาที แน่นอนว่าคุณไม่สามารถรับธาตุนี้ที่บ้านได้ เช่นเดียวกับสารประกอบอื่นๆ (และไม่มีเหตุผลที่จะรับ) เราสามารถค้นพบการทดลองมากมายกับโลหะชนิดอื่นได้

แฟรนเซียมมีคุณสมบัติทางเคมีอะไรบ้าง?

คุณสมบัติของแฟรนเซียมคล้ายกับซีเซียม ผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพของเปลือก 6p ทำให้มั่นใจได้ว่าพันธะระหว่างแฟรนเซียมกับออกซิเจนในซูเปอร์ออกไซด์ (เช่น องค์ประกอบ FrO 2) นั้นมีโควาเลนต์มากกว่าเมื่อเทียบกับซูเปอร์ออกไซด์ขององค์ประกอบอื่นๆ ในกลุ่มนี้ เมื่อพิจารณาถึงค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ที่ต่ำที่สุดของฟรังก์ที่มีอยู่ในปัจจุบันทั้งหมด จึงมีลักษณะของกิจกรรมทางเคมีที่เด่นชัด คุณสมบัติทางกายภาพทั้งหมดของธาตุนี้ระบุไว้ในทางทฤษฎีเท่านั้น เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะทดสอบในทางปฏิบัติเนื่องจากธาตุนี้มีช่วง "ชีวิต" ที่สั้น (ความหนาแน่น = 1.87 ก./ซม.³ การหลอมละลาย t = 27 °C การเดือด t = 677 °C ความร้อนจำเพาะของฟิวชัน=9.385 กิโลจูล/กก.) สารประกอบทั้งหมดของธาตุนี้สามารถละลายได้ในน้ำ (ยกเว้น: เกลือเปอร์คลอเรต, คลอโรพลาทิเนต, พิเครต โคบอลติไนไตรท์ แฟรนเซียม) แฟรนเซียมจะตกผลึกร่วมกับสารที่มีซีเซียมอยู่เสมอ มีการตกตะกอนร่วมกับเกลือซีเซียมที่ไม่ละลายน้ำ (ซีเซียมเปอร์คลอเรตหรือซีเซียมซิลิโคตุงสเตต) ทำการสกัดแฟรนเซียมจากสารละลาย:

• ซีเซียมและรูบิเดียมคลอโรพลาทิเนต Cs 2 PtCl 6 และ Rb 2 PtCl 6 ;
• คลอโรบิสมูเทต Cs 2 BiCl 5, คลอโรสเตเนต Cs 2 SnCl 6 และซีเซียม คลอโรแอนติโมเนต Cs 2 SbCl 5 2.5H 2 O;
• เฮเทอโรโพลีแอซิดอิสระ: ซิลิโคทังสติกและฟอสโฟทังสติก

องค์ประกอบนี้มีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างไร?

แม้จะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว แต่ฝรั่งเศสก็ยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ในทางปฏิบัติ ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้ในอุตสาหกรรมหรือเทคโนโลยีใดๆ เหตุผลก็คือค่าครึ่งชีวิตที่สั้นมาก มีหลักฐานว่าแฟรนเซียมคลอไรด์สามารถใช้ในการวินิจฉัยเนื้องอกด้านเนื้องอกวิทยาได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูงในการก่อตัวนี้ เทคนิคประเภทนี้จึงไม่สามารถนำมาใช้อย่างเป็นระบบได้ โดยหลักการแล้ว ซีเซียมก็มีคุณสมบัติเหมือนกัน

ดังนั้นทรัพย์สินของฟรังก์นี้จึงกลายเป็นว่าไม่มีการอ้างสิทธิ์: ราคาของมันถูกเปรียบเทียบกับราคาแพลตตินัมหรือทองคำหนึ่งตัน ตามที่ผู้เชี่ยวชาญชั้นนำระบุ องค์ประกอบที่เป็นปัญหาจะมีคุณค่าทางปัญญาล้วนๆ เสมอ ไม่มีอะไรเพิ่มเติม

ในบรรดาธาตุที่อยู่ท้ายตารางธาตุ D.I. Mendeleev มีเรื่องที่ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญเคยได้ยินและรู้มามาก แต่ก็มีเรื่องที่แม้แต่นักเคมีก็สามารถบอกเล่าได้เพียงเล็กน้อย ในอดีตได้แก่ เรดอน (หมายเลข 86) และเรเดียม (หมายเลข 88) หนึ่งในนั้นคือเพื่อนบ้านของพวกเขาในตารางธาตุ ธาตุหมายเลข 87 - แฟรนเซียม แฟรนเซียมมีความน่าสนใจด้วยเหตุผลสองประการ ประการแรก มันเป็นโลหะอัลคาไลที่หนักที่สุดและมีความว่องไวที่สุด ประการที่สอง แฟรนเซียมถือได้ว่าเป็นธาตุที่ไม่เสถียรมากที่สุดในบรรดาธาตุร้อยแรกของตารางธาตุ ไอโซโทปที่มีอายุยาวนานที่สุด แฟรนเซียม 223 Fr มีครึ่งชีวิตเพียง 22 นาที การรวมกันที่หาได้ยากเช่นนี้ในองค์ประกอบหนึ่งของกิจกรรมทางเคมีสูงและมีความเสถียรทางนิวเคลียร์ต่ำทำให้เกิดความยากลำบากในการค้นพบและการศึกษาองค์ประกอบนี้

พวกเขาค้นหาฝรั่งเศสอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์สตรีมักไม่ค่อยมีโชคลาภในการค้นพบองค์ประกอบใหม่ๆ ทุกคนรู้จักชื่อของ Marie Skłodowska-Curie ผู้ค้นพบเรเดียมและพอโลเนียม ที่รู้จักกันดีคือ Ida Noddak (Tacke) ผู้ค้นพบรีเนียม การค้นพบองค์ประกอบหมายเลข 87 มีความเกี่ยวข้องกับชื่อของผู้หญิงอีกคนหนึ่ง - Marguerite Peret หญิงชาวฝรั่งเศสซึ่งเป็นนักเรียนของ Marie Sklodowska-Curie เมื่อวันที่ 9 มกราคม พ.ศ. 2482 เธอได้ประกาศการค้นพบธาตุหมายเลข 87 อย่างไรก็ตาม ให้เราย้อนกลับไปเกือบ 70 ปีและพิจารณาประวัติความเป็นมาของการค้นพบองค์ประกอบนี้โดยละเอียดยิ่งขึ้น

ความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่และคุณสมบัติพื้นฐานขององค์ประกอบหมายเลข 87 ถูกทำนายโดย D.I. เมนเดเลเยฟ. ในปี พ.ศ. 2414 ในบทความเรื่อง "ระบบธรรมชาติขององค์ประกอบและการประยุกต์เพื่อบ่งชี้คุณสมบัติขององค์ประกอบที่ยังไม่ได้ค้นพบ" ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารสมาคมเคมีกายภาพแห่งรัสเซียเขาเขียนว่า: "จากนั้นในแถวที่สิบเรายังสามารถคาดหวังพื้นฐานได้ องค์ประกอบที่อยู่ในกลุ่ม I, II และ III อันแรกควรสร้างออกไซด์ R 2 O อันที่สอง - RO และอันที่สาม - R 2 O 3 ตัวแรกจะคล้ายกับซีเซียม ตัวแรกจะคล้ายกับแบเรียม และแน่นอนว่าออกไซด์ทั้งหมดของพวกมันจะต้องมีลักษณะเป็นฐานที่มีพลังมากที่สุด”

เมื่อพิจารณาจากตำแหน่งของซีเซียมในตารางธาตุ เราอาจคาดหวังได้ว่าโลหะนั้นจะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากซีเซียมจะละลายที่อุณหภูมิ 28°C เนื่องจากปฏิกิริยาสูงจึงควรพบ excesium บนบกทั้งหมดในรูปแบบของเกลือเท่านั้นซึ่งในการละลายควรเกินเกลือของโลหะอัลคาไลอื่น ๆ เนื่องจากเมื่อย้ายจากลิเธียมไปเป็นซีเซียมความสามารถในการละลายของเกลือจะเพิ่มขึ้น

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 ล้มเหลวในการค้นพบองค์ประกอบที่น่าสนใจนี้

หลังจากการค้นพบเพื่อนบ้านที่มีกัมมันตภาพรังสีของธาตุหมายเลข 87 ก็เห็นได้ชัดว่ามันจะต้องมีกัมมันตภาพรังสีด้วย แต่สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้สถานการณ์ชัดเจนขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหาธาตุที่ 87 สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ครั้งแรกสันนิษฐานว่ามีอยู่ในธรรมชาติของไอโซโทปที่เสถียรหรือมีอายุยืนยาวของธาตุนี้ และด้วยเหตุนี้จึงค้นหาธาตุนี้ในแร่ธาตุและความเข้มข้นของโลหะอัลคาไล ในทะเลและมหาสมุทร ในขี้เถ้าของหญ้าแห้งและเห็ด ในกากน้ำตาลและซิการ์ ขี้เถ้า. นักวิทยาศาสตร์กลุ่มที่สองซึ่งมุ่งเน้นไปที่กัมมันตภาพรังสีของธาตุหมายเลข 87 มองหามันจากการสลายตัวของธาตุข้างเคียง

เมื่อค้นหาเอ็กเคเซียมในทะเลและมหาสมุทร น้ำจากทะเลเดดซีซึ่งล้างดินแดนปาเลสไตน์เป็นที่สนใจเป็นพิเศษ จากการสำรวจพบว่าน้ำทะเลนี้มีไอออนของโลหะอัลคาไล ฮาโลเจน และองค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณมาก “เป็นไปไม่ได้ที่จะจมน้ำในทะเลเดดซี” นิตยสารยอดนิยมรายงาน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ I. Friend ซึ่งไปที่ส่วนเหล่านี้ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2468 สนใจอย่างอื่น เขาเขียนว่า “เมื่อหลายปีก่อน ผมคิดไว้ว่าถ้าเอเคซีเซียมสามารถดำรงอยู่ได้อย่างถาวร มันก็อาจพบได้ในทะเลเดดซี”

องค์ประกอบทั้งหมดยกเว้นองค์ประกอบที่เป็นด่างถูกลบออกจากตัวอย่างน้ำ โลหะอัลคาไลคลอไรด์ถูกแยกโดยการตกตะกอนแบบเศษส่วน เอคาซีเซียมคลอไรด์ควรละลายได้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยรังสีเอกซ์ที่ดำเนินการในขั้นตอนสุดท้ายไม่อนุญาตให้ตรวจพบการขับถ่าย

อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าก็มีรายงานหลายฉบับปรากฏในวรรณกรรมเกี่ยวกับการค้นพบองค์ประกอบที่ 87 แต่รายงานทั้งหมดไม่ได้รับการยืนยันในเวลาต่อมา ในปี ค.ศ. 1926 นักเคมีชาวอังกฤษ เจ. ดรูว์ส และเอฟ. ลอริงรายงานว่าพวกเขาได้สังเกตเห็นเส้นของเอ็กเคเซียมในรูปแบบการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ของแมงกานีสซัลเฟต และเสนอชื่อ "อัลคาลิเนียม" สำหรับองค์ประกอบที่ค้นพบใหม่ ในปี 1929 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน F. Allison ได้ใช้วิธีการวิเคราะห์แมกนีโตออปติกที่ผิดพลาดโดยพื้นฐาน ค้นพบร่องรอยขององค์ประกอบ 87 ในแร่โลหะอัลคาไลหายาก - พอลลูไซต์และเลพิโดไลต์ เขาตั้งชื่อธาตุ "ของเขา" ว่าเวอร์จิเนียม ในปี 1931 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน J. Papish และ E. Weiner ดูเหมือนจะแยก excasium ออกจากแร่ samarskite และในปี 1937 G. Hulubey นักเคมีชาวโรมาเนียได้ค้นพบ excesium ในแร่ pollucite และตั้งชื่อมันว่า Moldavium แต่การค้นพบทั้งหมดนี้ไม่สามารถยืนยันได้เนื่องจากผู้ค้นพบอัลคาลิเนียมเวอร์จิเนียและมอลโดวาไม่ได้คำนึงถึงคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ excasium นั่นก็คือกัมมันตภาพรังสีของมัน

อย่างไรก็ตาม ความล้มเหลวยังรบกวนนักวิทยาศาสตร์กลุ่มที่สองในการค้นหาองค์ประกอบที่ 87 จากผลิตภัณฑ์สลายตัวของกลุ่มกัมมันตภาพรังสี ไม่มีตระกูลกัมมันตรังสีใดที่รู้จักในเวลานั้น - ยูเรเนียม 238 (4 n+2) ยูเรเนียม-235 (4 n+ 3) และทอเรียม-232 (4 n) – เส้นของการแปลงกัมมันตภาพรังสีไม่ผ่านไอโซโทปขององค์ประกอบที่ 87 นี่อาจมีสาเหตุสองประการ: องค์ประกอบหมายเลข 87 เป็นสมาชิกของแถวที่หายไป (4 n+1) หรือกระบวนการสลายกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียม-238 หรือยูเรเนียม-235 ในส่วนของเรเดียม-พอโลเนียมยังไม่มีการศึกษาอย่างละเอียดถี่ถ้วน อันที่จริงในช่วงเริ่มต้นของการศึกษาซีรีส์ยูเรเนียม-238 อย่างละเอียดยิ่งขึ้น พบว่าไอโซโทป 214 Bi สามารถสลายตัวได้สองวิธี: สลายตัวด้วยอัลฟา, เปลี่ยนเป็น 210 Tl, หรือสลายตัวเบตา, กลายเป็น 214 โป ไอโซโทป ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสลายตัวแบบกิ่งก้านหรือทางแยกของกัมมันตภาพรังสี ใครๆ ก็คาดหวังว่าจะมีส้อมที่คล้ายกันในส่วนเรเดียม-โพโลเนียม

รายงานแรกของการค้นพบธาตุ 87 ซึ่งเป็นผลจากการสลายกัมมันตภาพรังสีปรากฏในปี พ.ศ. 2456 และเป็นของนักเคมีชาวอังกฤษ J. Cranston เมื่อทำงานกับการเตรียม 228 Ac เขาค้นพบการมีอยู่ของรังสีอัลฟาที่อ่อนแอในไอโซโทปนี้ (นอกเหนือจากรังสีบีตาที่รู้จักก่อนหน้านี้) อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของอัลฟา 228 Ac กลายเป็นไอโซโทปขององค์ประกอบที่ 87 - 224 87 น่าเสียดายที่ข้อความของแครนสตันไม่มีใครสังเกตเห็น

หนึ่งปีต่อมา นักรังสีเคมีชาวออสเตรียสามคน ได้แก่ เมเยอร์ เฮสส์ และพาเนธ ได้สังเกตเห็นปรากฏการณ์การสลายตัวแบบกิ่งก้านของไอโซโทป 227 Ac ซึ่งอยู่ในซีรีส์ยูเรเนียม-235 (4 n+ 3) พวกเขาค้นพบอนุภาคแอลฟาที่มีความยาวเส้นทางในอากาศ 3.5 ซม. “อนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของรังสีอัลฟาของสารที่มีฤทธิ์เป็นเบตา 227 Ac” พวกเขาให้เหตุผลว่า “...ผลจากการสลายตัวต้องเป็นไอโซโทปของธาตุ 87 ”

อย่างไรก็ตาม หลายคนปฏิบัติต่อข้อสรุปของนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ด้วยความไม่ไว้วางใจ สาเหตุหลักมาจากความจริงที่ว่ากิจกรรมอัลฟาที่สังเกตได้นั้นอ่อนแอมากและนี่เต็มไปด้วยความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการเตรียมแอกทิเนียม-227 อาจมีส่วนผสมของโปรแทกติเนียม และโปรแทกติเนียมสามารถปล่อยอนุภาคอัลฟาที่คล้ายกันได้

นอกเหนือจากงานทดลองเหล่านี้แล้ว การวิจัยเชิงทฤษฎีของนักเคมีโอเดสซา D. Dobroserdov ยังเป็นที่สนใจอีกด้วย ในปีพ.ศ. 2468 ในวารสารเคมียูเครน เขาได้ตีพิมพ์ข้อความซึ่งเขาแสดงความคิดที่น่าสนใจเกี่ยวกับมูลค่าของน้ำหนักอะตอม คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของธาตุที่ 87 และที่ใดและด้วยวิธีใดที่เราควรมองหา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเขาเน้นย้ำว่า excasium “ต้องเป็นธาตุที่มีกัมมันตภาพรังสีมากอย่างแน่นอน” อย่างไรก็ตาม Dobroserdov ทำผิดพลาดอย่างน่าเสียดายในการสันนิษฐานว่ากัมมันตภาพรังสีที่ทราบของโพแทสเซียมและรูบิเดียมนั้นอธิบายได้จากการมี excesium อยู่ในนั้น

ในกรณีที่นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียค้นพบองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติที่น่าสนใจเช่นนี้ Dobroserdov เสนอให้เรียกมันว่ารัสเซีย

ในปีต่อมา มีผลงานสองชิ้นปรากฏขึ้นพร้อมกัน: นักรังสีเคมีที่โดดเด่น O. Hahn (เยอรมนี) และ D. Hevesy (ฮังการี) พยายามพิสูจน์การมีอยู่ของ excasium ในชุดกัมมันตภาพรังสี เฮเวซีศึกษาการสลายตัวของรังสีอัลฟาที่ 228 Ac และ 227 Ac เช่นเดียวกับการสลายเบตาของธาตุที่ปล่อยออกมา - ไอโซโทปของเรดอน และแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการสลายตัวของเบต้าของรังสีที่ปล่อยออกมา ไอโซโทปของธาตุที่ 87 จะไม่เกิดขึ้น และในระหว่างการสลายตัวของ แอกทิเนียม-228 ถ้าไอโซโทป 224 ก่อตัวเป็น 87 ปริมาณของมันควรจะน้อยกว่า 1/200,000 ของจำนวนแกน 228 Ac เดิม

12 ปีที่ผ่านมา และในปลายปี พ.ศ. 2481 Margarita Pere นักเคมีชาวฝรั่งเศส ซึ่งเป็นพนักงานของสถาบัน Paris Radium ได้เริ่มค้นหาธาตุที่ 87 จากการทดลองของ Meyer, Hess และ Paquette ซ้ำ เธอยังค้นพบอนุภาคอัลฟ่าโดยธรรมชาติด้วยระยะ 3.5 ซม. เพื่อพิสูจน์ว่าอนุภาคลึกลับเหล่านี้ปล่อยออกมาจากแอกทิเนียม ไม่ใช่โพรแทกติเนียม Pere ได้ชำระล้างดอกไม้ทะเลอย่างระมัดระวังจากสิ่งสกปรกและผลิตภัณฑ์รุ่นลูก โดยการตกตะกอนร่วมกับเตตระวาเลนต์ซีเรียมไฮดรอกไซด์ เธอได้กำจัดกัมมันตภาพรังสีซึ่งเป็นไอโซโทปของทอเรียมออกจากสารละลาย ไอโซโทปของเรเดียมได้มาจากแบเรียมคาร์บอเนต และแอกทิเนียมกับแลนทานัมไฮดรอกไซด์

สุราแม่ที่เหลืออยู่หลังการบำบัดอาจมีเพียงเกลืออัลคาไลน์และแอมโมเนียมเท่านั้น และดูเหมือนว่าจะไม่มีกัมมันตภาพรังสี อย่างไรก็ตาม กิจกรรมเบตาถูกตรวจพบอย่างชัดเจนในสารตกค้างของการระเหยที่มีครึ่งชีวิต 22 นาที เห็นได้ชัดว่ากิจกรรมนี้เกี่ยวข้องกับธาตุอัลคาไลน์บางชนิด สันนิษฐานได้ว่ามันเกิดขึ้นจากการสลายอัลฟาของแอกทิเนียม และตามกฎการกระจัด เป็นของนิวเคลียสของธาตุหมายเลข 87 เพื่อพิสูจน์สิ่งนี้ เปเรจึงย้ายแอคติวิตีไปเป็นตะกอนพร้อมกับซีเซียมเปอร์คลอเรต กิจกรรมของผลึกซีเซียมเปอร์คลอเรตที่เป็นผลลัพธ์ก็ลดลงเช่นกันโดยมีครึ่งชีวิตที่ 22 นาที

ดังนั้น เปเรจึงค้นพบว่ามีทางแยกกัมมันตภาพรังสีใน 227 Ac: ในกรณีที่สลายตัว 1.2% การปล่อยอนุภาคอัลฟาจะทำให้เกิดตัวปล่อยเบต้าที่มีคุณสมบัติเป็นโลหะอัลคาไลหนักและมีครึ่งชีวิต 22 นาที:

การทำงานอันยาวนานและอุตสาหะจบลงด้วยความสำเร็จ และในวันที่ 9 กันยายน พ.ศ. 2482 เปเรได้ประกาศการค้นพบธาตุหมายเลข 87 เพื่อให้สอดคล้องกับระบบการตั้งชื่อที่ใช้สำหรับองค์ประกอบรังสีธรรมชาติ เธอจึงเลือกชื่อ "แอกทิเนียม-K" สำหรับองค์ประกอบดังกล่าว ต่อมาในปี พ.ศ. 2489 เปเรตั้งชื่อองค์ประกอบที่เธอค้นพบแฟรนเซียมเพื่อเป็นเกียรติแก่บ้านเกิดของเธอ และในปี พ.ศ. 2492 สหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์นานาชาติ (IUPAC) ได้อนุมัติชื่อนี้และสัญลักษณ์คุณพ่อ

มีการศึกษาอย่างไร

นอกจาก 223 Fr แล้ว ยังทราบไอโซโทปของธาตุหมายเลข 87 หลายไอโซโทปอีกด้วย แต่มีเพียง 223 Fr ในธรรมชาติในปริมาณที่เห็นได้ชัดเจน เมื่อใช้กฎการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี สามารถคำนวณได้ว่ายูเรเนียมธรรมชาติหนึ่งกรัมประกอบด้วย 223 Fr 4·10 –18 กรัม ซึ่งหมายความว่า France-223 ประมาณ 500 กรัมอยู่ในสมดุลของกัมมันตภาพรังสีกับมวลยูเรเนียมบนโลกทั้งหมด มีไอโซโทปอีกสองไอโซโทปของธาตุหมายเลข 87 ในปริมาณที่น้อยมากบนโลก - 224 Fr (สมาชิกของตระกูลทอเรียมกัมมันตภาพรังสี) และ 221 Fr โดยธรรมชาติแล้วแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะพบองค์ประกอบบนโลกที่มีปริมาณสำรองทั่วโลกไม่ถึงกิโลกรัม ดังนั้น การศึกษาแฟรนเซียมและสารประกอบบางส่วนทั้งหมดจึงดำเนินการกับผลิตภัณฑ์เทียม

เป็นเวลานานแล้วที่แฟรนเซียม-223 เป็นไอโซโทปเดียวที่ใช้ในการทดลองเพื่อศึกษาคุณสมบัติทางเคมีของธาตุหมายเลข 87 ดังนั้น โดยธรรมชาติแล้ว นักเคมีจึงมองหาวิธีการเร่งการแยกมันออกจาก 227 Ac ในปี 1953 M. Pere และ J. Adlov นักรังสีเคมีชาวฝรั่งเศสผู้โด่งดังในปัจจุบันได้พัฒนาวิธีการด่วนสำหรับการแยกไอโซโทปนี้โดยใช้โครมาโตกราฟีแบบกระดาษ ในวิธีนี้ สารละลาย 227 Ac ที่มี 223 Fr จะถูกนำไปใช้กับปลายเทปกระดาษ ซึ่งแช่อยู่ในสารละลายสำหรับชะล้าง เมื่อสารละลายเคลื่อนที่ไปตามเทปกระดาษ องค์ประกอบรังสีจะถูกกระจายไปตามเทปนั้น 223 Fr ซึ่งเป็นโลหะอัลคาไล เคลื่อนที่ไปตามด้านหน้าของตัวทำละลายและสะสมตัวช้ากว่าองค์ประกอบอื่นๆ ต่อมา Adlov เสนอให้ใช้สารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อน α-ธีโนอิลไตรฟลูออโรอะซิโตน (TTA) เพื่อแยก 223 Fr ด้วยวิธีการที่อธิบายไว้ ทำให้สามารถแยก France-223 บริสุทธิ์ได้ภายใน 10...40 นาที เนื่องจากครึ่งชีวิตสั้นคุณสามารถทำงานกับยานี้ได้ไม่เกินสองชั่วโมงหลังจากนั้นจะมีการสร้างผลิตภัณฑ์ลูกสาวจำนวนมากที่เห็นได้ชัดเจนและคุณต้องทำให้แฟรนเซียมบริสุทธิ์จากพวกมันหรือแยกออกอีกครั้ง

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการเร่งไอออน ทำให้มีการพัฒนาวิธีการใหม่ในการผลิตแฟรนเซียม เมื่อทอเรียมหรือยูเรเนียมเป้าหมายถูกฉายรังสีด้วยโปรตอนพลังงานสูง จะเกิดไอโซโทปของแฟรนเซียมขึ้นเช่นกัน แฟรนเซียม-212 ที่มีอายุยาวนานที่สุดคือครึ่งชีวิต 19.3 นาที ในเวลา 15 นาทีของการฉายรังสียูเรเนียม 1 กรัมด้วยลำโปรตอนที่มีพลังงาน 660 MeV ที่ซินโครไซโคลตรอนของห้องปฏิบัติการปัญหานิวเคลียร์ของ Joint Institute for Nuclear Research ใน Dubna, 5·10 –13 กรัมของ France-212 ด้วย เกิดกิจกรรมที่ 2.5·10 7 การสลายตัวต่อนาที

การแยกแฟรนเซียมออกจากเป้าหมายที่ได้รับรังสีเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนมาก ในระยะเวลาอันสั้นจะต้องแยกออกจากส่วนผสมที่มีองค์ประกอบเกือบทั้งหมดในตารางธาตุ วิธีการแยกแฟรนเซียมจากยูเรเนียมฉายรังสีหลายวิธีได้รับการพัฒนาโดยนักรังสีเคมีแห่งสหภาพโซเวียต A.K. Lavrukhina, A.A. Pozdnyakov และ S.S. มาตุภูมิและจากทอเรียมฉายรังสี - นักรังสีเคมีชาวอเมริกันอี. ไฮด์ การแยกแฟรนเซียมขึ้นอยู่กับการตกตะกอนร่วมกับเกลือที่ไม่ละลายน้ำ (ซีเซียมเปอร์คลอเรตหรือซีเซียมซิลิโคตุงสเตต) หรือด้วยกรดซิลิโคทังสติกอิสระ เวลาสกัดแฟรนเซียมโดยใช้วิธีการเหล่านี้คือ 25...30 นาที

อีกวิธีหนึ่งในการผลิตแฟรนเซียมขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อเป้าหมายที่ทำจากตะกั่ว แทลเลียม หรือทองคำถูกฉายรังสีด้วยไอออนที่มีประจุทวีคูณของโบรอน คาร์บอน หรือนีออน โดยถูกเร่งด้วยไซโคลตรอนหรือเครื่องเร่งเชิงเส้น คู่เป้าหมาย-กระสุนปืนต่อไปนี้เหมาะสม: Pb + B; T1 + C; อู + เน ตัวอย่างเช่น แฟรนเซียม-212 เกิดขึ้นจากการฉายรังสีฟอยล์สีทองด้วยไอออนนีออน-22 ที่มีพลังงาน 140 MeV:

197 79 AU + 22 10 Ne → 212 87 Fr + 4 2 He + 3 1 0 n.

วิธีที่สะดวกและรวดเร็วที่สุดในการแยกไอโซโทปแฟรนเซียมออกจากทองคำที่ถูกฉายรังสีได้รับการพัฒนาโดยนักรังสีเคมีชาวโซเวียต N. Maltseva และ M. Shalaevsky แฟรนเซียมถูกสกัดด้วยไนโตรเบนซีนโดยมีเตตราฟีนิลบอเรตอยู่ในคอลัมน์ที่เต็มไปด้วยซิลิกาเจล

เมื่อใช้วิธีการทั้งหมดนี้ จะได้ไอโซโทปของแฟรนเซียม 18 ไอโซโทปที่มีเลขมวลตั้งแต่ 203 ถึง 213 และตั้งแต่ 218 ถึง 224

เนื่องจากไม่สามารถรับแฟรนเซียมได้ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ ค่าคงที่เคมีกายภาพจึงมักถูกคำนวณโดยคำนึงถึงคุณสมบัติของสมาชิกที่เหลือของกลุ่มโลหะอัลคาไล มีการคำนวณว่าจุดหลอมเหลวของแฟรนเซียมอยู่ที่ประมาณ 8°C และจุดเดือดอยู่ที่ประมาณ 620°C

การทดลองทั้งหมดเพื่อศึกษาคุณสมบัติทางเคมีของแฟรนเซียมดำเนินการตามธรรมชาติ โดยมีธาตุนี้ในปริมาณน้อยมาก สารละลายมีแฟรนเซียมเพียง 10 –13 ...10 –9 กรัม ที่ความเข้มข้นดังกล่าว กระบวนการที่เรามักลืมเมื่อต้องรับมือกับสารปริมาณมากอาจกลายเป็นสิ่งสำคัญได้ ตัวอย่างเช่น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีสามารถ "สูญหาย" จากสารละลาย ซึ่งถูกดูดซับบนผนังของภาชนะ บนพื้นผิวของตะกอน บนสิ่งสกปรกที่อาจเกิดขึ้น... ดังนั้นดูเหมือนว่าเมื่อศึกษาคุณสมบัติของแฟรนเซียม ควรดำเนินการด้วยสารละลายที่มีความเข้มข้นมากขึ้น แต่ในกรณีนี้ ปัญหาใหม่เกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการกัมมันตภาพรังสีและไอออไนซ์

ถึงแม้จะมีความยากลำบาก แต่ก็ยังได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของแฟรนเซียม การตกตะกอนร่วมกันของแฟรนเซียมกับสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำหลายชนิดได้รับการศึกษาอย่างครบถ้วนที่สุด มันถูกพาออกไปจากสารละลายโดยซีเซียมและรูบิเดียมคลอโรพลาทิเนต Cs 2 PtCl 6 และ Rb 2 PtCl 6, คลอโรบิสมูเทต Cs 2 BiCl 5, คลอโรสตาเนต Cs 2 SnCl 6 และซีเซียม คลอโรแอนติโมเนต Cs 2 SbCl 5 2.5H 2 O เช่นเดียวกับเฮเทอโรโพลิเอซิดอิสระ - ซิลิโคทังสเตนและฟอสฟอรัส-ทังสเตน

แฟรนเซียมสามารถดูดซับได้ง่ายบนเรซินแลกเปลี่ยนไอออน (ตัวแลกเปลี่ยนซัลโฟนิกไอออนบวก) จากสารละลายที่เป็นกลางและเป็นกรดเล็กน้อย ด้วยความช่วยเหลือของเรซินเหล่านี้ ทำให้ง่ายต่อการแยกแฟรนเซียมออกจากองค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ นั่นอาจเป็นความสำเร็จทั้งหมด

แน่นอนว่าไม่มีใครคาดหวังได้ว่าในทางปฏิบัติจะมีการใช้องค์ประกอบหมายเลข 87 อย่างแพร่หลาย และยังมีประโยชน์จากฝรั่งเศสอีกด้วย ประการแรกด้วยความช่วยเหลือ (โดยการแผ่รังสี) คุณสามารถระบุการมีอยู่ของแอกทิเนียมในวัตถุธรรมชาติได้อย่างรวดเร็ว ประการที่สอง พวกเขาหวังว่าจะใช้แฟรนเซียมในการวินิจฉัยโรคซาร์โคมาในระยะเริ่มแรก มีการทดลองเบื้องต้นเพื่อศึกษาพฤติกรรมของแฟรนเซียมในร่างกายของหนู พบว่าแฟรนเซียมสะสมแบบคัดเลือกในเนื้องอก รวมถึงในระยะแรกของโรคด้วย ผลลัพธ์เหล่านี้น่าสนใจมาก แต่มีเพียงอนาคตเท่านั้นที่จะบอกได้ว่าพวกเขาจะสามารถนำมาใช้ในการปฏิบัติงานด้านเนื้องอกวิทยาได้หรือไม่

(Francium; จากชื่อฝรั่งเศส), Fr - สารเคมีกัมมันตภาพรังสี องค์ประกอบของกลุ่มที่ 1 ของระบบองค์ประกอบเป็นระยะ ที่. n. 87. ไม่มีไอโซโทปเสถียร ได้รับไอโซโทปกัมมันตรังสี 18 ไอโซโทปที่มีเลขมวลตั้งแต่ 204 ถึง 224 และครึ่งชีวิตตั้งแต่ 5 10 -3 วินาที (218Fr) ถึง 23 นาที (212Fr) การมีอยู่ของ F. และนักบุญบางคนของเขาถูกทำนายโดยชาวรัสเซีย (พ.ศ. 2413) นักวิทยาศาสตร์ D.I. Mendeleev เรียกองค์ประกอบที่ไม่รู้จักในขณะนั้นว่า ecacesium Ekacesium ถูกค้นพบในปี 1939 ในประเทศฝรั่งเศส นักวิจัย M. Perey ขณะศึกษาการสลายกัมมันตภาพรังสีของแอกทิเนียมที่เรียกว่า "แอกทิเนียมเค" ในปี พ.ศ. 2492 "actinium K" ได้เปลี่ยนชื่อเป็นแฟรนเซียม 223Fr และ 221Fr พบได้ในธรรมชาติ โดยไอโซโทป 223Fr เป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายกัมมันตภาพรังสีของแอกทิเนียม 227Ac ยูเรเนียมธรรมชาติ 1 เมตรประกอบด้วย 227Ac 0.2 มก. และ 223Fr 3.8 10 -10 กรัม แฟรนเซียมเป็นธาตุที่หนักที่สุดในบรรดาโลหะอัลคาไล รัศมีอะตอม 12.83 A. รัศมีไอออน Fr+ คือ 1.80 A. ความหนาแน่น (อุณหภูมิ 20° C) 2.44 g/cm3; จุดหลอมเหลว 20° C; อย่าต้มที่อุณหภูมิ 630° C; ความจุความร้อน 0.0338 cal/g-deg; ความต้านทานไฟฟ้า (อุณหภูมิ 18 C) 45 10-6 ohm-cm.

ตามเคมีครับ แฟรนเซียมศักดิ์สิทธิ์เป็นอะนาล็อกที่สมบูรณ์ของรูบิเดียมและซีเซียม ฟลูออไรด์ไฮดรอกไซด์ คลอไรด์ ไนเตรต ซัลเฟต ซัลไฟด์ คาร์บอเนต อะซิเตต และ F. oxalate สามารถละลายได้ในน้ำสูง เปอร์คลอเรต, พิเครต, ไอโอเดต, คลอโรพลาทิเนต, คลอโรบิสมูเทต, คลอโร-แอนติโมเนต, คลอโรสแตนเนตและโคบอลติไนไตรท์ F. รวมถึงเกลือคู่ Fr9Bi2I9 และเกลือแฟรนเซียมที่มีเฮเทอโรโพลีแอซิดละลายในน้ำได้ไม่ดี แฟรนเซียมถูกแยกได้โดยวิธีการต่างๆ จากผลิตภัณฑ์สลายตัวของ 227Ac จากแร่เรซินยูเรเนียม จากผลิตภัณฑ์ของการฉายรังสีทอเรียมและยูเรเนียมด้วยโปรตอนเร็ว รวมถึงจากผลิตภัณฑ์ของการฉายรังสีทองคำด้วยไอออน 22Ne เมื่อแยกฟอสฟอรัสออกจากผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของ 227Ac สารละลายแอคติเนียมคลอไรด์ที่เป็นน้ำจะถูกต้มด้วยโซเดียมคาร์บอเนตที่มากเกินไป ตะกอนจะถูกกรองออก กรดไฮโดรคลอริกจะถูกเติมลงในกรองและต้มอีกครั้งเพื่อทำลายไอออนคาร์บอเนต จากนั้นจึงเติมแลนทานัมและแบเรียมคลอไรด์, โพแทสเซียมและแอมโมเนียมโครเมตจำนวนเล็กน้อย หลังจากนั้น ตะกอนโครเมตจะถูกกรองออก และสิ่งกรองที่มี 223Fr จะถูกทำให้เข้มข้นโดยการระเหย เพื่อแยกแฟรนเซียมออกจากสารละลายที่มีสารประกอบอื่น ๆ เรซินแลกเปลี่ยนไอออน วิธีการอิเล็กโตรโฟรีซิส โครมาโตกราฟี ฯลฯ ที่นอกเหนือไปจากเกลือฟอสฟอรัส ถูกนำมาใช้ ไอโซโทป 223Fr ใช้ในการวิจัยทางชีววิทยา

ลักษณะองค์ประกอบ

สิ่งหนึ่งที่แน่นอนก็คือ เวเลนซ์อิเล็กตรอนของมันอยู่ที่ 7ส -ออร์บิทัล และรัศมีอะตอมนั้นใหญ่ที่สุดในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมดของตารางธาตุ แฟรนเซียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีกัมมันตภาพรังสี มันไม่มีไอโซโทปที่เสถียร และไอโซโทปที่ทราบกันว่ามีอายุสั้นและสลายตัวและเปล่งออกมาอย่างรวดเร็วβ -รังสี (อิเล็กตรอน) มีเพียงประมาณ 500 กรัมทั่วโลก

คุณสมบัติของสสารเชิงเดี่ยวและสารประกอบ

ข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับคุณสมบัติของแฟรนเซียมได้มาจากการคาดการณ์โดยอาศัยผลลัพธ์ของการตกตะกอนร่วมกับองค์ประกอบอื่นๆ ในทางเคมี Ig เป็นอะนาล็อกที่ใกล้เคียงที่สุดของซีเซียม ในขณะที่แฟรนเซียมนั้นมีอิเล็กโตรบวกมากกว่าด้วยซ้ำ สถานะออกซิเดชันที่เสถียรเพียงสถานะเดียวคือ +1

การรับและการใช้งาน

แฟรนเซียมได้มาในรูปของสารประกอบเท่านั้นโดยการแยกจากแอกทิเนียม การใช้การแยกการแลกเปลี่ยนไอออนบนคอลัมน์เรซิน« Dowex-50" สามารถรับแฟรนเซียมบริสุทธิ์ 95% ในระดับจุลภาคได้ อย่างไรก็ตาม ครึ่งชีวิตของมันคือ 22 นาที กล่าวคือ หลังจากแต่ละช่วงเวลาดังกล่าว ปริมาณจะลดลงครึ่งหนึ่ง ยังไม่พบแอปพลิเคชันใด ๆ การปล่อยคลื่นวิทยุจากฝรั่งเศสช่วยในการค้นหา สิ่งตีพิมพ์ปรากฏว่าอ้างว่ากัมมันตภาพรังสีของแฟรนเซียมอาจมีประโยชน์ในการวินิจฉัยโรคมะเร็ง โดยสามารถเลือกสะสมในเนื้องอกได้ในระยะแรกของการพัฒนา

คุณกำลังอ่านบทความเกี่ยวกับหัวข้อของประเทศฝรั่งเศส

แฟรนเซียมเป็นหนึ่งในสี่องค์ประกอบของตารางธาตุของเมนเดเลเยฟที่ถูกค้นพบว่า "เป็นสิ่งสุดท้าย" อันที่จริงภายในปี 1925 เซลล์ทั้งหมดของตารางองค์ประกอบถูกเติมเต็ม ยกเว้น 43, 61, 85 และ 87 ความพยายามหลายครั้งในการค้นหาองค์ประกอบที่หายไปเหล่านี้ยังคงไม่ประสบความสำเร็จมาเป็นเวลานาน ธาตุ 87 (เอคา-ซีเซียมของเมนเดเลเยฟ) ถูกค้นหาจากแร่ซีเซียมเป็นหลัก โดยหวังว่าจะพบว่ามันเป็นบริวารของซีเซียม ในปี 1929 แอลลิสันและเมอร์ฟี่รายงานการค้นพบอีซีเซียมในแร่เลปิโดไลต์ พวกเขาตั้งชื่อองค์ประกอบใหม่ว่า virginium เพื่อเป็นเกียรติแก่รัฐสหรัฐอเมริกา - บ้านเกิดของ Allison ในปี 1939 คูลูเป่ยค้นพบธาตุ 87 ในพอลลักซ์ และตั้งชื่อให้มันว่ามอลดาเวียม ผู้เขียนคนอื่นรายงานการค้นพบเอคา-ซีเซียม 87 และการรวบรวมชื่อของมันถูกทำให้อุดมด้วยอัลคาลิเนียมและรัสเซียม อย่างไรก็ตามการค้นพบทั้งหมดนี้ผิด ในปี 1939 Perey จากสถาบัน Curie ในปารีสมีส่วนร่วมในการทำให้การเตรียมแอกทิเนียม (Ac-227) บริสุทธิ์จากผลิตภัณฑ์สลายกัมมันตภาพรังสีต่างๆ เธอได้ค้นพบรังสีบีตาซึ่งไม่สามารถอยู่ในไอโซโทปของอนุกรมการสลายตัวของแอกทิเนียมที่ทราบในขณะนั้นได้ โดยดำเนินการควบคุมอย่างระมัดระวัง อย่างไรก็ตาม การศึกษาเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสลายตัวของแอกทิเนียมแสดงให้เห็นว่าการสลายตัวไม่เพียงเกิดขึ้นตามสายโซ่หลัก Ac-RaAc-AcX เท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นตามสายโซ่ด้านข้าง Ac-AcK-AcX ด้วยการก่อตัวของไอโซโทปที่ไม่รู้จักด้วย ครึ่งชีวิต 21 นาที ไอโซโทปดังกล่าวได้รับการแต่งตั้งชั่วคราวเป็น AsK เมื่อทำการวิจัยทางเคมี พบว่าคุณสมบัติของมันสอดคล้องกับคุณสมบัติของอีซีเซียม หลังสงครามโลกครั้งที่สอง ซึ่งขัดขวางงานของ Perey การค้นพบของเธอได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์ ในปี พ.ศ. 2489 เปเรย์เสนอให้ตั้งชื่อธาตุ 87 แฟรนเซียมเพื่อเป็นเกียรติแก่บ้านเกิดของเธอ และชื่อ AcK ยังคงอยู่สำหรับไอโซโทปที่เกี่ยวข้องในชุดการสลายกัมมันตภาพรังสีของแอกทิเนียม เชื่อกันว่าแฟรนเซียมก่อตัวขึ้นในช่วงการสลายตัวของอัลฟาของแอกทิเนียมเท่านั้น อย่างไรก็ตาม หลังจากค้นพบเนปทูเนียมและศึกษาอนุกรมการสลายกัมมันตภาพรังสีของมัน การก่อตัวของไอโซโทปแฟรนเซียม-221 ที่มีครึ่งชีวิต 5 นาทีก็ได้รับการพิสูจน์แล้ว ระหว่างการสลายตัวของอัลฟาของไอโซโทปแอกทิเนียม-225 แฟรนเซียมก็เหมือนกับแอสทาทีนเป็นองค์ประกอบที่หายากมาก เดิมทีมีสัญลักษณ์ไม่ใช่ Fr แต่เป็นฟ้า