فرانسيوم

	راديوم → فرانسيوم ← رادون
المظهر
	فلزي
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز	فرانسيوم، 87، Fr
تصنيف العنصر	فلز قلوي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	1، 7، s
الكتلة الذرية	(223)
توزيع إلكتروني	Rn]; 7s1]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ	2, 8, 18, 32, 18, 8, 1 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور	صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة)	1.87
نقطة الانصهار	300 ك، 27 °س، 80 °ف
نقطة الغليان	950 ك، 677 °س، 1250 °ف
حرارة الانصهار	تقريباً 2
حرارة التبخر	تقريباً 65
ضغط البخار (قيم مستقرأة)
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة	1 (أكاسيده قاعدية قوية)
الكهرسلبية	0.7 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 380
نصف قطر تساهمي	260 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	348 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية	مكعب مركزي الجسم
المغناطيسية	مسايرة
مقاومة كهربائية	3 ميكروأوم·متر
الناقلية الحرارية	15 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
رقم CAS	7440-73-5
النظائر الأكثر ثباتاً
	الموضوعة الرئيسية: نظائر الفرانسيوم

الفرانسيوم عنصر كيميائي رمزه Fr ورقمه الذري 87 وهوأقل العناصر كهرسلبية، وثاني أندر العناصر في الطبيعة بعد أستاتين. الفرانسيوم معدن نشيط إشعاعيا يضمحل شعاعيا إلى الأستاتين والراديوم والرادون. وهوقلوي له إلكترون تكافؤ واحد.

اكتشفته مارغريت بري في فرنسا في 1939، وهوآخر عنصر طبيعي اكتشف. الفرانسيوم نادر جدا خارج المختبر، توجد آثار منه في فلزات اليورانيوم والثوريوم حيث يتكون ويضمحل باستمرار النظير الشعاعي له فرانسيوم-223. تصل كميته في قشرة الأرض إلى 30 جرام أما النظائر الشعاعية الأخرى فهي صناعية.

الخصائص

الفرانسيوم هوأقل العناصر الطبيعية استقرارا. وأكثر نظائره المستقرة هوالفرانسيوم 223 لنصف عمر لا تتجاوز 22 دقيقة فقط. وباللقاء، الأستاتين هوالعنصر الثاني الأقل استقرارا طبيعيا، وبنصف عمر أقصاهه 8.5 ساعة. جميع نظائر الفرانسيوم تضمحل إما إلى الأستاتين أوالراديوم أوغاز الرادون. ويعتبر الفرنسيوم العنصر الأقل استقرارا من جميع العناصر الاصطناعية التي تصل إلى 105 عنصر.

الفرانسيوم معدن قلوي معظم خصائصه الكيميائية تشبه خصائص السيزيوم. وهوثقيل جدا بإلكترون تكافؤ واحد، ولديه أعلى وزن معادل لأي عنصر. عند خلق الفرانسيوم السائل، يجب حتىقد يكون التوتر السطحي 0,05092 نيوتن / متر عند نقطة انصهاره. هذه النقطة تكون حوالي 27 درجة مئوية (80 درجة فهرنهايت، 300 ك) .فهما إنها غير مؤكدة بسبب ندرة هذا العنصر وقيامه بالنشاط الإشعاعي. إلى غير ذلك، فإن القيمة المقدرة لنقطة الغليان 677 درجة مئوية (1250 درجة فهرنهايت، 950 ك) هي أيضا غير مؤكدة. لأن العناصر المشعة تعطي حرارة كبيرة، فإن الفرانسيوم من المؤكد تقريبا أنه يصبح سائل إذا وجدت كمية كافية لإنتاجه.

قدر لينوس بولينج كهروسلبية الفرانسيوم ب0،7 على مقياس بولينج، مثل السيزيوم. ومنذ ذلك الحين تم تدقيق كهروسلبية السيزيوم وتقدر بـ 0.79. وباللقاء فلا وجود لأي بيانات تجريبية تسمح بتاكيد قيمة الفرانسيوم هذا الأخير لديه طاقة تأين أعلى بقليل من السيزيوم،. 392.811 (4) كيلوجول / مول لقاء 375.7041 (2) كيلوجول / مول للسيزيوم، كما هومتسقط من آثار النسبية، وهذا يعني ان كهروسلبية السيزيوم أقل من اثنين.

الفرانسيوم يتفاعل مع عدة أملاح للسيزيوم، مثل بيركلورات السيزيوم، والتي تنتج كميات صغيرة من بيركلورات الفرانسيوم. ويمكن استعمال هذا التفاعل لعزل الفرانسيوم، بواسطة ضبط اشعاع السيزيوم حسب طريقة غلكدينيس ونيلسون. وسوف تضاف مع الكثير من أملاح السيزيوم الأخرى، بما في ذلك اليودات والبيكرات، والطرطرات (طرطرات الروبيديوم أيضا)، الكلوروبلاتينات، والسيلوكاونجستات. وهويتفاعل أيضا مع حمض سيليكوتنجستيك، ومع حمض البيركلوريك دون الفلزات القلوية الأخرى باعتبارها نواقل، فهي توفر وسائل أخرى للفصل. بالتقريب جميع أملاح الفرانسيوم قابلة للذوبان في الماء.

التطبيقات

بسبب عدم استقراره وندرته، لا توجد تطبيقات تجارية للفرانسيوم. وقد استخدمت لأغراض بحثية في مجالات فهم الأحياء والهجريب الذري. كما تم استخدامه لتقديم مساعدات لتشخيص مختلف السرطانات المحتملة الاكتشاف، ولكن قد يعتبر هذا التطبيق غير عملي.

قدرة الفرنسيوم على الهجريب والتحديد والتبريد بالتوافق مع بنيته الذرية البسيطة صنعت منه موضوعا للتجارب الطيفية المتخصصة. وقد أدت هذه التجارب لمزيد من المعلومات المحددة بشأن مستويات الطاقة والروابط الثابتة بين الجسيمات غير الذرية. دراسات على الضوء المنبعث من الليزر المسلط على أيونات الفرانسيوم- 210 قدمت بيانات دقيقة عن الانتنطق بين مستويات الطاقة الذرية التي هي إلى حد ما مماثلة لتسقط هؤلاء من نظرية الكم.

الجانب التاريخي

اعتبارا من 1870، افترض الكيميائيون أنه يجب حتىقد يكون وراء الفلزات القلوية السيزيوم، مع العدد الذري 87 . وتم الإشارة إليه بعد ذلك موقتا باسم إيكا-سيزيوم. حاولت فرق البحث تحديد وعزل هذا العنصر المفقود، فأعرب مرات عدة (ما لا يقل عن أربعة انادىءات كاذبة) أنه تم العثور على العنصر قبل إجراء اكتشاف حقيقي.

الاكتشافات الخاطئة والناسيرة

كان الكميائي السوفياتي دوبروسردوف أول عالم يعلن اكتشاف ايكا-سيزيوم أوالفرانسيوم. في 1925، لاحظ نشاطا إشعاعيا ضعيفا في عينة من البوتاسيوم، وأخطأ دوبروسردوف باستخلاص حتى ايكا-سيزيوم يلوث هذه العينة التي كانت في الواقع تعمل بالنظائر المشعة البوتاسيوم طبيعيا البوتاسيوم-40. ثم انه نشر أطروحة حول تسقطاته من خصائص ا ايكا-سيزيوم، والتي سماها ريسيوم. بعد ذلك بوقت قصير، بدأ بالهجريز على مهنة التدريس في معهد البوليتكنيك في أوديسا، ولم يتابع عنصر أكثر.

في السنة التالية، حلل الكيميائيون الإنجليز جيرالد دروس وفريدريك صور الأشعة السينية لسلفات المنغنيز (الثاني). لاحظا خطوطا طيفية افترضا أنها من ايكا-السيزيوم. أعربا اكتشافهما للعنصر 87 واقترحا لالكلينيوم alkalinium كاسم، ليكون أثقل المعادن القلوية.

في 1930، ادعى فريد أليسون من معهد البوليتكنيك في ألاباما اكتشاف العنصر 87 عند تحليل البوليسيت والليبيدوليت مستخدما آلته للمغناطيسي البصري. فأطلق عليها اسم الفرجينيوم virginium باعتباره من ولاية فرجينيا. وفي عام 1934، أبطل ماكفيرسون من جامعة كاليفورنيا في بيركلي فعالية جهاز أليسون وصحة هذا الاكتشاف .

في عام 1936، قام الكميائي الروماني هيليبي وزميلته الفرنسية إيفيت كاشواز بتحليل البوليسيت أيضا. في هذه المرة استخدما جهازهما للأشعة سينية عالية الدقة. لاحظوا عدة خطوط منبعثة ضعيفة، التي يفترض حتى تكون لذلك العنصر 87. وذكرا اكتشافهما واقترحا اسم مولدافيوم، توافقا مع حركة التحرير حيث كانت تعد مولدوفا مقاطعة رومانية حيث أجريا بها عملهما. وفي عام 1937، انتقد عملهما الفيزيائي الأميركي هيرش، الذي رفض طرق البحث عند هيليبي. واعتبر هيرش ان ايكا - السيزيوم لا يمكن العثور عليه في الطبيعة.وان ما لاحظه هيليبي بالاشعة السينية هوخطوط لعنصر الزئبق أوbismuth. ومع ذلك، أصر هيليبي على حتى أجهزة الأشعة السينية والطرق كانت دقيقة جدا لتفادي مثل هذا الخطأ. وقد أيد جان بابتيست بيرين، الحائز على جائزة نوبل، ان المولدافيوم مثل ايكا-السيزيوم، الذي اكتشفته في الحقيقية بيري بعد ذلك.

تحليل بيري

اكتشفت مارغريت بيري عنصر ايكا - السيزيوم في عام 1939 بمعهد كوري في باريس. عندما انتقت عينة من الأكتينيوم-227 التي تم الإبلاغ عن اضمحلال طاقتها من 220 كيلوالكترون فولط. ومع ذلك، لاحظت بيري اضمحلال الجسيمات مع مستوى طاقي أقل من 80 كيلوالكترون فولط. اعتقدت بيري ان هذا الاضمحلال القوي بسبب اضمحلال الناتج المجهول من قبل، الذي لم تكن تتمكن من فصله خلال التنقية. اقصت مختلف التجارب إمكانية انقد يكون هذا العنصر هو: الثوريوم والراديوم والرصاص والبزموت، أوالثاليوم. المنتج الجديد لديه الخصائص الكيميائية للمعادن القلوية، مما أدى ببيري إلى الاعتقاد بأنه العنصر 87،نتج من اضمحلال ألفا من الأكتينيوم227. ثم حاولت بيري تحديد نسبة اضمحلال بيتا على إضمحلال ألفا في الأكتينيوم227. في اختبارها الأول وضعت اشعة ألفا في 0,6 ٪، ونقحتها في وقت لاحق إلى 1 ٪.

سمت بيري النظير الجديد الأكتينيوم(يشار إليها الآن بوصفها الفرانسيوم 223) )، وفي 1946، اقترحت اسم كاثيوم لعنصرها المكتشف حديثا، لأنها اعتقدت أنه أكبر العناصر كهروايجابية. عارضت إيرين جوليوكوري، واحدة من المشرفين على بيري، الاسم بسبب دلالته لاتفاقية مناهضة التعذيب بدلا من الكاتيون. ثم اقترحت بيري الفرانسيوم. وقد اعتمد هذا الاسم رسميا من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية في عام 1949، ليصبح العنصر الثاني بعد الغاليوم. رمز له في البداية بfa، ولكن تم تعديل هذا الاختصار إلى الصيغة الحالية بعد ذلك بوقت قصير. واعتبر العنصر الأخير المكتشف في الطبيعة بعد رينيوم سنة 1925.

ظهوره

في الطبيعية

هذه عينة من اليورانيت

الفرانسيوم - 223 هونتيجة للاضمحلالات ألفا من الأكتينيوم227 ويمكن العثور عليه بكميات ضئيلة في معادن اليورانيوم والثوريوم. ويقدر حتىقد يكون هناك ذرة فرانسيوم واحدة فقط لكل 10×18 ذرات اليورانيوم. [15] وأن هناك على الأغلب 30 جرام من الفرانسيوم في القشرة الأرضية في أي وقت. [29] وهذاما يجعله ثاني أندرالعناصر في القشرة بعد الأستاتين. [2] [15]

اصطناعي

يمكن هجريب الفرنسيوم في التفاعل النووي :

¹⁹⁷Au + ¹⁸O → ²¹⁰Fr +خمسة n

هذه العملية، وضعتها الفيزيائية ستوني بروك، والنواتج هي نظائر الفرانسيوم ذي الكتل 210، 209، و211، والتي يتم عزلها بواسطة جهاز مغناطيسي بصري. معدل إنتاج نظائر معينة يتوقف على طاقة الأوكسجين المشع. هذا الأوكسجين بواسطة جهاز ستوني بروك ينتج الفرانسيوم-210 عند استهدافه المضى حسب تفاعل نووي معروف. ويتطلب إنتاجه بعض الوقت للتطور. ومن الأهمية حتى تضع المضى المستهدف بمكان قريب جدا من نقطة انصهاره والتأكد من حتى سطحه نظيف جدا. التفاعل النووي يوغل ذرات الفرانسيوم في عمق المضى، ويجب إزالتها بكفاءة. تنتشر الانوية سريعا على سطح المضى وتصبح ايونات. وتتوجه أيونات الفرانسيوم بواسطة عدسات كهروستاتيكية حتى تصل إلى سطح الإيتريوم الساخن وتصبح محايدة مرة أخرى. ثم يتم ادخاله إلى لمبة زجاجية. المجال المغناطيسي وأشعة الليزر البارد وقذف الذرات. على الرغم من حتى الانوية تظل في الجهاز لنحو20 ثانية فقط قبل الخروج، وهوفي تدفق مستمر لذرات جديدة تحل محل تلك التي فقدت، الحفاظ على عدد من الانوية المحاصرة تقريبا لدقيقة أوأكثر. في البداية، حددت حوالي 1000 ذرة فرانسيوم في التجربة. وتحسنت تدريجيا فهذا الجهاز قادر على حصر أكثر من 300.000 ذرة محايدة من الفرانسيوم في وقت واحد. على الرغم من هذه الذرات المحايدة "معدنية".الفرانسيوم يحددأن كانت كاميرا الصوت والصورة بإمكانها التقاط الضوء المنبعث من الذرات. ذرات تبدووكأنها متوهجة المجال حوالي 1 ملليمتر في القطر. كانت هذه هي المرة الأولى على الإطلاق التي تمكن فيها من رؤية الفرانسيوم. ويمكن للباحثين الآن إجراء قياسات بالغة الحساسية عن الضوء المنبعث الذي تمتصه الانوية المقذوفة والمحددة، وتقديم النتائج التجريبية الأولى على الانتنطق بين المستويات المتنوعة للطاقة الذرية في الفرانسيوم. القياسات الأولية تظهر اتفاق جيد للغاية بين القيم التجريبية والحسابات على أساس نظرية الكم. أساليب أخرى تضم هجريب قذف الراديوم مع النيوترونات والبروتونات مع قذف الثوريوم، ديترون، أوأيونات الهليوم. الفرنسيوم لم يحدث له بعد، اعتبارا من 2009، تم تجميعها في كميات كبيرة بما يكفي للوزن.

النظائر

هناك 34 نظير معروف للفرانسيوم تتراوح الكتلة الذرية لهم 199 حتى 232. للفرنسيوم سبعة ايزومرات نووية غير مستقرة. الفرنسيوم-223 والفرانسيوم-221 هي النظائر الوحيدة التي تحدث في الطبيعة، على الرغم من حتى السابق أكثر شيوعا بكثير.

الفرانسيوم-223 هوالنظير الأكثر استقرارا مع نصف عمر يبلغ 21.8 دقيقة،، ومن غير المرجح تماما حتى يتم اكتشاف أوتصنيع أحد نظائر الفرانسيوم أطول نصف عمر. الفرنسيوم - 223 هوالمنتج الخامس لسلسلة الاضمحلال للالأكتينيوم وهوالنظير الابن الأكتينيوم-227. الفرنسيوم-223 يضمحل إلى الراديوم-223 التي تحلل بيتا (1149 كيلوتسوس الطاقة)، مع (0.006 ٪) ألفا إلى مسار اضمحلال الأستاتين - 219 (5.4 إلكترون فولت طاقة الاضمحلال)

للفرانسيوم-221 نصف عمر 4,8 دقيقة.] وهوالتاسع من سلسلة اضمحلال النبتونيوم باعتباره ابن النظير 225 الأكتينيوم. الفرنسيوم - 221 ثم يضمحل إلى الأستاتين-217 باضمحلال ألفا (6,457 طاقة اضمحلال إلكترون فولت)

نظير الفرانسيوم الأقل استقرارا هونظير الفرانسيوم - 215، بنصف عمر 0.12 ميكروثانية. (9.54 إلكترون فولت الاضمحلال ألفا إلى الأستاتين - 211) : لها ايزومير متبدل الاستقرار، الفرانسيوم - 215m، هولا يزال أقل استقرارا، وله نصف عمر 3,5 ميكروثانية فقط.

الاضافات

في الواقع يوجد على الأقل نظير غير مستقر، الفرانسيوم - 223
^ بعض العناصر الاصطناعية، مثل تكنيتيوم، عثر لاحقا في الطبيعة.

مصادر

ويكيبديا إنجليزية

هوامش ومراجع

في كومنز صور وملفات عن: فرانسيوم

↑ Price, Andy (2004-12-20). "Francium". مؤرشف من الأصل في 30 أغسطس 2018. اطلع عليه بتاريخ 25 مارس 2007.
↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics. 4. CRC. 2006. صفحة 12. ISBN .
^ Winter, Mark. "Electron Configuration". Francium. The University of Sheffield. مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2008. اطلع عليه بتاريخ 18 أبريل 2007.
^ Kozhitov, L. V. (2003). "Evaluation of the Surface Tension of Liquid Francium". Inorganic Materials. 39 (11): 1138–1141. doi:10.1023/A:1027389223381.
↑ "Francium". Los Alamos National Laboratory. 2003-12-15. مؤرشف من الأصل في 23 نوفمبر 2010. اطلع عليه بتاريخ 29 مارس 2007.
^ Pauling, Linus (1960). The Nature of the Chemical Bond (3rd Edn.). Cornell University Press. صفحة 93.
^ Allred, A. L. (1961). "Electronegativity values from thermochemical data". J. Inorg. Nucl. Chem. 17 (3–4): 215–221. doi:10.1016/0022-1902(61)80142-5.
^ Andreev, S.V.; Letokhov, V.S.; Mishin, V.I., (1987). "Laser resonance photoionization spectroscopy of Rydberg levels in Fr". Physical Review Letters. 59: 1274–76. Bibcode:1987PhRvL..59.1274A. doi:10.1103/PhysRevLett.59.1274. PMID 10035190. CS1 maint: extra punctuation (link) صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ Hyde, E. K. (1952). "Radiochemical Methods for the Isolation of Element 87 (Francium)". J. Am. Chem. Soc. 74 (16): 4181–4184. doi:10.1021/ja01136a066.
^ E. N K. Hyde Radiochemistry of Francium,Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council; available from the Office of Technical Services, Dept. of Commerce, 1960.
^ Maddock, A. G. (1951). "Radioactivity of the heavy elements". Q. Rev., Chem. Soc. 3: 270–314. doi:10.1039/QR9510500270.
^ Winter, Mark. "Uses". Francium. The University of Sheffield. مؤرشف من الأصل في 06 سبتمبر 2008. اطلع عليه بتاريخ 25 مارس 2007.
^ Bentor, Yinon. "Chemical Element.com - Francium". مؤرشف من الأصل في 16 أكتوبر 2018. اطلع عليه بتاريخ 25 مارس 2007.
↑ Emsley, John (2001). . Oxford: Oxford University Press. صفحات 151–153. ISBN . مؤرشف من الأصل فيعشرة يونيو2016.
^ Gagnon, Steve. "Francium". Jefferson Science Associates, LLC. مؤرشف من الأصل في 16 ديسمبر 2018. اطلع عليه بتاريخ 01 أبريل 2007.
↑ Considine, Glenn D., المحرر (2005). Chemical Elements, in Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. New York: Wiley-Interscience. صفحة 332. ISBN .
^ Haverlock, TJ; Mirzadeh, S; Moyer, BA (2003). "Selectivity of calix[4]arene-bis(benzocrown-6) in the complexation and transport of francium ion". J Am Chem Soc. 125 (5): 1126–7. doi:10.1021/ja0255251. PMID 12553788.
^ Gomez, E (2005-11-07). "Spectroscopy with trapped francium: advances and perspectives for weak interaction studies". Rep. Prog. Phys. 69 (1): 79–118. doi:10.1088/0034-4885/69/1/R02.
^ Peterson, I (1996-05-11). "Creating, cooling, trapping francium atoms" (PDF). Science News. 149 (19): 294. مؤرشف من الأصل (PDF) في 17 أبريل 2012. اطلع عليه بتاريخ 11 سبتمبر 2009.
↑ Adloff, Jean-Pierre; Kaufman, George B. (2005-09-25). Francium (Atomic Number 87), the Last Discovered Natural Element. The Chemical Educator 10 (5). Retrieved on 2007-03-26. نسخة محفوظة 15 يونيو2013 على مسقط واي باك مشين.
↑ Fontani, Marco (2005-09-10). "The Twilight of the Naturally-Occurring Elements: Moldavium (Ml), Sequanium (Sq) and Dor (Do)". International Conference on the History of Chemistry. Lisbon. صفحات 1–8. مؤرشف من الأصل في 24 فبراير 2006. اطلع عليه بتاريخ 08 أبريل 2007.
↑ Van der Krogt, Peter (2006-01-10). "Francium". Elementymology & Elements Multidict. مؤرشف من الأصل في 16 مايو2019. اطلع عليه بتاريخ 08 أبريل 2007.
^ "Alabamine & Virginium". TIME. 1932-02-15. مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2013. اطلع عليه بتاريخ 01 أبريل 2007.
^ MacPherson, H. G. (1934). "An Investigation of the Magneto-Optic Method of Chemical Analysis". Physical Review. American Physical Society. 47 (4): 310–315. doi:10.1103/PhysRev.47.310.
↑ "Francium". McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology. 7. McGraw-Hill Professional. 2002. صفحات 493–494. ISBN .
^ Grant, Julius (1969). "Francium". Hackh's Chemical Dictionary. McGraw-Hill. صفحات 279–280. ISBN .
^ "Production of Francium". Francium. جامعة ستوني بروك. 2007-02-20. مؤرشف من الأصل في 15 مايو2008. اطلع عليه بتاريخ 26 مارس 2007.
^ "Cooling and Trapping". Francium. جامعة ستوني بروك. 2007-02-20. مؤرشف من الأصل في 31 مايو2008. اطلع عليه بتاريخ 01 مايو2007.
^ Luis A. Orozco (2003). "Francium". Chemical and Engineering News. مؤرشف من الأصل في 12 مايو2019.
^ Lide, David R., المحرر (2006). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 11. CRC. صفحات 180–181. ISBN .
^ Considine, Glenn D., المحرر (2005). Francium, in Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. New York: Wiley-Interscience. صفحة 679. ISBN .
^ National Nuclear Data Center (1990). "Table of Isotopes decay data". مختبر بروكهافن الوطني. مؤرشف من الأصل في 11 يناير 2014. اطلع عليه بتاريخ 04 أبريل 2007.
^ National Nuclear Data Center (2003). "Fr Isotopes". مختبر بروكهافن الوطني. مؤرشف من الأصل في 11 يناير 2014. اطلع عليه بتاريخ 04 أبريل 2007.