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钫(音fāng),一种化学元素,化学符号是Fr,它的原子序数是87,带有放射性。钫是碱金属,其反应非常不稳定,其同位素均有放射性,在实验室外,钫在大自然中是极为罕见的。
中文名
英文名
Francium
符号
Fr
序号
87
CAS
号:7440-73-5
1
周期
7
元素分区
s
原子质量
223.0197
-系列:A—碱金属
密度
1.870克/立方厘米
颜色
银白色
熔点
300.2 K(27℃)
沸点
950 K(677℃)

目录

物理性质

钫是所有自然元素中最不稳定的,其最稳定同位素钫-223的半衰期也只有22分钟。稳定性第二低的砹元素半衰期有8.5小时。所有钫同位素都会衰变为砹、镭或氡。

钫的外部电子排布钫的外部电子排布

如果成功制成,液态钫在熔点的表面张力将为0.05092 N/m。根据计算,钫的熔点约为27 °C,沸点为677 °C。但由于钫既罕有又具放射性,所以这些数字并不一定准确。

莱纳斯·鲍林估计钫的电负性为0.7,当时与铯相同。铯的电负性之后被修正为0.79,但因子据不足,不能同样地修正钫的电负性数字。钫的电离能比铯稍高。 

电负性  0.7(鲍林标度)

电导率  3×10^6/(米欧姆)

热导率  15 W/m·K

第一电离能  380 kJ/mol

第二电离能  2100 kJ/mol

第三电离能  3100 kJ/mol

第四电离能  4100 kJ/mol

第五电离能  5700 kJ/mol

第六电离能  6900 kJ/mol

第七电离能  8100 kJ/mol

第八电离能  12300 kJ/mol

第九电离能  12800 kJ/mol

第十电离能  29300 kJ/mol

原子属性

相对原子质量  223.0197   钫原子的发光

原子半径  0.27纳米

共价半径  无数据

范德华半径   无数据

价电子排布  7s1

价电子在每能级排布  2818321881

电子数  2-8-18-32-18-8

电子层  KLMNOP

氧化态  主要有 Fr +1

晶体结构  体心立方晶胞,每个晶胞含有2个金属原子

化学性质

钫是一种碱金属,化学属性与铯相近,同样只有一颗价电子。

钫

钫会和多种铯盐共同沉淀,如高氯酸钫会和高氯酸铯共沉淀,从而分离出钫。其他能共沉淀的铯盐包括碘酸铯、苦味酸铯、酒石酸铯、氯铂酸铯以及硅钨酸铯。同样可与钫共沉淀的有硅钨酸和高氯酸,而不需要任何碱金属载体。几乎所有钫盐都可溶于水。

由于核不稳定,Fr-223的半衰期最长仅有21分钟。其化学性质只能在痕量范围内研究。是最重的碱金属元素,也是最不稳定的碱金属。钫的化学性质活泼,所有的钫盐都是水溶性的。由于它有放射性,而且化学反应极度活跃,故此至今无法制得纯钫。

钫的同位素

现已发现质量数199232的钫的全部同位素,其中只有钫-223224是天然放射性同位素,以钫-223的半衰期最长,约22分钟。其余都是通过人工核反应合成的。

发现历程

钫是门捷列夫曾经指出的类铯,是莫斯莱所确定的原子序数为87的元素。它的发现经历了弯曲的道路。

刚开始,化学家们根据门捷列夫的推断——类铯是一个碱金属元素,是成盐的元素,就尝试从各种盐类里去寻找它,但是一无所获。

钫原子的发光钫原子的发光

19257月英国化学家费里恩德特地选定了炎热的夏天去死海,寻找它。但是,经过辛劳的化学分析和光谱分析后,却丝毫没有发现这个元素。

后来又有不少化学家尝试利用光谱技术以及利用原子量作为突破口去找这个元素,但都没有成功。

1930年,美国亚拉巴马州工艺学院物理学教授阿立生宣布,在稀有的碱金属矿铯镏石和鳞云母中用磁光分析法,发现了87号元素。元素符号定为Vi。可是不久,磁光分析法本身被否定了,利用它发现的元素也就不可能成立。

1939年,法国女科学家佩里在研究锕的同位素Ac-227的α衰变产物时,从中发现了87号元素,并对它进行研究。为了纪念她的祖国,把87号元素称为francium,元素符号为Fr

资源分布

据估计,由于钫的半衰期很短,经计算,地壳中任何时刻钫的含量约为30g。这使它成为除砹之外的第二稀有的元素。即使是在含量最高的矿石中,每吨也只有00000000000037克。

制备方法

钫可在铀矿及钍矿中发现,每1×10^18个铀原子中才能找到一个钫原子。也可透过以质子轰击钍而获得。或者通过以下核反应:197Au + 18O 210Fr + 5n

钫与铯载体一起用高氯酸盐、氯铂酸盐或钨硅酸盐阴离子进行共沉淀,是分离痕量钫的有效方法。  

这块铀矿石中任何时刻含有大概100000 个钫-223原子(3.3 × 10^-20 g)。

应用价值

由于它的不稳定和稀有,钫还没有商业应用。它已经用于生物学和原子结构的研究领域。钫对癌症可能存在的诊断帮助的也已经被深入研究了,但是被认为并不实用。

毒性与危害

具有放射性危害,接触需注意。

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