Marguerite Perey afayó esti elementu en1939. El franciu foi l'últimu elementu químicu descubiertu na naturaleza enantes de ser sintetizáu.[2] Fora del llaboratoriu, el franciu ye desaxeradamente escasu, atopándose en traces en menas d'uraniu y detoriu, onde'l223Fr ta de cutio formándose y desintegrándose. La cantidá de223Fr nacorteza terrestre nun momentu dau posiblemente nun entepase los 30 gramos; el restu de losisótopos son sintéticos. La mayor cantidá recuperada de cualesquier de los sos isótopos foi unclúster de 10.000 millones d'átomos (de210Fr) sintetizáu como un gas ultra fríu enStony Brook en1996.[3]
El franciu ye menos estable que cualesquier otru elementu más llixeru que'lnobeliu (elementu 102);[3] el so isótopu más estable, el223Fr, tien unperiodu de semidesintegración menor de 22 minutos. El astato, que ye'l siguiente elementu menos estable, tien periodu de semidesintegración máximu de 8,5 hores.[4] Tolos isótopos del franciu se desintegran xenerando astato, radiu y radón.[4]
El franciu ye un metal alcalino que les sos propiedaes químiques son asemeyaes a les delcesiu.[3] Puesto que ye un elementu bien pesáu con un solu electrón de valencia,[5] tien el mayorpesu equivalente de tolos elementos químicos.[3] El franciu tien la más baxaelectronegatividá de tolos elementos conocíos, con un valor de 0,7 na escala dePauling.[6] Sígue-y el cesiu con un valor de 0,79.[7] El franciu líquidu, nel supuestu de poder ser llográu, tendría unatensión superficial de 0,05092 J·m–2 nelpuntu de fusión.[8]
El franciucoprecipita, xunto con munchessales de cesiu, como'lperclorato de cesiu, formando pequeñes cantidaes de perclorato de franciu. Esta coprecipitación puede emplegase p'aisllar el franciu, afaciendo'l métodu de precipitación del radiocesiu de Glendenin y Nelson. Tamién coprecipita con otros sales de cesiu como'lyodatu, elpicrato, eltartrato (tamién col tartrato derubidiu), el cloroplatinato y el silicowolframato. Otres coprecipitaciones producir col ácidu silicowolfrámico y colacedu perclóricu, ensin necesidá de qu'otru metal alcalino tea presente como portador, lo que fai posible otros métodos de separación pal franciu.[9][10] Cuasi toles sales de franciu son solubles n'agua.[11]
Nun hai aplicaciones comerciales pal franciu por cuenta de la so escasez y a la so inestabilidá.[12][13][14][15][16] Namái foi usáu en xeres d'investigación, tantu nel campu de labioloxía como nel de laestructura atómica. Pensóse que'l franciu podría sirvir d'ayuda pal diagnósticu d'enfermedaes rellacionaes colcáncer;[4] sicasí, finalmente esta aplicación consideróse impracticable.[14]
La capacidá pa sintetizar el franciu, atrapalo y esfrecelo, xunto cola so estructura atómica relativamente simple, convertir en suxetu d'esperimentación enespectroscopia especializada. Estos esperimentos conducieron al llogru d'información más específica sobre los niveles enerxéticos y les constantes d'acoplamientu ente partícules subatómiques.[17] Estudios realizaos sobre la lluz emitida por iones de210Fr atrapaos porláser refundiaron datos precisos sobre les transiciones ente niveles enerxéticos atómicos. Comprobóse qu'estes resultaos esperimentales son bastante paecíos a los que prediz laTeoría Cuántica.[18]
Yá en 1870, los químicos pensaben que tenía d'esistir un metal alcalino más allá delcesiu, con un númberu atómicu de 87.[4] Denominábase-y col nome provisional deeka-cesiu.[19] Dellos equipos d'investigación intentaron alcontrar y aisllar l'elementu en cuestión y tiense constancia de siquier cuatro anuncios públicos falsos que proclamaben haber descubiertu dichu elementu primero que fuera realmente descubiertu.
El químicu rusuD. K. Dobroserdov foi'l primer científicu qu'aseguró haber descubiertueka-cesiu. En 1925, reparó una débil radioactividá nuna muestra depotasiu, otru metal alcalino, y concluyó que'leka-cesiu contaminaba la muestra.[20] Publicó una tesis sobre les sos predicciones de les propiedaes deleka-cesiu, na que nomaba al elementu col nome derussio, n'honor al so país de procedencia.[21] Poco tiempu dempués, empezó a centrase na so carrera docente nel Institutu Politéunicu d'Odessa, abandonando por completu los sos esfuerciu por aisllar eleka-cesiu.[20]
Al añu siguiente, en 1926, los químicos inglesesGerald J. F. Druce yFrederick H. Loring analizaron una radiografía derayos X del sulfatu demanganesu (II).[21] Repararon llinies espectrales que creyeron pertenecientes aleka-cesiu. Anunciaron el descubrimientu del elementu 87 y propunxeron el nome dealcalinio pal que sería'l metal alcalino más pesáu.[20]
En 1930, el profesorFred Allison delInstitutu Politéunicu d'Alabama anunció afayar l'elementu 87 analizandopolucita ylepidolita usando la so máquina magnetu - óptica. Allison propunxo que fuera bautizáu comovirginio, n'honor al so estáu natal,Virxinia, según que s'usaren los símbolosVi yVm.[21][22] En 1934, sicasí, el profesor MacPherson de laUC Berkeley desautorizó la efectividá del dispositivu de Allison y la validez del so falsu descubrimientu.[23]
En 1936, el químicu rumanu Horia Hulubei y la so colega francesaYvette Cauchois analizaron tamién la polucita, esta vegada usando'l so aparatu de rayos X d'alta resolución.[20] Repararon delles llinies d'emisión débiles que supunxeron que sería debíes al elementu 87. Hulubei y Cauchois anunciaron el so descubrimientu y propunxeron el nome demoldavio, col símboluMl, n'honor aMoldavia, la provincia rumana onde llevaron a cabu'l so trabayu.[21] En 1937, el trabayu de Hulubei foi criticáu pol físicu americanu F. H. Hirsh Jr., que refugó los métodos d'investigación del químicu rumanu. Hirsh taba convencíu de que'leka-cesiu nun podría ser atopáu na naturaleza, y que les llinies que reparara Hulubei yeren debíes almercuriu o albismutu. El químicu rumanu, sicasí, aportunó en que'l so aparatu de rayos X y los sos métodos yeren demasiáu precisos como pa cometer tales errores.Jean Baptiste Perrin, ganador delPremiu Nobel de Física y mentor de Hulubei, sofitó almoldavio como'l verdaderueka-cesiu en llugar del recién descubiertu franciu de Marguerite Perey. Perey, sicasí, criticó de manera continua'l trabayu de Hulubei hasta qu'ella foi acreditada como la única descubridora del elementu 87.[20]
Eleka-cesiu foi realmente afayáu en1939 porMarguerite Perey, delInstitutu Curie deParís (Francia), cuando purificó una muestra de227Ac que tenía una enerxía de desintegración de 220keV. Sicasí, Perey alvirtió nadesintegración partícules con un nivel enerxéticu per debaxo de los 80 keV. Pensó qu'esta actividá tenía de ser causada por un productu previu de desintegración ensin identificar, un productu separáu mientres la purificación, pero que volvía remanecer del227Ac puru. Delles pruebes esaniciaron la posibilidá de que se fora de toriu, radiu,plomu, bismutu otaliu, tratándose por tanto d'un elementu desconocíu. El nuevu productu amosaba propiedaes químiques propies d'un metal alcalino (tal como la coprecipitación colos sales de cesiu), lo que llevó a Perey a pensar que s'atopaba frente al elementu 87, xeneráu poladesintegración alfa del227Ac.[19] Perey intentó entós determinar la proporción ente ladesintegración beta y la desintegración alfa del227Ac. La so primer prueba indicaba que la desintegración alfa algamaba'l 0.6%, resultáu que foi revisáu hasta llegar al valor d'un 1%.[24]
Perey nomó al nuevu isótopu comoactiniu K, que se refería a lo qu'agora conocemos como223Fr,[19] y en 1946, propunxo'l nome decatio pal so recién descubiertu elementu, yá que creía que yera'lcatión más electropositivo de tolos elementos químicos.Irène Joliot-Curie, una de los supervisores de Perey, oponer a esi nome pos paecía faer más referencia a "cat" (gatu n'inglés) qu'a catión.[19] Entós Perey suxirió'l nome defranciu como homenaxe al país onde lu afayó. Esti nome foi oficialmente adoptáu pola Unión Internacional de Químicos en 1949,[4] y asignóse-y el símboluFa, pero esta abreviatura foi camudada porFr poco dempués.[25] El franciu ye'l postreru de los elementos que s'atopen na naturaleza en ser descubiertu, siendo l'anterior elreniu, en 1925.[19] Posteriores investigaciones sobre la estructura del franciu fueron llevaes a cabu porSylvain Lieberman y el so equipu nelCERN nos años70 y80, ente otros.[26]
El223Fr resulta de la desintegración alfa del227Ac y puede atopase en traces nos minerales d'uraniu y detoriu.[3] Nuna muestra d'uraniu, envalórase qu'hai solo un átomu de franciu por cada 1×1018 átomos d'uraniu.[14][27] Dempués delastato, el franciu ye l'elementu menos abondosu na corteza terrestre.[4][14]
Esti procesu, desenvueltu porStony Brook Physics, xenera isótopos de franciu con mases 209, 210 y 211,[28] que pueden aisllase nunatrampa magneto-óptica (MOT).[29] La tasa de producción d'un isótopu en particular depende na enerxía del fexe d'osíxenu. El fexe del Stony Brook LINAC produz210Fr nel oxetivu d'oru cola reacción nuclear197Au +18O →210Fr + 5n. La producción rique de dalgún tiempu pa desenvolvese y entendese. Esto ye críticu pa operar l'oxetivu oru bien cercanu del so puntu de fusión y p'asegurase de que la so superficie tea bien llimpia. La reacción nuclear encualla de manera fonda los átomos de franciu coles mires d'oru, y débese quitar de manera eficiente. Los átomos espublícense rápido na superficie del oxetivu d'oru y llibérense en forma d'iones, sicasí, esto nun asocede tol tiempu. Los iones de franciu son empuestos poles lentes electrostáticas hasta qu'aterricen nuna superficie d'itriu caliente y conviértense en neutrales otra vegada. Entós el franciu inyectar nuna angüeña de vidriu. Los rayos láser y un campu magnético esfrecen y confinan a los átomos. Anque los átomos permanezan na trampa de namái unos 20 segundos enantes de de qu'escapen (o se descompongan), un fluxu constante d'átomos frescos reemplaza a los perdíos, calteniendo'l númberu d'átomos atrapaos aproximao constantes mientres dellos minutos o más tiempu. Primeramente, fueron atrapaos alredor de 1000 átomos de franciu nel esperimentu. Esto foi gradualmente ameyoráu y la instalación ye capaz d'atrapar más de 300.000 átomos neutros de franciu la vegada.[30] Anque se trata d'átomos neutrales "metálicos" ("metales francius"), tán nun estáu que nun se considera gaseosu. Atrápase l'abondu Franciu que la lluz emitida polos átomos puede ser prindada por una cámara de videu, yá que son fluorescentes. Los átomos apaecen como una esfera brillosa alredor de 1 milímetru de diámetru. Esta foi la primer vegada que daquién vio franciu. Los investigadores agora pueden faer midíes bien sensibles de la lluz emitío y absorbío polos átomos atrapaos, apurriendo asina les primeres resultaos esperimentales sobre diverses transiciones ente niveles d'enerxía atómica en francius. Les midíes iniciales amuesen bien bon alcuerdu ente los valores esperimentales y los cálculos basaos na teoría cuántica. Otros métodos de síntesis inclúin bombardiar radiu con neutrones, y bombardiar toriu con protones,deuterones oiones d'heliu.[24] El franciu nun foi, y probablemente nun va ser, sintetizáu en cantidaes lo suficientemente grandes como pa ser pesáu.[4][31][14]
Diagrama de desintegración radiactiva nel que puede vese cómo'l franciu forma parte de les serie del actiniu y de la serie del plutoniu. (Pulsiar imaxe pa vela aumentada).
Conócense 34isótopos del franciu qu'entienden un rangu de mases atómiques dende 199 hasta 232.[32] El franciu tien sieteisómeros nuclearesmetaestables.[3] El223Fr y el221Fr son los únicos isótopos que se presenten na naturaleza, anque'l primeru ye muncho más común que'l segundu.[33]
El223Fr ye l'isótopu más estable con un periodu de semidesintegración de 21,8 minutos,[3] y ye abondo improbable que dalguna vegada afayar o sintetice un isótopu de franciu con un periodu mayor.[24] El223Fr ye'l quintu productu de la serie de desintegración del actiniu, procedente del227Ac.[34] El223Fr se desintegra dempués pa xenerar223Ra pordesintegración beta (enerxía de desintegración: 1149 keV), con una ruta menor (0,006%) de desintegración alfa que xenera219At (enerxía de desintegración: 5,4 MeV).[35]
El221Fr tien un periodu de semidesintegración de 4,8 minutos.[3] Ye'l novenu productu de la serie de desintegración delplutoniu, procedente del225Ac.[16] El221Fr se desintegra dempués pa xenerar217At pordesintegración alfa (enerxía de desintegración: 6,457 MeV).[3]
L'isótopu n'estáu fundamental menos estable ye'l215Fr, con un periodu de semidesintegración de 0,12μs (enerxía de desintegración hasta211At: 9,54 MeV).[3] El so isómero metaestable, el215mFr, ye entá menos estable, con un periodu de semidesintegración de 3,5 ns.[36]
↑Winter, Mark. Universidá de Sheffield (ed.): «Electron Configuration». Francium. Consultáu'l 18 d'abril de 2007.
↑Pauling, Linus (1960).The Nature of the Chemical Bond (3rd Edn.). Cornell University Press, páx. 93.
↑Winter, Mark. Universidá de Sheffield (ed.): «Electronegatividades». Cesiu. Consultáu'l 9 de mayu de 2007. Pauling asigna al cesiu y al franciu los mesmos valores de electronegatividá.
↑Y. K. Hyde. Radiochemical Methods for the Isolation of Element 87 (Francium).J. Am. Chem. Soc.1952,74, 4181-4184.[1].
↑Y. N K. HydeRadiochemistry of Francium,Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council; available from the Office of Technical Services, Dept. of Commerce, 1960.
↑A. G. Maddock. Radioactivity of the heavy elements.Q. Rev., Chem. Soc.,1951,3, 270–314.doi10.1039/QR9510500270
↑Winter, Mark. «Uses». The University of SheffieldFrancium. Consultáu'l 25 de marzu de 2007.
↑14,014,114,214,314,414,5Emsley, John (2001).Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press, páx. 151–153. 0-19-850341-5.
↑Gagnon, Steve. «Francium». Jefferson Science Associates, LLC. Consultáu'l 1 d'abril de 2007.
↑16,016,1Considine, Glenn D., ed. (2005), "Chemical Elements", Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry, New York: Wylie-Interscience, 0-471-61525-0, at 332
↑20,020,120,220,320,4Fontani, Marcu (2005-09-10). "The Twilight of the Naturally-Occurring Elements: Moldavium (Ml), Sequanium (Sq) and Dor (Do)". International Conference on the History of Chemistry: 1–8. Consultáu'l 2007-04-08.
↑21,021,121,221,3Van der Krogt, Peter (1 d'ochobre de 2006). «Francium». Elementymology & Elements Multidict. Consultáu'l 8 d'abril de 2007.
