iso:isotopo NA: abbondanza in natura TD:tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento
Prima della sua scoperta, era indicato come eka-cesio. È estremamente radioattivo; il suo isotopo più stabile, il francio-223 (originariamente chiamato attinio K per lacatena di decadimento naturale in cui compare), ha un'emivita di soli 22 minuti. È l'elemento piùelettropositivo ed è il primo elemento naturale più instabile ed il più raro. Gli isotopi del francio decadono rapidamente inastato,radio eradon.
A causa dell'aspetto generale degli altri elementi nella colonna della sua tavola periodica, si presume che il francio apparirebbe come un metallo altamente reattivo, se ne potesse essere raccolto abbastanza per essere visto come un solido o liquido. L'ottenimento di un tale campione è altamente improbabile, poiché il calore estremo di decadimento causato dalla sua breve emivita vaporizzerebbe immediatamente qualsiasi quantità visibile dell'elemento.
Il francio è stato scoperto daMarguerite Perey in Francia (da cui prende il nome l'elemento) nel 1939.[2] È stato l'ultimo elemento scoperto per la prima volta in natura, piuttosto che per sintesi. Fuori dal laboratorio, il francio è estremamente raro, di cui si trovano tracce nei minerali diuranio etorio, dove l'isotopo francio-223 si forma e decade continuamente. Gli altri isotopi (eccetto il francio-221) sono interamente sintetici. La quantità maggiore prodotta in laboratorio era un cluster di oltre 300 000 atomi.[3]
Il francio è il più pesante dei metalli alcalini; è il prodotto deldecadimento alfa dell'attinio e può essere prodotto artificialmente per bombardamento deltorio conprotoni. È il meno stabile di tutti gli elementi naturali.
Sono noti 41 isotopi del francio, di cui il più stabile, con un'emivita di 22 minuti, è223Fr, prodotto dal decadimento di227Ac.
Il francio è l'elemento menoelettronegativo del sistema periodico, esso infatti nellascala di Pauling ha il valore minore di elettronegatività (0,7). L'ipotetico sale FrF (fluoruro di francio) sarebbe ilcomposto ionico più stabile ottenibile.
Il francio (l'ekacesio diMendeleev) fu identificato nel1939 daMarguerite Perey, assistente di laboratorio dell'Istituto Curie di Parigi, tra i prodotti di disintegrazione del227Ac. Marguerite osservò un decadimento di particelle alfa, non beta come avevano detto i suoi colleghi statunitensi, che provocava un aumento di radioattività che si bloccò ad un certo momento, dove, per l'appunto si stava formando il Francio.[4]Il nome fu scelto dalla scopritrice in omaggio allasua nazionalità, sebbene prima fu proposto di chiamarlo "Catmio", poiché si pensava che avrebbe avuto più facilità a diventare un catione.
Il francio è presente in piccole tracce nellacrosta terrestre sotto forma dell'isotopo 223 detto ancheattinio-K in quanto si forma perdecadimento alfa del227Ac. Considerato il suotempo di dimezzamento di soli 21,8 minuti e che l'emissione α riguarda solo l'1% del decadimento complessivo di227Ac, si stima che nell'interaTerra ne esistano non più di 25 grammi.[5] Altre stime riportate daPeter Atkins ridurrebbero a soli diciassette atomi la quantità di francio contemporaneamente presente in un dato istante sul nostro pianeta.[6] È l'elemento chimico più instabile tra i primi 103 della tavola periodica.
Proprio a causa della sua rarità le sue proprietà chimiche e fisiche non sono ancora state definite completamente;è stato studiato per mezzo di tecniche radiochimiche, le quali hanno evidenziato che il suo ione più stabile è lo ione Fr+.
Gli altri isotopi, che si formano per decadimento dell'isotopo235U o per bombardamento deltorio, hanno emivite ancora più brevi per cui non si trovano in natura.
Gli isotopi da 208 a 211 possono essere prodotti tramite reazione nucleare di fusione-evaporazione tra un fascio di18O e un bersaglio di197Au; questa tecnica, sviluppata dai ricercatori diStony Brook, viene applicata presso i Laboratori Nazionali diLegnaro[7] dell'INFN per alimentare unatrappola magneto-ottica. Nel luglio2007 è stato ottenuto un campione di circa 10 000 atomi intrappolati dell'isotopo 210, da ricercatori delle Università diFerrara,Pisa eSiena.
Dal2012 all'esperimento CRIS (Collinear Resonant Ionization Spectroscopy) del laboratorioISOLDE delCERN diGinevra, vengono studiati gli isotopi del francio, in particolare sono stati misurati per la prima volta ilmomento magnetico e ilraggio di carica degliisotopi202–206,218,219,229,231Fr.[8]
^In genere come "temperatura ambiente" si assumono la temperatura di 25 °C (ovvero 298 K), per cui gli unici elementi che abbiano una temperatura di fusione minore di questa sonobromo(Tfus = 265,95 K) emercurio(Tfus = 234,32 K), ma siccome nella sua accezione più generale la temperatura ambiente può essere qualsiasi temperatura compatibile con le condizioni meteorologiche, si può dire che anche gli elementi metallicicesio(Tfus = 301,59 K),gallio(Tfus = 302,91 K), francio(Tfus = 300,15 K) erubidio(Tfus = 312,46 K) sono liquidi a temperature "prossime" a quella ambiente.
