基本信息
中文名稱:鈁
英(ying)文名(ming)稱:francium
元素符號:Fr
原子序數:87
族-系列:第一主族—堿金屬
密(mi)度:1.870克/立方厘米(mi)
性狀:質軟(堿金屬的特性)
顏色:銀白色
原子屬性
相對原子質量:223.0197
原子半徑(jing):0.27納米
價電子排布:7s1
價電子在每能級(ji)排(pai)布:2,8,18,32,18,8,1
電子(zi)數:2-8-18-32-18-8
電(dian)子(zi)層:K-L-M-N-O-P
氧化態:主要有 +1
晶體結(jie)構:體心立方晶胞(bao),每個晶胞(bao)含(han)有2個金屬(shu)原子
物理屬性
物(wu)質狀態:固態、具有放射性
熔點:300.2 K(27℃)
沸點(dian):950 K(677℃)
化學性質
由(you)于(yu)(yu)核不穩定(ding)(ding),Fr-223的(de)半衰(shuai)期最長僅有21分鐘。其化學性(xing)質只能在痕量(liang)范圍內研究(jiu)。是(shi)最重(zhong)的(de)堿金(jin)屬元素,也同(tong)其他堿金(jin)屬一樣極不穩定(ding)(ding)。鈁(fang)的(de)化學性(xing)質活潑,所(suo)有的(de)鈁(fang)鹽都是(shi)水溶性(xing)的(de)。由(you)于(yu)(yu)它有放射性(xing),而且化學反應極度(du)活躍,故此無法制得純鈁(fang)。
發現過程
鈁是門(men)捷(jie)列夫曾經指出的(de)類銫(se),是莫斯萊所確定的(de)原子(zi)序數為87的(de)元素。它(ta)的(de)發現經歷了彎曲(qu)的(de)道路。
剛(gang)開始,化(hua)學(xue)家們根據門捷列夫(fu)的推斷——類銫是一(yi)個堿金屬(shu)元素,是成鹽的元素,就嘗(chang)試從各種(zhong)鹽類里(li)去尋找它,但是一(yi)無(wu)所(suo)獲。
1925年7月英國化(hua)學家費里恩德特地選定了(le)炎(yan)熱的夏(xia)天去死海(hai),尋找(zhao)它。但是,經過辛勞的化(hua)學分析和光譜(pu)分析后(hou),卻(que)絲毫沒有(you)發現這個元(yuan)素。
后來又有不少化學家嘗試利用(yong)光譜技術以(yi)及利用(yong)原(yuan)子量作為突(tu)破口去找這個元素,但都沒(mei)有成功。
1930年(nian),美國亞拉巴(ba)馬州工藝學(xue)院物理學(xue)教授阿(a)立(li)生宣布,在稀有(you)的(de)堿金屬(shu)礦銫鎦石和鱗云母(mu)中用磁光(guang)分析法(fa),發現了(le)87號元(yuan)(yuan)素(su)(su)。元(yuan)(yuan)素(su)(su)符號定為Vi。可(ke)是不久,磁光(guang)分析法(fa)本身(shen)被否定了(le),利(li)用它發現的(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)也就不可(ke)能(neng)成立(li)。
到1939年,法國女(nv)科學家佩里在研(yan)究錒的同位(wei)素Ac-227的α衰(shuai)變產物(wu)時。從中發現了87號元素,并(bing)對它進(jin)行研(yan)究。為(wei)了紀念她的祖國,把87號元素稱為(wei)francium,元素符號為(wei)Fr。
具體應用
由(you)于它的(de)(de)不(bu)穩定和稀有(you),鈁還沒(mei)有(you)商業應用(yong)。它已經用(yong)于生(sheng)物學和原子結構的(de)(de)研究(jiu)領域。鈁對癌癥可能存(cun)在的(de)(de)診(zhen)斷幫助(zhu)的(de)(de)也已經被深入研究(jiu)了,但是被認為并不(bu)實(shi)用(yong)。
資源材料
據(ju)估(gu)計,由于鈁的(de)(de)半衰期(qi)很短(duan),經(jing)計算,地(di)殼(ke)中任(ren)何時刻鈁的(de)(de)含量(liang)約為30g。這使(shi)它成(cheng)為除(chu)砹之外的(de)(de)第二稀有(you)的(de)(de)元素。即使(shi)是(shi)在含量(liang)最高(gao)的(de)(de)礦石中,每噸(dun)也只有(you)0.0000000000037克(ke)。
制備方法
鈁可在鈾礦(kuang)(kuang)及釷(tu)礦(kuang)(kuang)中(zhong)發現,每1×1018個鈾原子(zi)中(zhong)才能找到(dao)一(yi)個鈁原子(zi)。也可透(tou)過以質子(zi)轟(hong)擊(ji)釷(tu)而獲(huo)得(de)。或者(zhe)通過以下核反應:197Au + 18O → 210Fr + 5n
鈁與銫載體(ti)一起用高(gao)氯(lv)酸(suan)鹽、氯(lv)鉑酸(suan)鹽或鎢硅酸(suan)鹽陰離子進行共沉淀,是分離痕(hen)量鈁的有(you)效方法。
同位素
現(xian)已(yi)發現(xian)質量數(shu)199~232的(de)鈁(fang)的(de)全部同(tong)位素(su),其(qi)中(zhong)只有鈁(fang)-223、224是天(tian)然放射性(xing)同(tong)位素(su),以鈁(fang)-223的(de)半衰期最長,約22分(fen)鐘。其(qi)余都是通過(guo)人(ren)工核反(fan)應(ying)合成(cheng)的(de)。