Франции реакция с водой

Франций — это элемент номер 87 в периодической таблице. Элемент может быть приготовлен бомбардировкой тория протонами, и в урановых минералах в естественных условиях встречается чрезвычайно небольшое количество, но оно настолько редкое и радиоактивное, что его никогда не было достаточно, чтобы увидеть, что произойдет, если кусок упадет в воду. Тем не менее, наверняка реакция будет энергичной, возможно, даже взрывной. Кусок франция распадется на части, в то время как реакция с водой приведет к образованию газообразного водорода, гидроксида франция и большого количества тепла. Вся территория будет загрязнена радиоактивным материалом.

Почему Франций так сильно реагирует

Причина сильной экзотермической реакции заключается в том, что франций является щелочным металлом. При перемещении вниз по первому столбцу таблицы Менделеева реакция между щелочными металлами и водой становится все более бурной. Небольшое количество лития будет плавать на воде и гореть. Натрий горит с большей готовностью. Калий распадается, горит фиолетовым пламенем. Рубидий воспламеняется красным пламенем. Цезий выделяет достаточно энергии, чтобы даже маленький кусочек взорвался в воде. Франций ниже цезия на столе и будет реагировать более охотно и бурно.

Зачем? Каждый из щелочных металлов характеризуется наличием одного валентного электрона. Этот электрон легко реагирует с другими атомами, например, в воде. При перемещении вниз по периодической таблице атомы становятся больше, а одинокий валентный электрон легче удалить, что делает элемент более реактивным.

Кроме того, франций настолько радиоактивен, что ожидается выделение тепла. Многие химические реакции ускоряются или усиливаются температурой. Франций будет вводить энергию своего радиоактивного распада, которая, как ожидается, усилит реакцию с водой.

Что произойдет, если вы дотронетесь до сухого льда?

Сухой лед — это твердый углекислый газ, который очень холодный, но задумывались ли вы когда-нибудь, что случится с вашей рукой, если вы прикоснетесь к ней?

Что произойдет, если вы вдыхаете гелий?

Узнайте о влиянии вдыхания гелия на здоровье и о том, как безопасно дышать гелием, чтобы получить скрипучий голос.

Что произойдет, если президентские выборы — это ничья?

Что произойдет, если голосование коллегии выборщиков будет связано? Нет, у нас нет двух президентов. Узнайте, что происходит после того, как голосование коллегии выборщиков связано

Источник

Франций

Франций

2 кДж/моль Уд. теплота испарения

65 кДж/моль Молярная теплоёмкость 31,6 Дж/(K·моль) Структура решётки кубическая
объёмноцентрированая Номер CAS 7440-73-5

Франций — элемент главной подгруппы первой группы седьмого периода периодический системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 87. Обозначается символом Fr (лат. Francium ). Простое вещество франций — радиоактивный щелочной металл, обладающий максимально высокой восстановительной химической активностью.

Содержание

История

Этот элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как «эка-цезий»), и был открыт (по его радиоактивности) в 1939 году Маргаритой Перей, сотрудницей Института радия в Париже. Она же дала ему в 1946 году название в честь своей родины — Франции.

Нахождение в природе

Франций — один из редчайших элементов. Среди элементов, постоянно существующих в земной коре, только астат имеет меньшее содержание. Весь природный франций является радиогенным, его радиоактивный распад компенсируется одновременным возникновением новых атомов франция в качестве промежуточных продуктов распада урана-235 и тория-232. Общее содержание франция в земной коре оценивается в 340 граммов.

Изотопы

На 2012 год известно 34 изотопа франция с массовыми числами 199—232 и 7 метастабильных ядерных изомеров. В природе (в качестве продуктов радиоактивного распада урана и тория) содержатся два изотопа: 223 Fr и 224 Fr. Франций-223 (самый долгоживущий из изотопов франция, период полураспада 22,3 минуты) входит в одну из побочных ветвей природного радиоактивного ряда урана-235 и содержится в крайне малых количествах в урановых минералах. Исследования свойств франция проводят с индикаторными количествами нуклида 223 Fr (менее 10 −15 г), так как из-за отсутствия долгоживущих изотопов франций невозможно получить в весовых количествах. Образуется при альфа-распаде актиния-227:

227 Ac → 223 Fr (сопровождается α-излучением, вероятность распада приблизительно 1,4 %),

227 Ac → 227 Th (сопровождается β-излучением, вероятность распада около 98,6 %).

Старое название франция-223 — «актиний К» (AcK). По оценкам, его равновесное содержание в земной коре равно 340 г .

Также в одной из побочных ветвей радиоактивного ряда тория содержится франций-224 с периодом полураспада 3,0 минуты. Его равновесное содержание в земной коре составляет лишь 0,5 г .

Получение

Микроскопические количества франция-223 и франция-224 могут быть химически выделены из минералов урана и тория. Другие изотопы франция получают искусственным путём с помощью ядерных реакций.

Одна из наиболее распространённых ядерных реакций для получения франция:

Интересно, что в данной реакции используется золото. С помощью этой реакции могут быть также синтезированы изотопы с массовыми числами 209 и 211 (с вылетом соответственно шести и четырёх нейтронов). Однако все эти изотопы распадаются быстро (период полураспада 210 Fr и 211 Fr — три минуты, а 209 Fr — 50 секунд).

Физические и химические свойства

Франций похож по свойствам на цезий. Всегда сокристаллизуется с его соединениями. Практически все соединения франция растворимы в воде. Релятивистские эффекты 6p-оболочки делают связь франция с кислородом в супероксидах, например, состава FrO₂, более ковалентной, по сравнению с супероксидами других щелочных металлов.

Так как в распоряжении исследователей имеются лишь мельчайшие образцы, содержащие не более 10 −7 г франция, то сведения о его физических свойствах могут быть определены только путём расчета, основываясь на данных для стабильных щелочных металлов. Согласно таким расчетам, плотность франция при комнатной температуре составляет 1,87 г/см³ , температура плавления 27 °C, температура кипения 677 °C, удельная теплота плавления 9,385 кДж/кг .

Потенциал ионизации атома франция-212 из основного состояния был экспериментально измерен с высокой точностью на масс-сепараторе радиоактивных ядер ISOLDE в ЦЕРНе, где этот изотоп производится путём облучения протонами карбидно-урановой мишени с интенсивностью до 10 10 атомов в секунду (ток пучка 2 пикоампера). В терминах обратной длины волны ионизационный потенциал равен 32 848,872(9) см −1 , что соответствует 4,0727409(11) эВ/атом , или 392,95976(11) кДж/моль .

Франций имеет самую низкую электроотрицательность из всех элементов, известных в настоящее время. Соответственно, франций является и самым химически активным щелочным металлом.

Бурно реагирует с водой, образуя самую сильную щёлочь — гидроксид франция FrOH. Гидрид FrH и оксид франция Fr₂O ведут себя подобно аналогичным соединениям цезия, то есть бурно реагируют с водой, образуя гидроксид.

Хлорид, нитрат, сульфат, фторид, сульфид, гидроксид, карбонат, ацетат и оксалат франция хорошо растворимы в воде. Плохо растворимы перхлорат, пикрат, иодат, хлороплатинат, хлоровисмутат, хлороантимонат, хлоростаннат, нитрокобальтат франция. Франций экстрагируется нитробензолом в присутствии тетрафенилбората натрия. Соосаждается с простыми и двойными солями цезия и с солями гетерополикислот (кремневольфрамовой, фосфорновольфрамовой и др.).

Применение

В настоящее время франций и его соединения имеют мало практических применений в связи с малым периодом полураспада и высокой радиоактивностью. Франций-223 используется для быстрого определения актиния-227 в природных объектах.

Биологическая роль и воздействие

Франций подобно рубидию и цезию накапливается в почках, печени, слюнных железах и ткани саркомы, поэтому изотопы 223 Fr и 212 Fr используются в биологических исследованиях и для диагностики рака.

Литий
Li
Атомный номер: 3
Атомная масса: 6,941
Темп. плавления: 453,85 К
Темп. кипения: 1615 К
Плотность: 0,534 г/см³
Электроотрицательность: 0,98

Натрий
Na
Атомный номер: 11
Атомная масса: 22,98976928
Темп. плавления: 371,15 К
Темп. кипения: 1156 К
Плотность: 0,97 г/см³
Электроотрицательность: 0,96

Калий
K
Атомный номер: 19
Атомная масса: 39,0983
Темп. плавления: 336,58 К
Темп. кипения: 1032 К
Плотность: 0,86 г/см³
Электроотрицательность: 0,82

Рубидий
Rb
Атомный номер: 37
Атомная масса: 85,4678
Темп. плавления: 312,79 К
Темп. кипения: 961 К
Плотность: 1,53 г/см³
Электроотрицательность: 0,82

Цезий
Cs
Атомный номер: 55
Атомная масса: 132,9054519
Темп. плавления: 301,59 К
Темп. кипения: 944 К
Плотность: 1,93 г/см³
Электроотрицательность: 0,79

Франций
Fr
Атомный номер: 87
Атомная масса: (223)
Темп. плавления:

950 К
Плотность: 1,87 г/см³
Электроотрицательность: 0,7

Источник