تبلیغات
همه چی دونی - فرانسیوم

همه چی دونی

هدف اصلی ما ارتقای علم شما

چهارشنبه 20 آبان 1388

فرانسیوم

نویسنده: امیر حسین امام جمعه   طبقه بندی: زیست، 

فرانسیوم با نام قدیمی اکا-سزیوم و یا آکتینیوم ‎k‏[۱]، عنصری شیمیایی با نماد Fr و عدد اتمی ۸۷ است که در گروه IA (فلزهای قلیایی) و دوره هفتم قرار گرفته‌است.[۱] این عنصر، یک الکترون ظرفیتی دارد[۲] و در میان همه عناصر جدول تناوبی، دارای کمترین الکترونگاتیوی است.[۲]

دمای ذوب و جوش فرانسیم به ترتیب ۲۷ و ۶۷۷ درجه سانتی‌گراد، و شعاع اتمی آن ۲۷۰ پیکومتر است.[۳]

مارگوریت پری، فرانسیوم را در سال ۱۹۳۹ در فرانسه کشف کرد،[۴][۵][۶] به همین دلیل این عنصر فرانسیوم نام گرفت.[۱] این عنصر آخرین عنصر کشف شده‌ای است که در طبیعت به طور آزاد وجود دارد و پس از استاتین کمیاب‌ترین عنصر شناخته شده‌است.

فرانسیوم در بیرون از آزمایشگاه، به طور بسیار ناچیزی در سنگ معدن اورانیوم و توریوم یافت می‌شود، جایی که ایزوتوپ ۲۲۳ آن به طور پی در پی تشکیل و متلاشی می‌شود. تخمین زده می‌شود که حدود ۳۰ گرم فرانسیوم در پوسته زمین وجود داشته باشد. سایر ایزوتوپ‌های فرانسیوم به طور مصنوعی و در آزمایشگاه ساخته می‌شوند. بیشترین مقداری که تاکنون از فرانسیوم به طور مصنوعی ایجاد شده، یک خوشه ۱۰٬۰۰۰ اتمی بوده‌است که از طریق ابر اتمی سرد و در دانشگاه استونی بروک و در سال ۱۹۹۷ ساخته شده است.[۷] فرانسیوم پس از فروپاشیدن به استاتین، رادیوم و رادون تبدیل می‌شود.[۸]

تاریخچه

در حدود سالهای دهه ۱۸۷۰ شیمی‌دان‌ها متوجه شدند که باید عنصری با عدد اتمی ۸۷ در گروه فلزات قلیایی زیر سزیم وجود داشته باشد.[۹] این عنصر با نام اکا سزیم پیش‌بینی شد.[۱۰][۱] گروه‌های پژوهشی تلاششان را برای یافتن و خالص‌سازی این عنصر ناشناخته آغاز کردند و پس از ۴ تلاش ناموفق، این عنصر ساخته شد.

 اکتشافات ناقص و ناتمام

دوبروسردوف شیمیدان روسی اولین شخصی بود که ادعای کشف عنصری به نام فرانسیوم یا اکا سزیم را عنوان کرد. در سال ۱۹۲۵ او متوجه وجود رادیواکتیویته ضعیفی در یک نمونه پتاسیم شده و پی برد که این نمونه ممکن است حاوی مقداری از عنصر جدید باشد.[۱۱]سپس او رساله‌ای در مورد خواص این عنصر نوشت و بخاطر نام کشورش آنرا روسیوم نام گذاری کرد[۱۲].اندکی پس از آن دوبروسردوف به تدریس در انستیتوی پلیمر اودسای اوکراین پرداخت و تحقیقات بیشتری در زمینه این عنصر به عمل نیاورد.[۱۱]

سال بعد، شیمیدانان انگلیسی جرالد دروس[پانویس ۱] و فردریک لورینگ[پانویس ۲] عکسهای اشعه ایکس منگنز(II) سولفات را بررسی کردند.[۱۲]آنان در این مشاهده به خطوط طیفی برخورد کردند که گمان می‌بردند مربوط به اکا سزیم باشد.آنان این کشفیات را اعلام نموده و آنرا آلکالینیوم نامگذاری کردند.[۱۱]

در سال ۱۹۳۰ فرد آلیسون[پانویس ۳] در موسسه پلی‌تکنیک آلاباما مدعی شد که هنگام بررسی پلوسیت و لپیدولیت با ماشین نور-مغناطیس[پانویس ۴]عنصر ۸۷ را کشف کرده‌اند.آلیسون پیشنهاد کرد که بخاطر زادگاهش یعنی ایالت ویرجینیا این عنصر ویرجنیوم نامگذاری شود و نماد Vi یا Vm داشته باشد.[۱۲][۱۳]البته در سال ۱۹۳۴ مک فرسون از دانشگاه برکلی این اکتشاف نادرست را رد کرد.[۱۴]

در سال ۱۹۳۶ هوریا هولوبی[پانویس ۵] شیمیدان فرانسوی به همراه دوست فرانسوی اش ایوت کاچویس[پانویس ۶]پولوسیت را با استفاده از دستگاه اشعه ایکس با دقت بالا آنالیز کردند.[۱۱]آنان متوجه وجود چندین خطوط نشر ضعیف شدند که به عنصر ۸۷ نسیت دادند.این عنصر به افتخار مولداوی که آزمایشات در آنجا انجام شد مولداویوم نام گرفت و نماد آن هم Ml تعیین گشت.در سال ۱۹۳۷ تحقیقات هولوبی به‌وسیله یک فیزیکدان آمریکایی بنام اف اچ هرش[پانویس ۷] رد شد.هرش اطمینان داشت که اکا سزیم در طبیعت وجود نخواهد داشت و آنان به اشتباه خطوط نشر جیوه یا بیسموت را مشاهده کرده‌اند.اگرچه هولوبی تاکید می‌کرد که دستگاههای او انچنان دقیق هستند که چنین اشتباهی را مرتکب نمی‌شوند.[۱۲]

به همین خاطر ژان باپستیت پرین [پانویس ۸] برنده جایزه نوبل و استاد هولوبی به کمک مارگوریت پری[پانویس ۹] مولداویوم را به‌عنوان فرانسیوم مورد تایید قرار داد.[۱۱]

 مشخصات

هسته اتم فرانسیوم

به علت نایابی و ناپایداری امکان جدا کردن اتم‌های فرانسیوم به حدی که قابل اندازه گیری باشند نیست به همین دلیل برای خواص آن بیشتر بر روی مکان آن در جدول تناوبی تکیه می‌کنند.[۱۵]

فرانسیوم یکی از فلزهای قلیایی است که خواصی شبیه به سزیم دارد.[۷] فرانسیوم ناپایدارتر از هر عنصر سبکتر از دابنیوم (عنصر شماره ۱۰۵) است.[۷] پایدارترین ایزوتوپ آن فرانسیوم ۲۲۳ با نیم عمر کمتر از ۲۲ دقیقه‌است. عنصر ناپایدار بعدی استاتین نیم عمری حدود ۸٫۵ ساعت دارد.[۹] تمام ایزوتوپهای فرانسیوم پس از فروپاشی به استاتین، رادیوم و رادون تبدیل می‌شوند.[۹]

با توجه به اینکه فرانسیم یکی از عناصر چگال جدول تناوبی است و اینکه تعداد الکترون لایه ظرفیت آن ۱ است،[۱۶] بنابراین وزن اکی والان آن از همه عناصر بیشتر است.[۷]به محاسبه لینوس پاولینگ مقدار الکترونگاتیوی فرانسیوم باید با سزیم برابر و حدود ۰.۷ باشد[۱۷] گرچه محاسبات جدیدتر مقدار آن را ۰.۷۹ نشان می‌دهند اما این مقدار به طور تجربی تائید نشده است[۱۸] به طور مشابه فرانسیم کمترین الکترونگاتیوی را در بین عناصر دارد[۱۹][۲۰][۲۱][۲۲][۵][۲]

فرانسیوم مایع -در صورتی که تشکیل شود- در دمای ذوبش تنش سطحی برابر ۰٫۰۵۰۹۲ نیوتن بر متر خواهد داشت.[۲۳] فرانسیوم همچنین می‌تواند با بسیاری از نمک‌های سزیم مانند پرکلرات، یدات، تارتارات، کلروپلاتینات و سیلیکوتنگستات سزیم (همچنین روبیدیوم تاتارات) واکنش دهد. همچنین با سیلیسیوم تنگستن و کلورپلاتینید واکنش داده و به ترتیب تولید سیلیکو تنگستن اسید و پرکلریک اسید می‌کند.[۲۴][۲۵] نمکهای فرانسیوم عمدتاً محلول در آب هستند.[۲۶]

کاربردها

فرانسیوم به علت ناپایداری و کمیاب بودن،[۲۷][۲۸][۲۹][۳۰][۳۱] کاربرد تجاری ندارد.

پژوهش‌هایی درباره کاربرد فرانسیوم در درمان سرطان انجام شده‌است،[۹] ولی انجام این عمل ناممکن به نظر می‌رسد.[۲۹] قابلیت‌های فرانسیوم مانند سنتز شدن و همچنین ساختار اتمی ویژه‌اش باعث شده که از آن در آزمایشهای طیف سنجی استفاده کنند.[۳۲] این آزمایش‌ها به درک اطلاعات بیشتری در زمینه پتانسیل شیمیایی و ذرات زیر اتمی انجامیده‌است.[۳۳]به نظر می‌رسد که می‌توان از فرانسیوم در آزمایشات مربوط به نیروگاه‌های هسته‌ای و سیکلوترون‌ها استفاده کرد.[۳۴]

مطالعات بر روی نور گسیل شده توسط یون‌های فرانسیم-۲۱۰ به دام‌انداخته شده توسط لیزر، داده‌های دقیقی راجع به گذارهای بین ترازهای انرژی اتمی در اختیار گذاشته‌اند که شباهت نسبتاً زیادی به نتایج پیش‌بینی شده نظریه کوانتمی دارند.[۳۵]

 وجود

یک سنگ اورانیت با حدود ۱۰۰٬۰۰۰ اتم (3.3‎×۱۰−20 g) از فرانسیم-۲۲۳.[۲۹]

 در طبیعت

فرانسیوم۲۲۳ نتیجه فروپاشی آلفای آکتینیوم ۲۲۷ است که در سنگ معدن توریوم و اورانیوم یافت می‌شود.[۷]در مقدار مشخصی از اورانیوم، گمان می‌رود که به ازای یکصد میلیون اتم اورانیوم یک اتم فرانسیوم یافت شود.[۲۹]همچنین تخمین زده می‌شود که در تمام پوسته زمین حدود ۳۰ گرم فرانسیوم در موجود باشد.[۳۶][۵]بنابراین فرانسیوم بعد از استاتین کمیاب ترین عنصر در روی زمین است.[۹][۲۹]

حاصل از سنتز

فرانسیوم می‌تواند از واکنش هسته‌ای Au(۱۹۷) + O(۱۸) → Fr(۲۱۰) + ۵n بدست آید و از این طریق دانشگاه استونی بروک توانست مقدار زیادی از ایزوتوپ‌های ۲۰۹،۲۱۰ و ۲۱۱ فرانسیوم را تهیه کند[۳۷].که روش مشتق شدهٔ تله مغناطونوری است.[پانویس ۱۰][۳۸]بجز این ،روشهای بمباران رادیوم با نوترون و بمباران توریوم با پروتون،دوتریوم و یونهای هلیوم در سنتز فرانسیوم بکار می‌رود.فرانسیوم از سال ۲۰۰۸ تاکنون در مقیاس قابل توجه سنتز نشده‌است.[۷][۹][۲۹][۳۹]

در روش تله مغناطونوری اتم‌های فرانسیوم از طریق میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط مس جدا شده و توسط لیزر به دام انداخته می‌شوند.[۳۸]

ایزوتوپ‌ها

تاکنون ۳۴ ایزوتوپ فرانسیوم از عدد جرمی ۱۹۹ تا ۲۳۲ شناخته شده‌اند.[۴۰]فرانسیوم هفت ایزومر دارد.[۷] ۲۲۳ و ۲۲۱ تنها ایزوتوپ‌هایی هستند که در طبیعت یافت می‌شوند، اگرچه ایزوتوپ بسیار دوم بیشتر یافت می‌شود.[۴۱]

فرانسیوم ۲۲۳ پایدارترین ایزوتوپ فرانسیوم با نیم عمر ۲۱٫۸ دقیقه‌است.[۷][۱] بعد از آن فرانسیوم ۲۱۲ با ۲۰ دقیقه نیمه عمر می‌باشد[۳۴]فرانسیوم ۲۲۳ پنجمین محصول فروپاشی اکتینیوم ۲۲۷ می‌باشد.[۳۱] سپس آن با واپاشی بتا به رادیوم ۲۲۳ (با انرژی واپاشی ۱۱۴۹ کیلوالکترون ولت)و درصد جزئی از آن(۰.۰۰۶%) از مسیر دیگری با واپاشی آلفا به استاتین ۲۱۹ تبدیل می‌شود.[۸]

فرانسیوم ۲۲۱ نیم عمری حدود ۴٫۸ دقیقه دارد[۷] و نهمین محصول فروپاشی نپتونی آکتینیوم ۲۲۵ است.[۳۱]سپس آن با فروپاشی آلفا به استاتین ۲۱۷ تبدیل می‌شود(با انرژی واپاشی ۶.۴۵۷ مگاالکترون ولت)[۷]. آخرین ایزوتوپ پایدار، فرانسیوم ۲۱۵ با نیم عمر ۰٫۱۲ میکرو ثانیه‌است(انرژی واپاشی ۹.۵۴ کیلوالکترون ولت)[۷].ایزومر ناپایدارتر آن،فرانسیوم ۲۱۵m با نیم عمر ۳٫۵ نانو ثانیه می‌باشد.[۴۲]

فرانسیوم ۲۱۸ نیز به طور تخمینی نیمه عمر ۵‎×۱۰ ثانیه دارد و با واپاشی آلفا و با انرژی ۷.۸۵ مگا الکترون ولت به استاتین تبدیل می‌شود.[۴۳]


آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
  • free counters
    نمودارها
    نمودار طلا
    نمودار نقره
    نمودار مس
    نمودار آلومینیم
    نمودار سرب 
    نمودار روی
    نمودار نیکل

    نام كشور
     
     
     
    پایتخت
     
     

    واحد پول
     
     
     
    كد تلفن
     
     
     
    شهرها
     
    نام شهر
     
     
     
    كد تلفن