基本信息
中文名稱:鈁
英文名稱:francium
元素符號:Fr
原子序數:87
族-系列:第一主族—堿(jian)金屬
密度:1.870克/立方(fang)厘米
性狀:質軟(堿金屬(shu)的特性)
顏色:銀白色
原子屬性
相(xiang)對(dui)原子質量(liang):223.0197
原子半徑:0.27納米
價電子排布:7s1
價電子在每(mei)能級排布:2,8,18,32,18,8,1
電(dian)子(zi)數:2-8-18-32-18-8
電子層:K-L-M-N-O-P
氧化態:主要有 +1
晶體(ti)結構:體(ti)心立方(fang)晶胞(bao),每個晶胞(bao)含(han)有2個金(jin)屬原(yuan)子
物理屬性
物質狀態(tai):固態(tai)、具有放射性
熔點:300.2 K(27℃)
沸點:950 K(677℃)
化學性質
由于核不穩(wen)(wen)定(ding),Fr-223的(de)半(ban)衰期最長僅有21分鐘。其化學(xue)性(xing)質只(zhi)能在痕量范圍內(nei)研究。是最重的(de)堿(jian)金(jin)屬(shu)元素,也(ye)同其他堿(jian)金(jin)屬(shu)一樣極不穩(wen)(wen)定(ding)。鈁(fang)的(de)化學(xue)性(xing)質活潑,所有的(de)鈁(fang)鹽都是水(shui)溶性(xing)的(de)。由于它(ta)有放射(she)性(xing),而且化學(xue)反應極度活躍,故此無法制得(de)純鈁(fang)。
發現過程
鈁是門捷列(lie)夫曾經指出的(de)類銫,是莫斯萊所確定的(de)原子序數為(wei)87的(de)元素。它(ta)的(de)發現經歷了彎(wan)曲的(de)道路。
剛開始(shi),化學家(jia)們根據(ju)門捷列夫的推(tui)斷——類(lei)銫是一個堿金屬元(yuan)素(su),是成鹽(yan)的元(yuan)素(su),就(jiu)嘗試(shi)從各種鹽(yan)類(lei)里去尋找它(ta),但是一無所獲。
1925年7月英國化(hua)學(xue)家費(fei)里恩(en)德特地選定了炎熱的夏(xia)天去死海,尋(xun)找(zhao)它(ta)。但是,經過辛(xin)勞的化(hua)學(xue)分析和光譜(pu)分析后,卻絲毫沒有發現(xian)這個元素。
后(hou)來又有(you)不少化(hua)學家嘗試利(li)用光譜技術以及利(li)用原(yuan)子量(liang)作為突破(po)口去找這個元素(su),但(dan)都沒有(you)成功(gong)。
1930年,美國亞拉巴馬州工藝學(xue)院物理學(xue)教授阿立(li)生宣布,在稀有的堿金屬礦銫鎦石和鱗(lin)云母中用(yong)磁光(guang)分析(xi)法(fa),發現了(le)87號(hao)元(yuan)素。元(yuan)素符號(hao)定(ding)為(wei)Vi。可(ke)是(shi)不(bu)久(jiu),磁光(guang)分析(xi)法(fa)本(ben)身被否定(ding)了(le),利用(yong)它發現的元(yuan)素也就不(bu)可(ke)能成立(li)。
到(dao)1939年,法國(guo)女科學家(jia)佩里在研(yan)究錒的(de)同(tong)位素(su)Ac-227的(de)α衰變產(chan)物時。從中(zhong)發現(xian)了87號元素(su),并(bing)對它進行研(yan)究。為(wei)了紀念(nian)她的(de)祖(zu)國(guo),把87號元素(su)稱為(wei)francium,元素(su)符(fu)號為(wei)Fr。
具體應用
由(you)于它(ta)的不穩(wen)定和稀(xi)有,鈁還(huan)沒有商(shang)業應用。它(ta)已(yi)經(jing)用于生物學和原子(zi)結(jie)構(gou)的研究領域。鈁對癌癥可能存(cun)在的診斷幫助(zhu)的也已(yi)經(jing)被深入(ru)研究了,但是被認為并不實用。
資源材料
據(ju)估計,由于(yu)鈁(fang)(fang)的(de)半衰期很(hen)短,經計算,地殼中(zhong)(zhong)任何時刻(ke)鈁(fang)(fang)的(de)含量約(yue)為30g。這(zhe)使(shi)它成為除砹之外的(de)第二稀有的(de)元(yuan)素。即使(shi)是在含量最高的(de)礦(kuang)石(shi)中(zhong)(zhong),每噸(dun)也只(zhi)有0.0000000000037克。
制備方法
鈁可(ke)在鈾礦及釷礦中(zhong)發現,每1×1018個(ge)鈾原(yuan)子中(zhong)才能(neng)找到一個(ge)鈁原(yuan)子。也可(ke)透過以質子轟擊釷而獲得。或者通過以下核反應:197Au + 18O → 210Fr + 5n
鈁(fang)與銫載體一(yi)起用高氯酸(suan)鹽(yan)(yan)、氯鉑酸(suan)鹽(yan)(yan)或鎢硅酸(suan)鹽(yan)(yan)陰(yin)離子進行共沉淀(dian),是分離痕量(liang)鈁(fang)的有效(xiao)方法。
同位素
現已發現質量(liang)數199~232的鈁的全部同(tong)位素,其(qi)中只有鈁-223、224是天然放射性同(tong)位素,以鈁-223的半衰期最長,約22分鐘。其(qi)余都是通過(guo)人工核反應合成的。