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(zu)-系(xi)列:第一主族(zu)—堿金屬
密(mi)度:1.870克/立(li)方厘米
性(xing)狀:質(zhi)軟(堿金屬的特(te)性(xing))
顏色:銀白色
原子屬性
相對(dui)原子質量:223.0197
原子半徑:0.27納米(mi)
價電子排布:7s1
價電子(zi)在每能級(ji)排布:2,8,18,32,18,8,1
電子數:2-8-18-32-18-8
電子層:K-L-M-N-O-P
氧化態:主要(yao)有 +1
晶(jing)體結構:體心立(li)方晶(jing)胞,每個(ge)晶(jing)胞含有2個(ge)金(jin)屬原(yuan)子
物理屬性
物質(zhi)狀態(tai):固態(tai)、具有放(fang)射性(xing)
熔點:300.2 K(27℃)
沸點:950 K(677℃)
化學性質
由于核(he)不穩定,Fr-223的半衰期最長僅有21分鐘。其化(hua)學性(xing)質(zhi)只能在(zai)痕(hen)量范(fan)圍內研究。是(shi)最重的堿金(jin)屬(shu)(shu)元(yuan)素,也同其他堿金(jin)屬(shu)(shu)一樣極不穩定。鈁(fang)的化(hua)學性(xing)質(zhi)活潑,所有的鈁(fang)鹽都是(shi)水溶(rong)性(xing)的。由于它(ta)有放射性(xing),而(er)且(qie)化(hua)學反應極度活躍(yue),故(gu)此無法制得純鈁(fang)。
發現過程
鈁是(shi)門捷(jie)列(lie)夫曾(ceng)經指出的(de)(de)類銫,是(shi)莫斯萊(lai)所確定(ding)的(de)(de)原子(zi)序數為(wei)87的(de)(de)元素。它的(de)(de)發現經歷了彎曲的(de)(de)道路。
剛(gang)開(kai)始(shi),化(hua)學家們根據門捷列夫的(de)推斷——類(lei)(lei)銫是(shi)一(yi)個(ge)堿金屬(shu)元(yuan)(yuan)素,是(shi)成鹽(yan)的(de)元(yuan)(yuan)素,就嘗試從(cong)各(ge)種鹽(yan)類(lei)(lei)里去尋找它,但是(shi)一(yi)無所(suo)獲。
1925年7月英國化學家費里(li)恩德特地選定(ding)了炎熱的夏天去死海,尋找它。但是,經(jing)過辛(xin)勞的化學分析(xi)和光譜(pu)分析(xi)后,卻絲毫沒有發現這個元素。
后來(lai)又有不少(shao)化學家(jia)嘗試利用光譜技(ji)術(shu)以及(ji)利用原子量作(zuo)為突破口(kou)去找這個元素(su),但都(dou)沒(mei)有成(cheng)功。
1930年,美(mei)國亞拉巴馬(ma)州(zhou)工藝學院物理學教授阿立生宣布,在稀有的堿金屬礦銫鎦石和(he)鱗(lin)云母中用磁(ci)光分(fen)析法,發現了(le)(le)87號元(yuan)(yuan)素(su)。元(yuan)(yuan)素(su)符號定(ding)(ding)為Vi。可是不久,磁(ci)光分(fen)析法本身被否定(ding)(ding)了(le)(le),利用它發現的元(yuan)(yuan)素(su)也就(jiu)不可能成立。
到1939年(nian),法(fa)國(guo)女科學家佩里在研究(jiu)錒的同位素(su)Ac-227的α衰變產物時。從中發現了87號元(yuan)(yuan)素(su),并(bing)對它(ta)進行研究(jiu)。為了紀念她的祖國(guo),把87號元(yuan)(yuan)素(su)稱為francium,元(yuan)(yuan)素(su)符號為Fr。
具體應用
由于(yu)它的不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)和稀有,鈁還沒有商(shang)業應用。它已經(jing)用于(yu)生物(wu)學和原(yuan)子結構(gou)的研究領域。鈁對(dui)癌癥可能存(cun)在的診(zhen)斷幫助的也已經(jing)被(bei)深(shen)入研究了(le),但是被(bei)認為并(bing)不(bu)(bu)實(shi)用。
資源材料
據估計(ji),由于鈁(fang)的半衰期很短(duan),經計(ji)算,地殼(ke)中(zhong)任何時刻(ke)鈁(fang)的含量約為30g。這使(shi)它成為除砹之外的第二(er)稀有的元素。即(ji)使(shi)是在含量最高的礦石(shi)中(zhong),每噸也(ye)只有0.0000000000037克。
制備方法
鈁(fang)(fang)可(ke)在鈾礦(kuang)及釷礦(kuang)中發現,每1×1018個(ge)鈾原子中才能找到(dao)一(yi)個(ge)鈁(fang)(fang)原子。也可(ke)透(tou)過以(yi)質子轟擊(ji)釷而獲得。或者通過以(yi)下(xia)核(he)反應:197Au + 18O → 210Fr + 5n
鈁與銫載體一起用高氯酸(suan)鹽(yan)、氯鉑(bo)酸(suan)鹽(yan)或鎢硅酸(suan)鹽(yan)陰(yin)離子進行共沉淀,是(shi)分離痕量鈁的有效方法(fa)。
同位素
現(xian)已發現(xian)質量(liang)數(shu)199~232的(de)鈁的(de)全(quan)部同位素,其中只(zhi)有(you)鈁-223、224是(shi)天然放射性同位素,以鈁-223的(de)半(ban)衰期最長,約(yue)22分鐘。其余都是(shi)通(tong)過人工核反應(ying)合成的(de)。