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(zhu)族(zu)—堿(jian)金屬(shu)
密度:1.870克(ke)/立(li)方(fang)厘米
性狀:質軟(ruan)(堿金屬的(de)特性)
顏色:銀白色
原子屬性
相對原子質量(liang):223.0197
原(yuan)子半(ban)徑(jing):0.27納米
價電(dian)子排(pai)布:7s1
價電子(zi)在每能級排布(bu):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:主要有 +1
晶體(ti)(ti)結構(gou):體(ti)(ti)心立(li)方(fang)晶胞,每個晶胞含有2個金(jin)屬原子
物理屬性
物質狀態:固態、具有放射性
熔(rong)點:300.2 K(27℃)
沸點:950 K(677℃)
化學性質
由(you)于核不穩定,Fr-223的半(ban)衰期最(zui)長僅有21分(fen)鐘。其化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質只能在痕量范圍內研究。是(shi)最(zui)重的堿(jian)金屬元素,也同其他堿(jian)金屬一(yi)樣極(ji)(ji)不穩定。鈁的化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質活(huo)潑,所有的鈁鹽(yan)都是(shi)水溶(rong)性(xing)(xing)(xing)(xing)的。由(you)于它有放射(she)性(xing)(xing)(xing)(xing),而且化(hua)(hua)學反應極(ji)(ji)度(du)活(huo)躍,故此無法制得純鈁。
發現過程
鈁(fang)是門捷列夫(fu)曾經指出的(de)(de)類(lei)銫,是莫(mo)斯萊所確定的(de)(de)原(yuan)子序數為(wei)87的(de)(de)元素。它(ta)的(de)(de)發現經歷了彎曲的(de)(de)道(dao)路。
剛開始,化(hua)學家們根據門捷列夫的(de)推斷——類銫是一個(ge)堿(jian)金(jin)屬元素(su),是成鹽的(de)元素(su),就嘗(chang)試從(cong)各種鹽類里去尋找它,但是一無所(suo)獲。
1925年7月英(ying)國化學家費里恩德(de)特(te)地選定了炎熱(re)的夏天去死海,尋找它。但是(shi),經(jing)過辛勞的化學分析(xi)和光譜分析(xi)后,卻絲毫沒有(you)發(fa)現(xian)這個(ge)元素。
后來又有(you)不(bu)少(shao)化(hua)學家嘗試利用光譜技術以(yi)及利用原(yuan)子(zi)量作為突破口去(qu)找(zhao)這個元素,但都沒有(you)成(cheng)功。
1930年(nian),美國亞拉巴馬州工藝學(xue)院物(wu)理學(xue)教授阿立(li)生宣布,在稀有的(de)堿金屬礦銫(se)鎦石和(he)鱗云母中(zhong)用磁光分析(xi)法,發現了(le)87號元素(su)(su)。元素(su)(su)符號定為Vi。可是不久,磁光分析(xi)法本身被(bei)否定了(le),利用它(ta)發現的(de)元素(su)(su)也就不可能成立(li)。
到1939年,法國女科學家(jia)佩(pei)里在研(yan)(yan)究(jiu)錒(a)的同位(wei)素(su)(su)Ac-227的α衰變產物時。從中發(fa)現了87號元(yuan)素(su)(su),并對它進(jin)行研(yan)(yan)究(jiu)。為了紀念(nian)她的祖(zu)國,把87號元(yuan)素(su)(su)稱為francium,元(yuan)素(su)(su)符號為Fr。
具體應用
由于它的不(bu)穩定和稀有(you),鈁(fang)還沒有(you)商業應用(yong)。它已(yi)經(jing)用(yong)于生物學(xue)和原(yuan)子結構的研究(jiu)領域。鈁(fang)對癌癥可能存在的診(zhen)斷幫助的也已(yi)經(jing)被深入研究(jiu)了(le),但是被認為并不(bu)實用(yong)。
資源材料
據(ju)估計(ji)(ji),由于鈁的(de)半衰期很短(duan),經計(ji)(ji)算(suan),地(di)殼(ke)中任何時刻鈁的(de)含量約為(wei)30g。這使它成為(wei)除砹(ai)之外(wai)的(de)第二稀有(you)的(de)元素。即使是在含量最高的(de)礦石中,每(mei)噸也只有(you)0.0000000000037克。
制備方法
鈁可在鈾(you)礦及釷(tu)礦中發現(xian),每(mei)1×1018個(ge)鈾(you)原(yuan)子中才(cai)能找到一個(ge)鈁原(yuan)子。也可透(tou)過(guo)以質子轟擊(ji)釷(tu)而獲得。或者通過(guo)以下核反應:197Au + 18O → 210Fr + 5n
鈁與銫載體一起(qi)用高氯酸鹽、氯鉑酸鹽或鎢硅酸鹽陰離子進行共沉(chen)淀,是分離痕量鈁的有效方法。
同位素
現(xian)已發現(xian)質量(liang)數199~232的鈁(fang)的全部同(tong)位素,其(qi)中只有鈁(fang)-223、224是天然(ran)放射性同(tong)位素,以鈁(fang)-223的半(ban)衰期最(zui)長,約22分鐘。其(qi)余都是通過(guo)人工核反應合成的。