地壳中含量最少的金属

简介

基本信息

中文名称：钫

英文名称：francium

元素符号：Fr

原子序数：87

族-系列：第一主族—碱金属

密度：1.870克/立方厘米

性状：质软（碱金属的特性）

颜色：银白色

原子属性

相对原子质量：223.0197

原子半径：0.27纳米

价电子排布：7s1

价电子在每能级排布：2，8，18，32，18，8，1

电子数：2-8-18-32-18-8

电子层：K-L-M-N-O-P

氧化态：主要有 +1

晶体结构：体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子

物理属性

物质状态：固态、具有放射性

熔点：300.2 K（27℃）

沸点：950 K（677℃）

化学性质

由于核不稳定，Fr-223的半衰期最长仅有21分钟。其化学性质只能在痕量范围内研究。是最重的碱金属元素，也同其他碱金属一样极不稳定。钫的化学性质活泼，所有的钫盐都是水溶性的。由于它有放射性，而且化学反应极度活跃，故此无法制得纯钫。 

相关资料

发现过程

钫是门捷列夫曾经指出的类铯，是莫斯莱所确定的原子序数为87的元素。它的发现经历了弯曲的道路。

刚开始，化学家们根据门捷列夫的推断——类铯是一个碱金属元素，是成盐的元素，就尝试从各种盐类里去寻找它，但是一无所获。

1925年7月英国化学家费里恩德特地选定了炎热的夏天去死海，寻找它。但是，经过辛劳的化学分析和光谱分析后，却丝毫没有发现这个元素。

后来又有不少化学家尝试利用光谱技术以及利用原子量作为突破口去找这个元素，但都没有成功。

1930年，美国亚拉巴马州工艺学院物理学教授阿立生宣布，在稀有的碱金属矿铯镏石和鳞云母中用磁光分析法，发现了87号元素。元素符号定为Vi。可是不久，磁光分析法本身被否定了，利用它发现的元素也就不可能成立。

到1939年，法国女科学家佩里在研究锕的同位素Ac-227的α衰变产物时。从中发现了87号元素，并对它进行研究。为了纪念她的祖国，把87号元素称为francium，元素符号为Fr。

具体应用

由于它的不稳定和稀有，钫还没有商业应用。它已经用于生物学和原子结构的研究领域。钫对癌症可能存在的诊断帮助的也已经被深入研究了，但是被认为并不实用。

资源材料

据估计，由于钫的半衰期很短，经计算，地壳中任何时刻钫的含量约为30g。这使它成为除砹之外的第二稀有的元素。即使是在含量最高的矿石中，每吨也只有0.0000000000037克。

制备方法

钫可在铀矿及钍矿中发现，每1×1018个铀原子中才能找到一个钫原子。也可透过以质子轰击钍而获得。或者通过以下核反应：197Au + 18O → 210Fr + 5n

钫与铯载体一起用高氯酸盐、氯铂酸盐或钨硅酸盐阴离子进行共沉淀，是分离痕量钫的有效方法。

同位素

现已发现质量数199～232的钫的全部同位素，其中只有钫-223、224是天然放射性同位素，以钫-223的半衰期最长，约22分钟。其余都是通过人工核反应合成的。