الفرانسيوم

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

الفرانسيوم عنصر كيميائي ، رمزه Fr وعدده الذري 87. وهو عنصر شديد الإشعاع ؛ إذ يبلغ عمر النصف لنظيره الأكثر استقرارًا، الفرانسيوم-223 (الذي كان يُسمى في الأصل أكتينيوم  K نسبةً إلى سلسلة التحلل الطبيعي التي يظهر فيها)، 22 دقيقة فقط . وهو ثاني أكثر العناصر كهرجابيةً بعد السيزيوم ، وثاني أندر العناصر الموجودة في الطبيعة (بعد الأستاتين ). تتحلل نظائر الفرانسيوم بسرعة إلى الأستاتين والراديوم والرادون . التركيب الإلكتروني لذرة الفرانسيوم هو [Rn] 7s 1 ؛ ولذلك، يُصنف هذا العنصر ضمن الفلزات القلوية . 

نتيجةً لعدم استقراره الشديد، لم يُرَ الفرانسيوم بكميات كبيرة قط. ونظرًا لتشابهه مع العناصر الأخرى في عموده في الجدول الدوري، يُفترض أن الفرانسيوم سيظهر كفلز شديد التفاعل إذا أمكن جمع كمية كافية منه لرؤيته ككتلة صلبة أو سائلة. إلا أن الحصول على مثل هذه العينة أمرٌ مستبعد للغاية، إذ أن الحرارة الشديدة الناتجة عن تحلله بسبب قصر عمر النصف ستؤدي إلى تبخير أي كمية مرئية منه فورًا.

اكتُشف عنصر الفرانسيوم على يد مارغريت بيريه [ 4 ] في فرنسا (التي سُمّي العنصر باسمها) في 7 يناير 1939. [ 5 ] قبل اكتشافه، كان يُشار إلى الفرانسيوم باسم إيكا - سيزيوم أو إيكا-سيزيوم نظرًا لوجوده المفترض أسفل السيزيوم في الجدول الدوري. وكان آخر عنصر يُكتشف في الطبيعة، وليس عن طريق التخليق الكيميائي. [ ملاحظة 1 ] خارج المختبر، يُعدّ الفرانسيوم نادرًا للغاية، إذ توجد كميات ضئيلة منه في خامات اليورانيوم ، حيث يتكوّن نظير الفرانسيوم-223 (من عائلة اليورانيوم-235) ويتحلل باستمرار. وتوجد منه كمية ضئيلة تصل إلى 28 غرامًا (أونصة واحدة ) في أي وقت في جميع أنحاء قشرة الأرض ؛ وباستثناء الفرانسيوم-223 والفرانسيوم-221، فإن نظائره الأخرى مُصنّعة بالكامل. وكانت أكبر كمية أُنتجت في المختبر عبارة عن عنقود يضم أكثر من 300,000 ذرة. [ 6 ] 

صفات

يُعدّ الفرانسيوم من أكثر العناصر الطبيعية عدم استقرارًا، إذ يبلغ عمر النصف لنظيره الأطول عمرًا، الفرانسيوم-223، 22 دقيقة فقط  . العنصر الوحيد المُشابه له هو الأستاتين ، الذي يبلغ عمر النصف لنظيره الطبيعي الأكثر استقرارًا، الأستاتين-219 (الناتج ألفا للفرانسيوم-223)، 56  ثانية، بينما يتميز الأستاتين-210 المُصنّع بعمر نصف أطول بكثير، إذ يبلغ 8.1  ساعة. [ 7 ] تتحلل جميع نظائر الفرانسيوم إلى أستاتين أو راديوم أو رادون . [ 7 ] كما أن عمر النصف للفرانسيوم-223 أقصر من عمر النصف لأطول نظائر العناصر المعروفة حتى العنصر 105، الدوبنيوم . [ 8 ]

الفرانسيوم فلز قلوي تشبه خصائصه الكيميائية إلى حد كبير خصائص السيزيوم. [ 8 ] وهو عنصر ثقيل ذو إلكترون تكافؤ واحد ، [ 9 ] وله أعلى وزن مكافئ بين جميع العناصر. [ 8 ] من المفترض أن يكون للفرانسيوم السائل -إن تم إنتاجه- توتر سطحي يبلغ 0.05092 نيوتن /متر عند نقطة انصهاره. [ 10 ] قُدِّرت نقطة انصهار الفرانسيوم بحوالي 8.0 درجة مئوية (46.4 درجة فهرنهايت) ؛ [ 11 ] كما تُلاحظ قيمة 27 درجة مئوية (81 درجة فهرنهايت) في كثير من الأحيان. [ 8 ] نقطة الانصهار غير مؤكدة بسبب ندرة العنصر الشديدة ونشاطه الإشعاعي ؛ وقد أعطى استقراء مختلف قائم على طريقة ديمتري مندليف قيمة 20 ± 1.5 درجة مئوية (68.0 ± 2.7 درجة فهرنهايت) . تُشير الحسابات المستندة إلى درجات انصهار البلورات الأيونية الثنائية إلى أن درجة الغليان تبلغ 24.861 ± 0.517 درجة مئوية (76.750 ± 0.931 درجة فهرنهايت) . [ 12 ] كما أن درجة الغليان المُقدَّرة بـ 620 درجة مئوية (1148 درجة فهرنهايت) غير مؤكدة؛ وقد اقتُرحت أيضًا تقديرات أخرى بـ 598 درجة مئوية (1108 درجة فهرنهايت) و 677 درجة مئوية (1251 درجة فهرنهايت) ، بالإضافة إلى استقراء من طريقة مندليف بقيمة 640 درجة مئوية (1184 درجة فهرنهايت) . [ 11 ] [ 10 ] من المتوقع أن تكون كثافة الفرانسيوم حوالي 2.48 غ/سم³ ( تستنبط طريقة مندليف 2.4 غ/سم³ ) . [ 11 ] بينما تُعطي حسابات أخرى قيمة أعلى بكثير تبلغ 3.57 غ/ سم³ . [ 13 ] من المتوقع أن يكون للفرانسيوم معامل حجمي يتراوح بين 2.1 و2.6 جيجا باسكال. [ 13 ]                             

قدّر لينوس باولينغ السالبية الكهربية للفرانسيوم بـ 0.7 على مقياس باولينغ ، وهي نفس قيمة السيزيوم؛ [ 14 ] وقد تم تحسين قيمة السيزيوم لاحقًا إلى 0.79، ولكن لا توجد بيانات تجريبية تسمح بتحسين قيمة الفرانسيوم. [ 15 ] يمتلك الفرانسيوم طاقة تأين أعلى قليلًا من السيزيوم، [ 16 ] حيث تبلغ 392.811(4)  كيلوجول/مول مقابل 375.7041(2)  كيلوجول/مول للسيزيوم، كما هو متوقع من التأثيرات النسبية ، وهذا يعني أن السيزيوم أقل سالبية كهربية من السيزيوم. كما يُفترض أن يكون للفرانسيوم ألفة إلكترونية أعلى من السيزيوم، وأن يكون أيون الفرانسيوم (Fr−) أكثر استقطابًا من أيون السيزيوم ( Cs−) . [ 17 ]

المركبات

نتيجةً لعدم استقرار الفرانسيوم، فإن أملاحه معروفة على نطاق ضيق. يترسب الفرانسيوم مع العديد من أملاح السيزيوم ، مثل بيركلورات السيزيوم ، مما ينتج عنه كميات ضئيلة من بيركلورات الفرانسيوم. يمكن استخدام هذا الترسيب المشترك لعزل الفرانسيوم، وذلك بتكييف طريقة الترسيب المشترك للسيزيوم المشع التي وضعها لورانس إي. غليندينين وسي إم نيلسون. كما يترسب الفرانسيوم مع العديد من أملاح السيزيوم الأخرى، بما في ذلك اليودات ، والبيكرات ، والطرطرات (وأيضًا طرطرات الروبيديوم )، والكلوروبلاتينات ، والسيليكوتنجستات . ويترسب أيضًا مع حمض السيليكوتنجستيك ، ومع حمض البيركلوريك ، دون الحاجة إلى فلز قلوي آخر كناقل ، مما يتيح طرقًا أخرى للفصل. [ 18 ] [ 19 ]

بيركلورات الفرانسيوم

يُنتَج بيركلورات الفرانسيوم من تفاعل كلوريد الفرانسيوم مع بيركلورات الصوديوم . ويترسب بيركلورات الفرانسيوم مع بيركلورات السيزيوم . [ 19 ] ويمكن استخدام هذا الترسيب المشترك لعزل الفرانسيوم، وذلك بتطبيق طريقة الترسيب المشترك للسيزيوم المشع التي وضعها لورانس إي. جليندينين وسي إم نيلسون. إلا أن هذه الطريقة غير موثوقة في فصل الثاليوم ، الذي يترسب أيضًا مع السيزيوم. [ 19 ] ومن المتوقع أن تبلغ إنتروبيا بيركلورات الفرانسيوم 42.7 وحدة إنتروبية [ 11 ] (178.7 جول/مول / كلفن ) . 

هاليدات الفرانسيوم

جميع هاليدات الفرانسيوم قابلة للذوبان في الماء، ومن المتوقع أن تكون مواد صلبة بيضاء. يُتوقع إنتاجها من تفاعل الهالوجينات المقابلة . على سبيل المثال، يُنتج كلوريد الفرانسيوم من تفاعل الفرانسيوم مع الكلور . وقد دُرِسَ كلوريد الفرانسيوم كوسيلة لفصل الفرانسيوم عن العناصر الأخرى، وذلك بالاستفادة من ضغط بخاره العالي ، على الرغم من أن فلوريد الفرانسيوم يتميز بضغط بخار أعلى. [ 11 ]

مركبات أخرى

تذوب نترات الفرانسيوم وكبريتاته وهيدروكسيده وكربوناته وأسيتاته وأكساله في الماء، بينما لا تذوب اليودات والبيكرات والطرطرات والكلوروبلاتينات والسيليكوتنجستات . تُستغل خاصية عدم ذوبان هذه المركبات لاستخلاص الفرانسيوم من منتجات مشعة أخرى، مثل الزركونيوم والنيوبيوم والموليبدينوم والقصدير والأنتيمون ، وفقًا للطريقة المذكورة في القسم السابق. [ 11 ] يُعتقد أن أكسيد الفرانسيوم يتفكك إلى بيروكسيد ومعدن الفرانسيوم. [ 20 ] من المتوقع أن يحتوي جزيء CsFr على العنصر الأثقل ( الفرانسيوم ) في الطرف السالب من ثنائي القطب، على عكس جميع جزيئات المعادن القلوية غير المتجانسة ثنائية الذرات المعروفة. من المتوقع أن يكون لفوق أكسيد الفرانسيوم (FrO2 ) طابع تساهمي أكبر من نظائره الأخف . يُعزى ذلك إلى أن إلكترونات 6p في الفرانسيوم أكثر انخراطًا في الرابطة بين الفرانسيوم والأكسجين. [ 17 ] قد يُتيح عدم استقرار الدوران 6p 3/2 النسبي وجود مركبات الفرانسيوم في حالات أكسدة أعلى من +1، مثل [Fr V F 6 ] − ؛ ولكن لم يتم تأكيد ذلك تجريبيًا. [ 21 ]

النظائر

يوجد 37 نظيراً معروفاً للفرانسيوم، تتراوح كتلتها الذرية بين 197 و233. [ 3 ] وللفرانسيوم سبعة متصاوغات نووية شبه مستقرة . [ 8 ] الفرانسيوم-223 والفرانسيوم-221 هما النظيران الوحيدان الموجودان في الطبيعة، والأول أكثر شيوعاً بكثير. [ 22 ]

يُعدّ الفرانسيوم-223 النظير الأكثر استقرارًا، بنصف عمر يبلغ 21.8  دقيقة، [ 8 ] ومن المستبعد جدًا اكتشاف أو تصنيع نظير للفرانسيوم بنصف عمر أطول. [ 23 ] يُعتبر الفرانسيوم-223 خامس ناتج لسلسلة تحلل اليورانيوم-235 ، وهو نظير ابنة الأكتينيوم-227 ؛ والثوريوم-227 هو النظير الابن الأكثر شيوعًا. [ 24 ] ثم يتحلل الفرانسيوم-223 إلى الراديوم-223 عن طريق تحلل بيتا ( طاقة التحلل 1.149  ميغا إلكترون فولت)، مع مسار تحلل ألفا ثانوي (0.006%) إلى الأستاتين-219 ( طاقة التحلل 5.4 ميغا إلكترون فولت). [ 25 ] 

يبلغ عمر النصف للفرانسيوم-221 حوالي 4.8  دقيقة. [ 8 ] وهو الناتج التاسع لسلسلة تحلل النبتونيوم ، كونه نظيرًا ابنًا للأكتينيوم-225 . [ 24 ] ثم يتحلل الفرانسيوم-221 إلى أستاتين-217 عن طريق تحلل ألفا (  طاقة التحلل 6.457 ميغا إلكترون فولت). [ 8 ] على الرغم من انقراض النبتونيوم -237 البدائي بالكامل ، إلا أن سلسلة تحلل النبتونيوم لا تزال موجودة بشكل طبيعي بكميات ضئيلة نتيجة لتفاعلات الإقصاء (n,2n) في اليورانيوم -238 الطبيعي. [ 26 ] قد يُنتج الفرانسيوم-222، الذي يبلغ عمر النصف له 14 دقيقة، نتيجة لتحلل بيتا للرادون-222 الطبيعي ؛ ومع ذلك، لم تُلاحظ هذه العملية بعد، [ 27 ] ولا يُعرف ما إذا كانت هذه العملية ممكنة من الناحية الطاقية. [ ملاحظة 2 ] 

النظير الأقل استقرارًا في الحالة الأرضية هو الفرانسيوم-215، بنصف عمر يبلغ 90  نانوثانية: [ 3 ] يخضع  لتحلل ألفا 9.54 ميغا إلكترون فولت إلى الأستاتين-211. [ 8 ]

التطبيقات

نظراً لعدم استقرار الفرانسيوم وندرته، لا توجد له تطبيقات تجارية. [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 24 ] وقد استُخدم لأغراض بحثية في مجالات الكيمياء [ 33 ] وبنية الذرة . كما دُرست إمكانية استخدامه كأداة تشخيصية لأنواع مختلفة من السرطان ، [ 7 ] إلا أن هذا التطبيق اعتُبر غير عملي. [ 31 ]

إن قدرة الفرانسيوم على التخليق والحصر والتبريد، إلى جانب بنيته الذرية البسيطة نسبيًا ، جعلته موضوعًا لتجارب طيفية متخصصة . وقد أدت هذه التجارب إلى معلومات أكثر دقة فيما يتعلق بمستويات الطاقة وثوابت الاقتران بين الجسيمات دون الذرية . [ 34 ] وقد وفرت الدراسات التي أجريت على الضوء المنبعث من أيونات الفرانسيوم-210 المحصورة بالليزر بيانات دقيقة عن الانتقالات بين مستويات الطاقة الذرية، وهي بيانات مشابهة إلى حد كبير لتلك التي تنبأت بها نظرية الكم . [ 35 ] يُعد الفرانسيوم مرشحًا واعدًا للبحث عن انتهاك تناظر الشحنة الزوجية (CP) . [ 36 ]

تاريخ

في وقت مبكر من عام 1870، اعتقد الكيميائيون أنه يجب أن يكون هناك فلز قلوي يتجاوز السيزيوم ، وله عدد ذري ​​87. [ 7 ] وقد أشير إليه حينها بالاسم المؤقت إيكا-سيزيوم . [ 37 ]

اكتشافات خاطئة وغير مكتملة

في عام 1914، أجرى ستيفان ماير وفيكتور إف. هيس وفريدريش بانيث (الذين كانوا يعملون في فيينا) قياسات لإشعاع ألفا المنبعث من مواد مختلفة، بما في ذلك الأكتينيوم -227 . ولاحظوا إمكانية وجود فرع ألفا ثانوي لهذا النظير، إلا أن أعمال المتابعة لم تُستكمل بسبب اندلاع الحرب العالمية الأولى . لم تكن ملاحظاتهم دقيقة وموثوقة بما يكفي لإعلان اكتشاف العنصر 87، مع أنه من المرجح أنهم رصدوا بالفعل تحلل الأكتينيوم -227 إلى الفرانسيوم -223 . [ 37 ]

كان الكيميائي السوفيتي ديمتري دوبروسيردوف أول عالم يدّعي اكتشافه لعنصر السيزيوم-إيكا، أو الفرانسيوم. في عام 1925، لاحظ نشاطًا إشعاعيًا ضعيفًا في عينة من البوتاسيوم ، وهو فلز قلوي آخر، واستنتج خطأً أن السيزيوم-إيكا يُلوّث العينة (كان النشاط الإشعاعي في العينة ناتجًا عن نظير البوتاسيوم المشع الطبيعي، البوتاسيوم-40 ). [ 38 ] ثم نشر أطروحة حول تنبؤاته بخصائص السيزيوم-إيكا، وأطلق على العنصر اسم "روسيوم" نسبةً إلى موطنه. [ 39 ] بعد ذلك بوقت قصير، بدأ دوبروسيردوف بالتركيز على مسيرته التدريسية في معهد أوديسا للفنون التطبيقية ، ولم يُتابع البحث في هذا العنصر. [ 38 ]

في العام التالي، قام الكيميائيان الإنجليزيان جيرالد جيه إف دروس وفريدريك إتش لورينغ بتحليل صور الأشعة السينية لكبريتات المنغنيز (II) . [ 39 ] ولاحظا خطوطًا طيفية افترضا أنها تعود إلى السيزيوم. وأعلنا اكتشافهما للعنصر 87 واقترحا تسميته بالقلويات ، كونه أثقل فلز قلوي. [ 38 ]

في عام 1930، ادعى فريد أليسون من معهد ألاباما للفنون التطبيقية اكتشافه العنصر 87 (بالإضافة إلى 85) أثناء تحليله لمعدني البولوسيت والليبيدوليت باستخدام جهازه المغناطيسي البصري . وطلب أليسون تسميته " فيرجينيوم" نسبةً إلى ولايته فرجينيا ، إلى جانب الرمزين Vi وVm . [ 39 ] [ 40 ] وفي عام 1934، دحض إتش جي ماكفرسون من جامعة كاليفورنيا في بيركلي فعالية جهاز أليسون وصحة اكتشافه. [ 41 ]

في عام 1936، قام الفيزيائي الروماني هوريا هولوبي وزميلته الفرنسية إيفيت كوشوا بتحليل مادة البولوسيت، مستخدمين هذه المرة جهاز الأشعة السينية عالي الدقة. [ 38 ] لاحظا عدة خطوط انبعاث ضعيفة، افترضا أنها تعود للعنصر 87. أعلن هولوبي وكوشوا عن اكتشافهما واقترحا اسم مولدافيوم ، مع الرمز Ml، نسبةً إلى مولدافيا ، المقاطعة الرومانية التي وُلد فيها هولوبي. [ 39 ] في عام 1937، انتقد الفيزيائي الأمريكي إف إتش هيرش الابن عمل هولوبي ، رافضًا أساليب بحثه. كان هيرش متأكدًا من عدم وجود السيزيوم-إيكا في الطبيعة، وأن هولوبي قد رصد بدلًا من ذلك خطوط أشعة سينية للزئبق أو البزموت . أصر هولوبي على أن جهاز الأشعة السينية وأساليبه كانت دقيقة للغاية بحيث لا يمكن أن يرتكب مثل هذا الخطأ. لهذا السبب، أيّد جان بابتيست بيرين ، الحائز على جائزة نوبل ومعلم هولوبي، عنصر المولدافيوم باعتباره السيزيوم الحقيقي، متجاوزًا عنصر الفرانسيوم الذي اكتشفته مارغريت بيريه مؤخرًا. حرصت بيريه على الدقة والتفصيل في نقدها لعمل هولوبي، وفي النهاية نُسب إليها الفضل في اكتشاف العنصر 87 وحده. [ 38 ] وقد استُبعدت جميع الاكتشافات السابقة المزعومة للعنصر 87 نظرًا لقصر عمر النصف للفرانسيوم. [ 39 ]

تحليل بيرى

اكتُشف السيزيوم-إيكا في 7 يناير 1939 على يد مارغريت بيريه من معهد كوري في باريس، [ 37 ] عندما قامت بتنقية عينة من الأكتينيوم -227 الذي ذُكر أن طاقة اضمحلاله تبلغ 220  كيلو إلكترون فولت. لاحظت بيريه جسيمات اضمحلال ذات مستوى طاقة أقل من 80  كيلو إلكترون فولت. اعتقدت بيريه أن هذا النشاط الاضمحلالي قد يكون ناتجًا عن ناتج اضمحلال غير معروف سابقًا، والذي تم فصله أثناء التنقية، ولكنه ظهر مرة أخرى من الأكتينيوم-227 النقي. استبعدت اختبارات مختلفة احتمال أن يكون العنصر المجهول هو الثوريوم أو الراديوم أو الرصاص أو البزموت أو الثاليوم . أظهر الناتج الجديد خصائص كيميائية لفلز قلوي (مثل الترسيب المشترك مع أملاح السيزيوم)، مما دفع بيريه إلى الاعتقاد بأنه العنصر 87، الناتج عن اضمحلال ألفا للأكتينيوم-227. [ 37 ] ثم حاولت بيرى تحديد نسبة تحلل بيتا إلى تحلل ألفا في الأكتينيوم-227. وقد وضعت تجربتها الأولى تفرع ألفا عند 0.6%، وهو رقم عدّلته لاحقًا إلى 1%. [ 23 ]

أطلقت بيرى على النظير الجديد اسم أكتينيوم-ك (يُشار إليه الآن باسم فرانسيوم-223) [ 37 ] ، وفي عام 1946، اقترحت اسم كاتيوم (Cm) لعنصرها المكتشف حديثًا، لاعتقادها بأنه أكثر كاتيونات العناصر كهرجابية . عارضت إيرين جوليو-كوري ، إحدى المشرفات على بيرى، الاسم لما يحمله من دلالة على " القط" بدلًا من "الكاتيون "؛ علاوة على ذلك، تطابق رمزه مع الرمز الذي كان قد أُطلق على الكوريوم . [ 37 ] ثم اقترحت بيرى اسم فرانسيوم ، نسبةً إلى فرنسا. اعتمد الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) هذا الاسم رسميًا في عام 1949، [ 7 ] ليصبح ثاني عنصر بعد الغاليوم يُسمى باسم فرنسا. أُطلق عليه الرمز Fa، ولكن جرى تعديله إلى الرمز الحالي Fr بعد ذلك بوقت قصير. [ 42 ] كان الفرانسيوم آخر عنصر تم اكتشافه في الطبيعة، وليس تصنيعه، بعد الهافنيوم والرينيوم . [ 37 ] أُجريت أبحاث إضافية حول بنية الفرانسيوم من قبل، من بين آخرين، سيلفان ليبرمان وفريقه في سيرن في سبعينيات وثمانينيات القرن العشرين. [ 43 ]

حدوث

قطعة رمادية لامعة طولها 5 سنتيمترات ذات سطح خشن.
تحتوي هذه العينة من اليورانينيت على حوالي 100,000 ذرة (3.7 × 10-17  غرام) من الفرانسيوم-223 في أي وقت معين. [ 31 ]

ينتج الفرانسيوم -223 عن تحلل ألفا للأكتينيوم -227 ، ويمكن العثور عليه بكميات ضئيلة في معادن اليورانيوم . [ 8 ] في عينة معينة من اليورانيوم، يُقدّر وجود ذرة فرانسيوم واحدة فقط لكل 1 × 10^ 18 ذرة يورانيوم. [ 31 ] يوجد حوالي 28 غرامًا فقط من الفرانسيوم بشكل طبيعي في قشرة الأرض. [ 44 ] 

إنتاج

إعداد تجريبي معقد يتميز بأنبوب زجاجي أفقي موضوع بين ملفين نحاسيين.
مصيدة مغناطيسية بصرية ، يمكنها احتجاز ذرات الفرانسيوم المتعادلة لفترات قصيرة من الزمن. [ 45 ]

يمكن تصنيع الفرانسيوم عن طريق تفاعل اندماجي عندما يتم قصف هدف من الذهب-197 بشعاع من ذرات الأكسجين-18 من مسرع خطي في عملية تم تطويرها في الأصل في قسم الفيزياء بجامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك في عام 1995. [ 46 ] اعتمادًا على طاقة شعاع الأكسجين، يمكن أن ينتج عن التفاعل نظائر الفرانسيوم بكتل 209 و210 و211.

197 Au + 18 O → 209 الأب + 6 ن
197 Au + 18 O → 210 الأب + 5 ن
197 Au + 18 O → 211 الأب + 4 ن
كرة مستديرة من الضوء الأحمر محاطة بوهج أخضر
صورة للضوء المنبعث من عينة مكونة من 200,000 ذرة من الفرانسيوم في مصيدة مغناطيسية بصرية
بقعة بيضاء صغيرة في المنتصف محاطة بدائرة حمراء. توجد حلقة صفراء خارج الدائرة الحمراء، ودائرة خضراء خلف الحلقة الصفراء، ودائرة زرقاء تحيط بجميع الدوائر الأخرى.
صورة حرارية لـ 200,000 ذرة من الفرانسيوم في مصيدة مغناطيسية بصرية، حوالي 100 أتوغرام

تغادر ذرات الفرانسيوم الهدف الذهبي على شكل أيونات، تُعادَل بفعل تصادمها مع الإيتريوم ، ثم تُعزل في مصيدة مغناطيسية بصرية (MOT) في حالة غازية غير متماسكة. [ 45 ] على الرغم من أن الذرات لا تبقى في المصيدة إلا لحوالي 30 ثانية قبل أن تهرب أو تخضع لتحلل نووي، فإن هذه العملية تُوفر تدفقًا مستمرًا من الذرات الجديدة. والنتيجة هي حالة مستقرة تحتوي على عدد ثابت نسبيًا من الذرات لفترة أطول بكثير. [ 45 ] كان الجهاز الأصلي قادرًا على حصر ما يصل إلى بضعة آلاف من الذرات، بينما استطاع تصميم مُحسَّن لاحق حصر أكثر من 300,000 ذرة في المرة الواحدة. [ 6 ] وقد وفرت القياسات الدقيقة للضوء المنبعث والممتص من الذرات المحصورة أولى النتائج التجريبية حول مختلف الانتقالات بين مستويات الطاقة الذرية في الفرانسيوم. تُظهر القياسات الأولية توافقًا جيدًا جدًا بين القيم التجريبية والحسابات القائمة على نظرية الكم. انتقل مشروع البحث الذي يستخدم طريقة الإنتاج هذه إلى TRIUMF في عام 2012، حيث تم الاحتفاظ بأكثر من 10 6 ذرات من الفرانسيوم في وقت واحد، بما في ذلك كميات كبيرة من 209 Fr بالإضافة إلى 207 Fr و 221 Fr. [ 47 ] [ 48 ]

وتشمل طرق التخليق الأخرى قذف الراديوم بالنيوترونات، وقذف الثوريوم بالبروتونات أو الديوترونات أو أيونات الهيليوم . [ 23 ]

يمكن أيضًا عزل 223 Fr من عينات من نظير الأكتينيوم 227 Ac الأصلي، حيث يتم استخلاص الفرانسيوم عن طريق الإذابة باستخدام NH 4 Cl–CrO 3 من مبادل كاتيونات يحتوي على الأكتينيوم وتنقيته عن طريق تمرير المحلول من خلال مركب ثاني أكسيد السيليكون المحمل بكبريتات الباريوم . [ 49 ]

في عام 1996، تمكن فريق ستوني بروك من حصر 3000 ذرة في مصيدة مغناطيسية بصرية، وهو عدد كافٍ لكاميرا فيديو لالتقاط الضوء المنبعث من الذرات أثناء تألقها. [ 6 ] لم يتم تصنيع الفرانسيوم بكميات كافية لوزنها. [ 7 ] [ 31 ] [ 50 ]

ملحوظات

  1. ↑ تم العثور لاحقًا على بعض العناصر الاصطناعية، مثل التكنيتيوم والبلوتونيوم
  2. ↑ يعطي AME2020كتلة أقل لـ 222 Rn من 222 Fr، [ 28 ] مما يمنع اضمحلال بيتا الفردي، على الرغم من أنه ممكن ضمن هامش الخطأ المحدد وقد تم التنبؤ به صراحة من قبل بيلي وآخرون [ 29 ] .

مراجع

  1. 1 2 3 أربلاستر، جون دبليو. (2018). القيم المختارة للخواص البلورية للعناصر . ماتيريالز بارك، أوهايو: الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية. ISBN 978-1-62708-155-9.
  2. ↑ تعاون ISOLDE، مجلة الفيزياء ب 23، 3511 (1990) ( ملف PDF متاح عبر الإنترنت )
  3. 1 2 3 كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  4. ^ جوروج ، أميلا روان (25 يناير 2023). "الفرانسيوم" . الهندسة الكيميائية والعمليات . تم الاسترجاع في 28 فبراير 2023 .
  5. ^ بيري، م. (1 أكتوبر 1939). "العنصر 87: AcK، مشتق من الأكتينيوم" . جورنال دي فيزيك إي لو راديوم (باللغة الفرنسية). 10 (10): 435-438 . دوى : 10.1051 / jphysrad:019390010010043500 . ردمك 0368-3842 . 
  6. 1 2 3 أوروزكو، لويس أ. (2003). "فرانسيوم" . أخبار الكيمياء والهندسة . 81 (36): 159. doi : 10.1021/cen-v081n036.p159 .
  7. 1 2 3 4 5 6 برايس، آندي (20 ديسمبر 2004). "فرانسيوم" . تم الاسترجاع في 19 فبراير 2012 .
  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 دليل CRC للكيمياء والفيزياء . المجلد 4. CRC. 2006. ص 12. ISBN   978-0-8493-0474-3.
  9. ↑ وينتر، مارك. "التوزيع الإلكتروني" . الفرانسيوم . جامعة شيفيلد . تم الاطلاع عليه في 18 أبريل 2007 .
  10. 1 2 كوزيتوف، إل في؛ كولتسوف، VB. كولتسوف، AV (2003). “تقييم التوتر السطحي للفرانسيوم السائل”. المواد غير العضوية . 39 (11): 1138-1141 . دوى : 10.1023 / أ:1027389223381 . S2CID 97764887 . 
  11. 1 2 3 4 5 6 لافروخينا، أفغوستا كونستانتينوفنا؛ بوزدنياكوف، ألكسندر ألكسندروفيتش (1970). الكيمياء التحليلية للتكنيتيوم والبروميثيوم والأستاتين والفرانسيوم . ترجمة ر. كوندور. آن أربور-همفري ناشري العلوم. ص. 269. ردمك  978-0-250-39923-9.
  12. ↑ أوشابوفسكي، ف. ف. (2014). "طريقة جديدة لحساب درجات انصهار بلورات هاليدات فلزات المجموعة 1أ وفلز الفرانسيوم". المجلة الروسية للكيمياء غير العضوية . 59 (6): 561-567 . doi : 10.1134/S0036023614060163 . S2CID 98622837 . 
  13. 1 2 روبليس-نافارو، أندريس؛ شفيردتفيغر، بيتر (2026). "حسابات دقيقة لدالة الكثافة النسبية للحالة الصلبة للفرانسيوم المعدني". الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الفيزيائية . 28 (11): 6703-6710 . doi : 10.1039/D5CP04548G . ISSN 1463-9076 . 
  14. ↑ باولينغ، لينوس (1960). طبيعة الرابطة الكيميائية ( الطبعة الثالثة). مطبعة جامعة كورنيل. ص 93. ISBN   978-0-8014-0333-0.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  15. ↑ ألرد، أ. ل. (1961). "قيم الكهرسلبية من البيانات الكيميائية الحرارية". مجلة الكيمياء غير العضوية والنووية . 17 ( 3-4 ): 215-221 . doi : 10.1016/0022-1902(61)80142-5 .
  16. ↑ أندرييف، إس. في.؛ ليتوخوف، في. إس.؛ ميشين، في. آي. (1987). "مطيافية التأين الضوئي بالرنين الليزري لمستويات ريدبيرغ في الفرانسيوم". رسائل المراجعة الفيزيائية . 59 (12): 1274-1276 . رمز Bibcode : 1987PhRvL..59.1274A . doi : 10.1103/PhysRevLett.59.1274 . PMID 10035190 . 
  17. 1 2 ثاير، جون س. (2010). "الفصل 10: التأثيرات النسبية وكيمياء عناصر المجموعة الرئيسية الأثقل". الأساليب النسبية للكيميائيين . سبرينغر. ص 81. doi : 10.1007/978-1-4020-9975-5_2 . ISBN  978-1-4020-9975-5.
  18. ↑ هايد، إي كيه (1952). "الطرق الكيميائية الإشعاعية لعزل العنصر 87 (الفرانسيوم)". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 74 (16): 4181-4184 . Bibcode : 1952JAChS..74.4181H . doi : 10.1021/ja01136a066 . hdl : 2027/mdp.39015086483156 . S2CID 95854270 . 
  19. 1 2 3 إي. إن كيه. هايد الكيمياء الإشعاعية للفرانسيوم ، اللجنة الفرعية للكيمياء الإشعاعية، الأكاديمية الوطنية للعلوم - المجلس الوطني للبحوث؛ متاح من مكتب الخدمات الفنية، وزارة التجارة، 1960.
  20. ↑ هايد، إي. كيه.؛ غيورسو، أ .؛ سيبورغ، جي. تي. (10 أكتوبر 1949). الفرانسيوم ذو الكتلة المنخفضة ونظائر الإشعاع ذات الاستقرار العالي لأشعة ألفا (تقرير). بيركلي، كاليفورنيا: مختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا . ص 9. UCRL-409.   
  21. ↑ كاو، تشانغ سو؛ هو، هان شي؛ شوارتز، دبليو إتش يوجين؛ لي، جون (2022). "انقلاب القانون الدوري للكيمياء على العناصر فائقة الثقل" . ChemRxiv (نسخة أولية). doi : 10.26434/chemrxiv-2022-l798p . تاريخ الاسترجاع: 16 نوفمبر 2022 .
  22. ↑ كونسيدين، جلين د.، محرر. (2005). الفرانسيوم، في موسوعة فان نوستراند للكيمياء . نيويورك: وايلي-إنترساينس. ص 679. ISBN  978-0-471-61525-5.
  23. 1 2 3 "فرانسيوم". موسوعة ماكجرو هيل للعلوم والتكنولوجيا . المجلد 7. ماكجرو هيل بروفيشنال. 2002. الصفحات 493-494 . ISBN   978-0-07-913665-7.
  24. 1 2 3 كونسيدين، جلين د.، محرر. (2005). العناصر الكيميائية، في موسوعة فان نوستراند للكيمياء . نيويورك: وايلي-إنترساينس. ص 332. ISBN  978-0-471-61525-5.
  25. ↑ المركز الوطني لبيانات الطاقة النووية (1990). "جدول بيانات اضمحلال النظائر" . مختبر بروكهافن الوطني . مؤرشف من الأصل في 31 أكتوبر 2006. تم الاطلاع عليه في 4 أبريل 2007 .
  26. ↑ بيبارد، د. ف.؛ ماسون، ج. و.؛ غراي، ب. ر.؛ ميك، ج. ف. (1952). "وجود سلسلة (4ن + 1) في الطبيعة" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 74 (23): 6081-6084 . رمز Bibcode : 1952JAChS..74.6081P . doi : 10.1021/ja01143a074 .
  27. ^ بيلي، ب. بيرنابي، ر.؛ دانيفيتش، FA؛ وآخرون . (2019). “عمليات بحث تجريبية عن اضمحلال ألفا وبيتا النادرة”. المجلة الفيزيائية الأوروبية أ . 55 (8): 140–1–140–7. أرخايف : 1908.11458 . بيب كود : 2019EPJA...55..140B . دوى : 10.1140/epja/i2019-12823-2 . ISSN 1434-601X . S2CID 201664098 .   
  28. ↑ وانغ، مينغ؛ هوانغ، دبليو جيه؛ كونديڤ، إف جي؛ أودي، جي؛ نعيمي، إس. (2021). "تقييم الكتلة الذرية AME 2020 (الجزء الثاني). الجداول والرسوم البيانية والمراجع". الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
  29. ^ بيلي، ب. بيرنابي، ر.؛ كابيلا، C .؛ كاراتشولو، V.؛ سيرولي، ر. دانيفيتش، FA؛ دي ماركو، أ؛ إنسيكيتي، أ.؛ بودا، DV. بوليشوك، أوج؛ تريتياك، السادس (2014). “التحقيق في الاضمحلال النووي النادر باستخدام وميض بلوري BaF 2 ملوث بالراديوم”. المجلة الفيزيائية الأوروبية أ . 50 (9): 134– 143. أرخايف : 1407.5844 . بيب كود : 2014EPJA...50..134B . دوى : 10.1140/epja/i2014-14134-6 . S2CID 118513731 . 
  30. ↑ وينتر، مارك. "الاستخدامات" . الفرانسيوم . جامعة شيفيلد . تم الاسترجاع في 25 مارس 2007 .
  31. 1 2 3 4 5 إمسلي، جون (2001). لبنات بناء الطبيعة . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 151-153 . ISBN  978-0-19-850341-5.
  32. ↑ غانيون، ستيف. "فرانسيوم" . جيفرسون ساينس أسوشيتس، ذ.م.م. مؤرشف من الأصل في 31 مارس 2007. تم الاسترجاع في 1 أبريل 2007 .
  33. ↑ هافرلوك، تي جيه؛ ميرزاده، إس؛ موير، بي إيه (2003). "انتقائية كاليكس[4]أرين-بيس(بنزوكراون-6) في تكوين ونقل أيون الفرانسيوم". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 125 (5): 1126-1127 . Bibcode : 2003JAChS.125.1126H . doi : 10.1021/ja0255251 . PMID 12553788 . 
  34. ↑ غوميز، إي.؛ أوروزكو، إل. إيه.؛ سبراوس، جي. دي. (7 نوفمبر 2005). "التحليل الطيفي باستخدام الفرانسيوم المحصور: التطورات والآفاق لدراسات التفاعل الضعيف". تقرير التقدم في الفيزياء 69 ( 1): 79-118 . Bibcode : 2006RPPh...69...79G . doi : 10.1088/0034-4885/69/1/R02 . S2CID 15917603 . 
  35. ↑ بيترسون، آي. (11 مايو 1996). "إنشاء ذرات الفرانسيوم وتبريدها وحصرها" (ملف PDF) . أخبار العلوم . 149 (19): 294. doi : 10.2307/3979560 . JSTOR 3979560. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 27 يوليو 2020. تم الاطلاع عليه في 11 سبتمبر 2001 . 
  36. ↑ أوسيكا، يوليا؛ مينيايلافا، داريا؛ شوندالو، ماكسيم (2024). "دراسة التجميع العنقودي النسبي للخصائص الطيفية والإشعاعية لجزيء البوتاسيوم-الفرانسيوم ونمذجة خصائص النقل لوسط غازي مخفف من البوتاسيوم-الفرانسيوم". مجلة التحليل الطيفي الكمي ونقل الإشعاع . 321 108996. دار النشر إلسيفير. رمز Bibcode : 2024JQSRT.32108996O . doi : 10.1016/j.jqsrt.2024.108996 . ISSN 0022-4073 . 
  37. 1 2 3 4 5 6 7 أدلوف، جان بيير؛ كوفمان، جورج ب. (25 سبتمبر 2005). الفرانسيوم (العدد الذري 87)، آخر عنصر طبيعي تم اكتشافه. مؤرشف في 4 يونيو 2013، في أرشيف الإنترنت . مجلة المعلم الكيميائي 10 (5). تم الاطلاع عليه في 26 مارس 2007.
  38. 1 2 3 4 5 فونتاني، ماركو (10 سبتمبر 2005). "أفول العناصر الطبيعية: مولدافيوم (Ml)، سيكوانيوم (Sq)، ودور (Do)" . المؤتمر الدولي لتاريخ الكيمياء . لشبونة. ص 1-8 . مؤرشف من الأصل في 24 فبراير 2006. تم الاطلاع عليه في 8 أبريل 2007 . 
  39. 1 2 3 4 5 فان دير كروجت ، بيتر (10 يناير 2006). "الفرانسيوم" . علم العناصر والعناصر المتعددة . تم استرجاعه في 8 أبريل 2007 .
  40. ↑ "ألابامين وفيرجينيوم" . مجلة تايم . 15 فبراير 1932. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 1 أبريل 2007 .
  41. ↑ ماكفرسون، إتش جي (1934). "دراسة لطريقة التحليل الكيميائي المغناطيسي البصري". مجلة Physical Review . 47 (4): 310-315 . Bibcode : 1935PhRv...47..310M . doi : 10.1103/PhysRev.47.310 .
  42. ↑ جرانت، يوليوس (1969). "الفرانسيوم". قاموس هاك الكيميائي . ماكجرو هيل. ص 279-280 . ISBN  978-0-07-024067-4.
  43. ↑ "التاريخ" . فرانسيوم . جامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك . 20 فبراير 2007. مؤرشف من الأصل في 15 مايو 2008. تم الاطلاع عليه في 26 مارس 2007 .
  44. ↑ كريبس، روبرت إي. (30 يوليو 2006). تاريخ واستخدام العناصر الكيميائية لأرضنا: دليل مرجعي . دار بلومزبري للنشر، الولايات المتحدة الأمريكية. رقم ISBN 978-0-313-02798-7.
  45. ١ ٢ ٣ "التبريد والاحتجاز" . فرانسيوم . جامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك . ٢٠ فبراير ٢٠٠٧. مؤرشف من الأصل في ٢٢ نوفمبر ٢٠٠٧. تم الاطلاع عليه في ١ مايو ٢٠٠٧ .
  46. ↑ "إنتاج الفرانسيوم" . الفرانسيوم . جامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك . 20 فبراير 2007. مؤرشف من الأصل في 12 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه في 26 مارس 2007 .
  47. ↑ أوروزكو، لويس أ. (30 سبتمبر 2014). تقرير إغلاق المشروع: مرفق احتجاز الفرانسيوم في TRIUMF (تقرير). وزارة الطاقة الأمريكية. doi : 10.2172/1214938 . OSTI 1214938 . 
  48. ↑ تانديكي، م؛ تشانغ، ج؛ كوليستر، ر؛ أوبين، س؛ بير، ج.أ؛ غوميز، إ؛ غوينر، ج؛ أوروزكو، ل.أ؛ بيرسون، م.ر (2013). "تشغيل مرفق احتجاز الفرانسيوم في مركز تريومف". مجلة الأجهزة . 8 (12) 12006. arXiv : 1312.3562 . Bibcode : 2013JInst...8P2006T . doi : 10.1088/1748-0221/8/12/P12006 . S2CID 15501597 . 
  49. ↑ كيلر، كورنيليوس؛ وولف، والتر؛ شاني، جاشوفام. "النويدات المشعة، 2. العناصر المشعة والنويدات المشعة الاصطناعية". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش. doi : 10.1002/14356007.o22_o15 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  50. ^ "الفرانسيوم" . مختبر لوس ألاموس الوطني. 2011 . تم الاسترجاع 19 فبراير، 2012 .