Francio

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Francio
metallico
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico francio, Fr, 87
Serie metalli alcalini
Gruppo, periodo, blocco 1 (IA), 7, s
Densità 1870 kg/m³
Durezza n.d.
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico [223,02] amu
Raggio covalente 260 pm
Raggio di van der Waals 348 pm
Configurazione elettronica [Rn]7s1
e per livello energetico 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
Stati di ossidazione 1 (fortemente basico)
Struttura cristallina cubica a corpo centrato
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione ? 300 K (27 °C)
Punto di ebollizione ? 950 K (677 °C)
Altre proprietà
Numero CAS 7440-73-5
Elettronegatività 0,7 (scala di Pauling)
Conducibilità elettrica 3 × 106 /m ohm
Conducibilità termica 15 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 380 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
221Fr sintetico 4,8 minuti α 6,457 217At
222Fr sintetico 14,2 minuti β- 2,033 222Ra
223Fr 100% 22 minuti β-
α
1,149
5,430
223Ra
219At
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il francio è l'elemento chimico di numero atomico 87. Il suo simbolo è Fr.

È un metallo alcalino che può trovarsi nei minerali dell'uranio e del torio. Si stima che il suo punto di fusione sia lievemente superiore alla temperatura ambiente.[1]

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Il francio è il più pesante dei metalli alcalini; è il prodotto del decadimento alfa dell'attinio e può essere prodotto artificialmente per bombardamento del torio con protoni. È il meno stabile di tutti gli elementi.

Sono noti 41 isotopi del francio, di cui il più stabile, con un'emivita di 22 minuti, è 223Fr, prodotto dal decadimento di 227Ac.

Il francio è l'elemento meno elettronegativo del sistema periodico, esso infatti nella scala di Pauling ha il valore minore di elettronegatività (0,7). L'ipotetico sale FrF (fluoruro di francio) sarebbe il composto ionico più stabile ottenibile.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Data la sua scarsa presenza in natura (20-30g nella crosta terrestre), l'elemento non ha campi di utilizzo definiti.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il francio (l'ekacesio di Mendeleev) fu identificato nel 1939 da Marguerite Perey, ricercatrice dell'Istituto Curie di Parigi, tra i prodotti di disintegrazione del 227Ac. Il nome fu scelto dalla scopritrice in omaggio alla sua nazionalità.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Il francio è presente in piccole tracce nella crosta terrestre sotto forma dell'isotopo 223 detto anche attinio-K in quanto si forma per decadimento alfa del 227Ac. Considerato il suo tempo di dimezzamento di soli 21,8 minuti e che l'emissione α riguarda solo l'1% del decadimento complessivo di 227Ac, si stima che nell'intera Terra ne esistano non più di 25 grammi [2]. Altre stime riportate da Peter Atkins ridurrebbero a soli diciassette atomi la quantità di francio contemporaneamente presente in un dato istante sul nostro pianeta[3]. È l'elemento chimico più instabile tra i primi 103 della tavola periodica.

Gli altri isotopi, che si formano per decadimento dell'isotopo 235U o per bombardamento del torio, hanno emivite ancora più brevi per cui non si trovano in natura.

È un metallo veramente raro (circa 25 grammi in tutto il mondo) ed a causa di ciò, le sue proprietà chimiche e fisiche non sono ancora state definite completamente.

È stato studiato per mezzo di tecniche radiochimiche, le quali hanno evidenziato che il suo ione più stabile è lo ione Fr+.

Francio prodotto artificialmente[modifica | modifica wikitesto]

Gli isotopi da 208 a 211 possono essere prodotti tramite reazione nucleare di fusione-evaporazione tra un fascio di 18O e un bersaglio di 197Au; questa tecnica, sviluppata dai ricercatori di Stony Brook, viene attualmente applicata presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) dell'INFN per alimentare una trappola magneto-ottica. Nel luglio 2007 è stato ottenuto un campione di circa 10000 atomi intrappolati dell'isotopo 210, da ricercatori delle Università di Ferrara, Pisa e Siena.

Dal 2012 all'esperimento CRIS (Collinear Resonant Ionization Spectroscopy) del laboratorio ISOLDE del CERN di Ginevra, vengono studiati gli isotopi del francio, in particolare sono stati misurati per la prima volta il momento magnetico e il raggio di carica degli isotopi 202–206,218,219,229,231Fr.[4]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ In genere come "temperatura ambiente" si assumono la temperatura di 25 °C (ovvero 298 K), per cui gli unici elementi che abbiano una temperatura minore di questa sono bromo (Tfus = 265,95 K) e mercurio (Tfus = 234,32 K), ma siccome nella sua accezione più generale la temperatura ambiente può essere qualsiasi temperatura compatibile con le condizioni meteorologiche, si può dire che anche gli elementi metallici cesio (Tfus = 301,59 K), gallio (Tfus = 302,91 K), francio (Tfus = 300,15 K) e rubidio (Tfus = 312,46 K) sono liquidi a temperature "prossime" a quella ambiente.
  2. ^ Louis A. Orozco Chemical and Engineering News
  3. ^ P. Atkins - Il Regno periodico - Zanichelli, pag. 43
  4. ^ Kieran Flanagan: CRIS: A New Sensitive Device for Laser Spectroscopy of Exotic Nuclei. (PDF; 4,4 MB) In: Nuclear Physics News. Vol. 23, Nr. 2, 2013, S. 24–26, DOI: 10.1080/10619127.2013.793094.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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