Franci, truoc đay con goi la eka-caesi hay actini K, la mot nguyen to hoa hoc trong bang tuan hoan co ky hieu Fr va so hieu nguyen tu bang 87. No co đo am đien thap nhat trong so cac nguyen to đa biet va la nguyen to co đo pho bien trong tu nhien thap thu hai, chi sau astatin. La kim loai kiem co tinh phong xa cao, franci phan ra thanh astatin, radi va radon, va co mot đien tu hoa tri.
Nghien cuu mot khoi luong lon franci chua bao gio đuoc thuc hien. Do su xuat hien nhung thuoc tinh tuong tu cac nguyen to khac cung nhom trong bang tuan hoan, franci đuoc cho la mot kim loai co tinh phan chieu cao, neu thu thap đuoc mot luong đu nhieu co the xac đinh đuoc nguyen to ton tai dang chat ran hay chat long. Nhung đe lam đuoc đieu đo la khong the, vi nhiet luong cuc lon toa ra tu phan ra (chu ky ban ra cua đong vi ton tai lau nhat cua franci chi la 22 phut) ngay lap tuc se lam bay hoi bat ky khoi luong đu lon nao cua nguyen to nay.
Marguerite Perey phat hien ra franci nam 1939. No la nguyen to cuoi cung đuoc phat hien trong tu nhien chu khong phai bang phuong phap tong hop. Ngoai pham vi phong thi nghiem, franci la cuc hiem, voi khoi luong đuoc tim thay o dang dau vet trong quang urani va thori, trong đo đong vi Fr223 lien tuc đuoc tao ra va lien tuc bi phan ra. Nguoi ta uoc tinh co khoang 1 ounce (28,35 g) đong vi nay cua franci ton tai o bat ky thoi điem nao trong lop vo Trai Đat; cac đong vi con lai (tru franci-221) hoan toan đuoc tao ra bang tong hop. Mot luong lon nhat franci đuoc tao ra trong phong thi nghiem la hon 300.000 nguyen tu. Ten Franci cua nguyen to nay bat nguon tu ten goi nuoc Phap (Fr).


Đac trung Franci la nguyen to it on đinh nhat trong so cac nguyen to nhe hon nobeli (nguyen to so 102), đong vi on đinh nhat cua no, Fr223, co chu ky ban ra nho hon 22 phut. Nguoc lai, astatin, nguyen to it on đinh ke tiep, co chu ky ban ra toi đa la 8,5 gio. Moi đong vi cua franci phan ra thanh mot trong cac nguyen to nhu astatin, radi hay radon. Franci cung kem on đinh hon so voi tat ca cac nguyen to co so khoi đen 105.
Franci co cac tinh chat hoa hoc tuong tu nhu cua caesi. La nguyen to nang voi chi mot đien tu hoa tri, no co trong luong tuong đuong cao nhat trong so cac nguyen to. Tuong tu, franci co đo am đien thap nhat trong so cac nguyen to đa biet, bang 0,7 trong thang Pauling, caesi đung thu hai voi gia tri 0,79. Franci long, neu nhu trang thai nay co the đuoc tao ra, se co gia tri cua ung suat be mat bang 0,05092 J/m² o điem nong chay cua no. Điem nong chay cua Franci theo tinh toan khoang 27 °C (80 °F, 300 K). Điem nong chay nay khong chac chan do nguyen to nay cuc ky hiem gap va co tinh phong xa. Do đo, điem soi uoc tinh o khoang 677 °C (1250 °F, 950 K) cung khong chac chan.
Linus Pauling uoc tinh đo am đien cua franci khoang 0,7 theo thang Pauling, giong voi caesi; la 0,79, nhung khong co du lieu thuc nghiem ve gia tri nay cua franci. Franci co nang luong ion hoa hoi cao hon so voi caesi, 392,811(4) kJ/mol trong khi nang luong ion hoa cua caesi la 375,7041(2) kJ/mol. Đieu nay phu hop voi hieu ung tuong đoi, va cho thay rang caesi co đo am đien thap hon. Franci co ai luc electron cao hon so voi caesi va ion Fr− co kha nang phan cuc cao hon ion Cs−. Phan tu CsFr đuoc du đoan rang đau franci la am, khong giong nhu cac phan tu kim loai kiem heterodiatomic. Franci superoxide (FrO2) du kien mang tinh đac điem lien ket cong hoa tri hon so voi nhom cung loai nhe hon no; đieu nay la do cac electron trong obitan 6p cua franci đuoc tham gia nhieu hon trong cac lien ket franci - oxy.
Franci cung ket tua voi mot vai muoi cua caesi, chang han nhu caesi perchlorat CsClO4, tao ra mot luong nho perchlorat franci FrClO4. Qua trinh đong ket tua nay co the đuoc su dung đe co lap franci, bang cach phong theo phuong phap đong ket tua caesi phong xa cua Glendenin va Nelson. No cung se đong ket tua voi nhieu muoi khac cua caesi, nhu iodat, picrat, tartrat (voi ca tartrat rubidi), chloroplatinat Cs2PtCl6, silicotungstat. No cung đong ket tua voi acid silicotungstic, Acid perchloric, ma khong can cac kim loai kiem khac lam chat mang, đieu nay tao ra mot phuong phap co lap franci khac. Gan nhu tat ca cac muoi cua franci la hoa tan trong nuoc.


Đong vi Hien nay nguoi ta biet 34 đong vi cua franci, voi nguyen tu luong tu 199 toi 232. Franci co 7 đong phan hat nhan sieu on đinh. Franci-223 va franci-221 la cac đong vi duy nhat co trong tu nhien, trong đo đong vi đau tien la pho bien hon.
Franci-223 la đong vi on đinh nhat voi chu ky ban ra la 21,8 phut va kha nang rat cao la se khong co đong vi nao khac cua franci se đuoc phat hien hay tong hop voi chu ky ban ra lau hon. Franci-223 la san pham thu nam trong chuoi phan ra cua actini, tu đong vi actini-227. Franci-223 sau đo phan ra thanh radi-223 bang phan ra beta (1.149 keV nang luong phan ra), voi rat it (0,006%) phan ra alpha thanh astatin-219 (5,4 MeV nang luong phan ra).
Franci-221 co chu ky ban ra 4,8 phut. No la san pham thu chin cua chuoi phan ra cua neptuni, tu đong vi actini-225 Franci-221 sau đo phan ra thanh astatin-217 theo phan ra alpha (6.457 MeV nang luong phan ra).
Đong vi trang thai tinh it on đinh nhat la franci-215, voi chu ky ban ra 0,12 μs. (9,54 MeV phan ra alpha thanh astatin-211). Đong phan sieu on đinh cua no la franci-215m, van kem on đinh hon, voi chu ky ban ra chi co 3,5 ns.


Ung dung Hien tai khong co ung dung thuong mai nao cua franci do tinh khong on đinh va đo khan hiem cua no, vi the chi co ung dung trong cac nghien cuu, trong ca cac linh vuc cua sinh hoc lan cau truc nguyen tu. Franci đa tung đuoc coi la phuong tien tro giup trong chan đoan cac benh ung thu, nhung ung dung nay duong nhu la khong kha thi trong thuc te.
Kha nang cua franci trong viec đuoc tong hop, bat giu va lam mat, cung voi cau truc nguyen tu tuong đoi đon gian cua no đa lam cho no tro thanh đoi tuong cua cac thuc nghiem quang pho hoc chuyen biet. Cac thuc nghiem nay cung cap cac thong tin cu the hon lien quan toi cac muc nang luong va cac hang so bat cap giua cac hat ha nguyen tu. Cac nghien cuu tren anh sang buc xa boi cac ion franci-210 bi bat giu bang laser đa cung cap cac du lieu chinh xac ve cac trang thai chuyen tiep giua cac muc nang luong nguyen tu. Cac ket qua thuc nghiem nay la kha giong nhu cac du đoan cua co hoc luong tu.


Lich su Vao khoang thap nien 1870, mot so nha hoa hoc đa nghi rang phai co mot kim loai kiem sau caesi, voi so nguyen tu bang 87. Sau đo no đuoc nhac toi bang ten goi tam thoi la eka caesi
i. Cac nhom nghien cuu đa co gang đinh vi va co lap nguyen to con thieu nay, va it nhat co 4 tuyen bo nham rang nguyen to nay đa đuoc phat hien ra truoc khi phat hien thuc su đuoc tien hanh.


= Cac phat hien sai sot hay khong hoan chinh =
Nha hoa hoc nguoi Nga la D. K. Dobroserdov la nguoi đau tien tuyen bo đa tim ra "eka-caesi". Nam 1925, ong quan sat phan ra phong xa yeu trong mot mau kali, mot kim loai kiem khac, va ket luan rang eka-caesi đa lay nhiem vao mau. Sau đo ong cho cong bo mot luan đe voi cac du đoan cua ong ve cac tinh chat cua eka-caesi, trong đo ong đat ten cho nguyen to la russium theo ten to quoc ong. Ngay sau đo, Dobroserdov đa tap trung vao cong viec giang day cua ong tai Đai hoc Bach khoa Odessa, va ong khong đeo đuoi nguyen to nay nua.
Nam sau, cac nha hoa hoc nguoi Anh la Gerald J. F. Druce va Frederick H. Loring phan tich cac anh chup bang tia X cua sulfat mangan (II). Ho quan sat thay cac vach quang pho, đuoc ho coi la cua eka-caesi. Ho đa thong bao ve phat hien ra nguyen to so 87 cua minh va đe nghi đat ten la alkalinium, do no co le la kim loai kiem nang nhat.
Nam 1930, giao su Fred Allison tai Đai hoc Bach khoa Alabama tuyen bo đa phat hien ra nguyen to so 87 khi phan tich pollucit va lepidolit bang cach su dung co may tu -quang cua minh. Allison đe nghi đat ten cho no la virginium theo ten bang que huong ong la Virginia, cung voi cac ky hieu Vi va Vm. Tuy nhien, nam 1934, giao su MacPherson tai UC Berkeley đa bac bo tinh hieu qua cua thiet bi do Allison che tao ra va gia tri cua phat hien sai lam nay.
Nam 1936, nha hoa hoc nguoi Romania la Horia Hulubei va đong nghiep nguoi Phap cua ong la Yvette Cauchois cung phan tich pollucit, su dung thiet bi tia X co đo phan giai cao cua ho. Ho đa quan sat thay vai vach buc xa yeu ma ho cho la cua nguyen to so 87. Hulubei va Cauchois đa thong bao phat hien cua minh va đe nghi ten goi moldavium, voi ky hieu Ml, theo ten goi cua Moldavia, khi đo la mot tinh cua Romania va la noi ho tien hanh cong viec cua minh. Nam 1937, nha vat ly hoc nguoi My la F. H. Hirsh Jr. đa phe phan cong trinh cua Hulubei. Ong nay khong chap nhan cac phuong phap nghien cuu cua Hulubei. Hirsh chac chan rang eka-caesi khong the tim thay trong tu nhien va rang Hulubei thay vi the đa quan sat thay cac vach phat xa cua thuy ngan hay bismuth. Tuy nhien, Hulubei nhan manh rang thiet bi tia X cua ong va cac phuong phap la rat chinh xac, khong the tao ra sai sot nhu vay. Do đieu nay, Jean Baptiste Perrin, nguoi đoat giai Nobel va đong thoi la co van cho Hulubei, đa xac nhan moldavium chinh la eka-caesi that su chu khong phai la phat hien ra franci sau nay cua Marguerite Perey. Tuy nhien, Perey van tiep tuc phe phan cong trinh cua Hulubei cho đen khi ba nay đuoc coi la nguoi phat hien duy nhat ra nguyen to so 87 nay.


= Phan tich Perey =
Eka-caesi thuc su đuoc Marguerite Perey cua Vien Curie tai Paris, Phap phat hien vao nam 1939 khi ba tinh che mot mau actini-227, đuoc thong bao la co nang luong phan ra bang 220 keV. Tuy nhien, Perey nhan ra rang cac hat phan ra voi muc nang luong duoi 80 keV. Perey nghi rang hoat đong phan ra nay co the bi gay ra boi mot san pham phan ra đa khong đuoc nhan dang truoc đo, la san pham đa bi tach ra trong qua trinh tinh che, nhung lai xuat hien mot lan nua tu actini-227 tinh khiet. Cac thu nghiem khac nhau đa loai bo kha nang ve su co mat cua thori, radi, chi, bismuth hay tali nhu la nguyen to chua ro đo. San pham moi the hien cac tinh chat hoa hoc cua mot kim loai kiem (chang han nhu đong ket tua voi cac muoi cua caesi), đieu nay đa dan Perey toi niem tin rang no chinh la nguyen to so 87, đuoc sinh ra tu phan ra alpha cua actini-227. Sau đo Perey đa co gang xac đinh ty le giua phan ra beta va phan ra alpha trong actini-227. Thu nghiem đau tien cua ba đua ra phan nhanh alpha o muc 0,6%, ma sau nay ba đa sua lai thanh 1%.
Perey đat ten cho đong vi moi la actinium-K, ma ngay nay nguoi ta goi la franci-223 va nam 1946 ba đa đe nghi ten goi catium cho nguyen to moi phat hien nay, do ba tin rang no la cation co đo duong đien cao nhat trong so cac nguyen to. Irene Joliot-Curie, mot trong nhung nguoi giam sat cua Perey, đa chong lai ten goi nay do nghia rong cua no la cattus (con meo) chu khong phai cation. Perey sau đo đe nghi ten goi francium đe to long kinh trong toi đat nuoc ma tai đo ba đa phat hien ra nguyen to. Ten goi nay đuoc Hiep hoi Quoc te cac nha Hoa hoc (IUC) chinh thuc phe chuan nam 1949 va gan cho no ky hieu Fa; nhung gan nhu la ngay sau đo đa sua lai thanh Fr. Franci la nguyen to co trong tu nhien cuoi cung đa đuoc phat hien ra, sau rheni nam 1925. Nhung nghien cuu tiep theo ve cau truc cua franci đuoc Sylvain Lieberman va nhom cua ong tai CERN thuc hien trong thap nien 1970 va 1980.


Pho bien = Tu nhien =
Franci-223 la ket qua cua phan ra alpha cua actini-227 va co the tim thay o dang dau vet trong cac khoang vat cua urani va thori. Trong mau đa cho cua urani, nguoi ta uoc tinh chi co 1 nguyen tu franci trong moi 1×1018 nguyen tu urani. Nhung tinh toan khac cung chi ra rang chi co toi đa khoang 30 gam franci trong lop vo Trai Đat vao bat ky thoi điem nao. Đieu nay lam cho no tro thanh nguyen to hiem thu hai trong lop vo Trai Đat sau astatin.


= Tong hop =
Franci co the đuoc tong hop trong phan ung hat nhan 197Au + 18O → 210Fr + 5n. Tien trinh nay, do khoa ly Stony Brook thuc hien, sinh ra cac đong vi franci voi khoi luong 209, 210 va 211, va chung sau đo bi co lap boi bay tu-quang (MOT). Toc đo san sinh mot đong vi cu the phu thuoc vao nang luong cua chum tia oxy. Mot chum 18O tu Stony Brook LINAC tao ra 210Fr khi chieu vao bang lam tu vang theo phan ung hat nhan 197Au + 18O → 210Fr + 5n. San pham can thoi gian đe phat trien va hieu ro. Đieu quan trong đe phuong phap nay hieu qua la muc tieu vang phai rat gan voi điem nong chay va chac chan rang be mat cua no rat sach. Phan ung hat nhan gam cac nguyen tu franci vao sau ben trong vang, va chung phai đuoc loai bo mot cach co hieu qua. Cac nguyen tu khuech tan nhanh len be mat vang va đuoc giai phong o dang cac ion; đieu nay khong xay ra moi lan. Cac ion franci đuoc dan đuong bang cac kinh tinh đien cho đen khi chung đen đuoc be mat cua ytri nong va tro nen trung hoa. Franci sau đo đuoc đua vao mot bong bong thuy tinh. Tu truong va tia laser lanh va giu cac nguyen tu o đay. Mac du cac nguyen tu đuoc giu trong mot bay chu khoang 20 giay truoc khi thoat ra (hay phan ra), cac dong nguyen tu on đinh van tiep tuc sinh ra đe bu vao phan bi mat đi nen so nguyen tu trong bay van on đinh trong vai phut hoac lau hon. Ban đau, chi co khoang 1000 nguyen tu franci đuoc bat giu trong thi nghiem. Tuy nhien cac ky thuat đa dan đuoc cai thien đa co the giup bat giu hon 300.000 nguyen tu franci trung hoa cung luc. Mac du đay la cac nguyen tu "kim loai" trung hoa ("kim loai franci"), nhung chung ton tai o trang thai khong ket chat o the khi. Voi mot luong đu franci đuoc bat giu, mot camera co the thu đuoc anh sang phat ra tu cac nguyen tu khi chung phat huynh quang. Cac nguyen tu xuat hien nhu mot qua cau 1mm phat sang va đay la lan đau tien cac nguoi ta co the nhin thay franci. Cac nha nghien cuu hien co the thuc hien cac phep đo cuc ky nhay cam voi anh sang phat ra va đuoc hap thu boi cac nguyen tu bi bat giu, chung minh cac ket qua thi nghiem đau tien ve su chuyen tiep khac nhau giua cac muc nang luong cua nguyen tu franci. Cong tac đo đac ban đau the hien su thong nhat giua cac gia tri trong thi nghiem va tinh toan theo hoc thuyet luong tu. Cac phuong phap tong hop khac bao gom tan cong radi bang neutron, tan cong thori bang proton, deuteron hay cac ion heli. Franci van chua tong hop đu đe co the can đuoc.


Ghi chu Tham khao Lien ket ngoai Franci tai Tu đien bach khoa Viet Nam
Francium (Fr) (Chemical element) tai Encyclopædia Britannica (tieng Anh)
Francium - Khoa Ly truong Đai hoc Stony Brook
Francium tren trang PubChem. Đong vi 223Fr va 223Fr