Franci

Lo franci es l'element chimic de numerò atomic 87 e de simbòle Fr. De la familha dels metaus alcalins, es un element radioactiu que foguèt descubert en 1939. Totes sos isotòpes son fòrça instables e lo franci es lo segond element mai rare de la crosta terrestra. A pas d'aplicacions vertadieras, mas pòt èstre l'objecte de recherchas dins lo domeni de l'espectroscopia.

 Istòria 

 Las descubertas erroneas o incompletas 

Tre la fin dau segle XIX, los chimistas sospechèron l'existéncia d'un metau alcalin de numerò atomic 87, dich eka-cèsi, situat en-dessobre dau cèsi dins la classificacion peridioca(en) Jean-Pierre Adloff e George B. Kauffman, « Francium (Atomic Number 87), the Last Discovered Natural Element », Chem. Educator,  2005, vol. 10, n° 5,‎ pp. 387-394.. Pasmens, en causa de sa raretat, sa descuberta foguèt un pretzfach long e complicat. La primiera anóncia foguèt l'òbra dau chimista rus D. K. Dobroserdov en 1925. Aviá observat de traças de radioactivitat dins un eschantilhon de potassi. Pensèt a una contaminacion per l'eka-cèsi e publiquèt una tesi sus lo subjecte. O diguèt russi e contunhèt pas sas recherchas sus sa descuberta(en) Marco Fontani, « The Twilight of the Naturally-Occurring Elements: Moldavium (Ml), Sequanium (Sq) and Dor (Do) », International Conference on the History of Chemistry, 2005, pp. 1-8.. Un an mai tard, los chimistas anglés Gerald J. F. Druce e Frederick H. Loring observèron de raias espectralas atribuïas a l'eka-cèsi sus de clichats de rais X d'un eschantilhon de sulfate de manganesa. Li donèron lo nom d’alkalini. En 1930, foguèt lo torn dau professor Fred Allison d'anonciar la descuberta de l'element après l'estudi magnetooptic d'eschantilhons de pollucita e de lepidolita. Prepausèt lo nom de virgini. Pasmens, sos trabalhs foguèron invalidats en 1934 en causa de problemas d'instruments(en) H. G. MacPherson, « An Investigation of the Magneto-Optic Method of Chemical Analysis », Phys. Rev., 1935, vol. 47, n° 4,‎ 1935, pp. 310–315..

Aqueles trabalhs son considerats coma erroneus per los chimistas modernes. Aquò foguèt diferent amb los trabalhs dels fisicians Horia Hulubei (1896-1972) e Yvette Cauchois (1908-1999). En estudiant la pollucita e en utilizant un aparelh d'espectroscopia de rais X de resolucion auta, observèron plusors rais d'emission feblas que foguèron interpretaas coma de traças de l'element 87. Totun, aquela descuberta foguèt contestaa per lo fisician estatsunidenc F. H. Hirsh Jr. Lo Francés Jean Baptiste Perrin (1870-1942) sostenguèt Hulubei e Cauchois. Aqueu debat suscitèt una controvèrsia que s'achabèt amb los trabalhs de Marguerite Perey (1909-1975).

 Los trabalhs de Perey 

Per los istorians modernes de la chimia, la fisiciana francesa Marguerite Perey es la primiera persona que capitèt d'identificar sensa ambigüitat la preséncia d'eka-cèsi dins un eschantilhon. Aquò aguèt luec en 1939 a l'Institut Curie durant una operacion de purificacion d'actini-227. Aquel element se desintegra amb una energia de 220 keV. Pasmens, Perey observèt la preséncia de particulas emesas amb una energia de 80 keV. Atribuïguèt aqueu fenomene a un produch de desintegracion desconeigut. De tests permetèron d'eliminar la preséncia de tòri, de radi, de plomb, de bismut o de talli. De mai, lo produch cherchat aviá las proprietats chimicas d'un metau alcalin. Aquò li permetèt de determinar sa natura.

En 1946, Perey prepausèt lo nom cati per designar l'element noveu. Pasmens, sa superiora, Irène Joliot-Curie (1897-1956) s'opausèt a aqueu terme car èra tròp similar a cation e a l'anglés cat. Franci foguèt alora suggerit per Perey. Lo nom foguèt validat per l'Union Internacionala dels Chimistas en 1949 amb lo simbòle Fa que foguèt rapidament chambiat en Fr(en) Julius Grant, « Francium », Hackh's Chemical Dictionary, McGraw-Hill, 1969, pp. 279-280..

 Proprietats generalas 

 Proprietats atomicas 

L'atòme de franci a 87 electrons e son estat fondamentau es [Rn] 7s1. Es l'element amb l'electronegativitat mai febla de la classificacion periodica (0,7 sus l'eschala de Pauling). Sas proprietats chimicas semblan de se raprochar d'aquelas dau cèsi(en) CRC Handbook of Chemistry and Physics, vol. 4, 2006, p. 12..

 Proprietats dau franci elementari 

Dins las condicions normalas de pression e de temperatura, lo franci es un metau que sas proprietats son mau coneissuas en causa de son instabilitat. Sa densitat es estimaa a 2,48(en) Avgusta Konstantinovna Lavrukhina e Aleksandr Aleksandrovich Pozdnyakov (trad. R. Kondor), Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium, Ann Arbor–Humphrey Science Publishers, 1970, p. 269.. Son ponch de fusion se situa entre 8 e 27 °C(en) V. V. Oshchapovskii, « A New Method of Calculation of the Melting Temperatures of Crystals of Group 1A Metal Halides and Francium Metal », Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2014, vol. 59, n° 6, pp. 561-567.(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009.. Son ponch de bolhiment es pereu maussegur amb d'estimacions anant de 598 a 677 °C(en) L. V. Kozhitov, V. B. Kol'tsov e A. V Kol'tsov, « Evaluation of the Surface Tension of Liquid Francium », Inorganic Materials, 2003, vol. 39, n° 11, pp. 1138-1141.. Lo franci coprecipita amb plusors saus de cèsi coma lo perclorate, l'iodate, lo picrate e lo tartrate de cèsi per formar de saus de franci generalament solubles dins l'aiga(en)  A. G. Maddock, « Radioactivity of the heavy elements », Q. Rev., Chem. Soc., 1951, vol. 5,‎ pp. 270-314.. Pòt egalament precipitar amb lo tartrate de rubidi amb l'acid silicotungstic e l'acid percloric. Aquò permet d'imaginar de metòdes de separacion e de purificacion en adaptant las tecnicas utilizaas per lo cèsi(en) E. K. Hyde, « Radiochemical Methods for the Isolation of Element 87 (Francium) », J. Am. Chem. Soc., 1952,  vol. 74, n° 16,‎ pp. 4181–4184.(en) E. K. Hyde, Radiochemistry of Francium, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council, 1960..

 Occuréncia e isotòpia 

Lo franci es lo segond element mai rare de la crosta terrestra après l'astat(en) John Emsley, Nature's Building Blocks, Oxford, Oxford University Press, 2001, p. 151–153.. Dins la natura, existís unicament a l'estat de traças dins los mineraus d'urani e de tòri. Pasmens, en causa de l'instabilitat de sos isotòpes, se desintegra rapidament e la quantitat totala de franci dins la crosta es estimaa a 30 g.

Una vintenaa d'isotòpes dau franci son estats identificats. Lo mens instable, lo franci-223, a un periòde radioactiu de 22 mn. Es a dire qu'un eschantilhon d'aquel isotòpe dispareis a 99 % en mens de 2 h. Aquò explica la raretat dau franci dins la natura e las dificultats per estudiar sas proprietats. Los autres isotòpes a de periòdes radioactius inferiors a 4 mn e son encara mai instables(en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot e O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, 2003, vol. 729,‎ pp. 3–128..

 Produccion e aplicacions 

Lo franci a pas d'aplicacion en causa de sa raretat e de son instabilitat tròp importanta(en) John Emsley, Nature's Building Blocks, Oxford, Oxford University Press, 2001, pp. 151–153.. Pasmens, es de còps estudiat en fisica atomica e en biologia. Dins lo premier, los trabalhs regardan mai que mai l'espectroscopia car lo franci pòt èsser aisament sintetizat, confinat e refregit. De mai, a una estructura atomica relativament simpla, çò que permet de ben estudiar sos niveus d'energia e las constantas d'encoblament de las particulas subatomicas(en) E. Gomez, L. A. Orozco e G. D. Sprouse, « Spectroscopy with trapped francium: advances and perspectives for weak interaction studies », Rep. Prog. Phys., 2005, vol. 69, n° 1,‎ pp. 79–118.. En biologia, las recherchas assajèron de trobar d'aplicacions per trachar de cancers, mas los resultats son pas conclusents.

Lo franci necessari a aquelas recherchas es generalament sintetizat per una reaccion nucleara entre l'aur-197 e l'oxigèn-18 :
 197Au + 18 O → 211Fr + 4n.
 197Au + 18 O → 210Fr + 5n.
 197Au + 18 O → 209Fr + 6n.
Aquela reaccion permet d'obtenir los isotòpes 209 a 211 que son isolats gràcias a un efecte magnetooptic. Existís pereu de vias de sintesi qu'espleitan lo bombardament d'atòmes de radi per de neutrons o d'atòmes de tòri per de protons. Las quantitats produchas son totjorn fòrça feblas.

 Annexas 

 Liames internes 
 Alcalins.
 Element chimic.
 Radioactivitat.

 Bibliografia 

 (en) Avgusta Konstantinovna Lavrukhina e Aleksandr Aleksandrovich Pozdnyakov (trad. R. Kondor), Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium, Ann Arbor–Humphrey Science Publishers, 1970.

 Nòtas e referéncias