فرانسيوم: الفرق بين النسختين

الفرانسيوم عنصر كيميائي رمزه Fr ورقمه الذري 87 وهو أقل العناصر كهرسلبية، وثاني أندر العناصر في الطبيعة بعد أستاتين. الفرانسيوم معدن نشيط إشعاعيا يضمحل شعاعيا إلى الأستاتين والراديوم والرادون. وهو قلوي له إلكترون تكافؤ واحد.

اكتشفته مارغريت بري في فرنسا في 1939، وهو آخر عنصر طبيعي اكتشف. الفرانسيوم نادر جدا خارج المخبر، توجد آثار منه في فلزات اليورانيوم والثوريوم حيث يتكون ويضمحل باستمرار النظير الشعاعي له فرانسيوم-223. تصل كميته في قشرة الأرض إلى 30 جرام أما النظائر الشعاعية الأخرى فهي صناعية.

قالب:كومونز

الخصائص

الفرانسيوم هو أقل العناصر الطبيعية استقرارا. وأكثر نظائره المستقرة هو الفرانسيوم 223 لنصف عمر لا تتجاوز 22 دقيقة فقط. وبالمقابل، الأستاتين هو العنصر الثاني الأقل استقرارا طبيعيا، وبنصف عمر أقصاهه 8.5 ساعة. ^[1] جميع نظائر الفرانسيوم تضمحل إما إلى الأستاتين أو الراديوم أو غاز الرادون^[1]. ويعتبر الفرنسيوم العنصر الأقل استقرارا من جميع العناصر الاصطناعية التي تصل إلى 105 عنصر. ^[2]

الفرانسيوم معدن قلوي معظم خصائصه الكيميائية تشبه خصائص السيزيوم^[2]. وهو ثقيل جدا بإلكترون تكافؤ واحد^[3]، ولديه أعلى وزن معادل لأي عنصر.^[2] عند صنع الفرانسيوم السائل، يجب أن يكون التوتر السطحي 0،05092 نيوتن / متر عند نقطة انصهاره^[4]. هذه النقطة تكون حوالي 27 درجة مئوية (80 درجة فهرنهايت، 300 ك) ^[5].علما إنها غير مؤكدة بسبب ندرة هذا العنصر وقيامه بالنشاط الإشعاعي. وهكذا، فإن القيمة المقدرة لنقطة الغليان 677درجة مئوية (1250 درجة فهرنهايت، 950 ك) هي أيضا غير مؤكدة. لأن العناصر المشعة تعطي حرارة كبيرة، فإن الفرانسيوم من المؤكد تقريبا أنه يصبح سائل إذا وجدت كمية كافية لإنتاجه.

قدر لينوس بولينج كهروسلبية الفرانسيوم ب0،7 على مقياس بولينج، مثل السيزيوم، ومنذ ذلك الحين [7] تقدر ب0،79، رغم عدم وجود بيانات تجريبية تسمح بتاكيد قيمة الفرانسيوم [. 8] هذا الأخير لديه طاقة تأين أعلى بقليل من السيزيوم، [9] 392.811 (4) كيلو جول / مول مقابل 375.7041 (2) كيلو جول / مول للسيزيوم، كما هو متوقع من آثار النسبية، وهذا يعني ان كهروسلبية السيزيوم أقل من اثنين.

الفرانسيوم يتفاعل مع عدة أملاح للسيزيوم، مثل بيركلورات السيزيوم، والتي تنتج كميات صغيرة من بيركلورات الفرانسيوم. ويمكن استخدام هذا التفاعل لعزل الفرانسيوم، بواسطة ضبط اشعاع السيزيوم حسب طريقة غلكدينيس ونيلسون. وسوف تضاف مع العديد من أملاح السيزيوم الأخرى، بما في ذلك اليودات والبيكرات، والطرطرات (طرطرات الروبيديوم أيضا)، الكلوروبلاتينات ،و السيلوكاونجستات. وهو يتفاعل أيضا مع حمض سيليكوتنجستيك، ومع حمض البيركلوريك دون الفلزات القلويةآلأخرى باعتبارها نواقل، فهي توفر وسائل أخرى للفصل. [10] [11] بالتقريب جميع أملاح الفرانسيوم قابلة للذوبان في الماء. [12]

التطبيقات

بسبب عدم استقراره وندرته، لا توجد تطبيقات تجارية للفرانسيوم. [13] [14] [15] [16] [17] وقد استخدمت لأغراض بحثية في مجالات علم الأحياء [18] والتركيب الذري. كما تم استخدامه لتقديم مساعدات لتشخيص مختلف السرطانات المحتملة الاكتشاف، [2] ولكن قد يعتبر هذا التطبيق غير عملي. [15]

قدرة الفرنسيوم على التركيب، التحديد، والتبريد، على توافق مع بنيته الذرية البسيطةالتي صنعت التجارب الطيفية المتخصصة. وقد أدت هذه التجارب لمزيد من المعلومات المحددة بشأن مستويات الطاقة والروابط الثابتة بين الجسيمات غير الذرية. [19] دراسات على الضوء المنبعث من الليزر المسلط على أيونات الفرانسيوم- 210 قدمت بيانات دقيقة عن الانتقال بين مستويات الطاقة الذرية التي هي إلى حد ما مماثلة لتوقع هؤلاء من نظرية الكم. [20]

الجانب التاريخي

اعتبارا من 1870، اعتقد الكيميائيون أنه يجب أن يكون وراء الفلزات القلوية السيزيوم، مع العدد الذري 87 [2]. احيل بعد ذلك من السيزيوم إلى اسم مؤقت لايكا. حاولت [21] فرق البحث تحديد وعزل هذا العنصر المفقود، فأعلن مرات عدة (ما لا يقل عن أربعة ادعاءات كاذبة) أنه تم العثور على العنصر قبل إجراء اكتشاف حقيقي.

الاخطاء والاكتشافات الناقصة

كان الصيدلاني السوفياتي دوبروسردوف أول عالم وجد ايكا، السيزيوم، أو الفرانسيوم. في 1925، لاحظ ضعف النشاط الإشعاعي في عينة من البوتاسيوم، وخلص إلى أن هذه العينة كانت في الواقع تعمل بالنظائر المشعة البوتاسيوم طبيعيا، والبوتاسيوم - 40. [22] ثم انه نشر أطروحة حول توقعاته من خصائص السيزيوم، ايكا، والتي سماها ريسيوم. [23] بعد ذلك بوقت قصير، بدأ دوبروسردوف التركيز على مهنة التدريس في معهد البوليتكنيك في أوديسا، وقال إنه لم يتابع عناصر آخرى.

في السنة التالية، حلل الكيميائيون الإنجليزيون جيرالد, دريك وفريدريك صور الأشعة السينية لسلفات [23] المنغنيز (الثاني) لاحظوا الخطوط الطيفية التي يفترض أن تكون من ايكاالسيزيوم. أعلنوا اكتشافهم العنصر 87 واقترحا لالكلينيوم كاسم، لأنها ستكون أثقل المعادن القلوية.[22]

في 1930، ادعى فريد أليسون من معهد البوليتكنيك في ألاباما اكتشاف العنصر البوليسيت 87 عند تحليل واستخدام آلته اللبيدوليت المغناطيسي البصري. فأطلق عليها اسم الفرجينيوم باعتباره من ولاية فرجينيا. [23] [24] وفي عام 1934، أبطلت ماكفيرسون من جامعة كاليفورنيا في بيركلي فعالية الجهاز أليسون وصحة هذاالاكتشاف [25].

في عام 1936، الروماني هيليبي وزميله الفرنسي كاشواز قاما أيضا بتحليل البوليسيت، وهذه المرة باستخدام أجهزة الأشعة السينية الخاصة عالية الدقة. [22] لاحظوا عدة خطوط للانبعاث الضعيف، التي يفترض أن تكون لتلك العناصر 87. وذكرا اكتشافهما واقترحا اسم مولدافيوم ،توافقا مع حركة التحرير، حيث تعد مولدافيا، المقاطعة الرومانية حيث أجريا بها عملهما. [23] وفي عام 1937، انتقد عملهما من قبل الفيزيائي الاميركي هيرش، الذي رفض طرق البحث عند هيليبي. واعتبر هيرش ان ايكا - السيزيوم لا يمكن العثور عليه في الطبيعة.و ان ما لاحظه هيليبي هو خطوط الاشعة السينية.، ومع ذلك، أصر هيليبي على أن أجهزة الأشعة السينية والطرق كانت دقيقة جدا لتفادي مثل هذا الخطأ. وقد أيد جان بابتيست بيرين، الحائز على جائزة نوبل وهيليبي، ان المولدافيوم مثل السيزيوم, الذي اكتشف في الحقيقية من قبل بيري مؤخرا.

تحليل بيري

اكتشف ايكا - السيزيوم في عام 1939 من قبل مارغريت بيري بمعهد كوري في باريس، عندما انتقت عينة من الأكتينيوم227 التي تم الإبلاغ عن اضمحلال طاقتهامن 220 كيلو الكترون فولط. ومع ذلك، لاحظت بيري اضمحلال الجسيمات مع مستوى طاقي أقل من 80 كيلوالكترون فولط. اعتقدت بيري ان هذا الاضمحلال القوي بسبب اضمحلال الناتج المجهول من قبل، الذي لم تكن تتمكن من فصله خلال التنقية. اقصت مختلف التجارب إمكانية ان يكون هذا العنصر هو: الثوريوم والراديوم والرصاص والبزموت، أو الثاليوم. المنتج الجديد لديه الخصائص الكيميائية للمعادن القلوية، مما أدى ببيري إلى الاعتقاد بأنه العنصر 87،نتج من اضمحلال ألفا من الأكتينيوم227. [21] ثم حاولت بيري تحديد نسبة اضمحلال بيتا على إضمحلال ألفا في الأكتينيوم227. في اختبارها الأول وضعت اشعة ألفا في 0،6 ٪، ونقحتها في وقت لاحق إلى 1 ٪. [26]

سمت بيري النظير الجديد الأكتينيوم(يشار إليها الآن بوصفها الفرانسيوم 223) [21])، وفي 1946، اقترحت اسم كاثيوم لعنصرها المكتشف حديثا، لأنها اعتقدت أنه أكبر العناصر كهروايجابية. عارضت إيرين جوليو كوري، واحدة من المشرفين على بيري، الاسم بسبب دلالته لاتفاقية مناهضة التعذيب بدلا من الكاتيون. [21] ثم اقترحت بيري الفرانسيوم. وقد اعتمد هذا الاسم رسميا من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية في عام 1949، الكشف عن اسمه [2] ليصبح العنصر الثاني بعد الغاليوم. رمز له في البداية بfa، ولكن تم تعديل هذا الاختصار إلى الصيغة الحالية بعد ذلك بوقت قصير. [27] واعتبر العنصر الأخير المكتشف في الطبيعة،

ظهور

في الطبيعية

الفرانسيوم - 223 هو نتيجة للاضمحلالات ألفا من الأكتينيوم227 ويمكن العثور عليه بكميات ضئيلة في معادن اليورانيوم والثوريوم. ويقدر أن يكون هناك ذرة فرانسيوم واحدة فقط لكل 10×18 ذرات اليورانيوم. [15] وأن هناك على الأغلب 30 جرام من الفرانسيوم في القشرة الأرضية في أي وقت. [29] وهذاما يجعله ثاني أندرالعناصر في القشرة بعد الأستاتين. [2] [15]

تركيبه

يمكن تركيب الفرنسيوم في التفاعل النووي :

197Au + 18O → 210Fr + 5 n

هذه العملية، وضعتها الفيزيائية ستوني بروك، والنواتج هي نظائر الفرانسيوم ذي الكتل 210، 209، و 211، [31] والتي يتم عزلها بواسطة جهاز مغناطيسي بصري. [30] معدل إنتاج نظائر معينة يتوقف على طاقة الأوكسجين المشع. هذا الاوكسجين بواسطة جهاز ستوني بروك ينتج 210Fr عند استهدافه الذهب حسب تفاعل نووي معروف. ويتطلب إنتاجه بعض الوقت للتطور. ومن الأهمية أن تضع الذهب المستهدف بمكان قريب جدا من نقطة انصهاره والتأكد من أن سطحه نظيف جدا. التفاعل النووي يوغل ذرات الفرانسيوم في عمق الذهب، ويجب إزالتها بكفاءة. تنتشر الانوية سريعا على سطح الذهب وتصبح ايونات. وتتوجه أيونات الفرانسيوم بواسطة عدسات كهروستاتيكية حتى تصل إلى سطح الإيتريوم الساخن وتصبح محايدة مرة أخرى. ثم يتم ادخاله إلى لمبة زجاجية. المجال المغناطيسي وأشعة الليزر البارد وقذف الذرات. على الرغم من أن الانوية تبقى في الجهاز لنحو 20 ثانية فقط قبل الخروج، وهو في تدفق مستمر لذرات جديدة تحل محل تلك التي فقدت، الحفاظ على عدد من الانوية المحاصرة تقريبا لدقيقة أو أكثر. في البداية، حددت حوالي 1000 ذرة فرانسيوم في التجربة. وتحسنت تدريجيا فهذا الجهاز قادر على حصر أكثر من 300،000 ذرة محايدة من الفرانسيوم في وقت واحد. [1] على الرغم من هذه الذرات المحايدة "معدنية".الفرانسيوم يحددأن كانت كاميرا الفيديو بإمكانها التقاط الضوء المنبعث من الذرات. ذرات تبدو وكأنها متوهجة المجال حوالي 1 ملليمتر في القطر. كانت هذه هي المرة الأولى على الإطلاق التي تمكن فيها من رؤيةالفرانسيوم. ويمكن للباحثين الآن إجراء قياسات بالغة الحساسية عن الضوء المنبعث الذي تمتصه الانوية المقذوفة والمحددة، وتقديم النتائج التجريبية الأولى على الانتقال بين المستويات المختلفة للطاقة الذرية في الفرانسيوم. القياسات الأولية تظهر اتفاق جيد للغاية بين القيم التجريبية والحسابات على أساس نظرية الكم. أساليب أخرى تشمل تركيب قذف الراديوم مع النيوترونات والبروتونات مع قذف الثوريوم، ديترون، أو أيونات الهليوم. [26] الفرنسيوم لم يحدث له بعد، اعتبارا من 2009، تم تجميعها في كميات كبيرة بما يكفي للوزن. [2] [3 ] [6] [15]

النظائر

المقال الرئيسي : نظائر الفرانسيوم

هناك 34 نظير معروف للفرانسيوم تتراوح الكتلة الذرية لهم 199 حتي 232. [3] للفرنسيوم سبعة ايزومرات نووية غير مستقرة. النظائر[3] الفرنسيوم - 223والفرانسيوم - 221 هي فقط التي تحدث في الطبيعة، على الرغم من أن السابق أكثر شيوعا بكثير. [32]

الفرانسيوم - 223 هو النظير الأكثر استقرارا مع نصف عمر 21.8 دقيقة، [3])، وأنه من غير المرجح تماما أن أحد نظائر الفرانسيوم مع أطول نصف عمر يتم اكتشافه أو تصنيعه. [26] الفرنسيوم - 223 هو المنتج الخامس لسلسلة الاضمحلال للالأكتينيوم وهو النظير الابن - 227 الأكتينيوم. [17] الفرنسيوم - 223 يضمحل إلى الراديوم 223التي تحلل بيتا (1149 كيلو تسوس الطاقة)، مع (0.006 ٪) ألفا إلى مسار اضمحلال الأستاتين - 219 (5.4 إلكترون فولت طاقة الاضمحلال) [33]

الفرانسيوم - 221 لديه نصف عمر 4،8 دقيقة. [3] وهو الناتج التاسع من سلسلة اضمحلال النبتونيوم باعتباره ابن النظير 225 الأكتينيوم. [17] الفرنسيوم - 221 ثم يضمحل إلى الأستاتي 217 من اضمحلال ألفا (6،457 طاقة اضمحلال إلكترون فولت) [3]

السلسلة الأقل استقرارا نظير الفرانسيوم - 215، وله نصف عمر 0.12 ميكرو ثانية. (9.54 إلكترون فولت الاضمحلال ألفا إلى الأستاتين - 211) : [3] لها ايزومير متبدل الاستقرار، الفرانسيوم - 215m، هو لا يزال أقل استقرارا، وله نصف عمر 3،5 م [34] فقط.

الاضافات

في الواقع يوجد على الأقل نظير غير مستقر، الفرانسيوم - 223
^ بعض العناصر الاصطناعية، مثل تكنيتيوم، وجد لاحقا في الطبيعة.

مراجع

ويكيبديا انجليزية

قالب:وصلة مقالة جيدة

قالب:وصلة مقالة مختارة قالب:وصلة مقالة مختارة قالب:وصلة مقالة مختارة قالب:وصلة مقالة مختارة

^ ^أ ^ب Price، Andy (20 ديسمبر 2004). "Francium". اطلع عليه بتاريخ 2007-03-25.
^ ^أ ^ب ^ت CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC. ج. 4. 2006. ص. 12. ISBN:0-8493-0474-1.
^ Winter، Mark. "Electron Configuration". Francium. The University of Sheffield. اطلع عليه بتاريخ 2007-04-18.
^ Kozhitov، L. V. (2003). "Evaluation of the Surface Tension of Liquid Francium". Inorganic Materials. ج. 39 ع. 11: 1138–1141. DOI:10.1023/A:1027389223381. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |coauthors= تم تجاهله يقترح استخدام |author= (مساعدة)
^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع losalamos

[andyscouse-1] أ ^ب Price، Andy (20 ديسمبر 2004). "Francium". اطلع عليه بتاريخ 2007-03-25.

[CRC2006-2] أ ^ب ^ت CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC. ج. 4. 2006. ص. 12. ISBN:0-8493-0474-1.

[3] Winter، Mark. "Electron Configuration". Francium. The University of Sheffield. اطلع عليه بتاريخ 2007-04-18.

[4] Kozhitov، L. V. (2003). "Evaluation of the Surface Tension of Liquid Francium". Inorganic Materials. ج. 39 ع. 11: 1138–1141. DOI:10.1023/A:1027389223381. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |coauthors= تم تجاهله يقترح استخدام |author= (مساعدة)

[losalamos-5] اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع losalamos

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

@@ سطر 49: / سطر 49: @@
 {{كومونز|Category:Francium}}
 == الخصائص ==
-الفرانسيوم هو أكبر العناصر الغير مستقرة طبيعيا : أكثرنظائره المستقرة، الفرانسيوم - 223، وبحد أقصى نصف عمره 22 دقيقة فقط, وفي المقابل، الأستاتين ،هوالعنصر الثاني الأقل استقرارا طبيعيا، وبحد أقصى نصف عمره 8،5 ساعات. [2] جميع [[نظائر]] الفرانسيوم تضمحل إما إلى الأستاتين، الراديوم أو غاز الرادون، [2].  ويعتبر الفرنسيوم العنصر  الأقل استقرارا من جميع العناصر الاصطناعية التي تصل إلى 105 عنصر. [3]
+الفرانسيوم هو أقل العناصر الطبيعية استقرارا. وأكثر نظائره المستقرة هو الفرانسيوم 223 لنصف عمر لا تتجاوز 22 دقيقة فقط. وبالمقابل، ال[[أستاتين]] هو العنصر الثاني الأقل استقرارا طبيعيا، وبنصف عمر أقصاهه 8.5 ساعة. <ref name="andyscouse" /> جميع [[نظائر]] الفرانسيوم تضمحل إما إلى الأستاتين أو ال[[راديوم]] أو غاز ال[[رادون]]<ref name="andyscouse">{{cite web| last = Price| first = Andy| title = Francium| date = 2004-12-20| url = http://www.andyscouse.com/pages/francium.htm| accessdate = 2007-03-25}}</ref>.  ويعتبر الفرنسيوم العنصر  الأقل استقرارا من جميع العناصر الاصطناعية التي تصل إلى 105 عنصر. <ref name="CRC2006">{{Cite book |year =2006 |title = CRC Handbook of Chemistry and Physics |volume = 4|page= 12|publisher = CRC|isbn= 0-8493-0474-1}}</ref>
-الفرانسيوم  معدن قلوي معظم  خصائصه الكيميائية تشبه خصائص  السيزيوم. وهو ثقيل جدا ذو إلكترون تكافؤ واحد، [4] لديه أعلى وزن  معادل لأي عنصر. عند صنع الفرانسيوم السائل، يجب أن يكون التوتر السطحي 0،05092 نيوتن / متر عند نقطة انصهاره. هذه النقطة [5]  تكون حوالي 27 درجة مئوية (80 درجة فهرنهايت، 300 ك) [6].علما إنها  غير مؤكد بسبب ندرة هذا العنصر وقيامه بالنشاط الإشعاعي. وهكذا، فإن القيمة المقدرة لنقطة الغليان 677درجة مئوية  (1250 درجة فهرنهايت، 950 ك) هي أيضا غير مؤكدة. لأن العناصر المشعة تعطي  حرارة كبيرة، فإن الفرانسيوم من المؤكد تقريبا  أنه يصبح سائل إذا وجدت كمية كافية  لإنتاجه.
+الفرانسيوم  معدن قلوي معظم  خصائصه الكيميائية تشبه خصائص  ال[[سيزيوم]]<ref name="CRC2006" />. وهو ثقيل جدا بإلكترون تكافؤ واحد<ref>{{cite web| last = Winter| first = Mark| title = Electron Configuration| work = Francium| publisher = The University of Sheffield| url = http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fr/eneg.html| accessdate = 2007-04-18}}</ref>، ولديه أعلى وزن  معادل لأي عنصر.<ref name="CRC2006" /> عند صنع الفرانسيوم السائل، يجب أن يكون التوتر السطحي 0،05092 نيوتن / متر عند نقطة انصهاره<ref>{{cite journal|last = Kozhitov| first = L. V.| coauthors = Kol'tsov, V. B.; Kol'tsov, A. V.| title = Evaluation of the Surface Tension of Liquid Francium|journal = Inorganic Materials| volume = 39| issue = 11|pages = 1138–1141| year = 2003|doi = 10.1023/A:1027389223381}}</ref>. هذه النقطة تكون حوالي 27 درجة مئوية (80 درجة فهرنهايت، 300 ك) <ref name="losalamos"/>.علما إنها غير مؤكدة بسبب ندرة هذا العنصر وقيامه بالنشاط الإشعاعي. وهكذا، فإن القيمة المقدرة لنقطة الغليان 677درجة مئوية  (1250 درجة فهرنهايت، 950 ك) هي أيضا غير مؤكدة. لأن العناصر المشعة تعطي  حرارة كبيرة، فإن الفرانسيوم من المؤكد تقريبا  أنه يصبح سائل إذا وجدت كمية كافية  لإنتاجه.
 قدر لينوس بولينج كهروسلبية الفرانسيوم  ب0،7  على مقياس بولينج، مثل السيزيوم، ومنذ ذلك الحين [7] تقدر ب0،79، رغم عدم وجود بيانات تجريبية تسمح بتاكيد قيمة الفرانسيوم [. 8] هذا الأخير لديه طاقة تأين أعلى بقليل من السيزيوم، [9] 392.811 (4) كيلو جول / مول مقابل 375.7041 (2) كيلو جول / مول للسيزيوم، كما هو متوقع من آثار النسبية، وهذا يعني ان كهروسلبية السيزيوم  أقل من اثنين.