Francium

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Francium, Fr, 87
Serie	Alkalimetalle
Gruppe, Periode, Block	1, 7, s
Aussehen	unbekannt
CAS-Nummer	7440-73-5
Massenanteil an der Erdhülle	1,3 · 10−18 ppm
Atomar
Atommasse	223,0197 u
Kovalenter Radius	260 pm
Van-der-Waals-Radius	348 pm
Elektronenkonfiguration	[Rn] 7s1
1. Ionisierungsenergie	393 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	extrapoliert: 300 K (27 °C)
Siedepunkt	extrapoliert: 950 K (677 °C)
Verdampfungswärme	ca. 65 kJ/mol
Schmelzwärme	ca. 2 kJ/mol
Chemisch
Oxidationszustände	+1
Normalpotential	ca. −2,92 V (Fr+ + e− → Fr)
Elektronegativität	0,7 (Pauling-Skala)
Isotope
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung	keine Einstufung verfügbar
	keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze	H: siehe oben
	P: siehe oben
Radioaktivität
; Radioaktives Element
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. ; Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Francium [ˈfrantsi̯ʊm] ist ein radioaktives chemisches Element mit dem Elementsymbol Fr und der Ordnungszahl 87. Das Element ist ein Metall, steht in der 7. Periode, 1. IUPAC-Gruppe (Gruppe der Alkalimetalle) und gehört damit zum s-Block.

Francium besitzt von allen Elementen bis zur Ordnungszahl 104 die in ihrer Gesamtheit instabilsten Isotope. Selbst das langlebigste Francium-Isotop ²²³Fr besitzt eine Halbwertszeit von nur 21,8 Minuten.^[6] Wegen dieser Eigenschaft und des Fehlens einer effizienten Kernreaktion zur Herstellung von Francium (²²³Fr entsteht in 1 % beim Zerfall von ²²⁷Ac), kann es nicht in Mengen hergestellt werden. Francium kann nur als Salz in verdünnten Lösungen und hoch verdünnt als Amalgam studiert werden.^[7]

Experimente zeigen, dass Francium ein typisches Alkalimetall ist und seinem leichteren Homologon Caesium sehr ähnlich ist. So ist es in wässriger Lösung positiv einwertig und lässt sich analog zum Caesium in Form schwerlöslicher Salze, z. B. als Perchlorat, Tetraphenylborat und Hexachloroplatinat, ausfällen.^[8]^[9]

Geschichte

Im Jahre 1871 wurde von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew die Existenz eines Elementes vorhergesagt, das den zu diesem Zeitpunkt noch leeren Platz innerhalb seines Periodensystem einnehmen würde. Er beschrieb es als Alkalimetall und gab ihm den Namen Eka-Caesium.

Vor der eigentlichen Entdeckung des Franciums gab es drei irreführend als Entdeckung dieses Elements bezeichnete Ereignisse:

Im Jahre 1925 veröffentlichte Dmitri Dobroserdow eine Theoriestudie, in der er Voraussagen über das Atomgewicht sowie chemische und physikalische Eigenschaften machte. Er nannte das Element Russium.^[8]

Ein Jahr danach, im Jahre 1926, beobachteten die zwei englischen Chemiker Gerald Druce und Frederic H. Loring die Spektrallinien des Elements bei Untersuchungen von Mangansulfat. 1929 meldete der amerikanische Physiker Fred Allison die Entdeckung des Elementes bei Untersuchungen von Mineralen und benannten das Element Virginium nach seinem Heimatstaat Virginia.^[8]

1936 wiederum gingen der Rumäne Horia Hulubei und die Französin Yvette Cauchois davon aus, das Element entdeckt zu haben und gaben ihm den Namen Moldavium. Allerdings konnte keine dieser Entdeckungen bei anderen Wissenschaftlern Bestätigung finden.^[8]

Erst 1939 konnte Marguerite Perey das Element als ein Isotop ²²³Fr als Zerfallsprodukt von Actinium ²²⁷Ac zweifelsfrei nachweisen.^[6] Es wurde zunächst Actinium-K genannt und 1946 in Francium (von franz. France „Frankreich“, dem Vaterland der Entdeckerin) umbenannt.^[8] Der Name wurde 1949 von der Internationalen Vereinigung der Chemiker akzeptiert.

Physikalische Eigenschaften

Die physikalischen Eigenschaften sind im Wesentlichen Schätzungen, die durch Extrapolation der Eigenschaften der Alkalimetalle oder durch Modellrechnungen bestimmt wurden. Sie sind daher mit großer Vorsicht zu behandeln. Messungen an Festkörpern sind durch die geringen herstellbaren Mengen (wenige Attogramm, ~10.000 Atome^[8]) und die hohe Radioaktivität (Aktivität ist etwa 2-Mio.-mal höher als die der gleichen Menge von ²³⁸Pu: sichtbare Mengen würden sofort verdampfen) meist mit den heutigen Mitteln der Technik unmöglich.

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Einzelnachweise

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Francium) entnommen.
↑ Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: J. Phys. Chem. A. 2009, 113, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.
↑ E Arnold, W Borchers, H T Duong, P Juncar, J Lerme, P Lievens, W Neu, R Neugart, M Pellarin, J Pinard: Optical laser spectroscopy and hyperfine structure investigation of the 10²S, 11²S, 8²D, and 9²D excited levels in francium. In: J. Phys. B 23, 1990, 3511.
↑ Dieses Element wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
↑ ^6,0 ^6,1 William M. Haynes: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 96th Edition. CRC Press, 2015, ISBN 978-1-4822-6097-7, S. 14 (Eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
↑ Earl K. Hyde: The Radiochemistry of Francium. National Academies, 1960, S. 3 (Eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
↑ ^8,0 ^8,1 ^8,2 ^8,3 ^8,4 ^8,5 John Emsley: Nature's Building Blocks An A-Z Guide to the Elements. OUP Oxford, 2011, ISBN 978-0-19-960563-7, S. 186 (Eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).
↑ R. K. Sharma: Chemistry of Chemical Bonding. Discovery Publishing House, 2007, ISBN 978-81-8356-224-9, S. 310 (Eingeschränkte Vorschau in der Google Buchsuche).

Literatur

Jean-Pierre Adloff, George B. Kauffman: Francium (Atomic Number 87), the Last Discovered Natural Element, The Chemical Educator, 10(5), 2005, S. 387–394, doi:10.1333/s00897050956a.