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Francium

Chemie und Physik des Elements Francium.



Francium

Francium - chemisches Zeichen Fr, Ordnungszahl 87 - ist ein radioaktives, sehr seltenes und unbeständiges chemisches Element der 1. Hauptgruppe (Alkalimetalle) des Periodensystems.

Von den natürlich auf der Erde vorkommenden chemischen Elementen wurde das Francium 1939 als letztes entdeckt und nach dem Heimatland der Entdeckerin Marguerite Perey benannt.

Auf Grund der sehr kurzen Halbwertszeiten der natürlichen Francium-Nuklide von unter 20 Minuten ist über dieses Element und dessen Verbindungen nur sehr wenig bekannt.

Chemisch schließt sich das Francium in seinen Eigenschaften den anderen Alkalimetallen an.

Francium wurde 1939 von Marguerite Perey in Frankreich (von dem das Element seinen Namen hat) entdeckt. Es war das letzte Element, das zuerst in der Natur aufgefunden wurde und nicht für die Erstentdeckung synthetisch erzeugt werden musste.

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Francium

Bezeichnung:Francium Andere Namen:Franzium (unübliche, dt. Schreibweise). Symbol:Fr Ordnungszahl:87 Atommasse:[223] u Periodensystem-Stellung:7. Periode, 1. Gruppe, 1. Hauptgruppe, s-Block. Gruppen-Zugehörigkeit:Alkalimetalle. Entdeckung:1939 - (Marguerite Perey). Bedeutung des Namens:Abgeleitet von Frankreich, dem Land, in dem das Element entdeckt wurde. Historische Bezeichnungen:Virginium (Vi), Moldavium (Ml), Russium, Alkalinium (abgelehnte Vorschläge), Eka-Cäsium, Eka-Cs; Actinium-K (vorübergehend). Englischer Name:Francium CAS-Nummer:7440-73-5 InChI-Key:KLMCZVJOEAUDNE-UHFFFAOYSA-N

 

Das Francium-Atom

Das Fr-Atom - und damit das chemische Element Francium - ist eindeutig durch die 87 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Francium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Francium-Isotope bzw. Francium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort). Die relative Atommasse ist jeweils für den betrachteten Fr-Kern anzugeben; allgemein wird das Atomgewicht des stabilsten Nuklids gewählt; im Falle des Franciums ist es Ar = 223 g mol-1.

 

Elektronenkonfiguration

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d6f7s7p
Fr87[Rn] 7s1 22626102610142610261

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Francium-Atom zu trennen.

1. IE: 4,072741 eV2. IE: eV3. IE: eV4. IE: eV5. IE: eV6. IE: eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Francium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
101137186391790715031

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
46524327366331363000

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
1153980810603577268268

 

OIOIIOIIIOIVOV
5s5p1/25p3/25d3/25d5/2
2341821405858

 

PIPIIPIII
6s6s1/26p3/2
341515

 

Weitere Daten

Kovalente Radien:260 pm (nach Cordero et al.)
223 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
218 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
Van-der-Waals-Radius:200 pm Fluoreszenz-Ausbeute:ωK: 0,967; ωL1: 0,146; ωL2: 0,464; ωL3: 0,394 Coster-Kronig-Übergänge:F12: 0,05; F13: 0,62; F23: 0,109

 

Chemie des Franciums

Zu Chemie des Franciums siehe auch die Ausführungen unter Francium-Verbindungen.

 

Chemische Daten

Elektronegativität:0,70 nach PaulingElektronaffinität:0,486 eV bzw. 46,89 kJ mol-1Oxidationsstufen:+ 1 (-1)

 

Material- und physikalische Eigenschaften des Franciums

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Franciums auf. In diesem Fall ist zu beachten, dass viele der aufgeführten Werte geschätzt und im besseren Falle kalkuliert und nicht tatsächlich gemessen bzw. beobachtet wurden.

Schmelzpunkt:27 °C Schmelzenthalpie (molar):~ 2 kJ mol-1 Siedepunkt:677 °C Verdampfungsenthalpie:ca. 65 kJ mol-1 Wärmekapazität:31,8 J mol-1 K-1 (molar) Debye-Temperatur:39 K Thermische Leitfähigkeit:14,5 W m-1 K-1 Elektrischer Widerstand:3 μΩ m bei 20 °C Dichte:2,9 g cm-3 Kompressionsmodul (isotherm):2,0 GPa 300 K, geschätzt Kompressibilität (isotherm):0,50 GPa-1 300 K, geschätzt Kristallstruktur:kubisch raumzentriert - bcc Magnetismus:paramagnetisch

 

 

Geochemie, Vorkommen, Verteilung

223Fr ist Zwischenprodukt beim α- Zerfall von 227Actinium und kann in Spuren in Uranmineralen gefunden werden. Dabei kommt Francium nicht häufiger vor als 1 Atom je 1018 Uran-Atome. Es wird geschätzt, dass sich etwa 30 Gramm des Alkalimetalls in der gesamten Erdkruste befinden. Damit ist es nach dem Astat das zweitseltenste Element auf der Erde.

 

Literatur und Quellen

[1] - Marguerite Perey:
L'élément 87 : AcK, dérivé de l'actinium.
In: Journal de Physique et le Radium, 1939, DOI 10.1051/jphysrad:019390010010043500.

[2] - Mary Virginia Orna:
My Favorite Element. Francium: Uranium's Daughter, Perey's Discovery.
In: Journal of Chemical Education, 2009, DOI 10.1021/ed086p1364.

 

Externe Informationsangebote

Abschließend externe Informationsangebote, für deren Inhalte die jeweiligen Seitenbetreiber verantwortlich sind:



Gruppenelemente - Informationen

Vergleichende Chemie der Alkalimetalle
Vortragsskript. Universität Bayreuth

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 17.02.2019.



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