| Symbool | Fr |
|---|---|
| Atoomnummer | 87 |
| Atoommassa | [223] (massagetal langstlevende isotoop) |
| Categorie | Alkalimetaal |
| Groep | 1 |
| Periode | 7 |
| Blok | s-blok |
| Fase bij 20 °C | onbekend (vermoedelijk vast) |
| Smeltpunt | onbekend |
| Kookpunt | onbekend |
| Dichtheid | onbekend |
| Elektronenconfiguratie | [Rn] 7s1 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1 |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 0,7 |
| Oxidatiegetallen | +1 |
| Ontdekt | 1939 door Marguerite Perey |
| Engelse naam | Francium |
Eigenschappen van francium
Francium staat onder cesium in groep 1 en heeft één elektron in de buitenste schil, dat het heel gemakkelijk afstaat. In verbindingen heeft het daarom altijd oxidatiegetal +1, en het zou net als de andere alkalimetalen heftig met water reageren. De verwachting dat francium nog reactiever is dan cesium blijkt niet helemaal te kloppen: door relativistische effecten zit het buitenste elektron wat steviger vast, waardoor de ionisatie-energie iets hoger is dan die van cesium. Smelt- en kookpunt zijn alleen geschat; het smeltpunt zou rond kamertemperatuur liggen. De langstlevende isotoop, francium-223, heeft een halfwaardetijd van 22 minuten en vervalt vooral via bètastraling tot radium-223. Chemische proeven gebeuren met oplossingen van onzichtbaar kleine hoeveelheden, waarbij francium zich bijvoorbeeld mee laat neerslaan met cesiumzouten.
Naam. Marguerite Perey noemde het element naar Frankrijk, het land waar ze het aan het Curie-instituut in Parijs ontdekte.
Atoombouw en plaats in het periodiek systeem
Francium staat in periode 7 en groep 1 (alkalimetalen) van het periodiek systeem, in het s-blok.
Een neutraal atoom heeft 87 protonen in de kern en 87 elektronen, verdeeld over 7 schillen: 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1. Het periodenummer (7) is gelijk aan het aantal schillen.
Omdat het in groep 1 staat, heeft Francium 1 valentie-elektron in de buitenste schil; die bepalen hoe het reageert en bindingen vormt (zie chemische bindingen).
Buren in het systeem: links/ervoor: Radon (Rn, 86); rechts/erna: Radium (Ra, 88); erboven in dezelfde groep: Cesium (Cs).
Andere elementen in groep 1: Waterstof, Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cesium.
Voorkomen
Francium-223 ontstaat in uraniumerts als zeldzame zijtak van de vervalreeks van uranium-235, via het verval van actinium-227. Op elk moment zit er waarschijnlijk maar enkele tientallen grammen francium in de hele aardkorst. Onderzoekers maken het in versnellers, bijvoorbeeld door goud te beschieten met zuurstofkernen. Met lasers en magneetvelden zijn zo tot enkele honderdduizenden atomen tegelijk gevangen en afgekoeld. Francium-221, een andere isotoop, ontstaat in de vervalreeks van neptunium-237. Perey vond het element zelf in 1939 in een gezuiverd actiniummonster.
Toepassingen
- Francium heeft geen praktische toepassingen; het wordt alleen gebruikt in fundamenteel onderzoek naar de structuur van atomen.
- Natuurkundigen bestuderen gevangen franciumatomen om kleine afwijkingen van het standaardmodel, zoals schendingen van pariteit, te meten.
- Vroeger werd onderzocht of francium kon helpen bij het opsporen van kanker, maar dat bleek niet bruikbaar.
Veelgestelde vragen
Waarom heeft niemand ooit francium gezien?
Francium vervalt zo snel dat de langstlevende isotoop na 22 minuten al voor de helft verdwenen is. Een zichtbare hoeveelheid zou bovendien door de eigen straling meteen verhitten en verdampen. Daarom zijn er hooguit wolkjes van enkele honderdduizenden atomen gemaakt, die alleen met lasers zichtbaar zijn.
Is francium het meest reactieve metaal?
Je zou het verwachten, omdat de reactiviteit in groep 1 naar beneden toeneemt. Maar door relativistische effecten zit het buitenste elektron van francium net iets steviger vast dan dat van cesium. Cesium geldt daarom in de praktijk als het meest reactieve metaal, al is francium nooit in bulk getest.