बच्चों के लिए ज्वरनाशक दवाएं बाल रोग विशेषज्ञ द्वारा निर्धारित की जाती हैं। लेकिन बुखार के लिए आपातकालीन स्थितियाँ होती हैं जब बच्चे को तुरंत दवा देने की आवश्यकता होती है। तब माता-पिता जिम्मेदारी लेते हैं और ज्वरनाशक दवाओं का उपयोग करते हैं। शिशुओं को क्या देने की अनुमति है? आप बड़े बच्चों में तापमान कैसे कम कर सकते हैं? कौन सी दवाएं सबसे सुरक्षित हैं?
(फ्रांसियम; फ्रांस के नाम से), Fr - रेडियोधर्मी रसायन। तत्वों की आवधिक प्रणाली के समूह I का तत्व; पर। एन। 87. इसका कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है। 204 से 224 तक द्रव्यमान संख्या और 5 10 -3 सेकंड (218Fr) से 23 मिनट (212Fr) तक अर्ध-जीवन वाले 18 रेडियोधर्मी आइसोटोप प्राप्त किए गए हैं। एफ और उनके कुछ संतों के अस्तित्व की भविष्यवाणी (1870) रूस ने की थी। वैज्ञानिक डी. आई. मेंडेलीव ने उस समय अज्ञात तत्व को एकेशियम कहा। एकेशियम की खोज 1939 में फ्रांसीसियों ने की थी। शोधकर्ता एम. पेरी ने एक्टिनियम के रेडियोधर्मी क्षय के अध्ययन में इसे "एक्टिनियम K" नाम दिया। 1949 में एक्टिनियम K का नाम बदलकर फ्रैन्शियम कर दिया गया। प्रकृति में 223Fr और 221Fr पाए जाते हैं, जिनमें से 223Fr आइसोटोप एक्टिनियम 227Ac के रेडियोधर्मी क्षय का एक उत्पाद है। 1 मीटर प्राकृतिक यूरेनियम में 0.2 मिलीग्राम 227Ac और 3.8 · 10 -10 ग्राम 223Fr होता है। क्षार धातुओं में फ्रांसियम सबसे भारी तत्व है। परमाणु त्रिज्या 12.83 ए। आयनिक त्रिज्या Fr+ 1.80 ए है। घनत्व (तापमान 20 डिग्री सेल्सियस) 2.44 ग्राम/सेमी3; एमपी 20°C; टी किप630 ° С; ताप क्षमता 0.0338 कैलोरी/जी-डिग्री; विद्युत प्रतिरोध (टी-आरए 18 सी) 45 10-6 ओम-सेमी।
रसायन के अनुसार. सेंट फ्रांसियम रूबिडियम और सीज़ियम का एक पूर्ण एनालॉग है। फ्लोराइड हाइड्रॉक्साइड, क्लोराइड, नाइट्रेट, सल्फेट, सल्फाइड, कार्बोनेट, एसीटेट और एफ. ऑक्सालेट पानी में अच्छी तरह घुल जाते हैं; परक्लोरेट, पिक्रेट, आयोडेट, क्लोरोप्लेटिनेट, क्लोरोबिस्मथेट, क्लोरो-एंटीमोनेट, क्लोरोस्टेनेट और कोबाल्ट-टिनिट्राइट एफ., साथ ही डबल नमक Fr9Bi2I9 और हेटरोपॉली एसिड के साथ फ्रांसियम लवण पानी में खराब घुलनशील हैं। फ्रांसियम को 227एसी के क्षय उत्पादों से, यूरेनियम राल अयस्क से, तेज प्रोटॉन के साथ थोरियम और यूरेनियम के विकिरण के उत्पादों से, और 22Ne आयनों के साथ सोने के विकिरण के उत्पादों से विभिन्न तरीकों से अलग किया जाता है। जब F. को 227Ac के क्षय उत्पादों से अलग किया जाता है, तो एक्टिनियम क्लोराइड के एक जलीय घोल को सोडियम कार्बोनेट की अधिकता के साथ उबाला जाता है, अवक्षेप को फ़िल्टर किया जाता है, हाइड्रोक्लोरिक एसिड को छानने में जोड़ा जाता है और कार्बोनेट आयनों को नष्ट करने के लिए फिर से उबाला जाता है। फिर थोड़ी मात्रा में लैंथेनम और बेरियम क्लोराइड, पोटेशियम और अमोनियम क्रोमेट मिलाया जाता है। उसके बाद, क्रोमेट्स के अवक्षेप को फ़िल्टर किया जाता है, और 223Fr युक्त निस्पंद को वाष्पीकरण द्वारा केंद्रित किया जाता है। आयन-एक्सचेंज रेजिन, वैद्युतकणसंचलन, क्रोमैटोग्राफी और अन्य तरीकों का उपयोग करके फॉस्फोरस लवण, अन्य यौगिकों के अलावा, फ्रांसियम को ऐसे समाधानों से अलग किया जाता है। फ्रांसियम का उपयोग प्राकृतिक वस्तुओं में एक्टिनियम की उपस्थिति निर्धारित करने के लिए किया जाता है। 223Fr आइसोटोप का उपयोग जैविक अनुसंधान में किया जाता है।
तत्व विशेषता
एक बात निश्चित है - इसका वैलेंस इलेक्ट्रॉन 7 पर हैएस -ऑर्बिटल्स, और परमाणु की त्रिज्या आवर्त प्रणाली के सभी तत्वों में सबसे बड़ी है। फ्रांसियम एक रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व है। इसका कोई स्थिर आइसोटोप नहीं है, और जो ज्ञात हैं वे अल्पकालिक होते हैं और तेजी से क्षय होकर उत्सर्जित होते हैंβ -विकिरण (इलेक्ट्रॉन)। पूरे विश्व में यह मुश्किल से ~ 500 ग्राम पाया जाता है।
एक साधारण पदार्थ और यौगिकों के गुण
फ्रांसियम के गुणों पर सभी डेटा अन्य तत्वों के साथ सह-अवक्षेपण के परिणामों के आधार पर एक्सट्रपलेशन द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। रासायनिक दृष्टि से, Ig सीज़ियम का निकटतम एनालॉग है, फ्रांसियम के संदर्भ में यह और भी अधिक विद्युत धनात्मक है। इसकी एकमात्र स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था +1 है।
प्राप्त करना एवं उपयोग करना
फ्रांसियम को एक्टिनियम से अलग करके इसके संयोजन के रूप में ही प्राप्त किया जाता है। राल स्तंभ पर आयन-विनिमय पृथक्करण द्वारा« डॉवेक्स-50" 95% शुद्ध फ्रांसियम की सूक्ष्म मात्रा प्राप्त की जा सकती है। हालाँकि, इसका आधा जीवन 22 मिनट है, यानी, ऐसे प्रत्येक अंतराल के बाद, इसकी मात्रा आधी हो जाती है। अभी तक कोई उपयोग नहीं मिला. फ्रांसियम का रेडियो उत्सर्जन खोजने में मदद करता है। ऐसे प्रकाशन सामने आए हैं जिनमें कहा गया है कि फ्रांसियम की रेडियोधर्मिता ऑन्कोलॉजिकल रोगों के निदान में उपयोगी हो सकती है: यह ट्यूमर के विकास के शुरुआती चरणों में चुनिंदा रूप से जमा होने में सक्षम है।
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1939 में, पेरिस में क्यूरी इंस्टीट्यूट के मार्गुएराइट पेरी ने विभिन्न रेडियोधर्मी क्षय उत्पादों से एक एक्टिनियम तैयारी (एसी-227) को शुद्ध करते समय बी-विकिरण की खोज की, जो उस समय ज्ञात किसी भी आइसोटोप से संबंधित नहीं हो सकता था। जब इस आइसोटोप (आधा जीवन 21 मिनट) का रासायनिक विश्लेषण किया गया, तो यह पता चला कि इसके गुण ईकेज़ियम के गुणों से मेल खाते हैं। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद अंततः इसकी पुष्टि हो गई और 1946 में पेरी ने अपनी मातृभूमि के सम्मान में नए तत्व का नाम फ्रांसियम रखने का प्रस्ताव रखा।
फ्रांसियम सबसे दुर्लभ तत्वों में से एक है। पृथ्वी की पपड़ी में लगातार मौजूद रहने वाले तत्वों में से केवल एस्टैटिन की मात्रा कम होती है। सभी प्राकृतिक फ्रांसियम रेडियोजेनिक हैं, इसके रेडियोधर्मी क्षय की भरपाई यूरेनियम-235 और थोरियम-232 के मध्यवर्ती क्षय उत्पादों के रूप में नए फ्रांसियम परमाणुओं की एक साथ उपस्थिति से होती है। पृथ्वी की पपड़ी में फ्रांसियम की कुल सामग्री 340 ग्राम अनुमानित है। प्रकृति में पाया जाना।
भौतिक और रासायनिक गुण। फ्रांसियम गुणों में सीज़ियम के समान है। हमेशा अपने यौगिकों के साथ सह-क्रिस्टलीकृत होता है। लगभग सभी फ्रांसियम यौगिक पानी में घुलनशील होते हैं। 6p शेल के सापेक्ष प्रभाव सुपरऑक्साइड में ऑक्सीजन के साथ फ्रांसियम के बंधन को बनाते हैं, उदाहरण के लिए, FrO 2 की संरचना, अन्य क्षार धातुओं के सुपरऑक्साइड की तुलना में अधिक सहसंयोजक होती है। फ्रांसियम में वर्तमान में ज्ञात किसी भी तत्व की तुलना में सबसे कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी है। तदनुसार, फ्रांसियम भी सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील क्षार धातु है। सीज़ियम 6p शेल के सापेक्ष प्रभाव सुपरऑक्साइड में ऑक्सीजन के साथ फ्रांसियम के बंधन को बनाते हैं, उदाहरण के लिए, FrO 2 संरचना, अन्य क्षार धातुओं के सुपरऑक्साइड की तुलना में अधिक सहसंयोजक। फ्रांसियम में वर्तमान में ज्ञात किसी भी तत्व की तुलना में सबसे कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी है। तदनुसार, फ्रांसियम सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील क्षार धातु भी है।
अनुप्रयोग: फ्रांसियम क्लोराइड FrCl का उपयोग कैंसर के ट्यूमर का पता लगाने के लिए किया गया है, लेकिन इसकी अत्यधिक उच्च लागत के कारण, यह नमक बड़े पैमाने पर विकास में लाभहीन है। वर्तमान में, कम आधे जीवन और उच्च रेडियोधर्मिता के कारण फ्रांसियम और इसके लवणों का अभी तक उपयोग नहीं किया गया है।
क्षार धातुओं के समूह में सबसे नवीनतम खोज थी फ्रैनशियम. 1871 में, डी. आई. मेंडेलीव ने तत्व संख्या 87 और उसके गुणों के अस्तित्व की संभावना की भविष्यवाणी की, इसे एकेसेसियम कहा। छह दशकों से अधिक समय से, दर्जनों वैज्ञानिक तत्व संख्या 87 की तलाश कर रहे हैं। और केवल 1938-1939 में। एम. स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी की एक फ्रांसीसी छात्रा एम. पेरे (1909-1975) ने इसकी खोज की और अपनी मातृभूमि के सम्मान में नए तत्व का नाम फ्रांस रखा।
यूरेनियम के क्षय उत्पादों में फ्रांसियम पाया गया है। बाद में यह पाया गया कि फ्रांसियम का एक आइसोटोप यूरेनियम के क्षय के दौरान एक्टिनियम से बनता है। फ्रांस विशेष ध्यान देने योग्य है। आवर्त प्रणाली में धात्विक गुण दाएँ से बाएँ और ऊपर से नीचे बढ़ते हैं, अर्थात् तत्वों के सामान्य परिवार में अपनी स्थिति की दृष्टि से यह सबसे अधिक "धात्विक" धातु है।
वैज्ञानिक फ्रांसियम के व्यावहारिक अनुप्रयोग पर बहुत अधिक उम्मीदें नहीं रखते हैं। जबकि इसका प्रयोग वैज्ञानिक प्रयोगों और चिकित्सा में किया जाता है। मुख्य कारण यह है कि फ्रांसियम अस्थिर है। सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले आइसोटोप का आधा जीवन 21 मिनट है।
क्षार धातुओं के मुख्य कार्यों का ट्रैक रिकॉर्ड पूरा नहीं होगा यदि हम उनके अनुप्रयोग की संभावना पर ध्यान नहीं देते हैं, जो आज पहले से ही वास्तविक आधार पर आधारित है। तरल क्षार धातुएँ भविष्य के परमाणु रिएक्टरों - तेज़ न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए अपरिहार्य शीतलक बन गईं। उनमें पारंपरिक तरल पदार्थों की तापीय चालकता की तुलना में कई गुना अधिक तापीय चालकता होती है। उदाहरण के लिए, सोडियम की तापीय चालकता पानी की तुलना में 300 गुना अधिक है। और क्षार धातुओं के उपयोग की तापमान सीमा भी बहुत व्यापक है। पानी, जो भाप इंजन में शीतलक है, 100°C पर उबलता है, और लिथियम 1350°C पर उबलता है। और संस्थापन के ऑपरेटिंग तापमान में वृद्धि इसकी दक्षता में वृद्धि है।
किए गए अध्ययनों से पता चलता है कि सबसे अच्छा विकल्प 100 से 1200 डिग्री सेल्सियस, लिथियम - 1200 से 2000 डिग्री सेल्सियस तक ताप-संचालन प्रणाली में तापमान पर सोडियम, रुबिडियम और सीज़ियम का उपयोग है। हालाँकि, इतने उच्च तापमान पर, लिथियम के प्रतिस्पर्धी हैं: चांदी (सबसे अधिक तापीय प्रवाहकीय धातु), गैलियम और निडियम।
भविष्य में क्षार धातुओं (तरल और उनके वाष्प) का उपयोग मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (एमएचडी) ऊर्जा कन्वर्टर्स में मौलिक रूप से नए प्रकार के बिजली संयंत्रों में किया जाएगा। मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स की सैद्धांतिक नींव 1970 में पैदा हुई और उन्हें भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। लेखक स्वीडिश भौतिक विज्ञानी एच. अल्फवेन (जन्म 1908) हैं।
आवर्त सारणी में विशेष रूप से कम पिघलने वाली धातुओं के समूह से शेष 10 धातुएँ धातु-गैर-धातु सीमा के पास स्थित हैं। इन सभी में क्षार धातुओं की तुलना में काफी अधिक घनत्व होता है; उनके शक्ति गुण कम होते हैं, वे विद्युत के कुचालक होते हैं।
संरचनात्मक धातुओं के रूप में या संरचनात्मक मिश्र धातु प्राप्त करने के आधार के रूप में, इन धातुओं का उपयोग मुख्य रूप से उनकी कम ताकत और कम पिघलने बिंदु के कारण नहीं किया जाता है।
| फादर | 87 | फ्रांस |
|||||||
| टी ओ किप. (ओ सी) | 669 | चरण.ऑक्साइड | +1 | ||||||
| पिघलना। (o C) | 21 | घनत्व | 2300 - 2500 | ||||||
| 7एस 1 | ओईओ | 0,86 | ज़मीन पर कुत्ते की भौंक | - | |||||
डी. आई. मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के अंत में तत्वों में, ऐसे तत्व हैं जिनके बारे में गैर-विशेषज्ञों ने बहुत कुछ सुना और जाना है, लेकिन ऐसे भी हैं जिनके बारे में एक रसायनज्ञ भी बहुत कम बता सकता है। पूर्व में, उदाहरण के लिए, रेडॉन (नंबर 86) और रेडियम (नंबर 88) हैं। दूसरे में - आवधिक प्रणाली में उनका पड़ोसी, तत्व संख्या 87 - फ्रांस।
फ़्रांस दो कारणों से दिलचस्प है: पहला, यह सबसे भारी और सबसे सक्रिय क्षार धातु है;
दूसरे, फ्रांस को आवर्त सारणी के पहले सौ तत्वों में सबसे अस्थिर माना जा सकता है। फ़्रांस के सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले आइसोटोप, 223 Fr, का आधा जीवन केवल 22 मिनट का है। कम परमाणु स्थिरता के साथ उच्च रासायनिक गतिविधि वाले एक तत्व में इस तरह के दुर्लभ संयोजन ने इस तत्व की खोज और अध्ययन में कठिनाइयों को निर्धारित किया।
जैसे फ़्रांस की तलाश कर रहे हों
महिला वैज्ञानिकों को अक्सर नए तत्वों की खोज करने की खुशी नहीं होती। रेडियम और पोलोनियम की खोज करने वाली मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी का नाम हर कोई जानता है। इडा नोडडक (टक्के) कम प्रसिद्ध हैं, जिन्होंने रेनियम की खोज की थी। तत्व संख्या 87 की खोज एक अन्य महिला के नाम से जुड़ी है - फ्रांसीसी महिला मार्गुराइट पेरे, वैसे, मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी की छात्रा। 9 जनवरी, 1939 वह;
तत्व संख्या 87 की खोज की घोषणा की। हालाँकि, आइए लगभग 70 साल पहले चलते हैं और इस तत्व की खोज के इतिहास पर अधिक विस्तार से विचार करते हैं।
तत्व संख्या 87 के अस्तित्व की संभावना एवं मुख्य गुण थे। डी. आई. मेंडेलीव द्वारा भविष्यवाणी की गई। 1871 में, रूसी फिजिको-केमिकल सोसाइटी के जर्नल में प्रकाशित लेख "तत्वों की प्राकृतिक प्रणाली और अनदेखे तत्वों के गुणों को इंगित करने के लिए इसका अनुप्रयोग" में उन्होंने लिखा: "फिर दसवीं पंक्ति में, आप समूह I, II और III से संबंधित अधिक बुनियादी तत्वों की उम्मीद कर सकते हैं। उनमें से पहले को ऑक्साइड R2O बनाना चाहिए, दूसरे को - RO, और तीसरे को - R2O3; पहला सीज़ियम के समान होगा, दूसरा - बेरियम के समान, और उनके सभी ऑक्साइड, निश्चित रूप से, सबसे ऊर्जावान आधारों के चरित्र के होने चाहिए।
आवधिक प्रणाली में ईकेज़ियम के स्थान के आधार पर, कोई उम्मीद कर सकता है कि धातु कमरे के तापमान पर तरल होगी, क्योंकि सीज़ियम 28 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है। उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण, सभी स्थलीय ईकेज़ियम केवल लवण के रूप में होना चाहिए, जो उनकी घुलनशीलता में अन्य क्षार धातुओं के लवण से अधिक होना चाहिए, क्योंकि लिथियम से सीज़ियम में संक्रमण के दौरान लवण की घुलनशीलता बढ़ जाती है। हालाँकि, 19वीं सदी के वैज्ञानिक इस दिलचस्प तत्व की खोज करने में असफल रहे।
तत्व संख्या 87 के रेडियोधर्मी पड़ोसियों की खोज के बाद, यह स्पष्ट हो गया कि यह भी रेडियोधर्मी होना चाहिए। लेकिन इससे भी स्थिति स्पष्ट नहीं हुई.
87वें तत्व की खोज में लगे वैज्ञानिकों को सशर्त दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है। पहले ने प्रकृति में इस तत्व के स्थिर या लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप के अस्तित्व को माना और इसलिए इसे खनिजों और क्षार धातु सांद्रता में, समुद्र और महासागरों के पानी में, घास और मशरूम की राख में, गुड़ और सिगार की राख में खोजा। वैज्ञानिकों का दूसरा समूह, तत्व संख्या 87 की रेडियोधर्मिता पर ध्यान केंद्रित करते हुए, इसके पड़ोसी तत्वों के क्षय उत्पादों के बीच इसकी तलाश कर रहा था।
समुद्रों और महासागरों के पानी में एकेसिया की तलाश करते समय, मृत सागर का पानी, जो फिलिस्तीन की भूमि को धोता है, विशेष रुचि का था। अभियानों के परिणामस्वरूप, यह पाया गया कि इस समुद्र के पानी में महत्वपूर्ण मात्रा में आयन - क्षार धातु, हैलोजन और अन्य तत्व हैं। लोकप्रिय पत्रिकाओं ने बताया, “मृत सागर के पानी में डूबना असंभव है।” अंग्रेज वैज्ञानिक आई. फ्रेंड, जो जुलाई 1925 में इन भागों में गए थे, उनकी रुचि किसी और चीज़ में थी। "पहले से ही कुछ साल पहले," उन्होंने लिखा, "यह मेरे दिमाग में आया कि अगर एकेसेशियम स्थायी अस्तित्व में सक्षम है, तो यह मृत सागर में पाया जा सकता है।"
पानी के नमूनों से क्षारीय तत्वों को छोड़कर सभी तत्व हटा दिए गए। क्षार धातु क्लोराइड को आंशिक अवक्षेपण द्वारा अलग किया गया। एकेशियम क्लोराइड को सबसे अधिक घुलनशील माना जाता था। हालाँकि, अंतिम चरण में किया गया एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण ऐसा नहीं करता है। एकेसिया का पता लगाना संभव हो गया।
फिर भी, 87वें तत्व की खोज के बारे में कई रिपोर्टें जल्द ही साहित्य में सामने आईं, लेकिन बाद में उन सभी की पुष्टि नहीं की गई। 1926 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ जे. ड्रूस और एफ. लोरिंग ने बताया कि उन्होंने मैंगनीज सल्फेट के एक्स-रे पैटर्न पर एकेसिया रेखाएं देखी थीं, और नए खोजे गए तत्व के लिए "अल्केलिनियम" नाम प्रस्तावित किया था। 1929 में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एफ. एलिसन ने मैग्नेटो-ऑप्टिकल विश्लेषण की एक मौलिक रूप से गलत विधि का उपयोग करते हुए, दुर्लभ क्षार धातु खनिजों - समरस्काइट, पोलुसाइट और लेपिडोलाइट में 87वें तत्व के निशान की खोज की। उन्होंने "अपने" तत्व को वर्जिनियम कहा। 1931 में, अमेरिकी वैज्ञानिक जे. पेपिश और ई. वेनर ने खनिज समरस्काइट से एकेसियम को अलग किया प्रतीत होता है, और 1937 में, रोमानियाई रसायनज्ञ जी. हुलुबेई ने खनिज पोलुसाइट में एकेसियम की खोज की और इसे मोल्डावियम नाम दिया। लेकिन इन सभी खोजों की पुष्टि नहीं की जा सकी, क्योंकि अल्केलिनियम, वर्जीनिया और मोल्दाविया के खोजकर्ताओं ने एकेसेशियम की महत्वपूर्ण संपत्ति - इसकी रेडियोधर्मिता को ध्यान में नहीं रखा।
हालाँकि, असफलताओं ने वैज्ञानिकों के दूसरे समूह का पीछा किया जो रेडियोधर्मी परिवारों के क्षय उत्पादों के बीच 87वें तत्व की खोज कर रहे थे। उस समय ज्ञात रेडियोधर्मी परिवारों में से कोई भी नहीं - यूरेनियम-238 (4 एन+2), यूरेनियम-235 (4 एन+3) और थोरियम-232 (4 एन) - रेडियोधर्मी परिवर्तनों की रेखाएँ 87वें तत्व के समस्थानिकों से नहीं गुज़रीं। यह दो कारणों से हो सकता है: या तो तत्व #87 लुप्त पंक्ति (4) का सदस्य है एन + 1),
या रेडियम-पोलोनियम क्षेत्र में यूरेनियम-238 या यूरेनियम-235 के रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया का गहन अध्ययन नहीं किया गया है। दरअसल, पहले से ही यूरेनियम -238 श्रृंखला के अधिक गहन अध्ययन की शुरुआत में, यह पता चला था कि 214 Bi आइसोटोप दो तरीकों से क्षय हो सकता है: अल्फा क्षय से गुजरना, 210 Tl में बदलना, या बीटा क्षय, 214 Rho आइसोटोप में बदलना। इस घटना को शाखित क्षय या रेडियोधर्मी कांटा कहा जाता है। कोई रेडियम-पोलोनियम क्षेत्र में इसी तरह के कांटे के अस्तित्व की उम्मीद कर सकता है।
रेडियोधर्मी क्षय के उत्पाद के रूप में 87वें तत्व की खोज पर पहली रिपोर्ट 1913 की शुरुआत में सामने आई थी और यह अंग्रेजी रसायनज्ञ जे. क्रैंस्टन की थी। 227 एसी तैयारी के साथ काम करते हुए, उन्होंने इस आइसोटोप में कमजोर अल्फा विकिरण की उपस्थिति की खोज की (पहले से ज्ञात बीटा विकिरण के अलावा)। अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप, 227 एसी 87वें तत्व - 224 87 के आइसोटोप में बदल जाता है। दुर्भाग्य से, क्रैन्स्टन का संदेश किसी का ध्यान नहीं गया।
एक साल बाद, तीन ऑस्ट्रियाई रेडियोकेमिस्ट - मेयर, हेस और पैनेट - ने यूरेनियम -235 श्रृंखला (4) से संबंधित 227 एसी आइसोटोप के शाखित क्षय की घटना को देखा। एन+3). उन्हें हवा में 3.5 सेमी मुक्त पथ वाले अल्फा कण मिले। "ये कण आमतौर पर बीटा-सक्रिय 227 एसी के अल्फा क्षय के दौरान बनते हैं," उन्होंने तर्क दिया, "... क्षय उत्पाद तत्व 87 का एक आइसोटोप होना चाहिए।"
हालाँकि, इन वैज्ञानिकों के निष्कर्षों पर कई लोगों ने अविश्वास किया। यह मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण था कि देखी गई अल्फा गतिविधि बहुत कमजोर थी, और इससे त्रुटि की संभावना छिपी हुई थी, खासकर जब से एक्टिनियम -227 की तैयारी में प्रोटैक्टीनियम का मिश्रण हो सकता है, और प्रोटैक्टीनियम ऐसे अल्फा कणों का उत्सर्जन करने में सक्षम है।
इन प्रायोगिक कार्यों के साथ-साथ, ओडेसा के रसायनज्ञ डी. डोब्रोसेरडोव का सैद्धांतिक अध्ययन रुचिकर है। 1925 में, यूक्रेनी केमिकल जर्नल में, उन्होंने एक संदेश प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने 87वें तत्व के परमाणु भार, भौतिक और रासायनिक गुणों और इसे कहाँ और किन तरीकों से खोजा जाना चाहिए, के बारे में दिलचस्प विचार व्यक्त किए। विशेष रूप से, उन्होंने इस बात पर जोर दिया कि एकेसियम "निश्चित रूप से एक अत्यधिक रेडियोधर्मी तत्व होना चाहिए।" हालाँकि, डोब्रोसेरडोव ने एक दुर्भाग्यपूर्ण गलती की, यह मानकर कि पोटेशियम और रुबिडियम की ज्ञात रेडियोधर्मिता उनमें ईकेज़ियम की उपस्थिति के कारण है।
रूसी वैज्ञानिकों द्वारा ऐसे दिलचस्प गुणों वाले तत्व की खोज के मामले में, डोब्रोसेरडोव ने इसे रस कहने का सुझाव दिया।
अगले वर्ष, दो कार्य एक साथ सामने आए: उत्कृष्ट रेडियोकेमिस्ट ओ. गण (जर्मनी) और डी. हेवेसी (हंगरी) ने रेडियोधर्मी श्रृंखला में ईकेज़ियम की उपस्थिति को साबित करने का प्रयास किया। हेवेसी ने 228 एसी और 227 एसी के अल्फा क्षय के साथ-साथ उत्सर्जन के बीटा क्षय - रेडॉन आइसोटोप का अध्ययन किया, और दिखाया कि बीटा क्षय के दौरान, 87 वें तत्व के आइसोटोप के उत्सर्जन नहीं बनते हैं, और एक्टिनियम -228 के क्षय के दौरान, यदि आइसोटोप 224 87 बनता है, तो इसकी मात्रा 22 की प्रारंभिक संख्या के 1/200,000 से कम होनी चाहिए 8 एसी नाभिक.
12 साल बीत गए, और 1938 के अंत में, पेरिस में रेडियम इंस्टीट्यूट के एक कर्मचारी, फ्रांसीसी रसायनज्ञ मार्गुराइट पेरे ने 87वें तत्व की खोज शुरू की। मेयर, हेस और पैनेट के प्रयोगों को दोहराते हुए, उन्होंने स्वाभाविक रूप से 3.5 सेमी की सीमा वाले अल्फा कण भी पाए। यह साबित करने के लिए कि ये रहस्यमय कण एक्टिनियम द्वारा उत्सर्जित होते हैं, न कि प्रोटैक्टीनियम द्वारा, पेरे ने बहुत सावधानी से एक्टिनियम को अशुद्धियों और बेटी उत्पादों से शुद्ध किया। टेट्रावेलेंट सेरियम हाइड्रॉक्साइड के साथ सह-वर्षा करके, उसने समाधान से रेडियोएक्टिनियम, थोरियम का एक आइसोटोप हटा दिया; रेडियम के समस्थानिक बेरियम कार्बोनेट से और एक्टिनियम को लैंथेनम हाइड्रॉक्साइड से प्राप्त किए गए थे।
इस तरह के उपचार के बाद बची हुई मातृ शराब में केवल क्षार और अमोनियम लवण हो सकते हैं और, जैसा कि प्रतीत होता है, रेडियोधर्मी नहीं होना चाहिए। हालाँकि, वाष्पीकरण के बाद अवशेषों में बीटा गतिविधि स्पष्ट रूप से दर्ज की गई थी, जिसका आधा जीवन 22 मिनट का था। इससे स्पष्ट हो गया कि यह क्रिया किसी क्षारीय तत्व से सम्बंधित है। यह माना जा सकता है कि यह एक्टिनियम के अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है और, विस्थापन नियम के अनुसार, तत्व संख्या 87 के नाभिक से संबंधित है। इसे साबित करने के लिए। पेरे ने सीज़ियम परक्लोरेट के साथ गतिविधि को अवक्षेपित किया। परिणामी सीज़ियम परक्लोरेट क्रिस्टल की गतिविधि भी 22 मिनट के आधे जीवन के साथ कम हो गई।
इस प्रकार, पेरे ने पाया कि 227 एसी में एक रेडियोधर्मी कांटा है: क्षय के 1.2% मामलों में, जब अल्फा कण उत्सर्जित होते हैं, तो भारी क्षार धातु के गुणों वाला एक बीटा उत्सर्जक बनता है और 22 मिनट का आधा जीवन होता है:
लंबा और श्रमसाध्य कार्य सफल रहा और 9 सितंबर, 1939 को पेरे ने तत्व संख्या 87 की खोज की घोषणा की। प्राकृतिक रेडियोतत्वों के लिए उपयोग किए जाने वाले नामकरण के अनुसार, उन्होंने इसके लिए "एक्टिनियम-के" नाम चुना। बाद में, 1946 में, पेरे ने अपनी मातृभूमि के सम्मान में अपने द्वारा खोजे गए तत्व का नाम फ्रैन्शियम रखा और 1949 में इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) ने इस नाम और प्रतीक फादर को मंजूरी दे दी।
इस पर कैसे शोध किया गया
223 Fr के अलावा, तत्व संख्या 87 के कई समस्थानिक अब ज्ञात हैं। लेकिन केवल 223 Fr ही किसी उल्लेखनीय मात्रा में प्रकृति में पाया जाता है। रेडियोधर्मी क्षय के नियम का उपयोग करके, हम गणना कर सकते हैं कि एक ग्राम प्राकृतिक यूरेनियम में 4-10 -18 ग्राम 223 Fr होता है। और इसका मतलब यह है कि लगभग 500 ग्राम फ्रांसियम-223 स्थलीय यूरेनियम के पूरे द्रव्यमान के साथ रेडियोधर्मी संतुलन में है। पृथ्वी पर तत्व संख्या 87 के दो और समस्थानिक बहुत कम मात्रा में मौजूद हैं - 224 Fr (रेडियोधर्मी थोरियम परिवार का एक सदस्य) और 221 Fr। स्वाभाविक रूप से, पृथ्वी पर एक तत्व खोजना लगभग असंभव है, जिसका विश्व भंडार एक किलोग्राम तक नहीं पहुंचता है। इसलिए, फ़्रांस और उसके कुछ यौगिकों के सभी अध्ययन कृत्रिम उत्पादों पर किए गए हैं।
फ्रांसियम-223 लंबे समय तक एकमात्र आइसोटोप था जिसका उपयोग तत्व संख्या 87 के रासायनिक गुणों का अध्ययन करने के लिए प्रयोगों में किया गया था। इसलिए, स्वाभाविक रूप से, रसायनज्ञ 227 एसी से इसके अलगाव में तेजी लाने के तरीकों की तलाश कर रहे थे। 1953 में, एम. पेरे और अब प्रसिद्ध फ्रांसीसी रेडियोकेमिस्ट जे. एडलोव ने पेपर क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके इस आइसोटोप को अलग करने के लिए एक एक्सप्रेस विधि विकसित की,
इस विधि में, 223 Fr युक्त 227 Ac का घोल एक पेपर टेप के सिरे पर लगाया जाता है, जिसे रेफरेंस घोल में डुबोया जाता है। जब समाधान पेपर टेप के साथ चलता है, तो रेडियो तत्व इसके साथ वितरित होते हैं। 223 Fr, एक क्षार धातु होने के कारण, विलायक के अग्र भाग के साथ गति करता है और अन्य तत्वों की तुलना में बाद में जमा होता है। बाद में, एडलोव ने 223 Fr को अलग करने के लिए जटिल कार्बनिक यौगिक a-tenoyltrifluoroacetone (TTA) का उपयोग करने का सुझाव दिया। वर्णित विधि का उपयोग करके, 10-40 मिनट में फ्रांसियम-223 की शुद्ध तैयारी को अलग करना संभव है। कम आधे जीवन के कारण, इस दवा के साथ दो घंटे से अधिक समय तक काम करना संभव नहीं है, जिसके बाद बेटी उत्पादों की पहले से ही ध्यान देने योग्य मात्रा बनती है और यह आवश्यक है कि या तो उनसे फ्रांस को शुद्ध किया जाए, या इसे फिर से अलग किया जाए।
आयन त्वरण प्रौद्योगिकी के विकास और साइक्लोट्रॉन के निर्माण के साथ, फ़्रांस प्राप्त करने के नए तरीके विकसित किए गए। जब थोरियम या यूरेनियम लक्ष्यों को उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन से विकिरणित किया जाता है, तो फ़्रांस आइसोटोप बनते हैं। इनमें से सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला फ्रैन्शियम-212 था, जिसका आधा जीवन 19.3 मिनट था। डुबना में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान की परमाणु समस्याओं की प्रयोगशाला के सिंक्रोसायक्लोट्रॉन में 660 MeV की ऊर्जा वाले प्रोटॉन की किरण के साथ एक ग्राम यूरेनियम को विकिरणित करने के 15 मिनट के लिए, प्रति मिनट 2.5 10 7 विघटन की गतिविधि के साथ 5 10 -13 ग्राम फ्रांसियम -212 बनता है।
फ्रांस को विकिरणित लक्ष्यों से अलग करना एक बहुत ही जटिल प्रक्रिया है। बहुत कम समय में, इसे आवधिक प्रणाली के लगभग सभी तत्वों वाले मिश्रण से निकाला जाना चाहिए। फ़्रांस को विकिरणित यूरेनियम से अलग करने के लिए सोवियत रेडियोकेमिस्ट ए. फ़्रांस का अलगाव अघुलनशील लवण (पर्क्लोरेट या सीज़ियम सिलिकोटुंगस्टेट) या मुक्त सिलिकोटुंगस्टिक एसिड के साथ सह-वर्षा पर आधारित है। इन तरीकों से फ्रांस के लिए निष्कर्षण का समय 25-30 मिनट है।
फ्रांस प्राप्त करने का एक अन्य तरीका साइक्लोट्रॉन या रैखिक त्वरक में त्वरित रूप से चार्ज किए गए बोरॉन, कार्बन या नियॉन आयनों के साथ सीसा, थैलियम या सोने के लक्ष्य के विकिरण के दौरान होने वाली प्रतिक्रियाओं पर आधारित है। लक्ष्य-प्रक्षेप्य के उपयुक्त जोड़े: Pb + B; टीएल+सी; औ + ने. उदाहरण के लिए, फ्रांसियम-212। यह तब बनता है जब सोने की पन्नी को 140 MeV की ऊर्जा के साथ नियॉन-22 आयनों से विकिरणित किया जाता है:
79 197 एयू + 10 22 ने = 89 219 एसी = 87 212 एफआर + 2 4 हे + 3 0 1 एन
विकिरणित सोने से फ़्रांस के आइसोटोप को अलग करने की सबसे सुविधाजनक और तेज़ विधि सोवियत रेडियोकेमिस्ट एन. माल्टसेवा और एम. शालेव्स्की द्वारा विकसित की गई थी। फ्रांस को सिलिका जेल से भरे एक स्तंभ से टेट्राफेनिलबोरेट की उपस्थिति में नाइट्रोबेंजीन के साथ निकाला जाता है।
इन सभी विधियों का उपयोग करके, फ्रांस के 18 आइसोटोप प्राप्त किए गए जिनकी द्रव्यमान संख्या 203 से 213 और 218 से 224 तक थी।
चूंकि फ्रांस को महत्वपूर्ण मात्रा में प्राप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए इसके भौतिक रासायनिक स्थिरांक की गणना अक्सर क्षार धातु समूह के शेष सदस्यों के गुणों को ध्यान में रखकर की जाती है। यह गणना की गई है कि फ़्रांस का गलनांक लगभग 8°C और क्वथनांक लगभग 620°C है;
फ्रांसियम के रासायनिक गुणों के अध्ययन पर सभी प्रयोग, निश्चित रूप से, इस तत्व की अति-छोटी मात्रा के साथ किए गए थे। घोल में केवल 10 -13 - 10 -9 ग्राम फ्रांस था। ऐसी सांद्रता में, वे प्रक्रियाएँ जिन्हें हम आमतौर पर किसी पदार्थ की स्थूल मात्राओं से निपटते समय भूल जाते हैं, महत्वपूर्ण हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, इन परिस्थितियों में, एक रेडियोधर्मी आइसोटोप एक समाधान से "खो" सकता है, जहाजों की दीवारों पर, तलछट की सतह पर, संभावित अशुद्धियों पर अवशोषित हो सकता है ... इसलिए, ऐसा प्रतीत होता है, फ्रांसियम के गुणों का अध्ययन करते समय, किसी को अधिक केंद्रित समाधानों के साथ काम करना चाहिए। लेकिन इस मामले में, रेडियोलिसिस और आयनीकरण की प्रक्रियाओं के कारण नई कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं।
और फिर भी, सभी कठिनाइयों के बावजूद, फ्रांस के रासायनिक गुणों पर कुछ विश्वसनीय डेटा प्राप्त किए गए हैं। विभिन्न अघुलनशील यौगिकों के साथ फ्रांस की सह-वर्षा का सबसे गहन अध्ययन किया गया है। इसे सीज़ियम और रूबिडियम क्लोरोप्लेटिनेट्स Cs2PtCl6 और Rb2PtCl6, क्लोरोबिस्मथेट Cs2BiCl6, क्लोरोस्टैनेट Cs2SnCl6 और सीज़ियम क्लोरोएंटीमोनेट Cs2SbCl6 2.5H2O, साथ ही मुक्त हेटरोपॉली एसिड - सिलिकोटुंगस्टिक और फॉस्फोटुंगस्टिक द्वारा समाधान से दूर ले जाया जाता है।
फ़्रांस तटस्थ और थोड़ा अम्लीय समाधानों से आयन-एक्सचेंज रेजिन (सल्फोनिक कटियन एक्सचेंजर्स) पर आसानी से अवशोषित हो जाता है। इन रेजिन के साथ फ्रांस को अधिकांश रासायनिक तत्वों से अलग करना आसान है। यहाँ, शायद, और सभी सफलताएँ।
बेशक, किसी को व्यवहार में तत्व संख्या 87 के व्यापक उपयोग की उम्मीद नहीं करनी चाहिए। फिर भी फ़्रांस से फ़ायदा है. सबसे पहले, इसकी मदद से (इसके विकिरण द्वारा) प्राकृतिक वस्तुओं में एक्टिनियम की उपस्थिति को जल्दी से निर्धारित करना संभव है; दूसरा, फ्रांस सार्कोमा के शीघ्र निदान के लिए उपयोग करने की आशा करता है। चूहों के शरीर में फ्रांस के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए प्रारंभिक प्रयोग किए गए। यह पाया गया कि फ्रांस चुनिंदा रूप से ट्यूमर में और रोग के प्रारंभिक चरण में जमा होता है। ये परिणाम बहुत दिलचस्प हैं, लेकिन क्या ऑन्कोलॉजिकल अभ्यास में इनका उपयोग करना संभव होगा, यह तो भविष्य ही बताएगा।
