फ्रांसियम तत्व की खोज का इतिहास है। रसायन विज्ञान के बारे में सब

(फ्रैंशियम; फ्रांस के नाम से), फ्र - 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 वाले 18 रेडियोधर्मी समस्थानिक और 5 10 -3 सेकंड (218Fr) से 23 मिनट (212Fr) तक अर्ध-जीवन प्राप्त किए गए हैं। एफ के अस्तित्व और उनके कुछ संतों ने भविष्यवाणी की (1870) रस। वैज्ञानिक डी। आई। मेंडेलीव, उस समय अज्ञात तत्व को एकेसियम कहते हैं। एकेसियम की खोज 1939 में फ्रांसीसियों ने की थी। शोधकर्ता एम। पेरे ने जंगी के रेडियोधर्मी क्षय के अध्ययन में और "एक्टिनियम के" नाम दिया। 1949 में एक्टिनियम K का नाम बदलकर फ्रेंशियम कर दिया गया। प्रकृति में 223Fr और 221Fr पाए जाते हैं, जिनमें से 223Fr समस्थानिक एक्टीनियम 227Ac के रेडियोधर्मी क्षय का एक उत्पाद है। प्राकृतिक यूरेनियम के 1 मीटर में 227Ac का 0.2 मिलीग्राम और 223Fr का 3.8 · 10 -10 ग्राम होता है। फ्रांसियम क्षार धातुओं में सबसे भारी तत्व है। परमाणु त्रिज्या 12.83 A. आयनिक त्रिज्या Fr+ 1.80 A है। घनत्व (तापमान 20°C) 2.44 g/cm3; एमपी 20 डिग्री सेल्सियस; टी किप630 ° С; ताप क्षमता 0.0338 कैलोरी/जी-डिग्री; विद्युत प्रतिरोध (t-ra 18 C) 45 10-6 ओम-सेमी।

रसायन के अनुसार। सेंट फ्रांसियम रुबिडियम और सीज़ियम का एक पूर्ण एनालॉग है। फ्लोराइड हाइड्रॉक्साइड, क्लोराइड, नाइट्रेट, सल्फेट, सल्फाइड, कार्बोनेट, एसीटेट और एफ। ऑक्सालेट पानी में अच्छी तरह से घुल जाते हैं; पर्क्लोरेट, पिक्रेट, आयोडेट, क्लोरोप्लाटिनेट, क्लोरोबिसमुटेट, क्लोरो-एंटीमोनेट, क्लोरोस्टैनेट और कोबाल्ट-टिनिट्राइट एफ., साथ ही डबल साल्ट Fr9Bi2I9 और हेटेरोपॉली एसिड वाले फ्रेंशियम साल्ट पानी में खराब घुलनशील हैं। फ्रांसियम 227Ac के क्षय उत्पादों से, यूरेनियम राल अयस्क से, थोरियम और यूरेनियम के तेज प्रोटॉन के साथ विकिरण के उत्पादों से, और 22Ne आयनों के साथ सोने के विकिरण के उत्पादों से भी विभिन्न तरीकों से अलग किया जाता है। जब F. को 227Ac के क्षय उत्पादों से अलग किया जाता है, तो सोडियम कार्बोनेट की अधिकता के साथ एक्टिनियम क्लोराइड के एक जलीय घोल को उबाला जाता है, अवक्षेप को छान लिया जाता है, हाइड्रोक्लोरिक एसिड को छानने के लिए जोड़ा जाता है और कार्बोनेट आयनों को नष्ट करने के लिए फिर से उबाला जाता है। फिर थोड़ी मात्रा में लेण्टेनियुम और बेरियम क्लोराइड, पोटेशियम और अमोनियम क्रोमेट मिलाया जाता है। उसके बाद, क्रोमेट्स के अवक्षेप को छान लिया जाता है, और 223Fr युक्त छानना वाष्पीकरण द्वारा केंद्रित होता है। आयन-विनिमय रेजिन, वैद्युतकणसंचलन, क्रोमैटोग्राफी और अन्य विधियों का उपयोग करते हुए, फॉस्फोरस लवण, अन्य यौगिकों के अलावा, फ़्रैंशियम युक्त समाधानों से अलग किया जाता है। फ़्रैंशियम का उपयोग प्राकृतिक वस्तुओं में एक्टिनियम की उपस्थिति निर्धारित करने के लिए किया जाता है। 223Fr आइसोटोप जैविक अनुसंधान में आवेदन पाता है।

तत्व विशेषता

एक बात निश्चित है - इसका वैलेंस इलेक्ट्रॉन 7 पर हैएस -ऑर्बिटल्स, और परमाणु की त्रिज्या आवधिक प्रणाली के सभी तत्वों में सबसे बड़ी है। फ्रांसियम एक रेडियोधर्मी रासायनिक तत्व है। इसका कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है, और जो ज्ञात हैं वे अल्पकालिक हैं और जल्दी से क्षय हो जाते हैं, उत्सर्जित होते हैंβ -विकिरण (इलेक्ट्रॉन)। पूरे ग्लोब पर शायद ही ~ 500 ग्राम पाया जाता है।

एक साधारण पदार्थ और यौगिकों के गुण

फ्रैंशियम के गुणों पर सभी डेटा एक्सट्रपलेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो अन्य तत्वों के साथ सह-अवशोषण के परिणामों पर आधारित होता है। रासायनिक दृष्टि से, I g सीज़ियम का निकटतम एनालॉग है, फ्रैंशियम के संदर्भ में यह और भी अधिक इलेक्ट्रोपोसिटिव है। इसकी एकमात्र स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था +1 है।

प्राप्त करना और उपयोग करना

एक्टिनियम से अलग करके फ्रांसियम को केवल इसके कनेक्शन के रूप में प्राप्त किया जाता है। राल स्तंभ पर आयन-विनिमय पृथक्करण द्वारा« Dowex-50" सूक्ष्म मात्रा में 95% शुद्ध फ्रांसियम प्राप्त किया जा सकता है। हालाँकि, इसका आधा जीवन 22 मिनट है, यानी प्रत्येक ऐसे अंतराल के बाद इसकी मात्रा आधी हो जाती है। अभी तक कोई फायदा नहीं हुआ। फ्रांसियम का रेडियो उत्सर्जन खोजने में मदद करता है। प्रकाशन सामने आए हैं जिसमें यह कहा गया है कि ऑन्कोलॉजिकल रोगों के निदान में फ्रांसियम की रेडियोधर्मिता उपयोगी हो सकती है: यह उनके विकास के शुरुआती चरणों में ट्यूमर में चुनिंदा रूप से जमा करने में सक्षम है।

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1939 में, पेरिस में क्यूरी इंस्टीट्यूट के मार्गुराइट पेरे ने विभिन्न रेडियोधर्मी क्षय उत्पादों से एक एक्टिनियम तैयारी (एसी-227) को शुद्ध करते हुए बी-विकिरण की खोज की, जो उस समय ज्ञात किसी भी समस्थानिक से संबंधित नहीं हो सकता था। जब इस आइसोटोप (अर्ध-जीवन 21 मिनट) का रासायनिक विश्लेषण किया गया, तो यह पता चला कि इसके गुण ईकेशियम के गुणों के अनुरूप हैं। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद आखिरकार इसकी पुष्टि हुई और 1946 में पेरे 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 तत्वों में से केवल एस्टैटिन की सामग्री कम होती है। सभी प्राकृतिक फ्रैंशियम रेडियोजेनिक हैं, इसके रेडियोधर्मी क्षय की भरपाई यूरेनियम -235 और थोरियम -232 के मध्यवर्ती क्षय उत्पादों के रूप में नए फ्रैंशियम परमाणुओं की एक साथ उपस्थिति से होती है। पृथ्वी की पपड़ी में फ्रांसियम की कुल सामग्री 340 ग्राम होने का अनुमान है।

भौतिक और रासायनिक गुण। फ्रांसियम सीज़ियम के गुणों के समान है। हमेशा इसके यौगिकों के साथ सह-क्रिस्टलीकृत होता है। लगभग सभी फ्रेंशियम यौगिक पानी में घुलनशील होते हैं। 6p खोल के सापेक्ष प्रभाव सुपरऑक्साइड में ऑक्सीजन के साथ फ्रैंशियम का बंधन बनाते हैं, उदाहरण के लिए, FrO2 की संरचना, अन्य क्षार धातुओं के सुपरऑक्साइड की तुलना में अधिक सहसंयोजक। फ्रांसियम में वर्तमान में ज्ञात किसी भी तत्व की सबसे कम वैद्युतीयऋणात्मकता है। तदनुसार, फ्रेंशियम भी सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील क्षार धातु है। सीज़ियम 6p शेल के सापेक्ष प्रभाव सुपरऑक्साइड में ऑक्सीजन के साथ फ्रैंशियम का बंधन बनाते हैं, उदाहरण के लिए, FrO 2 रचना, अन्य क्षार धातुओं के सुपरऑक्साइड की तुलना में अधिक सहसंयोजक। फ्रांसियम में वर्तमान में ज्ञात किसी भी तत्व की सबसे कम वैद्युतीयऋणात्मकता है। तदनुसार, फ्रेंशियम भी सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील क्षार धातु 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, अर्ध-जीवन और उच्च रेडियोधर्मिता के कारण फ्रेंशियम और इसके लवणों का अभी तक उपयोग नहीं किया गया है।

क्षार धातुओं के समूह में, नवीनतम खोज थी फ्रैनशियम. 1871 में वापस, डी। आई। मेंडेलीव ने तत्व संख्या 87 और इसके गुणों के अस्तित्व की संभावना की भविष्यवाणी की, इसे एकेशियम कहा। छह दशकों से अधिक समय से, दर्जनों वैज्ञानिक तत्व संख्या 87 की तलाश कर रहे हैं। और केवल 1938-1939 में। एम. स्क्लोदोव्स्का-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 यूरेनियम के क्षय के दौरान एक्टिनियम से फ्रांसियम के समस्थानिकों में से एक बनता है। फ्रांस विशेष ध्यान देने योग्य है। आवधिक प्रणाली में, धातु के गुण दाएं से बाएं और ऊपर से नीचे तक बढ़ते हैं, यानी तत्वों के सामान्य परिवार में इसकी स्थिति के संदर्भ में, यह सबसे "धात्विक" धातु है।

फ्रांसियम के व्यावहारिक अनुप्रयोग पर वैज्ञानिक बहुत उम्मीद नहीं रखते हैं। जबकि इसका प्रयोग वैज्ञानिक प्रयोगों और चिकित्सा में किया जाता है। मुख्य कारण यह है कि फ्रेंशियम अस्थिर है। सबसे लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप का आधा जीवन 21 मिनट है।

क्षार धातुओं के मुख्य कार्यों का ट्रैक रिकॉर्ड पूरा नहीं होगा यदि हम उनके आवेदन की संभावना पर ध्यान नहीं देते हैं, जो आज पहले से ही वास्तविक आधार पर आधारित है। तरल क्षार धातुएं भविष्य के परमाणु रिएक्टरों - फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों के लिए अपरिहार्य शीतलक बन गईं। उनके पास तापीय चालकता भी होती है जो परंपरागत तरल पदार्थों की तापीय चालकता से अधिक परिमाण के कई आदेश हैं। उदाहरण के लिए, सोडियम की तापीय चालकता पानी की तुलना में 300 गुना अधिक है। और क्षार धातुओं का उपयोग करने की तापमान सीमा भी बहुत व्यापक है। पानी, जो भाप इंजनों में शीतलक है, 100 डिग्री सेल्सियस पर और लिथियम 1350 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। और स्थापना के ऑपरेटिंग तापमान में वृद्धि इसकी दक्षता में वृद्धि है।

किए गए अध्ययनों से पता चलता है कि 100 से 1200 डिग्री सेल्सियस, लिथियम - 1200 से 2000 डिग्री सेल्सियस तक ताप-संचालन प्रणाली में तापमान पर सोडियम, रुबिडियम और सीज़ियम का उपयोग सबसे अच्छा विकल्प है। हालांकि, इतने उच्च तापमान पर, लिथियम के प्रतिस्पर्धी हैं: चांदी (सबसे ऊष्मीय प्रवाहकीय धातु), गैलियम और निडियम।

भविष्य में क्षार धातुओं (तरल और उनके वाष्प) का उपयोग मौलिक रूप से नए प्रकार के बिजली संयंत्रों में मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (एमएचडी) ऊर्जा कन्वर्टर्स में किया जाएगा। मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स की सैद्धांतिक नींव 1970 में पैदा हुई थी और उन्हें भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। लेखक स्वीडिश भौतिकशास्त्री एच. अल्फवेन (बी. 1908) हैं।

आवर्त सारणी में विशेष रूप से कम पिघलने वाली धातुओं के समूह से शेष 10 धातुएँ धातु-अधातु सीमा के पास स्थित हैं। उन सभी में क्षार धातुओं की तुलना में काफी अधिक घनत्व होता है; उनके सामर्थ्य गुण कम हैं, वे विद्युत के कुचालक 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 गलनांक के कारण नहीं किया जाता है।

डी। आई। मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के अंत 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 (संख्या 86) और रेडियम (संख्या 88) हैं। दूसरे में - आवधिक प्रणाली में उनके पड़ोसी, तत्व संख्या 87 - फ्रांस।

फ़्रांस दो कारणों से दिलचस्प है: सबसे पहले, 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। फ्रांस के सबसे लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप, 223 Fr, का आधा जीवन सिर्फ 22 मिनट का है। कम परमाणु स्थिरता के साथ उच्च रासायनिक गतिविधि के एक तत्व में इस तरह के एक दुर्लभ संयोजन ने इस तत्व की खोज और अध्ययन में आने वाली कठिनाइयों को निर्धारित किया।

जैसे फ्रांस की तलाश में

महिला वैज्ञानिकों को अक्सर नए तत्वों की खोज करने की खुशी नहीं होती है। रेडियम और पोलोनियम की खोज करने वाली मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी का नाम तो सभी जानते हैं। कम प्रसिद्ध इडा नोदक (टक्के) हैं, जिन्होंने रेनियम की खोज की थी। तत्व संख्या 87 की खोज एक अन्य महिला के नाम के साथ जुड़ी हुई है - फ्रांसीसी महिला मारगुएरिट पेरे, वैसे, मैरी स्कोलोडोव्स्का-क्यूरी की एक छात्रा। 9 जनवरी, 1939 वह;

तत्व संख्या 87 की खोज की घोषणा की। हालाँकि, आइए लगभग 70 वर्ष पीछे जाएँ और इस तत्व की खोज के इतिहास पर अधिक विस्तार से विचार करें।

अस्तित्व की संभावना और तत्व संख्या 87 के मुख्य गुण थे। डी। आई। मेंडेलीव द्वारा भविष्यवाणी की गई। 1871 में, "तत्वों की प्राकृतिक प्रणाली और अनदेखे तत्वों के गुणों को इंगित करने के लिए इसके अनुप्रयोग" लेख में, रूसी भौतिक-रासायनिक सोसायटी के जर्नल में प्रकाशित, उन्होंने लिखा: "फिर दसवीं पंक्ति में, आप अधिक बुनियादी उम्मीद कर सकते हैं समूह I, II और III से संबंधित तत्व। उनमें से पहला ऑक्साइड R2O, दूसरा - RO, और तीसरा - R2O3 बनाना चाहिए; पहला सीज़ियम के समान होगा, दूसरा - बेरियम के लिए, और उनके सभी आक्साइड, निश्चित रूप से, सबसे ऊर्जावान ठिकानों का चरित्र होना चाहिए।

आवर्त सारणी में ईकेशियम के स्थान के आधार पर, कोई उम्मीद करेगा कि धातु कमरे के तापमान पर तरल होगी, क्योंकि सीज़ियम 28 डिग्री सेल्सियस पर पिघला देता है। उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण, सभी स्थलीय ईकेसिया केवल लवण के रूप में ही होने चाहिए , जो उनकी घुलनशीलता से अन्य क्षार धातुओं के लवण से अधिक होना चाहिए, क्योंकि लिथियम से सीज़ियम में संक्रमण के साथ लवण की घुलनशीलता बढ़ जाती है। हालांकि, 19वीं शताब्दी के वैज्ञानिक इस रोचक 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 इस तत्व के स्थिर या लंबे समय तक रहने वाले समस्थानिकों की प्रकृति में अस्तित्व को ग्रहण किया और इसलिए इसे खनिजों और क्षार धातु के सांद्रणों में, समुद्रों और महासागरों के पानी में, घास और मशरूम की राख में, गुड़ और सिगार में खोजा। राख। 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 ईकेशिया की खोज 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 होते हैं। लोकप्रिय पत्रिकाओं ने बताया, "मृत सागर के पानी में डूबना असंभव है।" जुलाई 1925 में इन भागों में जाने वाले अंग्रेज वैज्ञानिक आई। मित्र की दिलचस्पी कुछ और थी। "पहले से ही कुछ साल पहले," उन्होंने लिखा, "यह मेरे लिए हुआ कि अगर एकेसियम स्थायी अस्तित्व में सक्षम है, तो यह मृत सागर में पाया जा सकता है।"

क्षारीय तत्वों को छोड़कर सभी तत्वों को पानी के नमूनों से निकाल दिया गया। क्षार धातु क्लोराइड को भिन्नात्मक वर्षा द्वारा अलग किया गया था। एकेसियम क्लोराइड को सबसे अधिक घुलनशील माना जाता था। हालाँकि, अंतिम चरण में किया गया एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण नहीं करता है। Ecaesia का पता लगाना संभव बना दिया।

फिर भी, 87वें तत्व की खोज के बारे में कई रिपोर्ट जल्द ही साहित्य में सामने आईं, लेकिन उन सभी की बाद में पुष्टि नहीं हुई। 1926 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ जे। ड्रूस और एफ। लोरिंग ने बताया कि उन्होंने मैंगनीज सल्फेट के एक्स-रे पैटर्न पर एकेसिया लाइनों का अवलोकन किया था, और नए खोजे गए तत्व के लिए "क्षारीय" नाम प्रस्तावित किया था। 1929 में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एफ। एलिसन ने मैग्नेटो-ऑप्टिकल विश्लेषण की मौलिक रूप से गलत विधि का उपयोग करते हुए दुर्लभ क्षार धातु खनिजों - समरस्काइट, पोलुसाइट और लेपिडोलाइट में 87 वें तत्व के निशान खोजे। उन्होंने "अपना" तत्व वर्जिनियम कहा। 1931 में, अमेरिकी वैज्ञानिक जे. पेपिश और ई. वीनर ने समरस्काइट खनिज से एकेसियम को अलग किया था, और 1937 में, रोमानियाई रसायनज्ञ जी. हुलुबेई ने खनिज प्रदूषक में ईकेशियम की खोज की और इसे मोल्डावियम नाम दिया। लेकिन इन सभी खोजों की पुष्टि नहीं की जा सकी, क्योंकि क्षारीय, वर्जीनिया और मोल्दाविया के खोजकर्ताओं ने एकेसियम की महत्वपूर्ण संपत्ति - इसकी रेडियोधर्मिता को ध्यान में नहीं रखा।

हालांकि, विफलताओं 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 किसी भी रेडियोधर्मी परिवार - यूरेनियम -238 (4 एन+ 2), यूरेनियम-235 (4 एन+3) और थोरियम-232 (4 एन) - रेडियोधर्मी परिवर्तनों की रेखाएँ 87 वें तत्व के समस्थानिकों से नहीं गुज़रीं। यह दो कारणों से हो सकता है: या तो तत्व #87 लापता पंक्ति का सदस्य है (4 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 बी आइसोटोप दो तरह से क्षय कर सकता है: अल्फा क्षय से गुजरना, 210 टीएल में बदलना, या बीटा क्षय, 214 में बदलना रो आइसोटोप। इस घटना को शाखित क्षय या रेडियोधर्मी कांटा कहा जाता है। रेडियम-पोलोनियम क्षेत्र में समान कांटे के अस्तित्व की उम्मीद की जा सकती है।

रेडियोधर्मी क्षय के उत्पाद के रूप में 87वें तत्व की खोज पर पहली रिपोर्ट 1913 की शुरुआत में दिखाई दी और यह अंग्रेजी रसायनज्ञ जे. क्रैंस्टन की थी। 227 एसी तैयारी के साथ काम करते हुए, उन्होंने इस आइसोटोप (पहले ज्ञात बीटा विकिरण के अतिरिक्त) में कमजोर अल्फा विकिरण की उपस्थिति की खोज की। अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप, 227 एसी 87 वें तत्व - 224 87 के आइसोटोप में बदल जाता है। दुर्भाग्य से, क्रैंस्टन 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 समस्थानिक के शाखित क्षय की घटना का अवलोकन किया। एन+ 3)। उन्होंने 3.5 सेमी की हवा में मुक्त पथ वाले अल्फा कण पाए। "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 को कई लोगों ने अविश्वास के साथ माना। यह मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण था कि देखी गई अल्फा गतिविधि बहुत कमजोर थी, और इसने त्रुटि की संभावना को छुपाया, विशेष रूप से चूंकि 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, ओडेसा केमिस्ट डी। डोब्रोसेरडोव का सैद्धांतिक अध्ययन रुचि का है। 1925 में, यूक्रेनी केमिकल जर्नल में, उन्होंने एक संदेश प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने 87वें तत्व के परमाणु भार, भौतिक और रासायनिक गुणों के बारे में दिलचस्प विचार व्यक्त किए और कहां और किन तरीकों से इसकी खोज की जानी चाहिए। विशेष रूप से, उन्होंने जोर दिया कि एकेसियम "निश्चित रूप से एक अत्यधिक रेडियोधर्मी तत्व होना चाहिए।" हालांकि, डोब्रोसेरडोव ने एक दुर्भाग्यपूर्ण गलती की, यह मानते हुए कि पोटेशियम और रुबिडियम की ज्ञात रेडियोधर्मिता उनमें ईकेशियम की उपस्थिति के कारण है।

रूसी वैज्ञानिकों द्वारा ऐसे दिलचस्प गुणों वाले एक तत्व की खोज के मामले में, डोब्रोसेरडोव ने इसे रस कहने का सुझाव दिया।

अगले वर्ष, दो कार्य एक साथ दिखाई दिए: उत्कृष्ट रेडियोकेमिस्ट ओ। गण (जर्मनी) और डी। हेवेसी (हंगरी) ने रेडियोधर्मी श्रृंखला में ईकेशियम की उपस्थिति को साबित करने का प्रयास किया। हेवेसी ने 228 एसी और 227 एसी के अल्फा क्षय का अध्ययन किया, साथ ही उत्सर्जन के बीटा क्षय - राडोण के आइसोटोप, और दिखाया कि बीटा क्षय के दौरान, तत्व 87 के आइसोटोप के उत्सर्जन नहीं बनते हैं, और एक्टिनियम -228 के क्षय के दौरान यदि एक समस्थानिक 224 87 बनता है तो इसकी मात्रा प्रारंभिक संख्या 228 नाभिकों के 1/200,000 से कम होनी चाहिए।

12 साल बीत गए, और 1938 के अंत में, पेरिस में रेडियम इंस्टीट्यूट के एक कर्मचारी, फ्रांसीसी रसायनज्ञ मार्गुराइट पेरे ने 87 वें तत्व की खोज शुरू की। मेयर, हेस और पैनेट के प्रयोगों को दोहराते हुए, उसने स्वाभाविक रूप से 3.5 सेमी की सीमा के साथ अल्फा कणों को भी पाया। यह साबित करने के लिए कि ये रहस्यमय कण एक्टिनियम द्वारा उत्सर्जित होते हैं और प्रोटैक्टीनियम द्वारा नहीं, पेरे ने बहुत सावधानी से अशुद्धियों और बेटी उत्पादों से एक्टिनियम को शुद्ध किया। टेट्रावैलेंट सेरियम हाइड्रॉक्साइड के साथ सह-अवक्षेपण द्वारा, उसने घोल से रेडियोएक्टिनियम, थोरियम का एक समस्थानिक हटा दिया; रेडियम के समस्थानिकों को बेरियम कार्बोनेट से और एक्टिनियम को लेण्टेनियुम हाइड्रॉक्साइड से प्राप्त किया गया था।

इस तरह के उपचार के बाद बची हुई शराब में केवल क्षार और अमोनियम लवण हो सकते हैं और जैसा कि प्रतीत होता है, रेडियोधर्मी नहीं होना चाहिए। हालांकि, वाष्पीकरण के बाद अवशेषों में 22 मिनट के आधे जीवन के साथ बीटा गतिविधि स्पष्ट रूप से दर्ज की गई थी। यह स्पष्ट हो गया कि यह गतिविधि किसी क्षारीय तत्व से जुड़ी थी। 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। Pere ने सीज़ियम पर्क्लोरेट के साथ गतिविधि को अवक्षेपित किया। परिणामी सीज़ियम पर्क्लोरेट 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 और 22 मिनट का आधा जीवन बनता है:

लंबा और श्रमसाध्य कार्य सफल रहा, और 9 सितंबर, 1939 को पेरे ने तत्व संख्या 87 की खोज की घोषणा की। प्राकृतिक रेडियो तत्वों के लिए प्रयुक्त नामकरण के अनुसार, उन्होंने इसके लिए "एक्टिनियम-के" नाम चुना। बाद में, 1946 में, पेरे ने अपनी मातृभूमि के सम्मान में फ्रैंशियम की खोज की और 1949 में इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) ने इस नाम और प्रतीक Fr को मंजूरी दे दी।

कैसे शोध किया गया

223 Fr के अलावा, तत्व संख्या 87 के कई समस्थानिक अब ज्ञात हैं। लेकिन प्रकृति में केवल 223 Fr किसी भी ध्यान देने योग्य मात्रा में पाया जाता है। रेडियोधर्मी क्षय के नियम का उपयोग करके, हम यह गणना कर सकते हैं कि एक ग्राम प्राकृतिक यूरेनियम में 223 Fr के 4-10 -18 ग्राम होते हैं। और इसका मतलब यह है कि लगभग 500 ग्राम फ्रैंशियम-223 स्थलीय यूरेनियम के पूरे द्रव्यमान के साथ रेडियोधर्मी संतुलन में है। पृथ्वी पर तत्व संख्या 87 के दो और समस्थानिक हैं जो लुप्तप्राय रूप से कम मात्रा में हैं - 224 Fr (रेडियोधर्मी थोरियम परिवार का एक सदस्य) और 221 Fr। स्वाभाविक रूप से, पृथ्वी पर एक तत्व को खोजना लगभग असंभव है, जिसका विश्व भंडार एक किलोग्राम तक नहीं पहुंचता है। इसलिए, फ्रांस और उसके कुछ यौगिकों के सभी अध्ययन कृत्रिम उत्पादों पर किए गए हैं।

फ्रांसियम-223 लंबे समय तक एकमात्र आइसोटोप था जिसका प्रयोग 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 को तेज करने 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 के अलगाव के लिए एक एक्सप्रेस विधि विकसित की,

इस विधि में, 227 एसी युक्त 223 एफआर का समाधान एक पेपर टेप के अंत में लगाया जाता है, जो क्षालन समाधान में डूबा हुआ है। जब समाधान पेपर टेप के साथ चलता है, तो रेडियो तत्व इसके साथ वितरित होते हैं। 223 Fr, एक क्षार धातु होने के नाते, विलायक के मोर्चे के साथ चलता 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। छोटे आधे जीवन के कारण, इस दवा के साथ दो घंटे से अधिक समय तक काम करना संभव है, जिसके बाद बेटी उत्पादों की पहले से ही ध्यान देने योग्य मात्रा बनती है और यह आवश्यक है कि या तो फ्रांस को उनसे शुद्ध किया जाए, या इसे फिर से अलग किया जाए .

आयन त्वरण प्रौद्योगिकी के विकास और साइक्लोट्रॉन के निर्माण के साथ, फ्रांस को प्राप्त करने के नए तरीके विकसित किए गए। जब थोरियम या यूरेनियम लक्ष्य उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन से विकिरणित होते हैं, तो फ़्रांस समस्थानिक बनते हैं। इनमें से सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला फ्रेंशियम -212 था, जिसका आधा जीवन 19.3 मिनट था। डबना में परमाणु अनुसंधान के लिए संयुक्त संस्थान की परमाणु समस्याओं की प्रयोगशाला के सिंक्रोसाइक्लोट्रॉन में 660 MeV की ऊर्जा के साथ प्रोटॉन के एक बीम के साथ एक ग्राम यूरेनियम के विकिरण के 15 मिनट के लिए, 5 10 -13 ग्राम फ्रेंशियम -212 बनता है। प्रति मिनट 2.5 10 7 विघटन की गतिविधि के साथ।

विकिरणित लक्ष्यों से फ्रांस का अलगाव एक बहुत ही जटिल प्रक्रिया है। बहुत ही कम समय में, इसे आवधिक प्रणाली के लगभग सभी तत्वों वाले मिश्रण से निकाला जाना चाहिए। विकिरणित यूरेनियम से फ़्रांस को अलग करने के लिए कई तरीके सोवियत रेडियोकेमिस्ट ए.के. लव्रुखिना, ए.ए. पॉज़्डन्याकोव और एस.एस. रोडिन द्वारा विकसित किए गए थे, और अमेरिकी रेडियो रसायनज्ञ ई. हाइड द्वारा विकिरणित थोरियम से। फ्रांस का अलगाव अघुलनशील लवण (परक्लोरेट या सीज़ियम सिलिकोटुंगस्टेट) या मुक्त सिलिकोटुंगस्टिक एसिड के साथ सह-वर्षा पर आधारित है। इन तरीकों से फ्रांस के लिए निकासी का समय 25-30 मिनट है।

फ़्रांस को प्राप्त करने का एक अन्य तरीका सीसा, थैलियम या सोने के लक्ष्य के विकिरण के दौरान होने वाली प्रतिक्रियाओं पर आधारित है, जो साइक्लोट्रॉन या रैखिक त्वरक में तेजी से चार्ज किए गए बोरॉन, कार्बन या नियॉन आयनों के साथ होता है। लक्ष्य-प्रक्षेप्य के उपयुक्त जोड़े: Pb + B; टीएल + सी; एयू + ने। उदाहरण के लिए, फ्रैंशियम-212। 140 MeV की ऊर्जा के साथ नीयन -22 आयनों के साथ सोने की पन्नी का विकिरण होने पर बनता है:

79 197 Au + 10 22 Ne = 89 219 Ac = 87 212 Fr + 2 4 He + 3 0 1 एन

विकिरणित सोने से आइसोटोप अलगाव के लिए सबसे सुविधाजनक और तेज़ तरीका सोवियत रेडियोकेमिस्ट एन माल्त्सेवा और एम शालावस्की द्वारा विकसित किया गया था। फ्रांस को सिलिका जेल से भरे कॉलम से टेट्राफेनिलबोरेट की उपस्थिति में नाइट्रोबेंजीन के साथ निकाला जाता है।

इन सभी विधियों का उपयोग करते हुए, फ्रांस के 18 समस्थानिकों को 203 से 213 तक और 218 से 224 तक द्रव्यमान संख्या के साथ प्राप्त किया गया।

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 रखते हुए की जाती है। यह गणना की जाती है कि फ्रांस का गलनांक लगभग 8 ° C है और क्वथनांक लगभग 620 ° C है;

इस तत्व की अल्ट्रा-छोटी मात्रा के साथ, निश्चित रूप से, फ्रांसियम के रासायनिक गुणों के अध्ययन पर सभी प्रयोग किए गए थे। समाधान में केवल 10 -13 - 10 -9 ग्राम फ्रांस थे। इस तरह की सांद्रता पर, पदार्थ की स्थूल मात्रा से निपटने के दौरान हम आमतौर पर जिन प्रक्रियाओं को भूल जाते हैं, वे महत्वपूर्ण हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, इन शर्तों के तहत, एक रेडियोधर्मी आइसोटोप को एक घोल से "खो" दिया जा सकता है, जहाजों की दीवारों पर, तलछट की सतह पर, संभावित अशुद्धियों पर सोख लिया जाता है ... इसलिए, ऐसा प्रतीत होता है, जब गुणों का अध्ययन किया जाता है फ्रैनशियम, 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, तमाम कठिनाइयों के बावजूद, फ्रांस के रासायनिक गुणों पर कुछ विश्वसनीय आंकड़े प्राप्त हुए हैं। विभिन्न अघुलनशील यौगिकों के साथ फ़्रांस की सह-वर्षा का सबसे अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है। यह सीज़ियम और रुबिडियम क्लोरोप्लाटिनेट्स Cs2PtCl6 और Rb2PtCl6, क्लोरोबिसमुटेट Cs2BiCl6, क्लोरोस्टैनेट Cs2SnCl6 और सीज़ियम क्लोरोएंटीमोनेट Cs2SbCl6 2.5H2O, साथ ही फ्री हेटरोपॉली एसिड - सिलिकोटंगस्टिक और फॉस्फोटंगस्टिक द्वारा समाधान से दूर ले जाया जाता है।

फ्रांस आसानी से तटस्थ और थोड़ा अम्लीय समाधानों से आयन-एक्सचेंज रेजिन (सल्फोनिक कटियन एक्सचेंजर्स) पर सोख लिया जाता है। इन रेजिन के साथ फ़्रांस 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, फ्रांस से लाभ हैं। सबसे पहले, इसकी मदद से (इसकी विकिरण द्वारा) प्राकृतिक वस्तुओं में एक्टिनियम की उपस्थिति को जल्दी से निर्धारित करना संभव है; दूसरा, फ्रांस सरकोमा 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 बीमारी के शुरुआती चरणों में जमा होता है। ये परिणाम बहुत दिलचस्प हैं, लेकिन ऑन्कोलॉजिकल अभ्यास में उनका उपयोग करना संभव होगा या नहीं, यह भविष्य ही दिखाएगा।