ఫ్రాన్సియం

From LTRC
Revision as of 19:49, 28 September 2026 by Abhinaya (talk | contribs) (ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Francium” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం)
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)

ఫ్రాన్సియం (Francium) అనేది ఒక రసాయన మూలకం; దీని రసాయన చిహ్నం Fr మరియు పరమాణు సంఖ్య 87. ఇది అత్యంత రేడియోధార్మికత కలిగిన మూలకం; దీని అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోపు, ఫ్రాన్సియం-223 (ఇది సహజ క్షయ శృంఖలంలో కనిపిస్తుంది కాబట్టి దీనిని మొదట ఆక్టీనియం K అని పిలిచేవారు), కేవలం 22 నిమిషాల అర్థ జీవిత కాలం (half-life) మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది. ఇది సీసియం తర్వాత రెండవ అత్యంత ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ మూలకం, మరియు (ఆస్టాటిన్ తర్వాత) సహజంగా లభించే రెండవ అత్యంత అరుదైన మూలకం. ఫ్రాన్సియం ఐసోటోపులు త్వరగా ఆస్టాటిన్, రేడియం మరియు రాడాన్ గా క్షీణిస్తాయి. ఫ్రాన్సియం పరమాణువు యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం [Rn] 7s1; అందువల్ల, ఈ మూలకాన్ని క్షార లోహం (alkali metal) గా వర్గీకరించారు.

దీని తీవ్రమైన అస్థిరత కారణంగా, ఫ్రాన్సియంను ఎప్పుడూ పెద్ద మొత్తంలో చూడలేదు. ఆవర్తన పట్టికలోని దాని నిలువు వరుసలో ఉన్న ఇతర మూలకాల సాధారణ రూపాన్ని బట్టి, తగినంత మొత్తంలో సేకరించగలిగితే ఫ్రాన్సియం ఘన లేదా ద్రవ రూపంలో అత్యంత చర్యాశీలత కలిగిన లోహంగా కనిపిస్తుందని భావిస్తారు. అటువంటి నమూనాను పొందడం చాలా అసాధ్యం, ఎందుకంటే దాని స్వల్ప అర్థ జీవిత కాలం వల్ల కలిగే క్షయ ఉష్ణం, మూలకం యొక్క ఏ కనిపించే పరిమాణాన్నైనా వెంటనే ఆవిరి చేస్తుంది.

ఫ్రాన్సియంను మార్గరైట్ పెరీ (Marguerite Perey)[1] జనవరి 7, 1939న ఫ్రాన్స్‌లో కనుగొన్నారు (ఈ మూలకానికి ఆ దేశం పేరు మీదుగానే పేరు వచ్చింది).[2] దీని ఆవిష్కరణకు ముందు, ఫ్రాన్సియంను ఎకా-సీసియం లేదా ఎకాసీసియం అని పిలిచేవారు, ఎందుకంటే ఆవర్తన పట్టికలో సీసియం కింద దీని ఉనికి ఉంటుందని ఊహించారు. కృత్రిమంగా కాకుండా, ప్రకృతిలో మొదట కనుగొనబడిన చివరి మూలకం ఇదే.టెక్నీషియం మరియు ప్లూటోనియం వంటి కొన్ని కృత్రిమ మూలకాలు తర్వాత ప్రకృతిలో కనుగొనబడ్డాయి. ప్రయోగశాల వెలుపల, ఫ్రాన్సియం చాలా అరుదుగా లభిస్తుంది, యురేనియం ఖనిజాలలో స్వల్ప మొత్తంలో కనిపిస్తుంది, అక్కడ ఐసోటోపు ఫ్రాన్సియం-223 (యురేనియం-235 కుటుంబంలో) నిరంతరం ఏర్పడుతూ క్షీణిస్తుంది. భూమి పొర (Earth's crust) అంతటా ఏ సమయంలోనైనా 1 oz కంటే తక్కువ పరిమాణంలోనే ఇది ఉంటుంది; ఫ్రాన్సియం-223 మరియు ఫ్రాన్సియం-221 మినహా, దీని ఇతర ఐసోటోపులు పూర్తిగా కృత్రిమమైనవి. ప్రయోగశాలలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అతిపెద్ద మొత్తం 300,000 కంటే ఎక్కువ పరమాణువుల సమూహం.[3]

లక్షణాలు

ఫ్రాన్సియం సహజంగా లభించే అత్యంత అస్థిరమైన మూలకాలలో ఒకటి: దీని అత్యంత దీర్ఘకాలిక ఐసోటోపు, ఫ్రాన్సియం-223, కేవలం 22 నిమిషాల అర్థ జీవిత కాలం మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది. దీనితో పోల్చదగిన ఏకైక మూలకం ఆస్టాటిన్, దీని అత్యంత స్థిరమైన సహజ ఐసోటోపు ఆస్టాటిన్-219 (ఫ్రాన్సియం-223 యొక్క ఆల్ఫా సంతానం), 56 సెకన్ల అర్థ జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అయితే కృత్రిమ ఆస్టాటిన్-210 8.1 గంటల అర్థ జీవిత కాలంతో చాలా ఎక్కువ కాలం ఉంటుంది.[4] ఫ్రాన్సియం యొక్క అన్ని ఐసోటోపులు ఆస్టాటిన్, రేడియం లేదా రాడాన్ గా క్షీణిస్తాయి.[4] ఫ్రాన్సియం-223, మూలకం 105, డబ్నియం వరకు తెలిసిన ప్రతి మూలకం యొక్క అత్యంత దీర్ఘకాలిక ఐసోటోపు కంటే తక్కువ అర్థ జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉంటుంది.[5]

ఫ్రాన్సియం ఒక క్షార లోహం, దీని రసాయన లక్షణాలు ఎక్కువగా సీసియంను పోలి ఉంటాయి.[5] ఒకే వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ కలిగిన భారీ మూలకం ఇది,[6] ఇది ఏ మూలకం కంటే ఎక్కువ సమాన భారం (equivalent weight) కలిగి ఉంటుంది.[5] ద్రవ ఫ్రాన్సియం—ఒకవేళ సృష్టించబడితే—దాని ద్రవీభవన స్థానం వద్ద 0.05092 N/m ఉపరితల తన్యత (surface tension) కలిగి ఉండాలి.[7] ఫ్రాన్సియం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం సుమారు 8.0 C ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది;[8] 27 C విలువ కూడా తరచుగా కనిపిస్తుంది.[5] ఈ మూలకం యొక్క తీవ్రమైన అరుదైనత మరియు రేడియోధార్మికత కారణంగా ద్రవీభవన స్థానం అనిశ్చితంగా ఉంది; దిమిత్రి మెండెలీవ్ పద్ధతి ఆధారంగా మరొక ఎక్స్‌ట్రాపోలేషన్ 20 ± ఇచ్చింది. బైనరీ అయానిక్ స్పటికాల ద్రవీభవన ఉష్ణోగ్రతల ఆధారంగా చేసిన గణన 24.861 ± ఇస్తుంది.[9] 620 C యొక్క అంచనా వేయబడిన మరిగే స్థానం కూడా అనిశ్చితంగా ఉంది; 598 C మరియు 677 C అంచనాలు, అలాగే మెండెలీవ్ పద్ధతి నుండి 640 C ఎక్స్‌ట్రాపోలేషన్ కూడా సూచించబడ్డాయి.[8][7] ఫ్రాన్సియం సాంద్రత సుమారు 2.48 g/cm3 ఉంటుందని అంచనా (మెండెలీవ్ పద్ధతి 2.4 g/cm3 అని ఎక్స్‌ట్రాపోలేట్ చేస్తుంది).[8] మరొక గణన 3.57 g/cm3 అనే చాలా ఎక్కువ విలువను ఇస్తుంది.[10] ఫ్రాన్సియం 2.1–2.6 GPa యొక్క బల్క్ మాడ్యులస్ కలిగి ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది.[10]

electronegativityలైనస్ పాలింగ్ ఫ్రాన్సియం యొక్క ఎలక్ట్రోనెగటివిటీని పాలింగ్ స్కేల్‌పై 0.7గా అంచనా వేశారు, ఇది సీసియంకు సమానం;[11] సీసియం విలువ అప్పటి నుండి 0.79కి మెరుగుపరచబడింది, కానీ ఫ్రాన్సియం విలువను మెరుగుపరచడానికి ప్రయోగాత్మక డేటా లేదు.[12] ఫ్రాన్సియం సీసియం కంటే కొంచెం ఎక్కువ అయనీకరణ శక్తి (ionization energy) కలిగి ఉంటుంది,[13] సీసియం కోసం 375.7041(2) kJ/mol కు బదులుగా 392.811(4) kJ/mol, ఇది సాపేక్ష క్వాంటం కెమిస్ట్రీ (Relativistic quantum chemistry) ప్రభావాల నుండి ఆశించినట్లుగా ఉంటుంది, మరియు ఇది రెండింటిలో సీసియం తక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివ్ అని సూచిస్తుంది. ఫ్రాన్సియం సీసియం కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటీ కలిగి ఉండాలి మరియు Fr− అయాన్ Cs− అయాన్ కంటే ఎక్కువ పోలరైజబిలిటీ కలిగి ఉండాలి.[14]

సమ్మేళనాలు

ఫ్రాన్సియం యొక్క అస్థిరత ఫలితంగా, దాని లవణాలు తక్కువ పరిధిలో మాత్రమే తెలుసు. ఫ్రాన్సియం సీసియం పెర్క్లోరేట్ వంటి అనేక సీసియం లవణాలతో కలిసి కోప్రెసిపిటేషన్ చెందుతుంది, దీని ఫలితంగా స్వల్ప మొత్తంలో ఫ్రాన్సియం పెర్క్లోరేట్ ఏర్పడుతుంది. ఈ కోప్రెసిపిటేషన్ పద్ధతిని లారెన్స్ ఇ. గ్లెండెనిన్ మరియు సి. ఎం. నెల్సన్ యొక్క రేడియోసీసియం కోప్రెసిపిటేషన్ పద్ధతిని అనుసరించి ఫ్రాన్సియంను వేరు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. ఇది అయోడేట్, పిక్రేట్, టార్ట్రేట్ (మరియు రుబిడియం టార్ట్రేట్), క్లోరోప్లాటినేట్ మరియు సిలికోటంగ్‌స్టేట్ వంటి అనేక ఇతర సీసియం లవణాలతో కూడా కలిసి అవక్షేపణ చెందుతుంది. ఇది సిలికోటంగ్‌స్టిక్ యాసిడ్ మరియు పెర్క్లోరిక్ యాసిడ్ తో కూడా, మరొక క్షార లోహం క్యారియర్ లేకుండానే అవక్షేపణ చెందుతుంది, ఇది వేరుచేయడానికి ఇతర పద్ధతులకు దారితీస్తుంది.[15][16]

ఫ్రాన్సియం పెర్క్లోరేట్

ఫ్రాన్సియం పెర్క్లోరేట్, ఫ్రాన్సియం క్లోరైడ్ మరియు సోడియం పెర్క్లోరేట్ చర్య ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఫ్రాన్సియం పెర్క్లోరేట్ సీసియం పెర్క్లోరేట్ తో కలిసి అవక్షేపణ చెందుతుంది.[16] ఈ కోప్రెసిపిటేషన్ పద్ధతిని లారెన్స్ ఇ. గ్లెండెనిన్ మరియు సి. ఎం. నెల్సన్ యొక్క రేడియోసీసియం కోప్రెసిపిటేషన్ పద్ధతిని అనుసరించి ఫ్రాన్సియంను వేరు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అయితే, థాలియంను వేరు చేయడంలో ఈ పద్ధతి నమ్మదగినది కాదు, ఇది కూడా సీసియంతో కలిసి అవక్షేపణ చెందుతుంది.[16] ఫ్రాన్సియం పెర్క్లోరేట్ యొక్క ఎంట్రోపీ 42.7 e.u.[8] (178.7 J mol−1 K−1) ఉంటుందని అంచనా.

ఫ్రాన్సియం హాలైడ్లు

ఫ్రాన్సియం హాలైడ్లన్నీ నీటిలో కరుగుతాయి మరియు ఇవి తెల్లని ఘనపదార్థాలుగా ఉంటాయని భావిస్తున్నారు. ఇవి సంబంధిత హాలోజన్ల చర్య ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతాయని భావిస్తున్నారు. ఉదాహరణకు, ఫ్రాన్సియం క్లోరైడ్, ఫ్రాన్సియం మరియు క్లోరిన్ చర్య ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఫ్రాన్సియం క్లోరైడ్ యొక్క అధిక ఆవిరి పీడనం (vapour pressure) ఉపయోగించి ఇతర మూలకాల నుండి ఫ్రాన్సియంను వేరు చేయడానికి ఒక మార్గంగా అధ్యయనం చేయబడింది, అయితే ఫ్రాన్సియం ఫ్లోరైడ్ అధిక ఆవిరి పీడనాన్ని కలిగి ఉంటుంది.[8]

ఇతర సమ్మేళనాలు

ఫ్రాన్సియం నైట్రేట్, సల్ఫేట్, హైడ్రాక్సైడ్, కార్బోనేట్, ఎసిటేట్ మరియు ఆక్సలేట్ అన్నీ నీటిలో కరుగుతాయి, అయితే అయోడేట్, పిక్రేట్, టార్ట్రేట్, క్లోరోప్లాటినేట్ మరియు సిలికోటంగ్‌స్టేట్ నీటిలో కరగవు. ఈ సమ్మేళనాల అద్రావణీయతను జిర్కోనియం, నియోబియం, మాలిబ్డినం, టిన్, యాంటిమోనీ వంటి ఇతర రేడియోధార్మిక ఉత్పత్తుల నుండి ఫ్రాన్సియంను సంగ్రహించడానికి ఉపయోగిస్తారు.[8] ఫ్రాన్సియం ఆక్సైడ్ పెరాక్సైడ్ మరియు ఫ్రాన్సియం లోహంగా విడిపోతుందని నమ్ముతారు.[17] CsFr అణువులో భారీ మూలకం (ఫ్రాన్సియం) డైపోల్ యొక్క ప్రతికూల చివరన ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది, ఇది తెలిసిన అన్ని హెటెరోడయాటోమిక్ క్షార లోహ అణువులకు భిన్నంగా ఉంటుంది. ఫ్రాన్సియం సూపరాక్సైడ్ (FrO2) దాని తేలికపాటి కాంగెనర్ల కంటే ఎక్కువ సహసంయోజక (covalent) స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటుందని అంచనా; ఇది ఫ్రాన్సియంలోని 6p ఎలక్ట్రాన్లు ఫ్రాన్సియం-ఆక్సిజన్ బంధంలో ఎక్కువగా పాల్గొనడం వల్ల జరుగుతుందని భావిస్తారు.[14] 6p3/2 స్పైనర్ యొక్క సాపేక్ష అస్థిరత +1 కంటే ఎక్కువ ఆక్సీకరణ స్థితులలో ఫ్రాన్సియం సమ్మేళనాలను సాధ్యం చేయవచ్చు, ఉదాహరణకు [FrVF6]−; కానీ ఇది ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించబడలేదు.[18]

ఐసోటోపులు

ప్రధాన వ్యాసం: Isotopes of francium

ఫ్రాన్సియం యొక్క 37 తెలిసిన ఐసోటోపులు ఉన్నాయి, ఇవి 197 నుండి 233 వరకు పరమాణు ద్రవ్యరాశి (atomic mass) పరిధిలో ఉంటాయి.ref ఫ్రాన్సియం ఏడు మెటాస్టేబుల్ న్యూక్లియర్ ఐసోమర్‌లను కలిగి ఉంది.[5] ఫ్రాన్సియం-223 మరియు ఫ్రాన్సియం-221 మాత్రమే ప్రకృతిలో లభించే ఐసోటోపులు, వీటిలో మొదటిది చాలా సాధారణం.[19]

ఫ్రాన్సియం-223 అత్యంత స్థిరమైన ఐసోటోపు, దీని అర్థ జీవిత కాలం 21.8 నిమిషాలు,[5] మరియు ఎక్కువ అర్థ జీవిత కాలం ఉన్న ఫ్రాన్సియం ఐసోటోపు ఎప్పుడైనా కనుగొనబడటం లేదా సంశ్లేషణ చేయబడటం చాలా అసాధ్యం.[20] ఫ్రాన్సియం-223 ఆక్టీనియం-227 యొక్క సంతాన ఐసోటోపుగా యురేనియం-235 క్షయ శృంఖలం యొక్క ఐదవ ఉత్పత్తి; థోరియం-227 మరింత సాధారణ సంతానం.[21] ఫ్రాన్సియం-223 అప్పుడు బీటా క్షయం (1.149 MeV క్షయ శక్తి) ద్వారా రేడియం-223 గా క్షీణిస్తుంది, ఆస్టాటిన్-219 (5.4 MeV క్షయ శక్తి) కి స్వల్ప (0.006%) ఆల్ఫా క్షయం మార్గంతో.[22]

ఫ్రాన్సియం-221 యొక్క అర్థ జీవిత కాలం 4.8 నిమిషాలు.[5] ఇది ఆక్టీనియం-225 యొక్క సంతాన ఐసోటోపుగా నెప్ట్యూనియం క్షయ శృంఖలం యొక్క తొమ్మిదవ ఉత్పత్తి.[21] ఫ్రాన్సియం-221 అప్పుడు ఆల్ఫా క్షయం (6.457 MeV క్షయ శక్తి) ద్వారా ఆస్టాటిన్-217 గా క్షీణిస్తుంది.[5] అన్ని ఆదిమ 237Np అంతరించిపోయిన రేడియోన్యూక్లైడ్ అయినప్పటికీ, సహజ 238U లో (n,2n) నాకౌట్ ప్రతిచర్యల కారణంగా నెప్ట్యూనియం క్షయ శృంఖలం స్వల్ప మొత్తంలో ప్రకృతిలో కొనసాగుతుంది.[23] ఫ్రాన్సియం-222, 14 నిమిషాల అర్థ జీవిత కాలంతో, సహజ రాడాన్-222 యొక్క బీటా క్షయం ఫలితంగా ఉత్పత్తి కావచ్చు; ఈ ప్రక్రియ ఇంకా గమనించబడలేదు,[24] మరియు ఈ ప్రక్రియ శక్తిపరంగా సాధ్యమేనా అనేది తెలియదు.AME2020 222Rn కి 222Fr కంటే తక్కువ ద్రవ్యరాశిని ఇస్తుంది,ref ఇది సింగిల్ బీటా క్షయాన్ని నిషేధిస్తుంది, అయితే ఇది ఇచ్చిన ఎర్రర్ మార్జిన్ లోపల సాధ్యమే మరియు బెల్లి మరియు ఇతరులచే స్పష్టంగా అంచనా వేయబడింది.[25]

అత్యంత తక్కువ స్థిరమైన గ్రౌండ్ స్టేట్ ఐసోటోపు ఫ్రాన్సియం-215, దీని అర్థ జీవిత కాలం 90 ns:ref ఇది ఆస్టాటిన్-211 కి 9.54 MeV ఆల్ఫా క్షయం చెందుతుంది.[5]

అనువర్తనాలు

దాని అస్థిరత మరియు అరుదైనత కారణంగా, ఫ్రాన్సియంకు ఎటువంటి వాణిజ్య అనువర్తనాలు లేవు.[26][27][28][21] దీనిని కెమిస్ట్రీ[29] మరియు పరమాణు నిర్మాణం (atomic structure) రంగాలలో పరిశోధన ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించారు. వివిధ క్యాన్సర్ల కోసం సంభావ్య రోగనిర్ధారణ సహాయంగా దీని వినియోగం కూడా అన్వేషించబడింది,[4] కానీ ఈ అనువర్తనం అసాధ్యమని భావించబడింది.[27]

ఫ్రాన్సియంను సంశ్లేషణ చేయడం, బంధించడం మరియు చల్లబరచడం, దాని సాపేక్షంగా సరళమైన పరమాణు నిర్మాణం తో పాటు, ప్రత్యేకమైన స్పెక్ట్రోస్కోపీ ప్రయోగాలకు విషయంగా మారింది. ఈ ప్రయోగాలు శక్తి స్థాయిలు (energy levels) మరియు ఉప-పరమాణు కణాల మధ్య కప్లింగ్ స్థిరాంకాల గురించి మరింత నిర్దిష్టమైన సమాచారానికి దారితీశాయి.[30] లేజర్-ట్రాప్డ్ ఫ్రాన్సియం-210 అయాన్ల ద్వారా వెలువడే కాంతిపై అధ్యయనాలు క్వాంటం సిద్ధాంతం ద్వారా అంచనా వేయబడిన వాటికి సమానమైన పరమాణు శక్తి స్థాయిల మధ్య పరివర్తనాలపై ఖచ్చితమైన డేటాను అందించాయి.[31] CP ఉల్లంఘన (CP violation) కోసం వెతకడానికి ఫ్రాన్సియం ఒక సంభావ్య అభ్యర్థి.[32]

చరిత్ర

1870 నాటికే, రసాయన శాస్త్రవేత్తలు సీసియం దాటి, 87 పరమాణు సంఖ్య కలిగిన ఒక క్షార లోహం ఉండాలని భావించారు.[4] అప్పుడు దీనిని తాత్కాలికంగా ఎకా-సీసియం అని పిలిచేవారు.[33]

తప్పు మరియు అసంపూర్ణ ఆవిష్కరణలు

1914లో, స్టెఫాన్ మేయర్, విక్టర్ ఎఫ్. హెస్ మరియు ఫ్రెడరిక్ పానెత్ (వియన్నాలో పనిచేస్తున్నారు) 227Ac తో సహా వివిధ పదార్థాల నుండి ఆల్ఫా రేడియేషన్‌ను కొలిచారు. వారు ఈ న్యూక్లైడ్ యొక్క చిన్న ఆల్ఫా శాఖ యొక్క అవకాశాన్ని గమనించారు, అయితే మొదటి ప్రపంచ యుద్ధం కారణంగా తదుపరి పని చేయలేకపోయారు. వారి పరిశీలనలు మూలకం 87 యొక్క ఆవిష్కరణను ప్రకటించడానికి తగినంత ఖచ్చితమైనవి కావు, అయినప్పటికీ వారు 227Ac నుండి 223Fr కి క్షీణతను గమనించినట్లు అవకాశం ఉంది.[33]

సోవియట్ రసాయన శాస్త్రవేత్త డిమిత్రి డోబ్రోసెర్డోవ్ ఎకా-సీసియం లేదా ఫ్రాన్సియంను కనుగొన్నానని పేర్కొన్న మొదటి శాస్త్రవేత్త. 1925లో, అతను పొటాషియం నమూనాలో బలహీనమైన రేడియోధార్మికతను గమనించాడు మరియు ఎకా-సీసియం నమూనాను కలుషితం చేస్తోందని తప్పుగా నిర్ధారించాడు (నమూనా నుండి రేడియోధార్మికత సహజంగా లభించే పొటాషియం రేడియో ఐసోటోపు, పొటాషియం-40 నుండి వచ్చింది).[34] అతను ఎకా-సీసియం యొక్క లక్షణాల గురించి తన అంచనాలపై ఒక థీసిస్‌ను ప్రచురించాడు, అందులో అతను తన స్వదేశం పేరు మీద మూలకానికి రస్సియం అని పేరు పెట్టాడు.[35] ఆ తర్వాత కొద్దికాలానికే, డోబ్రోసెర్డోవ్ ఒడెసాలోని పాలిటెక్నిక్ ఇన్స్టిట్యూట్‌లో తన బోధనా వృత్తిపై దృష్టి పెట్టడం ప్రారంభించాడు మరియు అతను ఆ మూలకాన్ని మరింతగా అనుసరించలేదు.[34]

తర్వాతి సంవత్సరం, ఇంగ్లీష్ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు జెరాల్డ్ జె. ఎఫ్. డ్రూస్ మరియు ఫ్రెడరిక్ హెచ్. లోరింగ్ మాంగనీస్(II) సల్ఫేట్ యొక్క ఎక్స్-రే ఫోటోగ్రాఫ్‌లను విశ్లేషించారు.[35] వారు ఎకా-సీసియంకు చెందినవని భావించిన స్పెక్ట్రల్ రేఖలను గమనించారు. వారు మూలకం 87 యొక్క ఆవిష్కరణను ప్రకటించారు మరియు అల్కాలినియం అనే పేరును ప్రతిపాదించారు, ఎందుకంటే ఇది అత్యంత భారీ క్షార లోహం అవుతుంది.[34]

1930లో, అలబామా పాలిటెక్నిక్ ఇన్స్టిట్యూట్కు చెందిన ఫ్రెడ్ అల్లిసన్ తన మాగ్నెటో-ఆప్టిక్ ఎఫెక్ట్ యంత్రాన్ని ఉపయోగించి పోల్యూసైట్ మరియు లెపిడోలైట్ను విశ్లేషించినప్పుడు మూలకం 87 (85తో పాటు) కనుగొన్నానని పేర్కొన్నాడు. అల్లిసన్ తన స్వస్థలమైన వర్జీనియా పేరు మీద దీనికి వర్జీనియం అని పేరు పెట్టాలని కోరాడు.[35][36] 1934లో, UC బర్కిలీకి చెందిన హెచ్.జి. మాక్‌ఫెర్సన్ అల్లిసన్ పరికరం యొక్క ప్రభావాన్ని మరియు అతని ఆవిష్కరణ యొక్క చెల్లుబాటును ఖండించారు.[37]

1936లో, రొమేనియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త హోరియా హులుబీ మరియు అతని ఫ్రెంచ్ సహోద్యోగి ఇవెట్ కాచోయిస్ కూడా తమ హై-రిజల్యూషన్ ఎక్స్-రే పరికరాన్ని ఉపయోగించి పోల్యూసైట్‌ను విశ్లేషించారు.[34] వారు అనేక బలహీనమైన ఉద్గార రేఖలను గమనించారు, అవి మూలకం 87కి చెందినవని వారు భావించారు. హులుబీ మరియు కాచోయిస్ తమ ఆవిష్కరణను నివేదించారు మరియు హులుబీ జన్మించిన రొమేనియన్ ప్రావిన్స్ మోల్డావియా పేరు మీద మోల్డావియం అనే పేరును ప్రతిపాదించారు.[35] 1937లో, హులుబీ పనిని అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఎఫ్. హెచ్. హిర్ష్ జూనియర్ విమర్శించారు, అతను హులుబీ పరిశోధనా పద్ధతులను తిరస్కరించాడు. ఎకా-సీసియం ప్రకృతిలో దొరకదని, హులుబీ పాదరసం లేదా బిస్మత్ ఎక్స్-రే రేఖలను గమనించాడని హిర్ష్ ఖచ్చితంగా నమ్మాడు. హులుబీ తన ఎక్స్-రే పరికరం మరియు పద్ధతులు అటువంటి తప్పు చేయడానికి చాలా ఖచ్చితమైనవని పట్టుబట్టారు. దీని కారణంగా, నోబెల్ బహుమతి విజేత మరియు హులుబీ గురువు జీన్ బాప్టిస్ట్ పెరిన్, మార్గరైట్ పెరీ యొక్క ఇటీవల కనుగొనబడిన ఫ్రాన్సియం కంటే మోల్డావియంను నిజమైన ఎకా-సీసియంగా ఆమోదించారు. పెరీ హులుబీ పనిని విమర్శించడంలో ఖచ్చితంగా మరియు వివరంగా ఉండటానికి ప్రయత్నించారు, మరియు చివరికి ఆమె మూలకం 87 యొక్క ఏకైక ఆవిష్కర్తగా గుర్తింపు పొందారు.[34] ఫ్రాన్సియం యొక్క చాలా పరిమిత అర్థ జీవిత కాలం కారణంగా మూలకం 87 యొక్క ఇతర మునుపటి ఆవిష్కరణలు అన్నీ తోసిపుచ్చబడ్డాయి.[35]

పెరీ విశ్లేషణ

ఎకా-సీసియంను జనవరి 7, 1939న పారిస్‌లోని క్యూరీ ఇన్స్టిట్యూట్కు చెందిన మార్గరైట్ పెరీ కనుగొన్నారు,[33] ఆమె 220 keV క్షయ శక్తిని కలిగి ఉన్నట్లు నివేదించబడిన ఆక్టీనియం-227 నమూనాను శుద్ధి చేసినప్పుడు. పెరీ 80 keV కంటే తక్కువ శక్తి స్థాయి ఉన్న క్షయ కణాలను గమనించారు. ఈ క్షయ చర్య గతంలో గుర్తించబడని క్షయ ఉత్పత్తి వల్ల సంభవించి ఉండవచ్చని పెరీ భావించారు, ఇది శుద్దీకరణ సమయంలో వేరు చేయబడింది, కానీ స్వచ్ఛమైన ఆక్టీనియం-227 నుండి మళ్ళీ బయటపడింది. వివిధ పరీక్షలు తెలియని మూలకం థోరియం, రేడియం, సీసం, బిస్మత్ లేదా థాలియం అయ్యే అవకాశాన్ని తొలగించాయి. కొత్త ఉత్పత్తి క్షార లోహం యొక్క రసాయన లక్షణాలను ప్రదర్శించింది (సీసియం లవణాలతో కోప్రెసిపిటేట్ అవ్వడం వంటివి), ఇది ఆక్టీనియం-227 యొక్క ఆల్ఫా క్షయం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన మూలకం 87 అని పెరీ నమ్మడానికి దారితీసింది.[33] ఆక్టీనియం-227లో ఆల్ఫా క్షయానికి బీటా క్షయం యొక్క నిష్పత్తిని నిర్ణయించడానికి పెరీ ప్రయత్నించారు. ఆమె మొదటి పరీక్ష ఆల్ఫా బ్రాంచింగ్‌ను 0.6% వద్ద ఉంచింది, ఈ సంఖ్యను ఆమె తర్వాత 1%కి సవరించారు.[20]

పెరీ ఈ కొత్త ఐసోటోప్‌కు ఆక్టీనియం-కె (దీనిని ఇప్పుడు ఫ్రాన్సియం-223 అని పిలుస్తారు)[33] అని పేరు పెట్టారు. 1946లో, ఆమె తాను కనుగొన్న కొత్త మూలకానికి కేటియం (Cm) అని పేరు ప్రతిపాదించారు, ఎందుకంటే ఇది మూలకాలన్నింటిలో అత్యంత ఎలక్ట్రోపాజిటివ్ కాటయాన్ అని ఆమె నమ్మారు. పెరీ పర్యవేక్షకులలో ఒకరైన ఐరీన్ జోలియట్-క్యూరీ, ఈ పేరు 'కాటయాన్' కంటే 'పిల్లి' (cat) అనే అర్థాన్ని సూచిస్తుందని వ్యతిరేకించారు; అంతేకాకుండా, ఈ చిహ్నం అప్పటికే క్యూరియంకు కేటాయించబడిన చిహ్నంతో సరిపోలింది.[33] అప్పుడు పెరీ ఫ్రాన్స్ దేశం పేరు మీద ఫ్రాన్సియం అని సూచించారు. ఈ పేరును 1949లో ఇంటర్నేషనల్ యూనియన్ ఆఫ్ ప్యూర్ అండ్ అప్లైడ్ కెమిస్ట్రీ (IUPAC) అధికారికంగా ఆమోదించింది,[4] తద్వారా గాలియం తర్వాత ఫ్రాన్స్ పేరు మీద నామకరణం చేయబడిన రెండవ మూలకంగా ఇది నిలిచింది. దీనికి Fa చిహ్నాన్ని కేటాయించారు, కానీ కొద్దికాలానికే అది ప్రస్తుతమున్న Frగా సవరించబడింది.[38] హాఫ్నియం మరియు రేనియం తర్వాత, ప్రకృతిలో సహజంగా లభించి కనుగొనబడిన చివరి మూలకం ఫ్రాన్సియం.[33] 1970లు మరియు 1980లలో సెర్న్ (CERN) వద్ద సిల్వైన్ లీబర్‌మాన్ మరియు అతని బృందం ఫ్రాన్సియం నిర్మాణంపై మరిన్ని పరిశోధనలు చేశారు.[39]

లభ్యత

[27] 223Fr అనేది 227Ac యొక్క ఆల్ఫా క్షయం ఫలితంగా ఏర్పడుతుంది మరియు ఇది యురేనియం ఖనిజాలలో స్వల్ప పరిమాణంలో లభిస్తుంది.[5] ఒక నిర్దిష్ట యురేనియం నమూనాలో, ప్రతి 1 × 1018 యురేనియం పరమాణువులకు కేవలం ఒక ఫ్రాన్సియం పరమాణువు మాత్రమే ఉంటుందని అంచనా.[27] భూమి యొక్క పొరలో సహజంగా కేవలం 1 oz ఫ్రాన్సియం మాత్రమే ఉంది.[40]

ఉత్పత్తి

[41] 1995లో స్టేట్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ న్యూయార్క్ ఎట్ స్టోనీ బ్రూక్ భౌతికశాస్త్ర విభాగంలో అభివృద్ధి చేసిన ప్రక్రియ ద్వారా, లీనియర్ యాక్సిలరేటర్ నుండి వచ్చిన ఆక్సిజన్-18 పరమాణువుల పుంజంతో గోల్డ్-197 లక్ష్యాన్ని ఢీకొట్టడం ద్వారా ఫ్యూజన్ చర్య ద్వారా ఫ్రాన్సియంను సంశ్లేషణ చేయవచ్చు.[42] ఆక్సిజన్ పుంజం యొక్క శక్తిని బట్టి, ఈ చర్య 209, 210, మరియు 211 ద్రవ్యరాశి కలిగిన ఫ్రాన్సియం ఐసోటోపులను ఉత్పత్తి చేయగలదు.

197Au + 18O → 209Fr + 6 n
197Au + 18O → 210Fr + 5 n
197Au + 18O → 211Fr + 4 n

ఫ్రాన్సియం పరమాణువులు అయాన్లుగా బంగారు లక్ష్యం నుండి బయటకు వస్తాయి, ఇవి ఇట్రియంతో ఢీకొనడం ద్వారా తటస్థీకరించబడతాయి మరియు వాయు స్థితిలో మాగ్నెటో-ఆప్టికల్ ట్రాప్ (MOT)లో వేరు చేయబడతాయి.[41] పరమాణువులు తప్పించుకోవడానికి లేదా అణు క్షయానికి గురికావడానికి ముందు సుమారు 30 సెకన్ల పాటు మాత్రమే ట్రాప్‌లో ఉన్నప్పటికీ, ఈ ప్రక్రియ నిరంతరం కొత్త పరమాణువులను అందిస్తుంది. దీని ఫలితంగా చాలా ఎక్కువ కాలం పాటు స్థిరమైన సంఖ్యలో పరమాణువులను కలిగి ఉండే స్టెడీ స్టేట్ ఏర్పడుతుంది.[41] అసలు పరికరం కొన్ని వేల పరమాణువులను మాత్రమే పట్టుకోగలదు, అయితే తర్వాతి మెరుగైన నమూనా ఒకేసారి 300,000 కంటే ఎక్కువ పరమాణువులను పట్టుకోగలదు.[3] ట్రాప్ చేయబడిన పరమాణువుల ద్వారా వెలువడే మరియు గ్రహించబడే కాంతి యొక్క సున్నితమైన కొలతలు ఫ్రాన్సియంలోని పరమాణు శక్తి స్థాయిల మధ్య వివిధ పరివర్తనాలపై మొదటి ప్రయోగాత్మక ఫలితాలను అందించాయి. ప్రారంభ కొలతలు క్వాంటం సిద్ధాంతం ఆధారంగా లెక్కించిన విలువలకు మరియు ప్రయోగాత్మక విలువలకు మధ్య చాలా మంచి ఒప్పందాన్ని చూపుతున్నాయి. ఈ ఉత్పత్తి పద్ధతిని ఉపయోగించే పరిశోధనా ప్రాజెక్ట్ 2012లో TRIUMFకి తరలించబడింది, అక్కడ 207Fr మరియు 221Fr తో పాటు పెద్ద మొత్తంలో 209Frతో సహా ఒకేసారి 106 కంటే ఎక్కువ ఫ్రాన్సియం పరమాణువులను పట్టుకోగలిగారు.[43][44]

ఇతర సంశ్లేషణ పద్ధతులలో రేడియంను న్యూట్రాన్లతో బాంబు దాడి చేయడం, మరియు థోరియంను ప్రోటాన్లు, డ్యూటెరాన్లు, లేదా హీలియం అయాన్లతో బాంబు దాడి చేయడం వంటివి ఉన్నాయి.[20]

223Frను దాని మాతృక 227Ac నమూనాల నుండి కూడా వేరు చేయవచ్చు, ఆక్టీనియం కలిగిన కాటయాన్ ఎక్స్ఛేంజర్ నుండి NH4Cl–CrO3తో ఎల్యూషన్ ద్వారా ఫ్రాన్సియంను సేకరించి, బేరియం సల్ఫేట్ లోడ్ చేయబడిన సిలికాన్ డయాక్సైడ్ సమ్మేళనం ద్వారా ద్రావణాన్ని పంపడం ద్వారా శుద్ధి చేయవచ్చు.

1996లో, స్టోనీ బ్రూక్ బృందం తమ MOTలో 3000 పరమాణువులను పట్టుకుంది, ఇది పరమాణువులు ఫ్లోరోసెన్స్ చెందినప్పుడు వెలువడే కాంతిని వీడియో కెమెరా ద్వారా బంధించడానికి సరిపోయింది.[3] ఫ్రాన్సియంను తూకం వేయడానికి సరిపడా పరిమాణంలో సంశ్లేషణ చేయలేదు.[4][27][45]

గమనికలు

మూలాలు

  1. ↑ Guruge, Amila Ruwan. (2023-01-25). Francium. Chemical and Process Engineering.
  2. ↑ Perey, M.. (October 1, 1939). L'élément 87: AcK, dérivé de l'actinium. Journal de Physique et le Radium. 10 (10) 435–438. doi:10.1051/jphysrad:019390010010043500.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 Orozco, Luis A.. (2003). Francium. Chemical and Engineering News. 81 (36) 159. doi:10.1021/cen-v081n036.p159.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Price, Andy. (December 20, 2004). Francium.
  5. ↑ 5.00 5.01 5.02 5.03 5.04 5.05 5.06 5.07 5.08 5.09 (2006). "CRC Handbook of Chemistry and Physics". 4 12. CRC. ISBN 978-0-8493-0474-3.
  6. ↑ Winter, Mark. Electron Configuration. Francium.
  7. ↑ 7.0 7.1 (2003). "Evaluation of the Surface Tension of Liquid Francium". Inorganic Materials. 39 (11) 1138–1141. doi:10.1023/A:1027389223381.
  8. ↑ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 (1970). "Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium". 269. Ann Arbor–Humphrey Science Publishers. ISBN 978-0-250-39923-9.
  9. ↑ Oshchapovskii, V. V.. (2014). "A New Method of Calculation of the Melting Temperatures of Crystals of Group 1A Metal Halides and Francium Metal". Russian Journal of Inorganic Chemistry. 59 (6) 561–567. doi:10.1134/S0036023614060163.
  10. ↑ 10.0 10.1 (2026). "Accurate relativistic density functional calculations for the solid-state of metallic francium". Physical Chemistry Chemical Physics. 28 (11) 6703–6710. doi:10.1039/D5CP04548G.
  11. ↑ Pauling, Linus. (1960). "The Nature of the Chemical Bond". 93. Cornell University Press. ISBN 978-0-8014-0333-0.
  12. ↑ Allred, A. L.. (1961). "Electronegativity values from thermochemical data". J. Inorg. Nucl. Chem.. 17 (3–4) 215–221. doi:10.1016/0022-1902(61)80142-5.
  13. ↑ Andreev, S.V.. (1987). "Laser resonance photoionization spectroscopy of Rydberg levels in Fr". Physical Review Letters. 59 (12) 1274–76. doi:10.1103/PhysRevLett.59.1274.
  14. ↑ 14.0 14.1 (2010). "Relativistic Methods for Chemists". 81. Springer. ISBN 978-1-4020-9975-5. doi:10.1007/978-1-4020-9975-5_2.
  15. ↑ Hyde, E. K.. (1952). "Radiochemical Methods for the Isolation of Element 87 (Francium)". J. Am. Chem. Soc.. 74 (16) 4181–4184. doi:10.1021/ja01136a066.
  16. ↑ 16.0 16.1 16.2 E. N K. Hyde Radiochemistry of Francium, Subcommittee on Radiochemistry, National Academy of Sciences-National Research Council; available from the Office of Technical Services, Dept. of Commerce, 1960.
  17. ↑ (10 Oct 1949). Low Mass Francium and Emanation Isotopes of High Alpha Stability. 9.
  18. ↑ (2022). Periodic Law of Chemistry Overturns for Superheavy Elements. ChemRxiv. doi:10.26434/chemrxiv-2022-l798p.
  19. ↑ (2005). "Francium, in Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry". 679. Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-61525-5.
  20. ↑ 20.0 20.1 20.2 (2002). "McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology". 7 493–494. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-913665-7.
  21. ↑ 21.0 21.1 21.2 (2005). "Chemical Elements, in Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry". 332. Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-61525-5.
  22. ↑ National Nuclear Data Center. (1990). Table of Isotopes decay data. Brookhaven National Laboratory.
  23. ↑ (1952). Occurrence of the (4n + 1) series in nature. Journal of the American Chemical Society. 74 (23) 6081–6084. doi:10.1021/ja01143a074.
  24. ↑ (2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays". European Physical Journal A. 55 (8) 140–1–140–7. doi:10.1140/epja/i2019-12823-2.
  25. ↑ (2014). "Investigation of rare nuclear decays with BaF2 crystal scintillator contaminated by radium". European Physical Journal A. 50 (9) 134–143. doi:10.1140/epja/i2014-14134-6.
  26. ↑ Winter, Mark. Uses. Francium.
  27. ↑ 27.0 27.1 27.2 27.3 27.4 Emsley, John. (2001). Nature's Building Blocks. 151–153. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850341-5.
  28. ↑ Gagnon, Steve. Francium. Jefferson Science Associates, LLC.
  29. ↑ (2003). "Selectivity of calix[4]arene-bis(benzocrown-6) in the complexation and transport of francium ion". J Am Chem Soc. 125 (5) 1126–7. doi:10.1021/ja0255251.
  30. ↑ Gomez, E.; Orozco, L A; Sprouse, G D. (November 7, 2005). "Spectroscopy with trapped francium: advances and perspectives for weak interaction studies". Rep. Prog. Phys.. 69 (1) 79–118. doi:10.1088/0034-4885/69/1/R02.
  31. ↑ Peterson, I.. (May 11, 1996). Creating, cooling, trapping francium atoms. Science News. 149 (19) 294. doi:10.2307/3979560.
  32. ↑ (2024). "Relativistic coupled cluster study on the spectroscopic and radiative properties of the KFr molecule and modeling of the transport properties of potassium–francium dilute gas medium". Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 321. doi:10.1016/j.jqsrt.2024.108996.
  33. ↑ 33.0 33.1 33.2 33.3 33.4 33.5 33.6 Adloff, Jean-Pierre; Kaufman, George B. (September 25, 2005). Francium (Atomic Number 87), the Last Discovered Natural Element ఆర్కైవ్ చేసిన కాపీ . The Chemical Educator 10 (5). Retrieved on March 26, 2007.
  34. ↑ 34.0 34.1 34.2 34.3 34.4 Fontani, Marco. (September 10, 2005). The Twilight of the Naturally-Occurring Elements: Moldavium (Ml), Sequanium (Sq) and Dor (Do). 1–8.
  35. ↑ 35.0 35.1 35.2 35.3 35.4 Van der Krogt, Peter. (January 10, 2006). Francium. Elementymology & Elements Multidict.
  36. ↑ (February 15, 1932). Alabamine & Virginium. Time.
  37. ↑ MacPherson, H. G.. (1934). "An Investigation of the Magneto-Optic Method of Chemical Analysis". Physical Review. 47 (4) 310–315. doi:10.1103/PhysRev.47.310.
  38. ↑ Grant, Julius. (1969). "Hackh's Chemical Dictionary". 279–280. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-024067-4.
  39. ↑ (ఫిబ్రవరి 20, 2007). History. Francium.
  40. ↑ Krebs, Robert E.. (2006-07-30). The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide. Bloomsbury Publishing USA. ISBN 978-0-313-02798-7.
  41. ↑ 41.0 41.1 41.2 (ఫిబ్రవరి 20, 2007). Cooling and Trapping. Francium.
  42. ↑ (ఫిబ్రవరి 20, 2007). Production of Francium. Francium.
  43. ↑ (సెప్టెంబర్ 30, 2014). Project Closeout Report: Francium Trapping Facility at TRIUMF. U.S. Department of Energy. doi:10.2172/1214938.
  44. ↑ (2013). "Commissioning of the Francium Trapping Facility at TRIUMF". Journal of Instrumentation. 8 (12). doi:10.1088/1748-0221/8/12/P12006.
  45. ↑ (2011). Francium. లాస్ అలమోస్ నేషనల్ లాబొరేటరీ.

బాహ్య లింకులు

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Francium” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Francium ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=ఫ్రాన్సియం&oldid=901"