发信人: flyingbaby (CCME02| Aristolochic Acid), 信区: CCME
标 题: [元素的世界]——No.87 钫（Fr）
发信站: 北大未名站 (2005年10月08日12:08:55 星期六), 转信
元素世界--钫(Francium)
浪漫之都，时尚之都--巴黎；二战的重大转折点--诺曼底；自由旋律奏响的马赛。
埃菲尔铁塔，凯旋门，卢浮宫，巴黎圣母院，凡尔赛宫多少令人魂牵梦绕的圣地。
这么多令人神往的地方都在那一片国土上，那个国家就是法兰西，France。
元素世界中，也有一个元素，她与浪漫的法兰西同名，她就是我们今日的主角--钫，
Francium。
这么浪漫的名字，背后自然有一段浪漫的历史。钫的发现者玛格丽特·凯瑟琳·贝莉（
Perey，Maguerite Catherine），她是法国人，曾经在伟大的物理化学家居里夫人的实验
室中工作过。发现钫的过程是戏剧性的，而且是有强烈的喜剧色彩。当时类铯和类碘的工
作是同时进行的，化学家们试图借助他们已经比较熟悉的粒子轰击法得到这两种元素，从
原子序数可以看到类碘（也就是砹）是85，而类铯（钫）是87。在当时的实验条件下根本
适合的靶子和轰击粒子来合成类铯，而合成类碘却可以用83号铋和α粒子。因此一度钫的
发现被认为是不可能的。事实是什么呢？砹于1940年被合成，而钫的发现早在1939年的1
月9日就发表了。贝莉是如何做到了别人认为不可能的事呢？她既没有发明任何新的方法
，也没有对天然的类铯的可能来源深思熟虑和苦思冥索，她只是想起了一篇1914年就发表
的文章。该文章中指出精细纯化的样品Ac-227在不断发射β粒子的同时，也不时发出α粒
子，那就是说样品中会不断累积质子数为87，质量数为223的原子，那不正是类铯吗？因
此贝莉的工作就成了用化学分析方法证明这是一种新元素。她花费了几个月的时间研究该
原子的性质，令人信服地说明钫的一切特征与铯类似。于是第87号元素诞生了，贝莉为了
纪念自己的祖国，将之命名为钫（Francium）。它诞生的过程是那么的简单，以至于用人
工方法试图合成之的努力在十多年后才成功。方法是巧妙的，用高能量质子轰击U-238在
短暂的融合后，核爆炸了，放出6个质子和21个中子后，剩下的就是钫的另一个同位素
Fr-212。遗憾的是，在至今合成和发现的钫的41个同位素中，没有长寿的，最长寿的就是
自然界中唯一存在的，也是贝莉发现的那个Fr-223,半衰期有22分钟。正因为钫的所有同
位素都是高放射性的，在地球形成后的任何时刻，地壳中钫的含量就没超过过30克（一说
是520克，其实都差不多了），而研究用的钫也都是实验室现制的。
唠叨完了钫浪漫的发现史，现在该谈谈她同样浪漫的性质了。大家都知道电负性最强的元
素是氟，但说到电正性，很多人都会说是铯。确实铯是电正性很强的碱金属，但和被称为
类铯的钫相比，那还是有差距的。只是因为钫难以制得，导致缺乏一些实验数据，所以铯
才得以如此嚣张。钫的熔点是300K，只差一点点就要成为除汞外第二个常温（25℃）下呈
液态的金属了，哎，真可惜，这个任务只能交给119号元素了。其他的性质嘛，基本上和
其他碱金属相一致，尤其是铷以后的碱金属。
至于应用，大家都知道浪漫的一大特点就是不怎么实用，可能除了核化学外，钫的用途少
得可怜，不过钫的发现使医学家有了诊断癌症的新途径，即利用放射性诊断。但这丝毫不
妨碍钫的浪漫气息，相反转瞬即逝的璀璨光芒才是最浪漫的。
下面附上钫的一些基本性质（可能比较少，见谅了）和发现者玛格丽特·凯瑟琳·贝莉的
生平。
钫（Francium）：
1. 常规：
名字：钫 符号：Fr 原子序数：87
化学分类：碱金属
族数：1 周期数：7 区：s
外观：金属光泽（从未制出过宏观可见的晶体）
相对原子量：223
核外电子排布：[Rn] 7s1
每层电子数：2,8,18,32,18,8,1
2. 物理属性：
常温相：固态
密度（室温下）： ? 1.87 g/cm?
熔点：300K
沸点：？950K
熔解热：2kJ/mol
蒸发热：65kJ/mol
蒸汽压：
P/Pa 1 10 100 1k 10k 100k
At T/k 404 454 519 608 738 946
3. 原子属性：
晶体结构：立方体中心
氧化态：1（氧化物为强碱性氧化物）
电负性：0.7（鲍林标度）
第一电离能：380kJ/mol
4. 其他属性：
磁分类：？
电阻系数：？3 ?Ω·m
导热系数：(300 K) ？15 W/(m·K)
CAS registry number：7440-73-5
5. 有意义的同位素：
同位素 天然丰度 半衰期 衰变方式 衰变释放的能量（兆电子伏特） 衰变产
物
222Fr 无 14.2min β-
2.033 222Ra
223Fr 100% 22.00min β- 1.149
221Ra
α 5.430
219At
玛格丽特·凯瑟琳·贝莉生平：
1909-1975
生于法国，在巴黎求学。在1929年获得化学工程师学位后加入巴黎镭研究所的居里实验室
，作为居里夫人的助手一直工作到1934年居里夫人逝世。1939年她独立发现了钫，填补了
碱金属系列的空白。二战以后贝莉到巴黎大学继续学习并获得了博士学位。1949年成为斯
特拉斯堡大学的讲授核化学的教授。她创立了核化学的研究中心。1962年她成为法国科学
院300年来第一位女院士。因为在1946年的一次实验中不幸被辐射所伤，最后她于1975年
因癌症逝世。
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