Франций

Франций, подобно фтору, своеобразный «химический полюс» периодической системы Менделеева. Если фтор самый активный неметалл, то франций по своей химической активности не должен иметь равных среди всех известных металлов.

Но франций удивителен не только своими химическими свойствами. Необычна и его биография, которая напоминает приключенческую повесть. В земных минералах он содержится в столь ничтожных количествах, что эпитет «редкий» для характеристики его распространенности не подходит. Франций — редчайший, скорее даже ультраредчайший, элемент нашей планеты. Выделить природный франций дороже, чем приготовить элемент искусственно.

...Сто лет назад он был назван экацезием. Под таким именем предсказал его существование Менделеев. Шли годы. Элементы, предсказанные великим русским химиком, обнаруживались в природе. Они заполняли пустовавшие клетки периодической системы. А клетка под № 87 оставалась незанятой. И ученые никак не могли объяснить, почему экацезий так упорно сохраняет свое инкогнито.

Когда было открыто явление радиоактивности, появилась возможность дать такое объяснение. Ученые рассуждали: экацезий, как и его соседи по таблице, должен быть элементом радиоактивным, притом в очень сильной степени, т. е. иметь чрезвычайно короткую продолжительность жизни. А потому, заключали ученые, его нет на Земле. Просто он уже давным-давно распался, превратившись в более долгоживущие элементы.

Это, казалось бы, очевидное объяснение тут же порождало резонный вопрос: а почему, собственно, экацезий должен быть менее устойчивым, чем соседние с ним полоний и радон, радий и актиний? Почему природа сделала самый тяжелый щелочной металл таким нежизнеспособным? Вопрос не получал ответа. Тем временем физики и химики тщательно разобрались в запутанной ситуации, которая возникла в результате открытия 30 с лишним радиоактивных веществ (см. ст. «Рождение, жизнь и смерть химических элементов»). Все эти вещества были сгруппированы в радиоактивные семейства, возникло четкое представление об изотопах. Но ни в одном из трех семейств не находилось места для изотопов экацезия.

Величественный памятник в честь покорителей космоса в Москве. Сооружен из титана — самого стойкого металла. Пройдут тысячелетия, но они не оставят ни малейшего следа на блестящей поверхности обелиска.

Тогда появилась новая версия: по удивительной прихоти природы элемент № 87, возможно, и не является радиоактивным. Значит, он должен существовать на Земле, правда, в очень незначительных количествах. На страницах научных журналов время от времени стали мелькать короткие заметки о том, что экацезяи якобы удалось обнаружить. Вслед за ними появились столь же короткие, но весьма решительные опровержения.

...В 1925 г. английский ученый С. Фриенд отправился в экспедицию на Мертвое море. Воды этого водоема отличаются наивысшей концентрацией растворенных солей, преимущественно хлоридов и сульфатов щелочных металлов. Фриенд тайно надеялся, что воды Мертвого моря могут оказаться уникальным резервуаром загадочного экацезия. Но ни в одной из нескольких сотен исследованных проб воды ученый не обнаружил даже следов этого элемента.

В начале 30-х годов научной сенсацией стали работы американского физика Ф. Эллисона. Он недвусмысленно заявлял, что благодаря изобретенному им новому, чрезвычайно чувствительному методу анализа проблема экацезия разрешилась. Неведомый элемент удалось обнаружить. В 87-й клетке таблицы появился символ Vi. «Виргинии» — такое название дал Эллисон элементу. А спустя короткое время выяснилось, что Виргинии — это не более чем игра воображения.

...Теперь в любой энциклопедии, в любом учебнике по химии читаем: франций (порядковый № 87) открыт в 1939 г. французским ученым Маргаритой Пере. Кстати сказать, это третий случай, когда честь открытия нового элемента выпала женщине (раньше Мария Кюри открыла полоний и радий, Ида Ноддак — рений).

Но чтобы понять, как все же Пере удалось наконец поймать неуловимый элемент, нам придется вернуться на много лет назад. В 1914 г. три австрийских радиохимика — С. Мейер, Г. Гесс и Ф. Панет — занялись изучением радиоактивного распада изотопа актиния с массовым числом 227. Про него было известно, что он входит в семейство актино-урана и испускает бета^--частицы; следовательно, продуктом его распада является торий. Однако у ученых мелькали смутные подозрения, что актиний-227 в редких случаях испускает также и а-частицы. Иными словами, здесь наблюдается один из примеров радиоактивной «вилки». Легко сообразить: в ходе такого превращения должен образовываться изотоп элемента № 87. Мейер и его коллеги действительно наблюдали а-частицы. Требовались дальнейшие исследования, но они были прерваны первой мировой войной.

Маргарита Пере шла по тому же пути. Но в ее распоряжении были более чувствительные приборы, новые, усовершенствованные методы анализа. Поэтому-то и сопутствовал ей успех. Франций нередко относят к числу искусственно синтезированных элементов. Мы убедились, что подобное мнение ошибочно. Все-таки впервые элемент был обнаружен в природе. Это изотоп франция-223. Его период полураспада составляет всего 22 мин. Становится понятным, почему франция так мало на

Земле. Во-первых, из-за своей недолговечности он не успевает концентрироваться в сколь-либо заметных количествах, а во-вторых, сам процесс его образования отличается невысокой вероятностью: всего 1,2% ядер актиния-227 распадается с испусканием а-частиц. В связи с этим франций выгоднее приготовлять искусственным путем. Уже получено (1972) 20 изотопов франция, и самый долгоживущий из них — франций-223. Работая с совершенно ничтожными количествами солей франция, химики сумели доказать, что по своим свойствам он чрезвычайно похож на цезий.

Еще никто не держал в руках хотя бы крупицы металлического франция. И пока неизвестно, удастся ли ученым найти способ быстрого приготовления 87-го элемента в относительно больших количествах. Поэтому различные свойства металла удается определять лишь косвенно, а то и с помощью теоретических расчетов. Например, можно уверенно сказать, что после ртути франций — самый легкоплавкий металл. Правда, пока нельзя говорить о точном значении его температуры плавления: по одним данным она равна 20° С, а по другим — даже 8° С (!). Скорее всего при комнатной температуре франций является жидкостью. Хранить такую жидкость на воздухе было бы не только бессмысленно, нo и небезопасно. Окисление металла должно протекать чрезвычайно бурно. Ученые вычислили и плотность франция; она около 2500 кг/м³. Значит, он — самый тяжелый из щелочных металлов. Атомный радиус франция имеет наибольшее значение в этой группе. Поэтому франций исключительно легко расстается со своим единственным валентным электроном. Здесь и кроется причина его высочайшей химической активности.

В практической деятельности человека почти каждый химический элемент играет ту или иную роль. О франции пока можно говорить лишь в будущем времени. Используются только радиоактивные свойства его изотопов. Например, для определения содержания актиния в природных минералах. Интересны перспективы применения франция в биологических исследованиях, в частности для раннего установления раковых заболеваний. Ученые доказали, что франций интенсивно накапливается в опухолях. Он помогает распознать страшную болезнь в самом ее начале.

перейти к началу страницы