Úvod
Francium (Fr) je vysoko rádioaktívny chemický prvok a najťažší známy alkalický kov. Jeho protónové číslo je 87 a v periodickej tabuľke patrí do 1. skupiny. Je to druhý najvzácnejší prvok v zemskej kôre. Kvôli extrémnej nestabilite a krátkemu polčasu rozpadu (najstabilnejší izotop má len 22 minút) nebol nikdy pozorovaný voľným okom vo väčšom množstve. Predpokladá sa, že by mal vzhľad lesklého reaktívneho kovu. V prírode sa v stopových množstvách nachádza v uránových rudách, kde vzniká rozpadom aktínia. Umelo sa vyrába v laboratóriách.
Vlastnosti
Francium (Fr) je najťažší alkalický kov s protónovým číslom 87. Je extrémne rádioaktívny, pričom všetko teplo z jeho rádioaktívneho rozpadu by okamžite odparilo akúkoľvek viditeľnú vzorku. Jeho najstabilnejší izotop, francium-223, má polčas rozpadu len 22 minút. Má najnižšiu elektronegativitu a najväčší atómový polomer zo všetkých známych prvkov. Fyzikálne vlastnosti ako bod topenia sú len odhadované. Chemicky ide o najreaktívnejší a najviac elektropozitívny kov, ktorý s vodou reaguje mimoriadne explozívne. V zlúčeninách vytvára výhradne katióny s nábojom +1.
Pôvod názvu
Názov prvku je odvodený od Francúzska (France), vlasti jeho objaviteľky. V roku 1939 ho objavila francúzska fyzička Marguerite Perey v Curieho inštitúte v Paríži. Pomenovaním si chcela uctiť svoju domovskú krajinu, podobne ako si Marie Curie-Skłodowská uctila Poľsko pri pomenovaní prvku polónium.
Objav
Francium objavila v roku 1939 francúzska fyzička Marguerite Perey v Curieho inštitúte v Paríži, čím naplnila predpoveď o existencii prvku „eka-cézium“. Počas štúdia rozpadu aktínia-227 identifikovala neznámy produkt, ktorý nevykazoval vlastnosti očakávaných prvkov. Perey dokázala, že tento nový prvok má chemické vlastnosti alkalického kovu, čím ho zaradila pod cézium v periodickej tabuľke. Pôvodne ho navrhovala nazvať „catium“, no nakoniec zvolila názov francium na počesť svojej rodnej krajiny. Ide o posledný prvok, ktorý bol objavený v prírode a nebol prvýkrát umelo syntetizovaný.
Výskyt v prírode
Francium je extrémne vzácny prvok. V zemskej kôre sa v ktoromkoľvek danom okamihu nachádza odhadom menej ako 30 gramov tohto prvku. Jeho prítomnosť je výlučne dôsledkom alfa rozpadu aktínia-227, ktorý sa v malých množstvách vyskytuje v uránových a tóriových rudách. Vzhľadom na jeho obrovskú nestabilitu a extrémne krátky polčas rozpadu je akákoľvek komerčná ťažba úplne nemožná. Pre vedecké účely sa preto francium vyrába umelo, ostreľovaním rádia neutrónmi v jadrových reaktoroch alebo bombardovaním tória protónmi. Tieto metódy produkujú len nepatrné, rýchlo sa rozpadajúce množstvá.
Využitie
Francium nemá žiadne komerčné využitie. Jeho extrémna nestabilita a vysoká rádioaktivita bránia akémukoľvek praktickému nasadeniu. Jediné jeho využitie je v oblasti základného vedeckého výskumu, kde sa syntetizuje v nepatrných množstvách v časticových urýchľovačoch. Tieto atómy okamžite podliehajú rozpadu, no ich krátka existencia umožňuje vedcom študovať atómové štruktúry a subatomárne interakcie. Experimenty sa zameriavajú na jeho spektrálne vlastnosti alebo správanie v magnetických poliach, čím prispievajú k pochopeniu teórie ťažkých prvkov. V prírode sa vyskytuje iba stopovo ako prechodný produkt rozpadu aktínia v uránových rudách, neplniac žiadnu známu biologickú či geologickú funkciu.
Zlúčeniny
Vzhľadom na extrémny rádioaktívny rozpad nebolo možné izolovať žiadne makroskopické množstvo zlúčenín francia. Všetky jeho zlúčeniny tak existujú len teoreticky alebo boli pozorované v extrémne malých množstvách počas rádiochemických experimentov. Predpokladá sa, že francium, ako najťažší alkalický kov, by tvorilo výhradne iónové zlúčeniny, v ktorých sa vyskytuje v oxidačnom stave +1. Jeho soli, ako napríklad teoretický chlorid francný (FrCl) alebo hydroxid francný (FrOH), by boli extrémne rozpustné vo vode a chemicky veľmi podobné zlúčeninám cézia. Ľuďmi produkované zlúčeniny vznikajú len ako vedľajší produkt jadrových reakcií. V prírode sa zlúčeniny netvoria, pretože atómy sa rozpadnú skôr, než stihnú vytvoriť stabilnú chemickú väzbu.
Zaujímavosti
Francium je prvkom s najnižšou hodnotou elektronegativity, čo z neho robí najviac elektropozitívny prvok v periodickej tabuľke. To znamená, že jeho atómy majú najsilnejšiu tendenciu stratiť svoj jediný valenčný elektrón a vytvoriť kladný ión. Je to druhý najvzácnejší prvok prirodzene sa vyskytujúci v zemskej kôre; odhaduje sa, že v ktoromkoľvek okamihu sa na celej planéte nachádza menej ako 30 gramov. Keby sa podarilo zhromaždiť viditeľné množstvo pevného francia, teplo generované jeho intenzívnym rádioaktívnym rozpadom by ho okamžite vyparilo. Jeho najstabilnejší izotop má polčas rozpadu iba 22 minút.
