Сторінка
4

Франций

Отже, францій одержаний, але робота з ним тільки починається: адже його треба витягти з золота й очистити від усіх інших осколків розпаду атомних ядер, а вже потім піддати детальному дослідженню. Усе це треба проробити воістину з «космічною» швидкістю, оскільки період напіврозпаду ізотопу францію, який одержують при «обстрілі» золота, лише 19 хвилин.

Спочатку фольгу розчиняють у «царській горілці» і за допомогою спеціальних «золотоуловлювачів» видаляють весь дорогоцінний (але зовсім зайвий у даній ситуації) метал. Тепер треба переконатися, що ця операція пройшла успішно: електронні прилади, в основі роботи яких лежить метод мічених атомів, категорично «заявляють», що в розчині немає жодного атома золота. Але все ще не вилучені інші домішки. Якщо вони залишаться, то досліджувати францій безглуздо, тому що картина може бути перекручена і вчені отримають неправдиву інформацію. А відпущений час невблаганно скорочується.

Позбавлений золота розчин кілька разів проганяють крізь колонку, що заповнена речовиною, що жадібно поглинає всі зайві продукти ядерних реакцій і пропускає лише францій. І ось нарешті очищення закінчене. Крапельку розчину розміщають у поглиблення на тефлоновій пластинці й опромінюють могутнім потоком інфрачервоних променів. Через кілька секунд від краплі нічого не залишається. Але випарувався тільки розчин, а атоми францію повинні «лежати» на пластинці. Щоб переконатися в цьому, її вставляють у камеру чутливого приладу, де створюється вакуум, і крихітна неонова лампочка сигналізує про те, що францій є. Але чому горить лише одна з багатьох лампочок? Це означає, що францій чистий. Якби до нього приєднались сторонні атоми, то загорілися би й інші лампочки. Але, на щастя, непотрібної ілюмінації немає – можна приступати до хімічного дослідження францію. А на цю завершальну і, мабуть, найвідповідальнішу стадію експерименту відведені лічені хвилини, інакше від францію залишаться лише спогади. Не випадково вчені в жарт називають такі досліди «хімією на бігу».

Найбільш зручна і швидка методика виділення ізотопів францію з опроміненого золота розроблена радянськими радіохіміками Н. Мальцевою і М. Шалаєвським. Францій екстрагують нітробензолом у присутності тетрафенілборату зі стовпчика, заповненого силікагелем.

За допомогою всіх цих методів отримано 18 ізотопів францію з масовими числами від 203 до 213 і від 218 до 224.

За роки, що пройшли з часу відкриття францію, пророблено безліч дослідів, виконані сотні розрахунків. Сьогодні науці відомі основні фізичні і хімічні властивості цього елемента. Його густина 1,87 г/см3, температура кипіння приблизно 670°С, а от у відношенні точки плавлення францію у вчених немає єдиної точки зору. Справа в тім, що вимірити цю температуру поки що не вдається, оскільки наука не в змозі синтезувати францій у вагових кількостях; інакше кажучи, було б що плавити, тоді було б і що вимірювати. Правда, сьогодні радіохіміки вміють працювати і з так званими субмікроскопічними кількостями речовини (так, маса вперше отриманого в металічному стані берклію складала всьго п’ять мільйонних часток грама). Але і тоді результати визначення температури плавлення францію не можна було б вважати точними, тому що чим менше розмір часток речовини, тим нижче точка його плавлення (наприклад, частки золота розміром 0,01 мікрона плавляться не при 1063°С, як властиво золоту, а лише при 887°С).

Тому шукану характеристику францію вчені одержують лише теоретично – шляхом зіставлення властивостей інших лужних металів, з’ясування існуючого між ними взаємозв'язку й екстраполяції, тобто продовження встановленої графічної залежності в область, для якої немає експериментальних даних. Але цей шлях не дає настільки точних результатів, як сучасні способи виміру температури. Звідси і розбіжності, що залежать від того, які теоретичні передумови покладені в основу розрахунку.

Хімічні властивості

Теоретично францій повинен бути практично повним хімічним аналогом своїх найближчих сусідів по групі лужних металів – цезію та рубідію. Зокрема, його ступінь окислення у сполуках завжди має становити +1, а сам елемент в металічному стані має бути найактивнішим з усіх металів.

Усі досліди по вивченню хімічних властивостей францію проводилися, звісно, з ультрамалими кількостями цього елемента. У розчинах було лише 10–13 – 10–9 г францію. При таких концентраціях можуть стати важливими процеси, про які ми звичайно забуваємо, маючи справу з макрокількостями речовини. Наприклад у цих умовах радіоактивний ізотоп може «втратитися» з розчину, адсорбувавшись на стінках посудин, на поверхні осадів, на можливих домішках… Тому, здавалося б, вивчаючи властивості францію, варто оперувати більш концентрованими розчинами. Але в цьому випадку виникають нові труднощі через процеси радіолізу й іонізації.

І все-таки, незважаючи на всі труднощі, отримані деякі достовірні дані про хімічні властивості францію. Найбільш повно вивчено осадження францію з різними нерозчинними сполуками. Він випадає з розчину разом із хлороплатинатами цезію і рубідію Cs2PtCl6 і Rb2PtCl6, хлоровісмутатом Cs2BiCl6, хлоростаннатом Cs2SnCl6 і хлороантимонатом цезію Cs2SbCl6 ∙ 2,5 H2O, а також вільними гетерополікислотами – кремневольфрамовою і фосфорновольфрамовою.

Францій легко адсорбується на йонообмінних смолах (сульфокатіонітах) з нейтральних і слабокислих розчинів. За допомогою цих смол легко відокремити францій від більшості хімічних елементів. От, мабуть, і всі успіхи.

Використання

Звичайно, говорити про хоч якесь практичне застосування в техніці й виробництві речовини, тривалість «життя» якої становить близько 22 хв, не доводиться, проте певні завдання в науці францій вже виконує.

Ізотоп 223Fr знаходить обмежене застосування – для визначення 227Ac по β-випроміненню дочірнього 223Fr, а також для дослідження міграції іонів важких лужних металів у біологічних об'єктах.

Характерне для францію випромінювання дозволяє, наприклад, швидко визначити, чи є в тих чи інших природних об'єктах його «прабатько» актиній.

Для медицини безсумнівний інтерес представляє здатність францію накопичуватися в пухлинних тканинах, причому (що особливо важливо) навіть на початкових стадіях захворювання. Завдяки цьому елемент можна використовувати для ранньої діагностики саркоми. Такі досліди вже успішно проведені на пацюках. Майбутнє безсумнівно розкриє й інші «здібності» францію, а поки .

Список використаної літератури