Elemento químico · metal alcalino
Francio
Elemento extremadamente raro y radiactivo. Se forma en la desintegración del actinio. Su uso práctico es limitado debido a su inestabilidad.
Propiedades rápidas
- Nº atómico
- 87
- Peso atómico
- 223
- Grupo
- 1
- Periodo
- 7
- Estado
- sólido
- Bloque
- S
- Valencia
- +1
- Tipo
- metal alcalino
Qué es el francio
El francio es un elemento químico extremadamente raro y radiactivo que pertenece a la familia de los metales alcalinos. Es apreciado por su inestabilidad, ya que es uno de los elementos menos abundantes en la corteza terrestre. Destaca por su uso en investigaciones científicas, aunque su corta vida media limita su aplicación práctica.
Para qué sirve el francio
Investigación científica
El francio se utiliza principalmente en investigaciones científicas para estudiar las propiedades de los metales alcalinos y sus interacciones. Su radiactividad lo hace útil en experimentos de física nuclear y en la investigación de la estructura atómica.
Fuente de radiación
Aunque no es común, el francio puede ser utilizado como una fuente de radiación en ciertos tipos de experimentos. Sin embargo, su uso está restringido debido a su escasez y radiactividad.
Estudios de espectroscopía
El francio se ha empleado en estudios de espectroscopía para entender mejor las interacciones atómicas y las transiciones electrónicas, proporcionando datos valiosos sobre la estructura atómica.
Datos del francio
- Número atómico (Z)
- 87
- Masa atómica
- 223 u
- Punto de fusión
- 27 (estimado) °C
- Punto de ebullición
- 677 (estimado) °C
- Densidad
- ~2,48 g/cm³ (estimada)
- Electronegatividad (Pauling)
- 0,79
- Radio atómico
- 260 pm
- Energía de 1ª ionización
- 380 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- 47 (estimada) kJ/mol
- Estructura cristalina
- cúbica centrada en el cuerpo (BCC, predicha)
- Color / aspecto
- plateado (predicho, nunca observado en cantidad macroscópica)
- Origen del nombre
- en honor a Francia, país natal de su descubridora Marguerite Perey
- Descubrimiento
- 1939 · Marguerite Perey (Instituto Curie) (Francia)
Propiedades del francio
Propiedades físicas
El francio es un metal alcalino con un aspecto metálico plateado brillante. Es extremadamente denso y tiene un punto de fusión muy bajo en comparación con otros metales. Debido a su radiactividad, no se han podido medir con precisión sus propiedades físicas completas.
Propiedades químicas
Químicamente, el francio es altamente reactivo, similar a otros metales alcalinos. Reacciona violentamente con el agua y el aire, formando hidróxidos y óxidos. Su estado de oxidación más común es +1. Debido a su radiactividad, es un elemento peligroso y su manejo requiere precauciones especiales.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del francio es:
[Rn] 7s¹
En notación desarrollada completa:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s¹
El francio distribuye sus 87 electrones siguiendo las reglas de Aufbau, Hund y el principio de exclusión de Pauli. Los electrones del último nivel energético (los electrones de valencia) son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
Estados de oxidación y valencias del francio
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| +1 | FrCl, FrOH (predichos por analogía con Cs) | único; nunca observado en macroescala |
Si lo que necesitas es formular, en la página de la valencia del francio está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del francio
El francio fue descubierto en 1939 por la química francesa Marguerite Perey en el Instituto Curie de París. Perey identificó el elemento mientras estudiaba las desintegraciones del actinio. El nombre 'francio' fue elegido en honor a Francia, su país de origen. Fue el último elemento descubierto en la naturaleza antes de que comenzara la era de los elementos sintéticos. Su descubrimiento ayudó a completar la familia de los metales alcalinos en la tabla periódica.
Cómo se obtiene el francio
El francio no se obtiene en cantidades macroscópicas: la masa total de francio en toda la corteza terrestre, en cualquier momento, se estima en unos 30 gramos y en estado de equilibrio dinámico. El Fr-223 natural aparece en cantidades de trazas como producto de la cadena de desintegración del Ac-227 (serie U-235). Para experimentos se produce artificialmente bombardeando Au-197 con iones de O-18 en aceleradores como el de Stony Brook (EE.UU.), aislando luego unos pocos miles de átomos en trampas magnetoópticas para espectroscopía láser.
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| FrOH | Hidróxido de francio | Un compuesto que se forma cuando el francio reacciona con el agua. |
| FrCl | Cloruro de francio | Se forma al reaccionar francio con cloro, aunque es altamente inestable. |
| Fr2O | Óxido de francio | Un compuesto hipotético que resultaría de la reacción del francio con oxígeno. |
Dónde se encuentra el francio
El francio es uno de los elementos más escasos en la naturaleza. Se encuentra en trazas en minerales de uranio y torio debido a la desintegración del actinio. No se encuentra en cantidades apreciables en la corteza terrestre y no se encuentra en seres vivos. En laboratorios, se produce en pequeñas cantidades para investigación mediante bombardeo nuclear.
Isótopos del francio
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| Fr-223 | 223,0197 u | trazas naturales | 22,00 min |
| Fr-221 | 221,0142 u | — | 4,8 min |
| Fr-212 | 212,0961 u | — | 20,0 min |
| Fr-210 | 210,0875 u | — | 3,18 min |
| Fr-218 | 218,0076 u | — | 1 ms |
Curiosidades sobre el francio
-
El francio es tan raro que se estima que solo hay unos 30 gramos en toda la corteza terrestre en un momento dado.
-
Tiene una vida media extremadamente corta, con su isótopo más estable, el francio-223, decayendo en poco más de 22 minutos.
-
Debido a su escasez y radiactividad, nunca se ha podido observar una muestra macroscópica de francio puro.
El francio en la tabla periódica
- Tipo: metal alcalino.
- Grupo: grupo 1 (metales alcalinos).
- Periodo: 7.
- Bloque: S (el último electrón se aloja en un orbital de tipo s).
- Valencia principal: +1.
Compara con el resto de metales alcalinos o con los elementos del periodo 7.
Diferencias entre francio y cesio
Francio y cesio son los dos metales alcalinos más pesados, ambos en el grupo 1 con valencia +1. Pero las similitudes terminan ahí. El cesio es estable (Cs-133, 100 % natural) y abundante: se produce comercialmente y se usa en relojes atómicos que definen el segundo del SI. El francio, en cambio, solo existe en trazas radiactivas: su isótopo más estable (Fr-223) tiene una vida media de 22 minutos. Nunca se ha aislado una muestra visible. Tampoco se sabe si sería el alcalino más reactivo (lo sería en teoría, pero efectos relativistas podrían modificarlo).
Consulta también la ficha completa del cesio (Cs).
Otros elementos del grupo 1 (metales alcalinos)
Otros elementos del periodo 7
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Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
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⚠Decir que el francio es el elemento más reactivo de los alcalinos.
Por extrapolación de tendencias periódicas, debería ser el alcalino más reactivo, pero nunca se ha podido comprobar experimentalmente porque jamás se han aislado cantidades macroscópicas. Además, los efectos relativistas en los orbitales 7s podrían reducir esa reactividad esperada. Lo correcto es decir que el cesio es el más reactivo medido.
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⚠Pensar que el francio no existe en la Tierra.
Existe en cantidades infinitesimales (~30 g totales) como producto natural de la desintegración del Ac-227 en minerales de uranio. No es sintético en sentido estricto, aunque su detección requiere instrumentación nuclear.
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⚠Confundir el francio con la unidad física (Fr, franklin).
El símbolo Fr en química es francio. El franklin (también Fr) es una antigua unidad de carga eléctrica del sistema CGS, sin relación con el elemento. En química y tabla periódica, Fr siempre es francio.
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⚠Atribuir el descubrimiento a los esposos Curie.
Lo descubrió Marguerite Perey en 1939, alumna de Marie Curie en el Instituto del Radio de París, mientras purificaba muestras de actinio. Fue la última en descubrir un elemento natural en la Tierra y la primera mujer en entrar en la Academia de Ciencias francesa.