Úvod
Francium (Fr) je chemický prvek s protonovým číslem 87. Řadí se mezi alkalické kovy a je extrémně radioaktivní. Jedná se o druhý nejvzácnější přirozeně se vyskytující prvek na Zemi. Kvůli jeho obrovské nestabilitě – nejstabilnější izotop má poločas rozpadu jen 22 minut – nebyl nikdy izolován ve viditelném množství. Předpokládá se, že by se jednalo o vysoce reaktivní, stříbřitě bílý kov. V přírodě se v nepatrných, prchavých stopách nachází v uranových rudách jako produkt rozpadu aktinia. Pro výzkum se vyrábí uměle.
Vlastnosti
Francium (Fr) je nejtěžší alkalický kov s protonovým číslem 87. Jedná se o nejvíce elektropozitivní a nejméně elektronegativní prvek periodické tabulky. Je extrémně radioaktivní a všechny jeho izotopy jsou nestabilní. Nejstabilnější izotop, francium-223, má poločas rozpadu pouhých 22 minut. Kvůli této nestabilitě a intenzivnímu teplu uvolňovanému při vlastním rozpadu nebylo nikdy získáno ve viditelném množství. Jeho fyzikální vlastnosti, jako bod tání a varu, jsou proto pouze teoreticky odhadovány. Předpokládá se, že by mělo stříbřitě bílou barvu. Chemicky by se chovalo mimořádně reaktivně, explozivně by reagovalo s vodou.
Vznik názvu
Prvek objevila v roce 1939 francouzská fyzička Marguerite Pereyová. Jako studentka Marie Curie jej pojmenovala na počest své vlasti, Francie (francouzsky France), kde byl objev učiněn na pařížském Institutu Curie. Původně navrhovala název „catium“, ale nakonec byl přijat název francium.
Objev
Existenci francia předpověděl již Dmitrij Mendělejev, který pro něj nechal volné místo a nazval ho „eka-cesium“. Po několika neúspěšných a mylných ohlášeních objevu byl tento prvek definitivně identifikován až v roce 1939. Objevila ho francouzská chemička Marguerite Perey v pařížském Curieově institutu. Při studiu radioaktivního rozpadu aktinia-227 si všimla, že malá část jader se nerozpadá očekávaným beta rozpadem, nýbrž alfa rozpadem, čímž vzniká neznámý prvek. Po ověření jeho chemických vlastností, které odpovídaly těžkému alkalickému kovu, ho pojmenovala na počest své vlasti, Francie.
Výskyt v přírodě
Francium je druhý nejvzácnější prvek přirozeně se vyskytující v zemské kůře, hned po astatu. Nachází se pouze v ultramikroskopických množstvích v uranových a thoriových rudách. Nevytváří žádná stabilní ložiska, protože neustále vzniká a téměř okamžitě se zase rozpadá. Je produktem vzácného alfa rozpadu aktinia-227, které je součástí rozpadové řady uranu-235. Celkové množství francia na celé planetě se v jakýkoli okamžik odhaduje na méně než 30 gramů. Pro vědecké účely se proto získává výhradně umělou výrobou ozařováním radia neutrony nebo bombardováním thoria protony.
Využití
Francium, kvůli své extrémní radioaktivitě a neuvěřitelně krátkému poločasu rozpadu, nemá žádné komerční ani průmyslové využití. Jeho nejstabilnější izotop existuje pouhých dvaadvacet minut, což znemožňuje jeho hromadění a praktickou manipulaci. Jediné potenciální uplatnění leží v oblasti vysoce specializovaného vědeckého výzkumu, například při studiu atomové struktury a fundamentálních interakcí, avšak i zde je jeho role zanedbatelná. V přírodě se francium nevyskytuje v žádné stabilní formě, která by plnila biologickou či geologickou funkci. Vzniká pouze jako pomíjivý meziprodukt v rozpadových řadách uranu a thoria, kde existuje jen prchavý okamžik.
Sloučeniny
Vzhledem k extrémní nestabilitě franciových jader nebyly nikdy připraveny jeho sloučeniny v makroskopickém množství. Jejich existence je tedy převážně teoretická a studovaná pomocí radiochemických technik v ultramikroskopických měřítkách. Předpokládá se, že by francium tvořilo silně iontové soli, jako je chlorid francný (FrCl) nebo fluorid francný (FrF), které by byly vysoce rozpustné ve vodě. Hypotetický hydroxid francný (FrOH) by byl nejsilnější známou zásadou. V přírodě se žádné sloučeniny franciu nevyskytují, protože jeho atomy se rozpadají mnohem dříve, než stačí vytvořit stabilní chemickou vazbu s jinými prvky.
Zajímavosti
Francium je prvkem s nejnižší elektronegativitou ze všech známých prvků, což znamená, že má největší tendenci odevzdat svůj valenční elektron a vytvořit kladný iont. Je tak nejvíce elektropozitivním prvkem. Jeho fyzikální vlastnosti, jako je teplota tání, nebyly nikdy přímo změřeny. Teoretické výpočty naznačují, že by mohlo být kapalné již při pokojové teplotě. Jakýkoli makroskopický vzorek by však okamžitě generoval tolik tepla ze svého vlastního radioaktivního rozpadu, že by se okamžitě vypařil. Odhaduje se, že v celé zemské kůře se v daný okamžik nachází méně než 30 gramů franciu.
