Франций (Fr) в таблице Менделеева: период, группа, масса

Теория:

Франций (Fr) в периодической системе: 7‑й период, 1‑я группа (по устаревшей классификации — IА), атомная масса [223] а.е.м.

Занимает положение в 7‑м периоде, что определяет его статус самого тяжелого и химически активного щелочного металла среди элементов главной подгруппы I группы.

Будучи химическим гомологом (аналогом) цезия, он проявляет свойства типичного металла с крайне низкой энергией ионизации.

Его поведение продиктовано наличием единственного валентного электрона на удаленной 7s-орбитали.

А его нахождение в 1‑й группе (ранее — главная подгруппа I группы) задает его ключевые параметры:

1. Постоянную валентность I.
2. Единственную возможную степень окисления +1, что характерно для всех щелочных металлов.

Структура атома подтверждается его электронной формулой (конфигурацией):

[Rn] 7s¹.

На которой наглядно можно определить его положение как завершающего представителя s-блока, находящегося под цезием и открывающего 7-й период.

Франций в таблице Менделеева можно определить на основании закона периодичности: положение в группе и периоде, а также порядкового номера / атомный номер (Z = 87).

Как определить положение Франция в Таблице Менделеева

Локация франция в таблице описывается характеристиками его нестабильного радиоактивного ядра — его «химическим аттестатом» (паспортом):

1. Порядковый номер (атомный номер).
2. Наименование (название) элемента.
3. Группа (вертикальный ряд щелочных металлов).
4. Период (горизонтальный ряд).
5. Электронное семейство (франций — s‑элемент).

Порядковый номер / атомный номер (Z = 87)

• Служит уникальным кодом элемента в ряду естественных радиоактивных металлов.
• В ядре — 87 протонов; в нейтральной оболочке — 87 электронов.
• Электронное строение: [Rn] 7s¹.

Важно: Наличие 1 электрона на внешнем 7s-подуровне делает его самым электроположительным элементом (согласно теоретическим расчетам, хотя релятивистские эффекты вносят свои коррективы).

Название и символ

• Название: «франций» (назван Маргаритой Перей в честь её родины — Франции).
• Символ: Fr.
• Примечание: Это последний элемент, обнаруженный в природе (в составе урановых руд), а не синтезированный искусственно в ускорителе.

Группа (1 / I A)

Расположен в 1‑й группе; по классической классификации — главная подгруппа I группы (подгруппа лития).

Химический потенциал:

• Валентность франция: постоянная валентность I.
• Степень окисления: всегда +1 (за исключением крайне редких условий).
• Реакционная способность: обладает колоссальной скоростью взаимодействия с водой и кислородом.

Период (7‑й)

Находится в 7‑м периоде — его электроны распределены по семи энергетическим уровням.

Влияние на свойства:

• Максимальный радиус: Имеет один из самых больших атомных радиусов в таблице, что облегчает отдачу валентного электрона.
• Релятивистский вклад: Из-за огромного заряда ядра валентный 7s-электрон движется настолько быстро, что его масса возрастает, что делает франций чуть менее активным, чем предсказывает простая экстраполяция.

Все значения элементов в полной сводной таблице параметров химических элементов (Z, Ar, Группа, Период).

Относительная атомная масса (Ar)

• Ar(Fr) ≈ [223] а.е.м. (для изотопа ²²³Fr).
• Определение: средняя масса наиболее стабильного природного изотопа.
• Стабильность: Франций чрезвычайно нестабилен. Самый долгоживущий изотоп ²²³Fr имеет период полураспада всего 22 минуты.

Все значения для всех элементов можно узнать в таблице атомных масс.

s‑Элемент (электронное семейство)

Застраивающимся является внешний s‑подуровень (7s¹).

Специфика блока: Это типичный s-металл. Его свойства полностью определяются единственным электроном, который слабо связан с ядром из-за сильного экранирования внутренними слоями.

Определение энергетических уровней Франция по Таблице Менделеева

Положение Франция (Fr) в системе Менделеева — это готовый «паспорт» его внутреннего устройства.

1. 7-й период (Количество этажей)

Франций находится в седьмой строке таблицы. Номер периода совпадает с количеством электронных слоев.

• Итог: У Франция 7 энергетических уровней.

2. Список «жильцов» (Распределение электронов)

Атомный номер Франция — 87. Его 87 электронов распределены по уровням следующим образом:

Fr ) 2 ) 8 ) 18 ) 32 ) 18 ) 8 ) 1

Для сравнения: У соседа сверху, Цезия (55), на два электронных слоя меньше, но структура внешних оболочек (…8, 1) идентична.

3. 1-я группа (Химический характер)

Франций стоит в одной колонке с Литием, Натрием и Калием.

• s-элемент: Его металлическая природа выражена максимально ярко.
• Место в блоке: Он является самым тяжелым щелочным металлом, что делает его «королем» восстановителей в химии.

Проверка знаний: Как определить франций по таблице Менделеева

Выберите три верных тезиса, которые однозначно характеризуют Франций (Fr) в структуре таблицы.

1) Порядковый номер элемента — 87.

2) Является s-элементом 1-й группы и 7-го периода.

3) Относится к семейству щелочных металлов.

4) Используется для изготовления прочных строительных балок.

5) В чистом виде находится в атмосфере в виде газа.

6) Имеет стабильные изотопы, живущие миллионы лет.

Часто задаваемые вопросы: