Frâncio

O frâncio é um elemento químico radioativo, pertencente ao grupo dos metais alcalinos, muito instável e de uso comercial inviável. O composto é considerado o segundo mais raro do mundo, pois, apesar de terem sido criadas técnicas que possibilitam sintetizá-lo em laboratório, o isótopo com maior tempo de meia-vida encontrado nele é o Fr-223, que dura aproximadamente 22 minutos.

Foi, por muitos anos, foco de investigação por cientistas que reconheciam existir uma partícula com número atômico 87, mas que não tinham evidências concretas para afirmar essa existência nem conhecimento de outras propriedades desse composto hoje chamado de frâncio — o qual foi descoberto por Marguerite Perey, no Instituto do Rádio, criado por Marie Curie.

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História do frâncio

As hipóteses de descoberta de um elemento com número atômico 87 começaram em 1870, com o cientista Dimitri Mendeleev. Em 1925, o químico russo D. K. Dobroserdov documentou suas descobertas sobre o elemento 87 baseado na detecção de uma baixa radioatividade provinda de uma amostra de potássio.

Depois desses, muitos outros cientistas disseram-se pioneiros da descoberta pautados em observações de emissão de radiação, espectros, e outra análises e hipóteses incertas demais para determinar ou não a existência do elemento 87.

Em 1914 a pesquisa de Stefan Meyer, Viktor F. Hess e Friedrich Adolf Paneth estudava uma amostra enriquecida de Actínio (²²⁷Ac). Eles estavam próximos de uma descoberta real, mas foram interrompidos pela Primeira Guerra Mundial.

Vinte cinco anos depois, no Instituto do Rádio, Marguerite Perey, que foi assistente da cientista Marie Curie, analisando uma amostra de Actínio (²²⁷Ac), identificou uma emissão radioativa de partículas beta em uma espécie com meia-vida de duração estimada de 20 min. Foi a primeira cientista a precisar propriedades químicas do que hoje reconhecemos como frâncio. O elemento ganhou esse nome em homenagem à França, pais natal de Perey. 

Onde o frâncio é encontrado?

O frâncio é produto do decaimento radioativo do urânio. Na natureza podemos encontrar fragmentos de frâncio em minerais de urânio. Podem ser sintetizados isótopos do frâncio em laboratório por reações de bombardeamento nuclear dos elementos Actínio (²²⁷Ac) ou Tório (²³²Th), processo proposto pelo Stony Brook Physics.

Propriedades do frâncio

O frâncio é o último elemento do grupo de metais alcalinos, família 1A. Trata-se de um elemento eletropositivo que possui 223,0197 u de massa atômica e 87 prótons. Suas características físico-químicas assemelham-se as dos demais metais alcalinos. É um metal paramagnético, ou seja, orienta seu campo magnético na presença de um ímã.

O ponto de fusão do frâncio é 26,85 °C e o ponto de ebulição é 676,85 °C. Apesar do ponto de fusão ser relativamente baixo, o elemento pode ser encontrado no estado sólido em condições normais de pressão e temperatura. O frâncio é um elemento altamente radioativo, haja vista que foram catalogados 41 isótopos, sendo que o mais estável é o ²²³Fr, com meia-vida de 22 minutos, depois desse período, temos como produto de decaimento o rádio (²²³Rd) e o ástato (²¹⁹At).

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Distribuição eletrônica do frâncio

A distribuição dos 87 elétrons que o frâncio tem em seu estado elementar pelo diagrama de Pauling fica da seguinte forma:

Observe que, em sua camada mais externa, a camada de valência 7, temos apenas um elétron, característica dos elementos da família 1A.

Aplicações do frâncio

A única aplicação do elemento tem sido em pesquisas científicas do ramo biológico e químico-físico, visto que a sua instabilidade torna-o de difícil acesso e com curta vida útil.

Resumo sobre frâncio

• História: A hipótese da existência do elemento com número atômico 87 começou a ser estudada por cientistas em 1870, no entanto ele foi descoberto em 1939, por Marguerite Perey, no Instituto do Rádio.

• Onde pode ser encontrado: Podem ser encontrados fragmentos de frâncio em mineral de urânio, que é o primeiro elemento da série radioativa. É possível sintetizar isótopos do frâncio em laboratório por meio de uma técnica criada pelo Stony Brook Physics.
• Propriedades do frâncio: Metal alcalino, período 7, massa atômica 223,0197 u, possui 87 prótons, matéria encontrada na natureza em estado sólido, ponto de fusão em 26,85 °C e ponto de ebulição em 676,85 °C. Elemento radioativo e muito instável. Meia-vida de, no máximo, 22 minutos. Foram catalogados mais de 40 isótopos do elemento.
• Distribuição eletrônica: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s¹
• Aplicações: Não possui muitas aplicações devido à sua instabilidade e à dificuldade de obter-se quantidades significativas dele para uso e estudo.

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Exercícios resolvidos

Questão 1 - Leia as seguintes sentenças e julgue cada uma como verdadeira (V) ou falsa (F):

I – O frâncio é um elemento muito radioativo e pouco utilizado comercialmente.

II – O frâncio possui 87 prótons e, aproximadamente, 223 u de massa atômica.

III – O frâncio é encontrado abundantemente na natureza e facilmente produzido em laboratório por bombardeamento nuclear de outros elementos como Actínio (²²⁷Ac) ou Tório (²³²Th).

a) I e II são verdadeiras.

b) I e III são verdadeiras.

c) II e III são verdadeiras.

d) Todas são falsas.

e) Todas são verdadeiras.

Resolução

Alternativa A. A sentença número III está incorreta quando diz que o frâncio é um elemento abundante e de fácil produção artificial. Visto que o elemento possui alta instabilidade, não é cabível, nem em laboratório, obter-se quantidades abundantes dele. Na natureza, o frâncio está entre os três elementos mais raros do mundo.

Questão 2 - Sobre as alternativas, assinale a que estiver INCORRETA:

a) O frâncio é o elemento mais eletronegativo da tabela periódica.

b) O frâncio foi catalogado com mais de 30 isotopos.

c) Sendo produto do decaimento radioativo do ²³⁵U, na natureza pode-se encontrar partículas de frâncio em minerais de urânio.

d) Em laboratório, pode-se sintetizar o elemento frâncio pelo bombardeamento nuclear dos elementos Actínio (²²⁷Ac) ou Tório (²³²Th).

e) Em hospitais de tratamento oncológico, o frâncio é muito utilizado para tratamento de tumores, por ser um elemento altamente radioativo.

Resolução

Alternativa E. Apesar de o elemento frâncio ser altamente radioativo, ele é também muito instável, o que inviabiliza o uso medicinal.