Francio.

Elemento chimico di numero atomico 87 e peso atomico convenzionale 223 (peso dell'isotopo più stabile conosciuto, dato che non ne presenta di assolutamente stabili) e simbolo Fr. Nella tavola periodica degli elementi si colloca fra i metalli alcalini (cioè nel gruppo I, sottogruppo A) fra i quali è il più pesante; è quindi l'omologo superiore del cesio. Fu scoperto nel 1939 da Margherita Perey presso l'istituto Curie di Parigi e chiamato f. in onore della Francia. La sua esistenza era già stata predetta da Mendeleev, in base alle proprietà periodiche degli elementi; egli lo aveva chiamato ekacesio, cioè elemento che viene dopo il cesio. Si tratta di un elemento che non presenta isotopi stabili e che non ha alcun interesse industriale; ha però una notevole importanza teorica e negli studi sulla struttura della materia. ║ Stato naturale e preparazione: la Perey trovò il f. in minima quantità nei prodotti di decadimento dell'uranio-235 (l'isotopo dell'uranio che subisce la fissione spontanea) detto anche attinio-uranio. Esso presenta la seguente catena di reazioni di decadimento spontaneo:



giungendo all'attinio-227. Il primo stadio della catena è un decadimento in alfa, molto lento perché ha un periodo (tempo nel quale una certa massa di un isotopo si trasforma per metà per effetto del decadimento radioattivo) di 7,1·10⁸ anni; segue un decadimento in beta molto veloce (periodo di 25 ore) a dare protoattinio-231. Questo poi decade di nuovo in alfa (periodo di 3,2·10⁴ anni) a dare attinio-227 il quale può decadere per due vie: la maggior parte (98,8%) in beta a torio-227 e la minor parte (1,2%) in alfa a Fr-223; in entrambi i casi il periodo è di 21,8 anni. La biforcazione si può quindi scrivere:



Sia il Th-227 che il Fr-223 decadono poi ulteriormente, dando entrambi Ra-223; il primo quindi decade in alfa mentre il secondo decade in beta con un periodo di 21 minuti. Il Ra-223 decade poi con una serie di passaggi molto rapidi fino a giungere al Pb-207 che è stabile. Questa serie di decadimento dello U-235 è detta anche serie 4n + 3 oppure dell'attinio; per questo motivo il Fr-223 viene anche detto attinio-K. Anche nella serie di decadimento 4n + 1 o del nettunio artificiale, che parte da Np-237 e giunge infine al Bi-209 si forma un isotopo del f.: l'isotopo 223 Fr per effetto della reazione:



a sua volta il Fr-221 decade in alfa a dare At-217 con un periodo di 4,8 minuti. Oltre ai due isotopi del f. citati ne sono anche stati preparati degli altri per via sintetica; citiamo il 211, il 212, il 218, il 219, il 220 ed il 222. Tutti questi sono meno stabili del Fr-223 che è l'unico che esiste in natura. Appare ragionevole supporre che anche in futuro non si potranno sintetizzare isotopi del f. più stabili del Fr-223 che però ha il breve periodo di 21 minuti già visto, il più breve fra tutti gli isotopi più stabili degli elementi con numero atomico inferiore a 102; il f. è quindi il terzo elemento in ordine di instabilità fra tutti quelli della tavola periodica, naturali e sintetici. La sua quantità esistente in natura è quindi minima: esso costituisce circa l'1,3·10^-21% della crosta terrestre nella quale è il secondo elemento per ordine di rarità (dopo l'astato) fra quelli ritrovati in natura. La sua quantità complessiva nella crosta terrestre è stimata dell'ordine di alcune decine di grammi. Per la sua preparazione si possono lavorare gli elementi esausti di combustibile nucleare nei quali si trova il Fr-223 in piccola concentrazione; esso può venir recuperato per frazionamento chimico a mezzo di precipitazioni selettive oppure per cromatografia su resine scambiatrici di ioni. ║ Proprietà: ben poco si sa sulle proprietà del f., data la sua rarità e la sua bassa stabilità; molte informazioni si possono avere applicando dei ragionamenti di estrapolazione in base alle caratteristiche degli altri elementi alcalini. Le poche proprietà misurate si accordano però bene con i dati estrapolati. Il punto di fusione viene collocato fra 2 e 2,5. Il suo comportamento chimico è quello tipico dei metalli alcalini; lo ione Fr ha un raggio di 1,76 Å, il più alto di ogni possibile catione, ed ha pure il più alto equivalente elettrochimico di ogni elemento. La sua elettronegatività nella scala Pauling è 0,7 pari a quella del cesio e la minima conosciuta per un elemento. I suoi sali sono in generale molto solubili. ║ Usi: il f. non trova alcuna applicazione al di fuori degli studi avanzati sulle proprietà della materia. Anche in futuro non si può prevederne una qualsiasi applicazione significativa, data la scarsissima stabilità di tutti i suoi isotopi.