Frâncio (Fr)

Principais propriedades

O frâncio é o mais pesado dos metais alcalinos e o elemento natural mais instável: nenhum de seus isótopos dura mais que algumas dezenas de minutos, e o mais longevo, o frâncio-223, tem meia-vida pouco superior a vinte minutos. Por isso, nunca se reuniu material suficiente para observar o metal, e propriedades como densidade e ponto de fusão são estimadas por extrapolação da família.

Tem o átomo de maior raio entre todos os elementos e a menor eletronegatividade, ao lado do césio, o que o torna, em princípio, o metal mais reativo da tabela periódica. Efeitos relativísticos sobre seu elétron mais externo modificam ligeiramente essa tendência, e é justamente essa combinação de estrutura simples e efeitos relativísticos intensos que faz do frâncio um objeto valioso para testar a teoria atômica.

Ocorrência na natureza

Existe na natureza apenas como produto de uma ramificação minoritária do decaimento do actínio, presente em quantidades ínfimas em minerais de urânio. Como se desfaz em minutos, os átomos formados nunca se acumulam, e estimativas indicam que a crosta terrestre contenha, a cada instante, algo em torno de poucas dezenas de gramas do elemento, distribuídas por todo o planeta em átomos isolados. Nesse quesito, rivaliza com o astato como o elemento mais raro da natureza.

Processo de obtenção

Não há produção em escala nem qualquer possibilidade de haver. Extrair frâncio de minérios seria inútil, já que o material decairia antes de qualquer uso. O elemento é produzido átomo por átomo em aceleradores de partículas, pela colisão de feixes com alvos adequados, e os átomos resultantes são desacelerados e mantidos suspensos por campos magnéticos e feixes de laser em armadilhas ópticas, onde chegam a ser estudados em conjuntos de algumas centenas de milhares de átomos, quantidade absolutamente invisível.

Aplicações

O frâncio não tem nenhuma aplicação prática, e é improvável que venha a ter: sua raridade e sua meia-vida curta descartam qualquer uso industrial, tecnológico ou médico. Toda a sua importância é científica. Como possui um só elétron externo em torno de um núcleo muito grande, o frâncio amplifica os efeitos relativísticos e as contribuições da interação nuclear fraca sobre a estrutura atômica, o que o torna um sistema privilegiado para medir com precisão desvios previstos pelo modelo padrão da física de partículas. Experimentos com armadilhas de átomos de frâncio funcionam, nesse sentido, como testes de teorias fundamentais.

Riscos e precauções

Por existir apenas em quantidades incomparavelmente pequenas, o frâncio não representa risco algum para a população ou para o ambiente, e sua toxicidade química é uma questão puramente teórica. Nos laboratórios que o produzem, os cuidados são os habituais em instalações com aceleradores e material radioativo: blindagem, controle de acesso, monitoramento individual e licenciamento pela autoridade nuclear. Como em qualquer atividade com radiação ionizante, os procedimentos seguem a ficha de informações de segurança dos materiais envolvidos e a supervisão de profissionais habilitados.

História da descoberta

Marguerite Perey identificou o elemento em 1939, no Instituto do Rádio, em Paris, ao estudar com precisão o decaimento do actínio-227 e perceber uma atividade que não correspondia a nenhum produto conhecido. Ela demonstrou que se tratava do elemento de número atômico 87, o último espaço vazio entre os elementos naturais, procurado havia décadas e alvo de anúncios anteriores que não se confirmaram. Perey, que começara a carreira como assistente de laboratório de Marie Curie, tornou-se em 1962 a primeira mulher eleita para a Academia de Ciências da França.

Origem do nome

De França, país de sua descobridora e sede do laboratório onde foi identificado. Perey havia proposto inicialmente o nome cátio, em referência ao caráter fortemente catiônico do elemento, mas a sugestão foi substituída pela homenagem geográfica.

Isótopos relevantes

Todos os isótopos são radioativos e de meia-vida curta; ²²³Fr é o mais longevo, com pouco mais de vinte minutos.

Isótopos são átomos do mesmo elemento com quantidades diferentes de nêutrons. Eles compartilham o comportamento químico, mas diferem em massa e em estabilidade nuclear. Veja a definição no glossário.

Curiosidades

• Foi o último elemento a ser descoberto na natureza; todos os identificados depois dele foram obtidos primeiro em laboratório.
• Seus átomos têm o maior raio conhecido entre todos os elementos em estado fundamental.
• A quantidade total de frâncio já produzida e estudada em laboratório, somada, jamais seria visível a olho nu.