87. Francio

 

¡Por fin llegamos a la última fila de la Tabla Periódica! La iniciamos con un interesante elemento, el número 87: El francio, el segundo menos abundante de todos (después del ástato) y el primero que vemos del que no podemos decir si es líquido, sólido o gaseoso. Y es que, es tan radiactivo, que se encuentra básicamente en forma de átomos sueltos. Respecto a su nombre, bueno, ya te puedes imaginar de dónde viene. 

Efectivamente, el francio fue descubierto en Francia (Paris) por Marguerite Perey, y su nombre, obviamente, se puso en honor a su país. Marguerite, nacida en 1909, siempre había querido ser médico, pero su familia, fallecido su padre, no tuvo recursos para ello, con lo que no le quedó más remedio que estudiar para técnico de laboratorio. Tuvo la gran suerte de poder trabajar y aprender con Marie Curie, quien se fijó en ella y la ayudó, trabajando juntas durante 5 años, hasta la muerte de Curie.  

Hacía como medio siglo que ya se suponía (Dedujo su existencia Mendeléiev en 1871) que debía haber un metal alcalino debajo del cesio (Ya conoces al resto de alcalinos: Litio, sodio, potasio, rubidio y cesio). A este escurridizo elemento se le puso el nombre de eka-cesio y muchos científicos de la época se pusieron a buscarlo. Algunos, no pocos, creyeron haberlo encontrado. Finalmente fue Marguerite en 1939 la que sí lo logró. Antes, su descubrimiento fue anunciado varias veces: El primero del que se tiene constancia fue en 1925, en este caso por un ruso: Dmitry Dobroserdov, que creyó haber encontrado al ansiado número 87 en unas muestras de potasio. Lo hubiera llamado russio. Un año después fueron dos ingleses, Gerald Druce y Frederick Loring, los que creyeron haber descubierto el eka-cesio analizando unas muestras de sulfato de manganeso. Estos lo habían llamado alcanilio. El siguiente fue un americano, Fred Allison, en 1930, que llamó a su descubrimiento virginio. Y el que más cerca estuvo fue un rumano, Horia Hulubei, y su compañera Yvette Cauchais en 1937 (de los que hablé en la entrada sobre el ástato). Estuvieron discutiendo su descubrimiento, que lograron gracias a los rayos X, y al que habían llamado moldavio, hasta el último momento. Hulubei fue apoyado incluso por Jean Baptiste Perrin, Premio Nobel de física de 1926.  Pero al final, como digo, acreditaron a Marguerite Perey como descubridora del francio.  

Marguerite.

Después de la muerte de Marie Curie, Marguerite pasó a trabajar con Irene Joliot-Curie (hija de Marie) y también (e independientemente) con André Debierne (El nuevo director del prestigioso Institut du radium, fundado por Curie, y descubridor del actinio, como ya veremos). Ambos científicos estaban, obviamente, interesados en el actinio, el elemento número 89. Fue clave, porque mientras la comunidad científica intentaba buscar el isótopo eka-cesio 224 (Fr224), proveniente de la desintegración del torio, tal y como teorizó un gran químico inglés, Frederick Soddy (Premio Nobel de química de 1921), Marguerite se dio cuenta de que el actinio también podía acabar convirtiéndose en francio (en el isótopo eka-cesio 223 (Fr223), con mayor tiempo de vida y, por lo tanto, más fácil de detectar). (El Fr224 tiene una vida media de 2 minutos, frente a los casi 22 minutos del Fr223, suficiente para que Marguerite lo detectara).  

En realidad, y para entenderlo mejor, el actinio puede desintegrarse emitiendo una partícula alfa o una beta (es complicado, y si quieres más info sobre la radiación, puedes leerte las entradas que hice en su día sobre ello en mi blog de Astronomiaparatontos). Si el actinio (Ac227) suelta una partícula alfa se convierte en francio 223. (89 protones del Ac227, menos dos de la partícula alfa, dan 87 protones, que vienen a ser los del francio). Hoy en día, by the way, se conocen 34 isótopos del francio. 

El caso es que Marguerite descubrió que el nuevo elemento (el último natural en ser descubierto) se comportaba como un metal alcalino (que si te has leído las entradas anteriores sabrás que son muy reactivos debido al único electrón que tienen en la capa de Valencia). Lo supo al mezclar sus  muestras de actinio con una sal de cesio. Ya que el cesio es químicamente parecido al francio (son alcalinos), precipitaban juntos. observó que el precipitado era radiactivo y que la vida media era de 21 minutos, con lo que dedujo que se encontraba ante el elemento número 87. 

Después de su gran descubrimiento, le propusieron presentar los resultados con su tesis doctoral, tal y como había hecho con el polonio su mentora, Marie Curie. Pero Marguerite no tenía ni la secundaria, con lo que le concedieron una beca para estudiar y poder obtener una licenciatura. Lo hizo, la muy crack, y con honores. Así que la tesis pudo presentarla en 1946. El nombre que Marguerite había elegido era catium (puesto que estando al final de la tabla formaría cationes (iones positivos) más fácilmente, pero Irene la convenció para cambiarlo, porque para los ingleses Catium sonaría demasiado a "cat" (gato). Así que lo llamaron francio.

Después de eso, trabajó duro para poder llegar a ver la construcción de su laboratorio: El Centre de recherches nucleaires de Strasbourg, en Cronenbourg, que terminó de construirse en 1960. Si bien es cierto, que no pudo disfrutarlo plenamente porque la pobre Marguerite sufrió los efectos de la radiación a la que estuvo expuesta en sus primeros años de investigaciones. Era mucho el desconocimiento sobre la radiación y muchos científicos acusaron la exposición sin límites a la misma. Marguerite tuvo el honor de convertirse en la primera mujer en pertenecer a la Academia de Ciencias de París en 1962, 13 años antes de morir, en 1975. Una vida consagrada a la ciencia.  

El francio, hoy en día, no tiene una aplicación comercial. Como curiosidad, es el átomo más grande de toda la Tabla Periódica. Pero es demasiado reactivo, demasiado radiactivo y bueno, aunque no se venda, demasiado caro. Sí se usa en algunos laboratorios para investigar sobre la radiación, espectroscopia, isótopos, niveles cuánticos, fuerzas nucleares, paridad… y bastantes otras cosas. Se obtiene, por ejemplo, haciendo reaccionar oro con oxígeno en un acelerador de partículas (8 protones + 79 protones = 87 protones del francio. Otro ejemplo es el que explican los del el Joint Quantum Institute, en Canadá, en colaboración con la Universidad de Maryland, en USA. En él, investigadores hacen chocar un haz de protones contra uranio y carbono, lo cual provoca que el uranio se rompa en un montón de otros elementos, entre ellos, varios isótopos de francio, que pueden seleccionarse y aislarse mediante campos magnéticos. Así, consiguen unos 100 millones de átomos de francio por segundo. Esos átomos están ionizados con lo que se neutralizan y enfrían utilizando itrio. Salen de ahí como un gas calentito que todavía enfriarán más utilizando una serie de láseres y campos magnéticos para al final, capturarlos en una pequeña trampa magneto-óptica. Casi nada. Y encima, se ven fluorescentes, con lo que sí, puede verse el francio y tiene esta pinta:

300.000 átomos de francio puro

Esa pequeña (o enorme, todo es relativo) cantidad de francio (unos cientos de miles de átomos) está en un laboratorio en Vancouver. Más allá de eso, escondido por allí donde haya uranio o torio algunos de sus átomos naturales estarán siempre presentes, llegando a unas decenas de gramos en toda la Corteza Terrestre.