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Eléments chimiques au quotidien

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Francium (Fr)

Le francium est peut-être l'un des seuls éléments qu'on n'a jamais observé à l'état élémentaire, car sa durée de vie est trop courte, et il y en a trop peu sur Terre: sitôt isolé, il disparaît. On doit sa découverte à Marguerite Perey, une chimiste française avec des ancêtres suisses.

Des aiguilles de montres avec du radium

Des aiguilles de montres avec du radium. Le francium se transforme en radium lorsqu'il émet un rayon béta après 22 minutes d'existence. Tout comme le radium, le francium est radioactif. (Image: Mauswiesel/Wikimedia Commons, Licence CC)

Une courte durée de vie

Il n’existe que 30 grammes de francium sur toute la croûte terrestre. C’est un élément qui se forme de manière transitoire dans la désintégration spontanée de l’actinium-227. Ce dernier atome émet un rayon alpha et se transforme en francium-223, lequel n’existe que pendant 22 minutes avant d’émettre un rayon béta et se transformer en radium-223, ou d’émettre un alpha et de se transformer en astate. On n’a donc presque pas le temps de l’observer: sitôt isolé, il disparaît. Il a fallu tout le génie de son découvreur, Marguerite Perey, pour prouver son existence en le coprécipitant en 1939 avec le césium sous forme de cristaux de chlorure double d’étain et de césium (mêlé de francium), ou de perchlorate de césium (mêlé de francium). Cette opération était la preuve que le francium appartient à la famille des alcalins, comme le sodium, le potassium et le césium. Mais c’est le plus lourd des alcalins.

Des années de recherche

Il a fallu attendre 1952 pour que la même Marguerite Perey puisse obtenir un échantillon de perchlorate de francium pur, exempt de césium, grâce à des techniques de séparation par chromatographie par échange d’ions. Mais il semble bien que le métal francium n’a jamais été préparé à l’état pur.

Pichblende, minerai d'uranium

Pichblende, un minerai d'uranium, aussi appelé uraninite. Ce minerai contient des traces de francium. (Image: Kgrr/Wikimedia Commons, Licence CC)

Marguerite Perey, une suissesse

Il vaut la peine de remarquer que le francium a été découvert à Paris dans un laboratoire de l’Institut Curie, par une assistante d’origine suisse. En effet, la famille de Marguerite Perey établie en France, était originaire de Morges (Vufflens-le-Chateau). En accord avec sa patronne, Mme Irène Joliot-Curie, Marguerite Perey a donné le nom de francium à l’atome qu’elle venait de découvrir. On peut regretter qu’elle n’ait pas choisi sa patrie d’origine, la Suisse: il y aurait eu au moins un atome nommé suissium ou helvetium, alors que la France avait déjà donné son nom à l’élément gallium, découvert en 1875.

Avant d’être reconnu et isolé, le francium était connu sous le nom d’actinium-K, car il fait partie de la chaîne de désintégration de l’actinium. De son côté, Mendeleiev en avait prévu l’existence et l’avait appelé eka-césium.

Une découverte récente

Le francium fut le dernier élément naturel à être découvert, après le rhénium en 1925. Plusieurs éléments ont été découverts ultérieurement, mais ils sont tous artificiels. C’est l’élément le moins électronégatif de tous. Il possède, comme tous les alcalins, un électron unique dans sa couche extérieure. Ses sels ressemblent à ceux de césium, qui est aussi un alcalin. Ils sont tous solubles dans l’eau, sauf le iodate, le perchlorate, le chloroplatinate et le silicotungstate. On ne lui connaît pas d’applications pratiques.

Pour découvrir les propriétés et les utilisations d'autres éléments chimiques, regarde notre dossier «Eléments chimiques au quotidien».

 

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch

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