프랑슘 Fr

발견의 역사

멘델레예프는 세슘 아래 빈칸을 '에카세슘'이라 부르며 새 알칼리 금속을 예측했다. 1920~30년대에는 '버지니움', '몰다비움' 같은 발견 주장이 나왔으나 모두 오류로 판명됐다.

1939년 프랑스 파리 퀴리 연구소의 마르그리트 페레는 악티늄-227 시료를 정제하던 중, 악티늄의 알려진 붕괴로는 설명되지 않는 방사선을 발견했다. 그는 악티늄-227의 일부가 알파 붕괴해 87번 원소가 생긴다는 것을 밝혀냈다. 페레는 마리 퀴리의 조수로 일을 시작한 인물로, 1962년 여성으로는 처음으로 프랑스 과학 아카데미의 통신 회원으로 선출됐다.

이름의 유래

이름은 발견자 페레의 조국 프랑스에서 왔다. 페레는 처음에 '카툼(catium)'이라는 이름을 제안했지만, 양이온(cation)과 혼동된다는 지적 때문에 프랑슘으로 바꿨다. 한국어 이름은 '프랑슘'이다. 프랑스의 라틴어 이름 갈리아에서 이름을 딴 갈륨(31)과 함께, 프랑스와 관련된 원소 이름 가운데 하나다.

주요 용도

프랑슘은 너무 빨리 붕괴하고 극미량만 만들 수 있어 실용적 용도는 없다.

• 기초 물리학: 원자 구조가 비교적 단순하면서도 원자핵이 무거워, 레이저로 붙잡은 프랑슘 원자는 약한 상호작용이 원자에 미치는 효과(원자 패리티 비보존)를 정밀하게 재는 실험에 쓰인다. 미국 뉴욕주립대 스토니브룩 연구진 등은 자기광학 트랩에 수십만 개의 프랑슘 원자를 모아 연구했다.
• 분광학: 에너지 준위 측정은 원자 이론 계산을 검증하는 기준이 된다.

동위원소

프랑슘의 모든 동위원소는 방사성이다. 가장 오래 사는 프랑슘-223은 반감기가 약 22분이며, 우라늄-235 계열에서 악티늄-227이 붕괴할 때 드물게 생긴다. 실험실에서는 금에 산소 이온을 쏘는 핵반응 등으로 프랑슘-210, 프랑슘-211 같은 동위원소를 만든다.

생활 속 원소

일상에서 프랑슘을 볼 일은 없다. 이론상 알칼리 금속의 경향을 따라 물과 격렬히 반응하겠지만, 실제로 그런 실험을 할 만큼 모은 적이 없다. 상대론적 효과 때문에 프랑슘의 이온화 에너지는 세슘보다 약간 높은 것으로 측정돼, '반응성이 가장 큰 금속'은 프랑슘이 아니라 세슘이라고 보는 견해가 많다. 녹는점 역시 실제로 잰 적이 없고 상온 근처로 추정될 뿐이다.