被遺忘的第1族成員——鍅（Francium）與一位女性物理學家的傳奇

在高中基礎化學課中，我們對元素週期表的第1族—也就是鹼金屬族—應該並不陌生。從鋰（Li）、鈉（Na）、鉀（K）…銫（Cs）等，這些元素展現出隨著原子序增加時，原子半徑增大、熔沸點降低、金屬性增大等趨勢。不過，你是否注意過這一族的最後一個成員、原子序87的元素—鍅（Francium）？

鍅幾乎在課本上略過介紹的元素，但它背後的故事卻非常精彩。這個極為罕見且高度放射性的元素，是由法國女性物理學家瑪格麗特·佩里（Marguerite Perey）於1939年所發現。當時她還只是一名研究技術員，但憑藉自己出色的觀察與實驗技巧，在釷礦中經過上百次分級結晶與快速分析，終於分離出這個新元素。為了紀念她的祖國，佩里將其命名為「Francium」；她也是極少數憑自身努力發現新元素的女性科學家之一。

然而，鍅的稀有與不穩定，讓它長期被排除在應用科學的舞台之外。自然界中的鍅只有在鈾或釷礦石中偶爾可見，而存在最久的鍅同位素 Fr-223，其半衰期僅有22分鐘，因此你絕對不會在化學品目錄或金屬販售網站上看到它的蹤影。

雖然我們根據週期表的趨勢可以推測鍅的性質，例如它應該是電負度最小的元素（估計約為0.7），甚至可以想像它與電負度最大（4.0）的氟（F）結合時會形成離子性最強的鹽類 FrF，但這一切仍停留在理論推估上，因為沒有人能取得足夠多的鍅來實驗證實。

直到1990年代，鍅才再次引起學術界注意。1991年，美國物理學家路易斯·A·奧羅茲科（Luis A. Orozco）加入紐約州立大學石溪分校（Stony Brook），展開對鍅的實驗研究。他的目標並非尋求應用，而是透過鍅這樣結構簡單但質量極重的原子，來進行精密光譜測量，以探索自然界的基本作用力——特別是弱作用力。

1995年，奧羅茲科團隊成功利用磁光陷阱技術，在實驗室中捕捉數千個鍅原子，首次觀測到鍅的螢光訊號。(見下圖)

這項突破開啟了鍅光譜學的研究之路，隨後他們測量了鍅原子的激發態壽命與核磁性變化，並逐步改良實驗設施，使捕捉到的原子數量大幅增加。這些研究成果不僅讓人類得以窺探鍅的結構奧秘，也為重元素的精密測量建立了重要基礎。

雖然鍅至今沒有商業或醫療用途，但它的存在提醒我們，週期表的每一格都蘊藏著歷史與科學的深意。而在這其中，瑪格麗特·佩里作為一位女性科學家的堅持與貢獻，讓鍅不僅是一個化學符號，更是一段不應被遺忘的發現故事。

參考資料：Journal of Chemical Education, Vol.86, No.12, 2009

            Chem. Eng. News 2003, 81, 36, 159