Francium is een extreem element. Het is, met cesium, het grootste atoom in het periodiek systeem. Het heeft de kortste halfwaardetijd van alle natuurlijk voorkomende elementen – na nauwelijks 22 minuten is de helft verdwenen. En het is een van de zeldzaamste elementen – naar schatting is er op elk moment 30 tot 550 gram van aanwezig op aarde. Omdat het zo schaars en vluchtig is, is francium bovendien een van de laatst ontdekte natuurlijke elementen. 85 jaar geleden liet het zich voor het eerst zien.
Kort na de Kerst van 1938 legde de Franse laborant Marguerite Perey bij het Radiuminstituut in Parijs de laatste hand aan het zuiveren van het element actinium uit uraniumerts. Voor Perey was dit complexe zuiveringsproces routine. Ze deed het al bijna tien jaar. Eerst als persoonlijk assistent van tweevoudig Nobelprijswinnaar Marie Curie en na de dood van Curie als laborant onder de chemici André Debierne en Irène Joliot-Curie, de dochter van Curie.
Ondanks haar ervaring met het radioactieve actinium, verraste het materiaal haar eind 1938 door een onverwachte soort straling uit te zenden. De 29-jarige Perey was gefascineerd.
In januari 1939 kwam ze tot de conclusie dat het actinium niet alleen vervalt naar thorium, wat bekend was. Het bleek heel af en toe – in iets meer dan 1 procent van de gevallen – te vervallen naar een stof die niet eerder was waargenomen: element 87.
Perey had een speld in een hooiberg gevonden: actinium produceert slechts een piepklein beetje francium en na 22 minuten is de helft daarvan alweer verdwenen. De grootste hoeveelheid francium die ooit gelijktijdig bestaan heeft in een experiment is iets meer dan 300.000 atomen. Dat lijkt veel, maar het een onzichtbare fractie van een microgram.
Perey wilde promoveren op haar ontdekking, maar ze had zelfs geen bachelordiploma. Dat loste ze op door tijdens de Tweede Wereldoorlog te studeren aan de Sorbonne. In 1946 promoveerde ze. Ze werd erkend als ontdekker van element 87 en mocht een naam kiezen.
Gemakkelijk ontsnappen
In eerste instantie wilde Perey het element catium (of katium) noemen, verwijzend naar de term kation, waarmee atomen worden aangeduid die elektronen missen en daarom positief geladen zijn. Element 87 zou namelijk gemakkelijk een kation kunnen worden, omdat het relatief groot is – voor een atoom – wat betekent dat de elektronen zich ver van de atoomkern bevinden en dus gemakkelijk kunnen ontsnappen. Joliot-Curie raadde Perey aan een andere naam te kiezen, omdat ze niet wilde dat het element geassocieerd zou worden met katten. Het werd francium, naar Pereys geboorteland Frankrijk.
Omdat francium erg zeldzaam en instabiel is, heeft het geen toepassingen. Perey heeft daar wel naar gezocht als hoofdonderzoeker nucleaire chemie aan de Universiteit van Straatsburg. Ze hoopte dat element 87 gebruikt zou kunnen worden voor de diagnose van kanker. Dat is nooit gelukt en Perey overleed op 75-jarige leeftijd aan botkanker, waarschijnlijk veroorzaakt door haar jarenlange werk met radioactieve stoffen.
Naast de ontdekking van een element heeft Perey dus ook een vroegtijdige dood door radioactieve straling gemeen met haar mentor Curie.
