Leta 1861 je nedavno izumljena fizikalna metoda za preučevanje snovi – spektralna analiza – ponovno dokazala svojo moč in zanesljivost kot zagotovilo velike prihodnosti znanosti in tehnologije. Z njegovo pomočjo so odkrili drugi doslej neznani kemični element, rubidij. Potem, ko je leta 1869 D. I. Mendelejev odkril periodični zakon, je rubidij skupaj z drugimi elementi zavzel svoje mesto v tabeli, kar je vneslo red v kemijsko znanost.
Nadaljnja študija rubidija je pokazala, da ima ta element številne zanimive in dragocene lastnosti. Tu bomo obravnavali najbolj značilne in pomembne od njih.
Splošne značilnosti kemičnega elementa
Rubidij ima atomsko številko 37, torej v svojih atomih sestava jeder vključuje ravno takšno število pozitivno nabitih delcev - protonov. oznevtralni atom ima 37 elektronov.
Simbol elementa - Rb. V periodnem sistemu je rubidij razvrščen kot element skupine I, obdobje je peto (v kratkoperiodični različici tabele spada v glavno podskupino skupine I in se nahaja v šesti vrstici). Je alkalna kovina, je mehka, zelo topljiva, srebrno bela kristalinična snov.
zgodovina odkritij
Čast odkritja kemičnega elementa rubidija imata dva nemška znanstvenika - kemik Robert Bunsen in fizik Gustav Kirchhoff, avtorja spektroskopske metode za preučevanje sestave snovi. Potem ko je uporaba spektralne analize leta 1860 privedla do odkritja cezija, so znanstveniki nadaljevali z raziskavami in že naslednje leto so pri preučevanju spektra minerala lepidolita odkrili dve neidentificirani temno rdeči črti. Po zaslugi značilnega odtenka najmočnejših spektralnih črt, po katerem je bilo mogoče ugotoviti obstoj prej neznanega elementa, je dobil ime: beseda rubidus je iz latinščine prevedena kot "škrlatna, temno rdeča".
Leta 1863 je Bunsen prvi izoliral kovinski rubidij iz mineralne izvirske vode z izhlapevanjem velike količine raztopine, ločevanjem kalijeve, cezijeve in rubidijeve soli in končno redukcijo kovine s sajami. Kasneje je N. Beketovu uspelo pridobiti rubidij iz njegovega hidroksida z aluminijevim prahom.
Fizična značilnost elementa
Rubidij je lahka kovina, imagostota 1,53 g/cm3(pri ničelni temperaturi). Tvori kristale s kubično telesno osredotočeno mrežo. Rubidij se topi pri samo 39 °C, torej pri sobni temperaturi je njegova konsistenca že blizu pastozne. Kovina vre pri 687 °C in njeni hlapi so zelenkasto modri.
Rubidij je paramagnet. Kar zadeva prevodnost, je več kot 8-krat boljša od živega srebra pri 0 ° C in je skoraj tolikokrat slabša od srebra. Tako kot druge alkalijske kovine ima rubidij zelo nizek prag fotoelektričnega učinka. Za vzbujanje fototoka v njem zadostujejo dolgovalovni (to je nizkofrekvenčni in z manj energije) žarki rdeče svetlobe. V tem pogledu ga po občutljivosti prekaša le cezij.
Izotopi
Rubidij ima atomsko maso 85,468. V naravi se pojavlja v obliki dveh izotopov, ki se razlikujeta po številu nevtronov v jedru: največji delež (72,2 %) je rubidij-85, v veliko manjša količina - 27,8% - rubidij-87. Jedra njihovih atomov poleg 37 protonov vsebujejo 48 oziroma 50 nevtronov. Lažji izotop je stabilen, medtem ko ima rubidij-87 ogromno razpolovno dobo 49 milijard let.
Trenutno je bilo umetno pridobljenih več deset radioaktivnih izotopov tega kemičnega elementa: od ultralahkega rubidija-71 do rubidija-102, preobremenjenega z nevtroni. Razpolovna doba umetnih izotopov je od nekaj mesecev do 30 nanosekund.
Osnovne kemijske lastnosti
Kot je navedeno zgoraj, v vrsti kemičnih elementov spada rubidij (kot so natrij, kalij, litij, cezij in francij) med alkalijske kovine. Posebnost elektronske konfiguracije njihovih atomov, ki določa kemijske lastnosti, je prisotnost le enega elektrona na zunanji energetski ravni. Ta elektron zlahka zapusti atom, kovinski ion pa hkrati pridobi energetsko ugodno elektronsko konfiguracijo inertnega elementa pred njim v periodnem sistemu. Za rubidij je to konfiguracija kriptona.
Tako ima rubidij, tako kot druge alkalijske kovine, izrazite redukcijske lastnosti in oksidacijsko stanje +1. Alkalne lastnosti so bolj izrazite z naraščajočo atomsko težo, saj se poveča tudi polmer atoma, zato se vez med zunanjim elektronom in jedrom oslabi, kar vodi do povečanja kemične aktivnosti. Zato je rubidij bolj aktiven od litija, natrija in kalija, cezij pa je bolj aktiven od rubidija.
Če povzamemo vse zgoraj o rubidiju, je element mogoče razčleniti, kot je prikazano na spodnji sliki.
Spojine, ki jih tvori rubidij
Na zraku ta kovina zaradi svoje izjemne reaktivnosti močno oksidira, z vžigom (plamen ima vijolično rožnato barvo); med reakcijo nastaneta superoksid in rubidijev peroksid, ki kažeta lastnosti močnih oksidantov:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oksid nastane, če je dostop kisika do reakcije omejen:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
To je rumena snov, ki reagira z vodo, kislinami in kislinskimi oksidi. V prvem primeru nastane ena najmočnejših alkalij - rubidijev hidroksid, v preostalih - soli, na primer rubidijev sulfat Rb2SO4, od katerih je večina topnih.
Še močneje, ki jo spremlja eksplozija (ker se tako rubidij kot sproščeni vodik takoj vžgeta), kovina reagira z vodo, ki tvori rubidijev hidroksid, izjemno agresivno spojino:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidij je kemični element, ki lahko neposredno reagira tudi s številnimi nekovinami - s fosforjem, vodikom, ogljikom, silicijem in halogeni. Rubidijevi halogenidi - RbF, RbCl, RbBr, RbI - so zlahka topni v vodi in nekaterih organskih topilih, kot sta etanol ali mravljinčna kislina. Interakcija kovine z žveplom (drgnjenje z žveplovim prahom) se pojavi eksplozivno in vodi do tvorbe sulfida.
Obstajajo tudi slabo topne spojine rubidija, kot je perklorat RbClO4, uporabljajo se v analitiki za določanje tega kemičnega elementa.
Biti v naravi
Rubidij ni redek element. Najdemo ga skoraj povsod, vključen vsestava številnih mineralov in kamnin, vsebovana pa je tudi v oceanu, v podzemnih in rečnih vodah. V zemeljski skorji vsebnost rubidija dosega skupno vrednost vsebnosti bakra, cinka in niklja. Vendar je rubidij za razliko od mnogih veliko redkejših kovin izjemno element v sledovih, njegova koncentracija v kamnini je zelo nizka in ne tvori lastnih mineralov.
V sestavi mineralov rubidij spremlja kalij povsod. Najvišjo koncentracijo rubidija najdemo v lepidolitih, mineralih, ki služijo tudi kot vir litija in cezija. Torej je rubidij vedno prisoten v majhnih količinah tam, kjer najdemo druge alkalijske kovine.
Malo o uporabi rubidija
Kratek opis kem. Rubidijev element lahko dopolnimo z nekaj besedami o področjih, na katerih se ta kovina in njene spojine uporabljajo.
Rubidij se uporablja pri proizvodnji fotocelic, v laserski tehnologiji, je del nekaterih posebnih zlitin za raketno tehnologijo. V kemični industriji se rubidijeve soli uporabljajo zaradi njihove visoke katalitične aktivnosti. Eden od umetnih izotopov, rubidij-86, se uporablja pri odkrivanju napak z gama žarki in poleg tega v farmacevtski industriji za sterilizacijo zdravil.
Drug izotop, rubidij-87, se uporablja v geohronologiji, kjer se uporablja za določanje starosti najstarejših kamnin zaradi zelo dolge razpolovne dobe (metoda rubidij-stroncij).
Če več desetletijMedtem ko je nekoč veljalo, da je rubidij kemični element, katerega obseg se verjetno ne bo razširil, se zdaj pojavljajo nove možnosti za to kovino, na primer v katalizi, v visokotemperaturnih turbinskih enotah, v posebni optiki in na drugih področjih. Torej rubidij igra in bo še naprej igral pomembno vlogo v sodobnih tehnologijah.
