Det rubidium Det er et metallisk element, der hører til gruppe 1 i det periodiske system: alkalimetalernes, der er repræsenteret af det kemiske symbol Rb. Navnet lyder som rubin, og det er fordi da det blev opdaget, viste dets emissionsspektrum karakteristiske linjer med dyb rød farve..
Det er et af de mest reaktive metaller, der findes. Det er den første af alkalimetallerne, der til trods for at de ikke er meget tætte synker i vand. Det reagerer også mere eksplosivt med det sammenlignet med lithium, natrium og kalium. Der har været eksperimenter, hvor blærer sprænger, hvor det opbevares (nederste billede) for at falde og eksplodere i badekar.
Rubidium skelnes ved at være et dyrere metal end guld i sig selv; ikke så meget på grund af dens knaphed, men på grund af dens brede mineralogiske fordeling i jordskorpen og de vanskeligheder, der opstår, når den isoleres fra kalium- og cæsiumforbindelser..
Det viser en klar tendens til at forbinde sig med kalium i dets mineraler og findes som urenheder. Ikke kun i geokemiske sager danner det en duo med kalium, men også inden for biokemi.
Organismen "forvirrer" K-ionerne+ af dem fra Rb+; dog er rubidium ikke et væsentligt element til dato, da dets rolle i stofskiftet er ukendt. Alligevel er rubidiumtilskud blevet brugt til at lindre visse medicinske tilstande som depression og epilepsi. På den anden side afgiver begge ioner en violet flamme til lighterens varme.
På grund af de høje omkostninger er dets applikationer ikke baseret for meget på syntesen af katalysatorer eller materialer, men som en komponent til forskellige enheder med teoretiske fysiske baser. En af dem er atomuret, solceller og magnetometre. Dette er grunden til, at rubidium undertiden betragtes som et undervurderet eller undervurderet metal..
Artikelindeks
Rubidium blev opdaget i 1861 af tyske kemikere Robert Bunsen og Gustav Kirchhoff ved hjælp af spektroskopi. For at gøre dette brugte de Bunsen-brænderen og spektroskopet, opfundet to år tidligere, såvel som analytiske udfældningsteknikker. Hans undersøgelsesformål var mineralet lepidolit, hvis prøve blev indsamlet fra Sachsen, Tyskland.
De startede med 150 kg lepidolitmineral, som de behandlede med chloroplatinsyre, HtoPtCl6, at udfælde kaliumhexachloroplatinat, KtoPtCl6. Men da de studerede dets spektrum ved at brænde det i Bunsen-brænderen, indså de, at det udstillede emissionslinjer, der ikke faldt sammen på det tidspunkt med noget andet element..
Emissionsspektret for dette nye element er karakteriseret ved at have to veldefinerede linjer i den røde region. Derfor døbte de det med navnet 'rubidus', hvilket betyder 'mørkerødt'. Senere lykkedes det Bunsen og Kirchhoff at adskille RbtoPtCl6 fra KtoPtCl6 ved fraktioneret krystallisation; for til sidst at reducere det til dets chloridsalt ved hjælp af brint.
Identifikation og isolering af et salt af det nye element rubidium, de tyske kemikere havde kun brug for at reducere det til dets metalliske tilstand. For at opnå dette forsøgte de på to måder: anvendelse af elektrolyse på rubidiumchlorid eller opvarmning af et salt, der er lettere at reducere, såsom dets tartrat. Det var således, at det metalliske rubidium blev født.
Blødt, sølvgråt metal. Det er så glat, at det ligner smør. Det er normalt pakket i glasampuller, inden for hvilken en inert atmosfære dominerer, der beskytter den mod at reagere med luft..
37
85,4678 g / mol
39 ºC
688 ºC
Ved stuetemperatur: 1,532 g / cm3
Ved smeltepunkt: 1,46 g / cm33
Densiteten af rubidium er højere end vandets, så den vil synke, mens den reagerer voldsomt med den.
2,19 kJ / mol
69 kJ / mol
0,82 på Pauling-skalaen
46,9 kJ / mol
-Først: 403 kJ / mol (Rb+ gasformig)
-Andet: 2632,1 kJ / mol (Rbto+ gasformig)
-Tredje: 3859,4 kJ / mol (Rb3+ gasformig)
248 pm (empirisk)
58,2 W / (mK)
128 nΩm ved 20 ° C
0,3. Derfor er selv talkum hårdere end metallisk rubidium..
Rubidium er et af de mest reaktive alkalimetaller efter cæsium og francium. Så snart den udsættes for luft, begynder den at brænde, og hvis den rammes, skyder den lette gnister. Hvis det opvarmes, udsender det også en violet flamme (øverste billede), hvilket er en positiv test for Rb-ioner.+.
Reagerer med ilt til dannelse af en blanding af peroxider (RbtoELLERto) og superoxider (RbOto). Selvom det ikke reagerer med syrer og baser, reagerer det voldsomt med vand og genererer rubidiumhydroxid og hydrogengas:
Rb (s) + HtoO (l) => RbOH (aq) + Hto(g)
Reagerer med brint til dannelse af dets tilsvarende hydrid:
Rb (s) + Hto(g) => 2RbH (s)
Og også med halogener og svovl eksplosivt:
2Rb (s) + Clto(g) => RbCl (s)
2Rb (s) + S (l) => RbtoH.H)
Selvom rubidium ikke betragtes som et giftigt element, er det potentielt farligt og udgør brandfare, når det kommer i kontakt med vand og ilt..
Rubidiumatomerne er arrangeret på en sådan måde, at de etablerer en krystal med en kropscentreret kubisk struktur (bcc, for dets akronym på engelsk kropscentreret kubisk). Denne struktur er karakteristisk for alkalimetaller, som er lette og har en tendens til at flyde på vand; undtagen fra rubidium ned (cæsium og francium).
I rubidium-bcc-krystaller interagerer deres Rb-atomer med hinanden takket være den metalliske binding. Dette styres af et "hav af elektroner" fra dets valensskal, fra 5'ers orbital i henhold til dets elektroniske konfiguration:
[Kr] 5s1
Alle 5s orbitaler med deres enkelte elektron overlapper hinanden i alle dimensioner af metalliske rubidiumkrystaller. Imidlertid er disse interaktioner svage, for når man falder ned gennem alkalimetalgruppen, bliver orbitalerne mere diffuse, og derfor svækkes den metalliske binding..
Derfor er smeltepunktet for rubidium 39 ° C. Ligeledes forklarer dens svage metalliske binding blødheden af dets faste stof; så blødt det ligner sølvsmør.
Der er ikke nok bibliografiske oplysninger om opførelsen af dets krystaller under højt tryk; hvis der er tættere faser med unikke egenskaber såsom natrium.
Dens elektroniske konfiguration indikerer straks, at rubidium stærkt har tendens til at miste sin enkeltelektron for at blive isoelektronisk over for ædelgas krypton. Når det sker, dannes den monovalente kation Rb+. Det siges derefter, at det i dets forbindelser har oxidationsnummer +1, når eksistensen af denne kation antages.
På grund af tendensen fra rubidium til oxidation antages antagelsen, at Rb-ioner eksisterer+ i dets forbindelser er korrekt, hvilket igen indikerer disse forbindelsers ioniske karakter.
I næsten alle rubidiumforbindelser udviser det et oxidationsnummer på +1. Eksempler på dem er følgende:
-Rubidiumchlorid, RbCl (Rb+Cl-)
-Rubidiumhydroxid, RbOH (Rb+ Åh-)
-Rubidiumcarbonat, RbtoCO3 (Rbto+CO3to-)
-Rubidiummonoxid, RbtoO (Rbto+ELLERto-)
-Rubidium superoxid, RbOto (Rb+ELLERto-)
Selvom det er meget sjældent, kan rubidium også have et negativt oxidationsnummer: -1 (Rb-). I dette tilfælde vil vi tale om et "rubidid", hvis det dannede en forbindelse med et element mindre elektronegativt end det, eller hvis det blev udsat for under særlige og strenge betingelser.
Der er forbindelser, hvor hvert Rb-atom individuelt præsenterer oxidationstal med brøkværdier. For eksempel i Rb6O (Rb6to+ELLERto-) og Rb9ELLERto (Rb94+ELLERtoto-) den positive ladning fordeles mellem et sæt Rb-atomer (klynger). Således i Rb6Eller oxidationstal i teorien ville være +1/3; mens i Rb9ELLERto, + 0,444 (4/9).
Klyngestrukturen af Rb er vist ovenfor.9ELLERto repræsenteret af en model af kugler og stænger. Bemærk hvordan de ni Rb-atomer "omslutter" O-anionerne.to-.
I form af elukubrering er det som om en del af de originale metalliske rubidiumkrystaller forblev uændrede, mens de blev adskilt fra moderkrystallen. De mister elektroner i processen; de nødvendige for at tiltrække Oto-, og den resulterende positive ladning fordeles mellem alle atomerne i nævnte klynge (sæt eller aggregater af Rb-atomer).
I disse rubidiumklynger kan eksistensen af Rb således ikke formelt antages.+. Rb6O og Rb9ELLERto De er klassificeret som rubidiumsuboxider, hvor denne tilsyneladende anomali ved at have et overskud af metalatomer i forhold til oxidanionerne er opfyldt.
Rubidium er det 23. mest forekommende element i jordskorpen med en overflod, der kan sammenlignes med metallerne zink, bly, cæsium og kobber. Detaljen er, at dens ioner er vidt diffunderet, så det ikke dominerer i noget mineral som det vigtigste metalliske element, og dets malme er også knappe..
Det er af denne grund, at rubidium er et meget dyrt metal, selv mere end guld i sig selv, da dets proces til opnåelse fra malmen er kompleks på grund af vanskeligheden ved dets udnyttelse..
I naturen findes rubidium på grund af sin reaktivitet ikke i sin oprindelige tilstand, men som et oxid (RbtoO), chlorid (RbCl) eller ledsaget af andre anioner. Dens "gratis" ioner Rb+ findes i havene med en koncentration på 125 µg / L såvel som i varme kilder og floder.
Blandt mineralerne i jordskorpen, der indeholder den i en koncentration på mindre end 1%, har vi:
-Leucite, K [AlSitoELLER6]
-Polucita, Cs (SitoHej6NHtoELLER
-Carnalite, KMgCl36HtoELLER
-Zinnwaldite, KLiFeAl (AlSi3)ELLER10(OH, F)to
-Amazonit, Pb, KAlSi3ELLER8
-Petalite, LiAlSi4ELLER10
-Biotit, K (Mg, Fe)3AlSi3ELLER10(OH, F)to
-Rubicline, (Rb, K) AlSi3ELLER8
-Lepidolit, K (Li, Al)3(Ja, Al)4ELLER10(F, OH)to
Alle disse mineraler deler en eller to ting til fælles: de er kalium-, cæsium- eller lithiumsilicater, eller de er mineralsalte af disse metaller..
Dette betyder, at rubidium har en stærk tendens til at forbinde sig med kalium og cæsium; Det kan endda erstatte kalium under krystalliseringen af mineraler eller klipper, som det sker i aflejringer af pegmatitter, når magma krystalliserer. Således er rubidium et biprodukt af udnyttelse og raffinering af disse klipper og deres mineraler..
Rubidium kan også findes i almindelige klipper som granit, ler og basalt og endda i kulstofaflejringer. Af alle naturlige kilder repræsenterer lepidolit dens vigtigste malm, og hvorfra den udnyttes kommercielt..
I carnalit kan derimod rubidium findes som RbCl-urenheder med et indhold på 0,035%. Og i en højere koncentration er der polucit- og rubiclineaflejringer, som kan have op til 17% rubidium..
Dens geokemiske tilknytning til kalium skyldes ligheden mellem deres ioniske radier; Rb+ er større end K+, men forskellen i størrelser er ikke en hindring for den første at være i stand til at erstatte den anden i dens mineralkrystaller.
Uanset om det starter med lepidolit eller polucit eller med nogen af de mineraler, der er nævnt ovenfor, forbliver udfordringen den samme i større eller mindre grad: separat rubidium fra kalium og cæsium; det vil sige anvende blandingsseparationsteknikker, der tillader at have rubidiumforbindelser eller salte på den ene side og dem af kalium og cæsium på den anden..
Dette er vanskeligt, da disse ioner (K+, Rb+ og Cs+) deler en stor kemisk lighed; De reagerer på samme måde for at danne de samme salte, som næppe adskiller sig fra hinanden takket være deres tæthed og opløselighed. Derfor anvendes fraktioneret krystallisation, så de kan krystallisere langsomt og på en kontrolleret måde..
For eksempel anvendes denne teknik til at adskille en blanding af carbonater og alun fra disse metaller. Omkrystallisationsprocesserne skal gentages flere gange for at garantere krystaller med større renhed og fri for co-udfældede ioner; et rubidiumsalt, der krystalliserer med K-ioner+ eller Cs+ på overfladen eller indeni.
Mere moderne teknikker, såsom anvendelse af en ionbytterharpiks eller kronethere som kompleksdannende midler, tillader også isolering af Rb-ioner.+.
Når først rubidiumsaltet er adskilt og oprenset, er det næste og sidste trin at reducere Rb-kationerne+ til massivt metal. For at gøre dette smeltes saltet og underkastes elektrolyse, så rubidium udfældes på katoden; eller der anvendes et stærkt reduktionsmiddel, såsom calcium og natrium, der er i stand til hurtigt at miste elektroner og således reducere rubidium.
Rubidium findes på Jorden som to naturlige isotoper: 85Rb og 87Rb. Den første har en overflod på 72,17%, mens den anden på 27,83%.
Det 87Rb er ansvarlig for, at dette metal er radioaktivt; dog er dets stråling harmløs og endda gavnlig til dataanalyse. Dens halveringstid (t1/2) er 4,91010 år, hvis tidsperiode overstiger universets alder. Når det forfalder, bliver det den stabile isotop 87Hr.
Takket være dette er denne isotop blevet brugt til at datere en alder af jordbaserede mineraler og klipper, der er til stede siden Jordens begyndelse..
Ud over isotoper 85Rb og 87Rb, der er andre syntetiske og radioaktive med variabel og meget kortere levetid; For eksempel ham 82Rb (t1/2= 76 sekunder), 83Rb (t1/2= 86,2 dage), 84Rb (t1/2= 32,9 dage) og 86Rb (t1/2= 18,7 dage). Af dem alle er 82Rb er den mest anvendte i medicinske studier.
Rubidium er et sådant reaktivt metal, at det skal opbevares i glasampuller under en inert atmosfære, så det ikke reagerer med ilt i luften. Hvis blæren går i stykker, kan metallet anbringes i petroleum eller mineralolie for at beskytte det. det ender dog med at blive oxideret af det ilt, der er opløst i dem, hvilket giver anledning til rubidiumperoxider.
Hvis det tværtimod besluttes at placere det på f.eks. Træ, vil det ende med at brænde med en violet flamme. Hvis der er meget fugtighed, vil den brænde bare ved at blive udsat for luften. Når et stort stykke rubidium kastes i et volumen vand, eksploderer det kraftigt og antænder endda den producerede brintgas.
Derfor er rubidium et metal, som ikke alle skal håndtere, da næsten alle dets reaktioner er eksplosive..
I modsætning til metallisk rubidium er dets Rb-ioner+ de udgør ikke nogen tilsyneladende risiko for levende væsener. Disse opløst i vand interagerer med celler på samme måde som K-ioner gør.+.
Derfor har rubidium og kalium lignende biokemiske adfærd; imidlertid er rubidium ikke et væsentligt element, mens kalium er. På denne måde mærkbare mængder af Rb+ kan akkumuleres inde i celler, røde blodlegemer og indvolde uden at påvirke kroppen af noget dyr negativt.
Det er faktisk blevet estimeret, at en voksen mand med en masse på 80 kg indeholder ca. 37 mg rubidium; og at derudover ikke en stigning i denne koncentration i størrelsesordenen 50 til 100 gange ikke fører til uønskede symptomer.
Imidlertid et overskud af Rb-ioner+ kan ende med at fortrænge K-ionerne+; og derfor vil personen lide meget stærke muskelspasmer indtil døden.
Det er klart, at opløselige rubidiumsalte eller forbindelser kan udløse dette med det samme, så ingen af dem skal indtages. Derudover kan det forårsage forbrændinger ved simpel kontakt, og blandt de mest giftige kan vi nævne fluorid (RbF), hydroxid (RbOH) og cyanid (RbCN) af rubidium.
Rubidium er blevet brugt til at opsamle eller fjerne spor af gasser, der kan være i vakuumforseglede rør. Netop på grund af deres høje tendens til at fange ilt og fugt i dem fjerner de dem på deres overflade som peroxider.
Når rubidiumsalte brænder, afgiver de en karakteristisk rød-violet flamme. Nogle fyrværkeri har disse salte i deres sammensætning, så de eksploderer med disse farver.
Rubidiumchlorid er ordineret til bekæmpelse af depression, da undersøgelser har bestemt en mangel på dette element hos personer, der lider af denne medicinske tilstand. Det er også blevet brugt som beroligende middel og til behandling af epilepsi.
Isotopatomer 87Rb blev brugt til at skabe det første Bose-Einstein-kondensat. Denne materietilstand består i, at atomer ved en temperatur, der er ret tæt på absolut nul (0 K), er grupperet eller "kondenseret" og opfører sig som om de var et..
Således var rubidium hovedpersonen i denne triumf inden for fysikområdet, og det var Eric Cornell, Carl Wieman og Wolfgang Ketterle, der modtog Nobelprisen i 2001 takket være dette arbejde..
Den syntetiske radioisotop 82Rb henfalder ved at udsende positroner, som bruges til at akkumulere i kaliumrige væv; såsom dem, der er placeret i hjernen eller hjertet. Det bruges således til at analysere hjertets funktionalitet og tilstedeværelsen af mulige tumorer i hjernen ved hjælp af en positronemissionstomografi..
Rubidiumioner har fundet et sted i forskellige typer materialer eller blandinger. For eksempel er hans legeringer lavet med guld, cæsium, kviksølv, natrium og kalium. Det er tilsat glas og keramik sandsynligvis for at øge deres smeltepunkt.
I solceller er perovskitter blevet tilføjet som en vigtig komponent. Ligeledes er dets mulige anvendelse som en termoelektrisk generator, varmeoverføringsmateriale i rummet, brændstof i ionfremdrivningsmotorer, elektrolytisk medium til alkaliske batterier og i atomiske magnetometre også blevet undersøgt..
Med rubidium og cæsium er de berømte meget præcise atomure blevet fremstillet, der f.eks. Bruges i GPS-satellitter, som ejerne af deres smartphones kan kende deres placering, mens de kører på en vej.
Endnu ingen kommentarer