Rubidium
RUBIDIUM-JEG; m.[fra lat. rubidus - rødlig] Kemisk grundstof (Rb), et blødt metal med sølvhvid farve, der i egenskaber ligner kalium og natrium.
◁ Rubidium, åh, åh.
rubidium(lat. Rubidium), kemisk grundstof af gruppe I i det periodiske system; henviser til alkalimetaller. Navn fra lat. rubidus - mørkerød (åben langs linjer i den røde del af spektret). Sølvhvidt metal med en pastaagtig konsistens. Massefylde 1,532 g/cm 3 t pl 39,32°C, t kip 687°C. I luften antændes den øjeblikkeligt og reagerer eksplosivt med vand. Udbredt i naturen ledsager det kalium og lithium og udvindes fra deres mineraler. Anvendes i begrænset omfang (katoder til fotoceller, additiv i gasudladningsrør, katalysator i organisk syntese).
RUBIDIUMRUBIDIUM (lat. rubidium, af lat. rubidus - rød), Rb (læs "rubidium"), kemisk grundstof med atomnummer 37, atommasse 85,4678. Naturligt rubidium består af en blanding af det stabile nuklid 85 Rb (72,15 vægtprocent) og svagt radioaktivt 87 Rb (halveringstid) T 1/2 = 4,8·10 10 år). Beliggende i gruppe IA (alkalimetaller), i 5. periode. Elektronisk konfiguration af ydre lag 5 s 1, Oxidationstilstand +1 (valens I).
Radius af det neutrale rubidium atom er 0,248 nm, radius af Rb + ionen er 0,166 nm (koordinationsnummer 6). Rb-atomets sekventielle ioniseringsenergier er 4,177, 27,5, 40,0, 52,6 og 71 eV. Elektronaffinitet 0,49 eV. Elektronarbejdsfunktionen er 2,16 eV. Elektronegativitet ifølge Pauling (cm. PAULING Linus) 0,8.
Opdagelseshistorie
Tyske forskere R.W. Bunsen (cm. BUNSEN Robert Wilhelm) og G.R. Kirchhoff udførte spektrale undersøgelser af mineralet lepidolit i 1861 (cm. LEPIDOLIT) og sediment dannet efter fordampning af mineralvand fra Schwarzwald-kilderne. Spektrene indeholdt en mørkerød linje tilhørende det nye grundstof.
Efter fordampning af mineralvand blev en blanding af kalium-, rubidium- og cæsiumchlorplatinater udfældet fra den resulterende rest under anvendelse af ammoniumchlorplatinat (NH 4) 2 PtCl 6. Derefter blev chlorplatinater omdannet til carbonater og vinsyresalte - tartrater. Ved gentagen fraktioneret omkrystallisation af sure tartrater lykkedes det Bunsen at rense rubidium fra kalium og cæsium og opnå det første rubidiumsaltpræparat. I 1863 fremstillede Bunsen den første prøve af metallisk rubidium ved at reducere rubidiumsyretartrat med sod.
At være i naturen
Indholdet af rubidium i jordskorpen er 1,5·10 -2 vægtprocent. Danner ikke sine egne mineraler; som regel er det ledsaget af K eller Li. Findes i mineralkilder, søer, hav og underjordiske farvande.
Kvittering
Rubidium opnås hovedsageligt ved at forarbejde enten lepidolit til Li-forbindelser eller carnallit, som tjener som råmateriale i fremstillingen af Mg. Remanensen dannet efter adskillelse af hovedmængderne af Li, K og Mg og indeholdende salte K, Rb og Cs separeres i fraktioner ved metoder til fraktioneret krystallisation, sorption, ekstraktion og ionbytning.
Rubidiummetal fremstilles normalt ved at reducere Rb-halogenider med calcium (cm. CALCIUM) eller magnesium. (cm. MAGNESIUM)
Fysiske og kemiske egenskaber
Rubidium er et blødt, sølvhvidt metal.
Ved normale temperaturer har den en pastaagtig konsistens, smeltepunkt +39,32°C. Kogepunktet for rubidium er 687,2°C. Krystalgitter af metal kubisk kropscentreret, celleparameter EN= 0,570 nm. Rubidium er et letmetal, dets densitet er 1,532 kg/dm 3.
Rubidiums reaktivitet er meget høj. Dens standardelektrodepotentiale er -2,925 V. I luft og i en oxygenatmosfære antændes rubidiummetal og danner en blanding af rubidiumperoxid Rb 2 O 2 og rubidium superoxid RbO 2. Hvis iltindholdet i gassen, som Rb reagerer med, er ubetydeligt, er dannelsen af Rb 2 O-oxid også mulig Rubidium reagerer eksplosivt med vand:
2Rb + 2H2O = 2RbOH + H2
Ved opvarmning under forhøjet tryk reagerer Rb med H for at danne hydridet RbH. Rb reagerer direkte med halogener, S for at danne sulfid Rb 2 S. Rubidium reagerer ikke med nitrogen under normale forhold, og rubidiumnitrid Rb 3 N dannes ved at lede en elektrisk udladning mellem rubidiumelektroder placeret i flydende nitrogen. Ved opvarmning reagerer rubidium med rødt fosfor og danner rubidiumphosphid Rb 2 P 5 . Også, når det opvarmes, reagerer rubidium med grafit, og afhængigt af reaktionsbetingelserne fremkommer carbider af sammensætningerne C8Rb og C24Rb.
Rubidium er karakteriseret ved interaktion med ammoniak til dannelse af amidet RbNH2. Når rubidium reagerer med acetylen, fremkommer acetylenid Rb 2 C 2. Metallisk rubidium er i stand til at reducere silicium fra glas og SiO 2 .
Rubidium danner intermetalliske forbindelser med mange metaller.
Rubidiumhydroxid RbOH er en stærk base, meget opløselig i vand og opfører sig på samme måde som KOH og NaOH.
Rubidiumsalte såsom RbCl chlorid, Rb 2 SO 4 sulfat, RbNO 3 nitrat, Rb 2 CO 3 carbonat er meget opløselige i vand, rubidium perchlorid RbClO 4 og rubidium chloroplatinate Rb 2 PtCl 6 er dårligt opløselige i vand
Ansøgning
Metallisk rubidium er en del af smøresammensætninger, der anvendes i jet- og rumteknologi. Det bruges som en komponent i katodematerialet i fotoceller og fotovoltaiske multiplikatorer. Rubidiumdamp bruges i udladningsrør og lavtrykslamper. Nogle rubidiumforbindelser bruges til fremstilling af specielle glas.
Funktioner af behandling
Opbevares i Pyrex glasampuller i en argonatmosfære eller i forseglede stålbeholdere under et lag af vandfri vaseline eller paraffin.
encyklopædisk ordbog. 2009 .
Synonymer:Se, hvad "rubidium" er i andre ordbøger:
Et sølvfarvet alkalimetal, en analog af kalium. Ordbog over fremmede ord inkluderet i det russiske sprog. Chudinov A.N., 1910. RUBIDIA er et sølvfarvet metal med en gullig nuance. En komplet ordbog over fremmedord, der kom i brug i... ... Ordbog over fremmede ord i det russiske sprog
Rb (a. rubidium; n. Rubidium; f. rubidium; i. rubidio), kemisk. element af gruppe I periodisk. Mendeleev-systemet, kl. n. 37, kl. m. 85,4678; refererer til alkalimetaller. Det forekommer i naturen som en blanding af to stabile isotoper: 85Rb... ... Geologisk encyklopædi
- (kemisk; Rubidium; Rb = 85,44 ved 0 = 16, gennemsnit af definitionerne af Bunsen, Picard og Godefroy) det andet metalliske grundstof opdaget (i 1861) af Bunsen og Kirchhoff ved hjælp af spektralanalyse; det har fået sit navn fra to mørkerøde (rubidus) … … Encyclopedia of Brockhaus og Efron
RUBIDIUM- kemi. grundstof, symbol Rb (lat. Rubidium), kl. n. 37, kl. m. 85,47, henviser til alkalimetaller; meget spredt og har ingen egne mineraler. Det findes som en urenhed i mineralerne kalium, cæsium og lithium, hvorfra det udvindes. Rubidium er blødt,... ... Big Polytechnic Encyclopedia
- (Rubidium), Rb, kemisk grundstof af gruppe I i det periodiske system, atomnummer 37, atommasse 85,4678; refererer til alkalimetaller. Opdaget af de tyske videnskabsmænd R. Bunsen og G. Kirchhoff i 1861... Moderne encyklopædi
- (lat. Rubidium) Rb, kemisk grundstof i gruppe I i Mendeleevs periodiske system, atomnummer 37, atommasse 85,4678. Henviser til alkalimetaller. Navn fra lat. rubidus er mørkerød (opdaget langs linjer i den røde del af spektret).… … Stor encyklopædisk ordbog
Artiklens indhold
RUBIDIUM(Rubidium) Rb, et kemisk grundstof i 1. (Ia) gruppe i det periodiske system. Alkalisk grundstof. Atomnummer 37, relativ atommasse 85,4678. Det forekommer i naturen som en blanding af den stabile isotop 85 Rb (72,15%) og den radioaktive isotop 87 Rb (27,86%) med en halveringstid på 4,8. 10 10 år. Yderligere 26 radioaktive isotoper af rubidium med massetal fra 75 til 102 og halveringstider fra 37 ms (rubidium-102) til 86 dage (rubidium-83) er blevet kunstigt opnået.
Oxidationstilstand +1.
Rubidium blev opdaget i 1861 af de tyske videnskabsmænd Robert Bunsen og Gustav Kirchhoff og var et af de første grundstoffer opdaget ved spektroskopi, som blev opfundet af Bunsen og Kirchhoff i 1859. Navnet på grundstoffet afspejler farven på den lyseste linje i dets spektrum ( fra latin rubidus dyb rød).
Mens de studerede forskellige mineraler med et spektroskop, lagde Bunsen og Kirchhoff mærke til, at en af lepidolitprøverne sendt fra Rosen (Sachsen) producerede linjer i det røde område af spektret. (Lepidolit er et mineral af kalium og lithium, som har den omtrentlige sammensætning K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH,F) 3.) Disse linjer blev ikke fundet i spektrene af noget kendt stof. Snart blev lignende mørkerøde linjer opdaget i spektret af sediment opnået efter fordampning af vand fra prøver taget fra mineralkilder i Schwarzwald. Indholdet af det nye grundstof i de testede prøver var dog ubetydeligt, og for at udvinde mere eller mindre mærkbare mængder var Bunsen nødt til at fordampe over 40 m 3 mineralvand. Fra den inddampede opløsning udfældede han en blanding af kalium-, rubidium- og cæsiumchlorplatinater. For at adskille rubidium fra dets nærmeste slægtninge (og især fra et stort overskud af kalium), udsatte Bunsen bundfaldet for gentagen fraktioneret krystallisation og opnåede rubidium og cæsiumchlorider fra den mindst opløselige fraktion og omdannede dem derefter til carbonater og tartrater (vinsyresalte) , som muliggjorde endnu bedre rensning af rubidium og frigør det fra hovedparten af cæsium. Bunsen formåede at opnå ikke kun individuelle rubidiumsalte, men også selve metallet. Metallisk rubidium blev først opnået ved at reducere det sure salt af rubidiumhydrogentartrat med sod.
Et kvart århundrede senere foreslog den russiske kemiker Nikolai Nikolaevich Beketov en anden metode til at opnå metalrubidium - ved at reducere det fra hydroxid med aluminiumspulver. Han udførte denne proces i en jerncylinder med et gasudløbsrør, som var forbundet med en køleskabstank af glas. Cylinderen blev opvarmet på en gasbrænder, og en voldsom reaktion begyndte i den, ledsaget af frigivelse af brint og sublimering af rubidium i køleskabet. Som Beketov selv skrev, "drives rubidium gradvist, flyder ned som kviksølv og bevarer endda sin metalliske glans på grund af det faktum, at projektilet er fyldt med brint under operationen."
Fordeling af rubidium i naturen og dets industrielle udvinding. Indholdet af rubidium i jordskorpen er 7,8·10 3%. Dette er omtrent det samme som for nikkel, kobber og zink. Med hensyn til overflod i jordskorpen ligger rubidium cirka på en 20. plads, men i naturen er det i en spredt tilstand, rubidium er et typisk sporstof. Rubidiums iboende mineraler er ukendte. Rubidium findes sammen med andre basiske grundstoffer og følger altid med kalium. Den findes i mange klipper og mineraler, især i Nordamerika, Sydafrika og Rusland, men dens koncentration er ekstremt lav. Kun lepidolitter indeholder lidt mere rubidium, nogle gange 0,2%, og lejlighedsvis op til 13% (i form af Rb 2 O).
Rubidiumsalte opløses i vandet i have, oceaner og søer. Deres koncentration her er meget lav, i gennemsnit omkring 100 µg/l. I nogle tilfælde er indholdet af rubidium i vand højere: i Odessa-flodmundingerne viste det sig at være 670 µg/l, og i Det Kaspiske Hav 5700 µg/l. Forøget rubidiumindhold er også blevet fundet i nogle mineralkilder i Brasilien.
Fra havvand gik rubidium over i kaliumsaltaflejringer, hovedsageligt til karnallitter. I Strassfurt- og Solikamsk-karnallitterne varierer rubidiumindholdet fra 0,037 til 0,15%. Mineralet carnallite er en kompleks kemisk forbindelse dannet af kalium- og magnesiumchlorider med vand; dens formel er KCl MgCl 2 6H 2 O. Rubidium giver et salt med lignende sammensætning RbCl MgCl 2 6H 2 O, og begge salte kalium og rubidium har samme struktur og danner en kontinuerlig række af faste opløsninger, der krystalliserer sammen. Carnallite er meget opløseligt i vand, så det er ikke svært at åbne mineralet. Rationelle og økonomiske metoder til at udvinde rubidium fra carnallit, sammen med andre grundstoffer, er nu blevet udviklet og beskrevet i litteraturen.
Det meste udvundet rubidium opnås dog som et biprodukt i produktionen af lithium fra lepidolite. Efter at lithium er isoleret i form af carbonat eller hydroxid, udfældes rubidium fra moderluden i form af en blanding af aluminiumrubidium, aluminiumkalium og aluminiumcæsiumalun MAl(SO 4) 2 12H 2 O (M = Rb, K, Cs). Blandingen adskilles ved gentagen omkrystallisation. Rubidium er også isoleret fra den affaldselektrolyt, der opnås ved fremstilling af magnesium fra carnallit. Rubidium isoleres fra det ved sorption på bundfald af jern- eller nikkelferrocyanider. Derefter kalcineres ferrocyaniderne, og der opnås rubidiumcarbonat med urenheder af kalium og cæsium. Ved opnåelse af cæsium fra pollucit ekstraheres rubidium fra moderluden efter udfældning af Cs 3 . Rubidium kan også udvindes fra teknologiske løsninger dannet under produktionen af aluminiumoxid fra nefelin.
For at ekstrahere rubidium anvendes ekstraktions- og ionbytterkromatografimetoder. Rubidiumforbindelser med høj renhed fremstilles ved hjælp af polyhalogenider.
Meget af det producerede rubidium genvindes under produktionen af lithium, så fremkomsten af stor interesse for lithium til brug i fusionsprocesser i 1950'erne førte til en stigning i produktionen af lithium, og derfor rubidium, og derfor blev rubidiumforbindelser mere tilgængelige .
Rubidium er et af de få kemiske grundstoffer, hvis ressourcer og produktionskapacitet er større end det nuværende behov for det. Der findes ingen officielle statistikker over produktion og brug af rubidium og dets forbindelser. Det antages, at den årlige produktion af rubidium er omkring 5 tons.
Markedet for rubidium er meget lille. Der er ingen aktiv handel med metallet, og der er ingen markedspris for det. Priserne fastsat af virksomheder, der sælger rubidium og dets forbindelser, varierer ti gange.
Karakteristika for et simpelt stof, industriel produktion og brug af metallisk rubidium. Rubidium er et blødt, sølvhvidt metal. Ved normale temperaturer har den en næsten pastaagtig konsistens. Rubidium smelter ved 39,32°C, koger ved 687,2°C. Rubidiumdamp er farvet grønlig-blå.
Rubidium er meget reaktivt. I luften oxideres og antændes det øjeblikkeligt og danner superoxid RbO 2 (med en blanding af peroxid Rb 2 O 2):
Rb + O 2 = RbO 2, 2Rb + O 2 = Rb 2 O 2
Rubidium reagerer eksplosivt med vand for at danne hydroxid RbOH og frigive hydrogen: 2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2.
Rubidium kombineres direkte med de fleste ikke-metaller. Det interagerer dog ikke med nitrogen under normale forhold. Rubidiumnitrid Rb 3 N dannes ved at lede en elektrisk udladning i flydende nitrogen mellem elektroder lavet af rubidium.
Rubidium reducerer oxider til simple stoffer. Det reagerer med alle syrer for at danne de tilsvarende salte, og med alkoholer giver det alkoholater:
2Rb + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ORb + H 2
Rubidium opløses i flydende ammoniak og producerer blå opløsninger, der indeholder solvatiserede elektroner og udviser elektronisk ledningsevne.
Rubidium danner legeringer og intermetalliske forbindelser med mange metaller. RbAu-forbindelsen, hvor bindingen mellem metaller er delvist ionisk i naturen, er en halvleder.
Metallisk rubidium opnås hovedsageligt ved reduktion af rubidiumforbindelser (normalt halogenider) med calcium eller magnesium:
2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl2
Rb2CO3 + 3Mg = 2Rb + 3MgO + C
Reaktionen af rubidiumhalogenid med magnesium eller calcium udføres ved 600-800 ° C og 0,1 Pa. Produktet renses for urenheder ved rektifikation og vakuumdestillation.
Rubidium kan opnås elektrokemisk fra en smelte af rubidiumhalogenid på en flydende blykatode. Fra den resulterende bly-rubidium-legering isoleres rubidium ved destillation i vakuum.
I små mængder opnås rubidium ved at reducere rubidiumchromat Rb 2 CrO 4 med zirconium eller siliciumpulver, og højrent rubidium opnås ved langsom termisk nedbrydning af rubidiumazid RbN 3 i et vakuum ved 390-395 ° C.
Metallisk rubidium er en bestanddel af katodematerialet til fotoceller og fotoelektriske multiplikatorer, selvom rubidiumfotokatoder er ringere end nogle andre, især cæsium, i følsomhed og virkningsområde. Det er en del af smøremiddelsammensætninger, der bruges i jet- og rumteknologi. Rubidiumdamp bruges i elektriske udladningsrør.
Metallisk rubidium er en komponent i katalysatorer (det påføres aktivt aluminiumoxid, silicagel, metallurgisk slagge) til oxidation af organiske urenheder under produktionen af phthalsyreanhydrid samt processen til fremstilling af cyclohexan fra benzen. I dens tilstedeværelse sker reaktionen ved lavere temperaturer og tryk, end når katalysatorer aktiveres af natrium eller kalium, og den er næsten uafbrudt af giftstoffer, der er "dødelige" for konventionelle katalysatorer - stoffer indeholdende svovl.
Rubidium er farligt at håndtere. Det opbevares i specielle glasampuller i en argonatmosfære eller i forseglede stålbeholdere under et lag af dehydreret mineralolie.
Rubidiumforbindelser. Rubidium danner forbindelser med alle almindelige anioner. Næsten alle rubidiumsalte er meget opløselige i vand. Ligesom kalium er saltene Rb 2 SiF 6 og Rb 2 PtCl 6 svagt opløselige.
Forbindelser af rubidium med oxygen.
Rubidium danner talrige oxygenforbindelser, herunder Rb 2 O oxid, Rb 2 O 2 peroxid, RbO 2 superoxid og RbO 3 ozonid. Alle af dem er farvede, for eksempel er Rb 2 O lys gul, og RbO 2 er mørkebrun. Rubidium superoxid dannes, når rubidium forbrændes i luft. Rubidiumperoxid opnås ved at oxidere rubidium opløst i vandfri ammoniak med vandfrit hydrogenperoxid og rubidiumoxid ved at opvarme en blanding af rubidiummetal og dets peroxid. Oxid, peroxid og superoxid er termisk stabile, de smelter ved en temperatur på omkring 500 ° C.
Ved anvendelse af røntgendiffraktionsanalyse blev det vist, at forbindelsen med sammensætning Rb 4 O 6, opnået i fast tilstand ved omsætning af Rb 2 O 2 med RbO 2 i et forhold på 1:2, har sammensætningen. Samtidig kan diatomiske oxygenanioner af forskellige typer (peroxid og superoxid) i en kubisk enhedscelle ikke skelnes selv ved 60 ° C. Denne forbindelse smelter ved 461 ° C.
Rubidium ozonid RbO 3 dannes ved indvirkning af ozon på vandfrit RbOH-pulver ved lav temperatur:
4RbOH + 4O3 = 4RbO3 + 2H2O + O2
Delvis oxidation af rubidium ved lave temperaturer producerer en forbindelse med sammensætningen Rb 6 O, som nedbrydes over 7,3 ° C til dannelse af skinnende kobberfarvede krystaller med sammensætningen Rb 9 O 2. Når den udsættes for vand, antændes Rb 9 O 2-forbindelsen. Ved 40,2°C smelter det med nedbrydning og dannelse af Rb 2 O og Rb i forholdet 2:5.
Rubidium carbonat Rb2CO3 smelter ved 873°C, er meget opløseligt i vand: ved 20°C opløses 450 g rubidiumcarbonat i 100 g vand.
I 1921 fandt de tyske kemikere Fischer Franz (1877-1947) og Hans Tropsch (1889-1935), at rubidiumcarbonat var en fremragende katalysatorkomponent til fremstilling af syntetisk petroleumssynthol (en blanding af alkoholer, aldehyder og ketoner, dannet af vandgas). ved 410°C og et tryk på 140150 atm i nærværelse af en speciel katalysator).
Rubidiumcarbonat har en positiv effekt på polymeriseringen af aminosyrer; med dets hjælp opnås syntetiske polypeptider med en molekylvægt på op til 40.000, og reaktionen forløber meget hurtigt.
Rubidiumhydrid RbH opnås ved vekselvirkning af simple stoffer, når de opvarmes under et tryk på 510 MPa i nærværelse af en katalysator:
2Rb + H2 = 2RbH
Denne forbindelse smelter ved 585°C; nedbrydes, når det udsættes for vand.
Rubidiumhalogenider RbF, RbCl, RbBr, RbI fremstilles ved at omsætte rubidiumhydroxid eller carbonat med de tilsvarende hydrohalogensyrer, ved at omsætte rubidiumsulfat med opløselige bariumhalogenider og ved at lede rubidiumsulfat eller nitrat gennem en ionbytterharpiks.
Rubidiumhalogenider er meget opløselige i vand, men mindre opløselige i organiske opløsningsmidler. De opløses i vandige opløsninger af halogenhydrogensyre og danner hydrohalogenider i opløsning, hvis stabilitet falder fra hydrodifluorid RbHF 2 til hydrodiiodid RbHI 2.
Rubidiumfluorid er inkluderet i specielle glas og sammensætninger til varmeakkumulering. Det er et optisk materiale, gennemsigtigt i området 916 mikron. Rubidiumchlorid fungerer som en elektrolyt i brændselsceller. Det føjes til specielle støbegods for at forbedre deres mekaniske egenskaber og er en del af katodematerialet i katodestrålerør.
For blandinger af rubidiumchlorider med kobber-, sølv- eller lithiumchlorider falder den elektriske modstand så kraftigt med stigende temperatur, at de kan blive meget praktiske termistorer i forskellige elektriske installationer, der arbejder ved temperaturer på 150-290 ° C.
Rubidiumiodid bruges som en komponent i selvlysende materialer til fluorescerende skærme, faste elektrolytter i kemiske strømkilder. Forbindelsen RbAg 4 I 5 har den højeste elektriske ledningsevne af alle kendte ionkrystaller. Det kan bruges i tyndfilmsbatterier.
Komplekse forbindelser. Rubidium er ikke karakteriseret ved dannelsen af kovalente bindinger. Dets mest stabile komplekser er med polydentate ligander, såsom kroneethere, hvor det normalt udviser et koordinationstal på 6.
En anden gruppe af meget effektive ligander, som for nylig er blevet brugt til at koordinere alkalielementkationer, er makrocykliske polydentate ligander, som den franske organiske kemiker Jean Marie Lehn kaldte kryptander (fig. 1).
Rubidium danner CNS-komplekset. H 2 O, hvor kryptanden N((CH 2 CH 2 O) 2 CH 2 CH 2 ) 3 N (krypten) omslutter kationen i et koordinationspolyeder formet som et dobbelt-kappet trigonalt prisme (fig. 2).
Rubidiumozonid danner stabile opløsninger i organiske opløsningsmidler (såsom CH 2 Cl 2, tetrahydrofuran eller CH 3 CN), hvis kationen er koordineret af kroneethere eller kryptander. Langsom fordampning af ammoniakopløsninger af sådanne komplekser fører til dannelsen af røde krystaller. Røntgendiffraktionsanalyse af forbindelsen viste, at rubidiumatomets koordinationsnummer er 9. Det danner seks bindinger med kroneetheren, to med O 3 -ionen og en med ammoniakmolekylet.
Anvendelse af rubidium isotoper.
Rubidium-87 udsender spontant elektroner (b-stråling) og bliver til en isotop af strontium. Omkring 1 % af strontium blev dannet på Jorden på netop denne måde, og hvis du bestemmer forholdet mellem strontium og rubidium isotoper med et massetal på 87 i enhver bjergart, kan du beregne dens alder med stor nøjagtighed. Denne metode er velegnet til de ældste klipper og mineraler. Med dens hjælp blev det for eksempel fastslået, at de ældste klipper på det amerikanske kontinent opstod for 2100 millioner år siden.
Radionuklidet rubidium-82, med en halveringstid på 76 s, bruges i diagnostik. Med dens hjælp vurderes især myokardiets tilstand. Isotopen sprøjtes ind i patientens blodbane, og blodgennemstrømningen analyseres ved hjælp af positronemissionstomografi (PET).
Elena Savinkina
DEFINITION
Rubidium placeret i den femte periode i gruppe I i hoved(A) undergruppen af det periodiske system. Betegnelse – Rb. Rubidium i form af et simpelt stof er et sølvhvidt metal med et kropscentreret krystalgitter.
Massefylde - 1,5 g/cm3. Smeltepunkt 39,5 o C, kogepunkt - 750 o C. Blødt, let at skære med en kniv. Selvantænder i luft.
Oxidationstilstand af rubidium i forbindelser
Rubidium er et grundstof i gruppe IA i det periodiske system af D.I. Mendeleev. Det tilhører gruppen af alkalimetaller, som i deres forbindelser udviser en konstant og positiv kun mulig oxidationstilstand svarende til (+1) for eksempel Rb+1 Cl-1, Rb+1 H-1, Rb+12O-2, Rb+10-2 H+1, Rb+1N+50-23 osv.
Rubidium findes også i form af et simpelt stof - et metal, og oxidationstilstanden af metaller i grundstoftilstanden er lig med nul, da fordelingen af elektrontæthed i dem er ensartet.
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
| Dyrke motion | I hvilken serie kan alle grundstoffer udvise oxidationstilstande (-1) og (+5):
|
| Løsning | For at finde det korrekte svar på det stillede spørgsmål vil vi kontrollere hver af de foreslåede muligheder en efter en. a) Alle disse kemiske grundstoffer har kun én oxidationstilstand, som er lig med gruppenummeret i det periodiske system D.I. Mendeleev, hvor de er placeret, med et "+" tegn. De der. Oxidationstilstanden for rubidium og lithium er (+1), og calcium er (+2). Svaret er forkert. b) Fluor har kun én oxidationstilstandsværdi, lig med (-1), så denne svarmulighed er forkert, og det giver ingen mening at kontrollere de resterende kemiske elementer. c) Alle disse grundstoffer tilhører gruppen af halogener, og de er karakteriseret ved oxidationstilstande (-1), 0, (+1), (+3), (+5) og (+7), dvs. dette er det rigtige svar. |
| Svar | Mulighed 3. |
Rubidium– et alkalimetal, let og blødt, sølvhvidt, selvom navnet taler om en helt anden farve: på latin betyder "rubidus" "rød", eller endda "mørkerød" - det er, hvad forskerne Gustav Robert Kirchhoff og Robert Wilhelm Bunsen kaldte det i 1861. Den første videnskabsmand var en stor fysiker, og den anden var en eksperimentel kemiker; De undersøgte mineraler ved hjælp af et spektroskop, et instrument opfundet af Kirgoff, og bemærkede særlige røde linjer i en af prøverne af koncentrationsmineraler og besluttede, at det var et ukendt grundstof. Og sådan viste det sig, men det viste sig at være svært at isolere det nye mineral: Bunsen skulle lave et stort arbejde - kemikeren arbejdede utrætteligt i 2 år - før rubidium blev renset og adskilt fra andre grundstoffer - kaliumsalte, cæsium , etc.
I dag kalder kemikere rubidium for et typisk sporstof, da der er meget af det i jordskorpen, men det er næsten altid en blanding af andre mineraler; den findes ofte i vulkanske klipper; Rubidiumsalte findes ofte i mineralvand fra forskellige kilder, i vandet i have og søer (inklusive grundvand) og i mineralkoncentrater - de indeholder titusinder flere forskellige kemiske grundstoffer end i almindelig malm.
Ren rubidium er et unikt grundstof på mange måder. Det kan kun opbevares i et vakuum, i specielle forseglede glasampuller - i fri luft antændes det straks og reagerer øjeblikkeligt med ilt. Rubidiums kemiske aktivitet er generelt meget høj: det reagerer hurtigt med næsten alle kendte kemiske grundstoffer - med metaller og ikke-metaller, og nogle gange endda eksploderer.
Det unikke ved rubidium kan også bedømmes ud fra dets smeltepunkt - det smelter allerede ved en temperatur på 39°C, så så snart du holder en ampul med dette metal i hænderne i et stykke tid, vil det blive semi-flydende. foran dine øjne - andre metaller er ikke forskellige fra dette , bortset fra kviksølv - alle ved, at det er netop på grund af denne egenskab, at det med succes bruges i medicinske termometre.
Selvfølgelig er vi mere interesserede i rubidiums rolle i levende organismer, herunder menneskekroppen, men selv her kan dette element betragtes som usædvanligt - dets rolle i denne henseende er ikke blevet afklaret, og det betragtes normalt sammen med cæsium , mens de samtidig studerer deres effekt på kroppen .
Kilder til rubidium
Der er rubidium i planters og dyrs væv, men der er meget lidt af det: for eksempel er der i tobaksbladene, en plante, der betragtes som en af dens kilder, 1000 gange mindre rubidium end kalium. I marine planter - alger er det endnu mindre, men det kan akkumuleres i levende væv: især findes det i søanemoner, havorme, krebsdyr, bløddyr, pighuder og nogle fisk. Rubidium ophobes også i nogle landplanter - for eksempel i visse sorter af roer og druer.
Omsætningen af rubidium i kroppen er også dårligt undersøgt, men vi får op til 1,5-4 mg af det hver dag med mad, og hovedsageligt med sort te og kaffe, samt med drikkevand. Den menneskelige krop bør normalt indeholde omkring 1 g rubidium.
Rubidiums rolle i kroppen
Rubidium kommer meget hurtigt ind i blodet, 1-1,5 timer efter det kommer ind i maven; Rubidium akkumuleres i hjernen og skeletmusklerne, knoglerne, lungerne og blødt væv.
Rubidium har antihistaminegenskaber, og i tidligere tider, i det 19. århundrede, blev det brugt til at behandle nogle sygdomme i nervesystemet - især epilepsi. Ellers er rubidiums fysiologiske rolle også blevet undersøgt lidt.
Rubidium tilhører de giftige elementer i 2. fareklasse - stoffer i denne klasse er defineret som yderst farlige for mennesker: for eksempel tilhører svovlsyre og arsen i samme klasse.
Læger ved også lidt om symptomerne på rubidiummangel, såvel som deres årsager - eksperimenter blev udført på nogle dyr. Hvis de manglede rubidium i deres mad, påvirkede dette deres evne til at reproducere: embryoner udviklede sig dårligt, aborter og for tidlige fødsler blev observeret. Også dyrenes vækst og udvikling aftog generelt, deres appetit faldt, og deres forventede levetid faldt.
Med et øget indhold af rubidium observeres de samme symptomer - langsommere vækst og udvikling og en forkortet levetid, men til dette skal du tage meget af det - omkring 1000 mg om dagen. Den radioaktive isotop af rubidium anses for at være sundhedsfarlig, men set fra særlige videnskabers synspunkt - radiobiologi, strålingskemi osv. - kan dette grundstof betragtes som svagt radioaktivt eller endda stabilt, da dets halveringstid sammenlignet med tidspunktet for menneskelivet er ufatteligt enormt - det er 4.923 × 1010 år. Hvis vi forsøger at oversætte dette til et sprog, vi forstår, vil det vare omkring 50-60 milliarder år – selv vores planet har endnu ikke eksisteret så længe.
Det anses dog for at være risikabelt for helbredet konstant at arbejde i visse industrier: I glas-, kemi- og elektronikindustrien, og rubidium kan også indtages i store mængder gennem mad og vand - det afhænger af områdets geologiske karakteristika. Et overskud af rubidium kan give hovedpine og søvnforstyrrelser, arytmi, kroniske betændelsessygdomme i luftvejene, lokal irritation af slimhinder og hud samt proteinuri - øget proteinindhold i urinen.
Ved rubidiumforgiftning ordineres sædvanligvis symptomatisk behandling, som går ud på at fjerne individuelle symptomer, samt behandling med kompleksdannende midler (normalt natrium- og kaliumpræparater), som danner vandopløselige forbindelser med giftige og radioaktive stoffer, som derefter udskilles gennem nyrerne.
Det er dog værd at sige, at både moderne medicin og biologi fortsætter med at studere mulighederne for at bruge rubidium til behandling af mange sygdomme.
Som regel studeres rubidium parallelt med cæsium: i dag har det vist sig, at de kan stimulere blodcirkulationen og have en vasokonstriktor og hypertensiv effekt. Til disse formål blev de brugt i det 19. århundrede af den berømte russiske videnskabsmand og læge S.S. Botkin: han beviste, at cæsium- og rubidiumsalte øger blodtrykket og opretholder det i lang tid.
Disse elementer er også aktive i forhold til immunsystemet: de øger kroppens modstand mod sygdomme, da de øger aktiviteten af leukocytter og lysozym, et antibakterielt middel, der ødelægger cellevæggene af patogene bakterier og derved forårsager deres hurtige død.
Salte af rubidium og cæsium hjælper også kroppen med lettere at tolerere hypoxi - iltmangel, og i moderne medicin bruges rubidium stadig: dets iodid-, bromid- og chloridsalte har en beroligende og smertestillende virkning.
Anvendelser af rubidium
Rubidium bruges på forskellige områder, men det kan ikke siges, at det bruges aktivt: kun lidt af det produceres i verden - det beløber sig til ti, ikke hundredvis af kg om året, og det er ret dyrt. Rubidiumforbindelser bruges i analytisk kemi, til fremstilling af speciel optik, måleinstrumenter og i den elektroniske og nukleare industri.
Rubidium er en del af særlige effektive smøremidler, der anvendes i raket- og rumteknologi, når man arbejder under vakuumforhold.
I elektroteknik anvendes lysende rør, til fremstilling af hvilke rubidium anvendes; Rubidiumforbindelser bruges til fremstilling af specielle glas og i røntgenteknologi samt i termoelektriske generatorer og ionmotorer.
I geokronologi, ved bestemmelse af den geologiske alder af klipper og mineraler, anvendes den såkaldte strontiummetode, som gør det muligt at fastslå denne alder meget nøjagtigt - specialister bestemmer indholdet af rubidium og 87Sr i disse bjergarter. Det var ved hjælp af denne metode, at forskerne var i stand til at bestemme alderen på de ældste sten på det amerikanske kontinent - de er 2 milliarder 100 millioner år gamle.
Gataulina Galina
hjemmeside for dameblad
Ved brug eller genoptrykning af materiale kræves et aktivt link til kvindenetmagasinet
Rubidium blev opdaget i 1861 af de tyske videnskabsmænd Robert Bunsen og Gustav Kirchhoff og blev et af de første grundstoffer opdaget ved spektroskopi, som blev opfundet af Bunsen og Kirchhoff i 1859. Robert Bunsen og Gustav Kirchhoff udgravede 150 kg lepidolit og opnåede adskillige gram rubidiumsalte til analyse, så derfor opdagede de et nyt element. Navnet på et element afspejler farven på den lyseste linje i dets spektrum.
Verdens Rubidium-ressourcer
Indholdet af rubidium i jordskorpen er 7,8·10−3 %, hvilket er omtrent lig det samlede indhold af nikkel, kobber og zink. Med hensyn til overflod i jordskorpen ligger rubidium cirka på en 20. plads, men i naturen er det i en spredt tilstand, rubidium er et typisk sporstof. Rubidiums iboende mineraler er ukendte. Rubidium findes sammen med andre basiske grundstoffer og følger altid med kalium. Den findes i mange klipper og mineraler, især i Nordamerika, Sydafrika og Rusland, men dens koncentration er ekstremt lav. Kun lepidolitter indeholder lidt mere rubidium, nogle gange 0,2%, og lejlighedsvis op til 1-3% (i form af Rb2O).
Rubidiumsalte opløses i vandet i have, oceaner og søer. Deres koncentration her er meget lav, i gennemsnit omkring 100 µg/l. I nogle tilfælde er indholdet af rubidium i vand højere: i Odessa-flodmundingerne viste det sig at være 670 µg/l, og i Det Kaspiske Hav - 5700 µg/l. Forøget rubidiumindhold er også blevet fundet i nogle mineralkilder i Brasilien.
Fra havvand gik rubidium over i kaliumsaltaflejringer, hovedsageligt til karnallitter. I Strassfurt- og Solikamsk-karnallitterne varierer rubidiumindholdet fra 0,037 til 0,15%. Mineralet carnallite er en kompleks kemisk forbindelse dannet af kalium- og magnesiumchlorider med vand; dens formel er KCl MgCl2 6H2O. Rubidium giver et salt med lignende sammensætning RbCl MgCl2 6H2O, og begge salte - kalium og rubidium - har samme struktur og danner en kontinuerlig række af faste opløsninger, der krystalliserer sammen. Carnallite er meget opløseligt i vand, så det er ikke svært at åbne mineralet. Rationelle og økonomiske metoder til at udvinde rubidium fra carnallit, sammen med andre grundstoffer, er nu blevet udviklet og beskrevet i litteraturen.
At opnå rubidium
Mest udvundet rubidium opnås som et biprodukt af lithiumproduktion fra lepidolite. Efter at lithium er isoleret i form af carbonat eller hydroxid, udfældes rubidium fra moderluden i form af en blanding af aluminiumrubidium, aluminiumkalium og aluminiumcæsiumaluner RbAl(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O, CsAl( SO4)2 12H2O. Blandingen adskilles ved gentagen omkrystallisation.
Rubidium er også isoleret fra den affaldselektrolyt, der opnås ved fremstilling af magnesium fra carnallit. Rubidium isoleres fra det ved sorption på bundfald af jern- eller nikkelferrocyanider. Derefter kalcineres ferrocyaniderne, og der opnås rubidiumcarbonat med urenheder af kalium og cæsium. Ved udvinding af cæsium fra pollucit udvindes rubidium fra moderluden efter udfældning af Cs3. Rubidium kan også udvindes fra teknologiske løsninger dannet under produktionen af aluminiumoxid fra nefelin.
For at ekstrahere rubidium anvendes ekstraktions- og ionbytterkromatografimetoder. Rubidiumforbindelser med høj renhed fremstilles ved hjælp af polyhalogenider.
Meget af det producerede rubidium kommer fra lithiumproduktion, så fremkomsten af stor interesse for lithium til brug i fusionsprocesser i 1950'erne førte til en stigning i produktionen af lithium, og derfor rubidium. Dette er grunden til, at rubidiumforbindelser er blevet mere tilgængelige.
Anvendelser af rubidium
Selvom rubidium er ringere end cæsium i nogle applikationer, spiller dette sjældne alkalimetal en vigtig rolle i moderne teknologi. Følgende hovedområder for anvendelse af rubidium kan bemærkes: katalyse, elektronikindustri, speciel optik, nuklear industri, medicin (dets forbindelser har normothymiske egenskaber).
Rubidium bruges ikke kun i sin rene form, men også i form af en række legeringer og kemiske forbindelser. Rubidium har en god råvarebase, mere gunstig end for cæsium. Omfanget af rubidium udvides på grund af dets stigende tilgængelighed.
Isotopen rubidium-86 er meget udbredt i gamma-fejldetektion, måleteknologi samt i sterilisering af lægemidler og fødevarer. Rubidium og dets legeringer med cæsium er et meget lovende kølemiddel og arbejdsmedium til højtemperatur-turbineenheder (i denne henseende er rubidium og cæsium blevet vigtige i de senere år, og de ekstremt høje omkostninger ved metaller tager en bagsædet til mulighederne for dramatisk forøgelse af effektiviteten af turbineenheder og dermed reducere brændstofforbrug og miljøforurening). De mest udbredte rubidium-baserede systemer som kølemidler er ternære legeringer: natrium-kalium-rubidium og natrium-rubidium-cæsium.
I katalyse bruges rubidium i både organisk og uorganisk syntese. Rubidiums katalytiske aktivitet bruges hovedsageligt til raffinering af petroleum til en række vigtige produkter. Rubidiumacetat bruges for eksempel til syntese af methanol og en række højere alkoholer fra vandgas, hvilket er vigtigt i forbindelse med underjordisk forgasning af kul og ved fremstilling af kunstige flydende brændstoffer til biler og flybrændstof. En række legeringer af rubidium med tellur har højere følsomhed i det ultraviolette område af spektret end cæsiumforbindelser, og derfor er det i dette tilfælde i stand til at konkurrere med cæsium som materiale til fotokonvertere. Som en del af specielle smøresammensætninger (legeringer) anvendes rubidium som et yderst effektivt smøremiddel i vakuum (raket- og rumteknologi).
Rubidiumhydroxid bruges til at fremstille en elektrolyt til kemiske strømkilder ved lav temperatur [kilde ikke specificeret 560 dage], og også som et additiv til en opløsning af kaliumhydroxid for at forbedre dens ydeevne ved lave temperaturer og øge elektrolyttens elektriske ledningsevne. Rubidiummetal bruges i hydridbrændselsceller.
Rubidiumchlorid legeret med kobberchlorid bruges til måling af høje temperaturer (op til 400 °C).
Rubidiumdamp bruges som arbejdsvæske i lasere, især i rubidium atomure.
Rubidiumchlorid bruges i brændselsceller som elektrolyt, og det samme kan siges om rubidiumhydroxid, der er meget effektivt som elektrolyt i brændselsceller ved hjælp af direkte oxidation af kul.