Рубідій
РУБІДІЙ-я; м.[від лат. rubidus - червонуватий] Хімічний елемент (Rb), м'який метал сріблясто-білого кольору, за своїми властивостями подібний до калію і натрію.
◁ Рубідієвий, -а, -ое.
рубідій(Лат. Rubidium), хімічний елемент I групи періодичної системи; відноситься до лужних металів. Назва від латів. rubidus – темно-червоний (відкритий по лініях у червоній частині спектру). Сріблясто-білий метал пастоподібної консистенції. Щільність 1,532 г/см 3 tпл 39,32°C, tстос 687°C. На повітрі миттєво спалахує, з водою реагує з вибухом. У природі розсіяний, супроводжує калію і літію і видобувається з мінералів. Застосовується обмежено (катоди для фотоелементів, добавка до газорозрядних трубок, каталізатор в органічному синтезі).
РУБІДІЙРУБІДІЙ (лат. rubidium, від лат. rubidus - червоний), Rb (читається «рубідій»), хімічний елемент з атомним номером 37, атомна маса 85,4678. Природний рубідій складається з суміші стабільного нукліду 85 Rb (72,15% за масою) і слабко радіоактивного 87 Rb (період напіврозпаду) Т 1/2 = 4,8 · 10 10 років). Розташований у групі IA (лужні метали), у 5-му періоді. Електронна конфігурація зовнішнього шару 5 s 1, Ступінь окислення +1 (валентність I).
Радіус нейтрального атома рубідії 0,248 нм, радіус іона Rb + 0,166 нм (координаційне число 6). Енергії послідовної іонізації атома Rb 4,177, 27,5, 40,0, 52,6 та 71 еВ. Спорідненість до електрона 0,49 еВ. Робота виходу електрона 2,16 еВ. Електронегативність по Полінгу (див.ПОЛІНГ Лайнус) 0,8.
Історія відкриття
Німецькі дослідники Р. В. Бунзен (див.Бунзен Роберт Вільгельм)і Г. Р. Кірхгоф виконали в 1861 спектральні дослідження мінералу лепідоліту (див.ЛЕПІДОЛІТ)та осаду, що утворюється після випарювання мінеральних вод із джерел Шварцвальда. Спектри містили темно-червону лінію, що належить новому елементу.
Після випарювання мінеральних вод з отриманого залишку за допомогою хлорплатинату амонію (NH 4) 2 PtCl 6 була осаджена суміш хлорплатинатів калію, рубідія та цезію. Потім хлорплатинати були переведені в карбонати і солі винної кислоти - тартрати. Шляхом багаторазової дробової перекристалізації кислих тартратів Бунзен вдалося очистити рубідій від калію і цезію і отримати перший препарат солі рубідії. У 1863 р. Бунзен за рахунок відновлення кислого тартрату рубідія за допомогою сажі приготував перший зразок металевого рубідія.
Знаходження у природі
Зміст рубідії у земній корі 1,5 · 10 -2 % за масою. Чи не утворює власних мінералів, як правило, супроводжує K або Li. Знаходиться у мінеральних джерелах, озерній, морській та підземній водах.
Отримання
Рубідій в основному отримують при переробці або лепідоліту на сполуки Li, або карналіту, що служить сировиною при виробництві Mg. Залишок, що утворюється після відокремлення основних кількостей Li, K і Mg і містить солі K, Rb і Cs, поділяють на фракції методами дробової кристалізації, сорбції, екстракції та іонного обміну.
Металевий рубідій зазвичай готують відновленням галогенідів Rb кальцієм (див.КАЛЬЦІЙ)чи магнієм. (див.МАГНІЙ)
Фізичні та хімічні властивості
Рубідій – м'який сріблясто-білий метал.
За нормальної температури має пастоподібну консистенцію, температура плавлення +39,32°C. Температура кипіння рубідії 687,2°C. Кристалічні грати металу кубічні об'ємно центровані, параметр комірки а= 0,570 нм. Рубідій - легкий метал, його густина 1,532 кг/дм 3 .
Реакційна здатність рубідії дуже висока. Його стандартний електродний потенціал -2,925 В. На повітрі та в атмосфері кисню металевий рубідій займається, утворюючи суміш пероксиду рубідії Rb 2 O 2 і надпероксид рубідії RbO 2 . При незначному вмісті кисню в газі, з яким реагує Rb, можливе утворення і оксиду Rb 2 O. З водою рубідій реагує з вибухом:
2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2
При нагріванні під підвищеним тиском Rb реагує H з утворенням гідриду RbH. Rb безпосередньо реагує з галогенами, S з утворенням сульфіду Rb 2 S. З азотом рубідій у звичайних умовах не реагує, а нітрид рубідія Rb 3 N утворюється при пропусканні електричного розряду між електродами з рубідії, поміщеними в рідкий азот. При нагріванні рубідій реагує з червоним фосфором, утворюючи фосфід рубідії Rb2P5. Також при нагріванні рубідій реагує з графітом, причому, залежно від умов проведення реакції, виникають карбіди складів C 8 Rb і C 24 Rb.
Для рубідія характерна взаємодія з аміаком з утворенням аміду RbNH 2 . При реакції рубідії з ацетиленом виникає ацетиленід Rb 2 C 2 . Металевий рубідій здатний відновлювати кремній зі скла та з SiO 2 .
З багатьма металами рубідій утворює інтерметаліди.
Гідроксид рубідія RbOH - сильна добре розчинна у воді основа, веде себе аналогічно КОН і NaOH.
Такі солі рубідії, як хлорид RbCl, сульфат Rb 2 SO 4 , нітрат RbNO 3 , карбонат Rb 2 CO 3 добре розчинні у воді перхлорат рубідія RbClO 4 і хлорплатинат рубідія Rb 2 PtCl 6 погано розчиняються у воді
Застосування
Металевий рубідій входить до складу мастильних композицій, що використовуються в реактивній та космічній техніці. Використовується як компонент матеріалу катодів фотоелементів та фотоелектричних помножувачів. Пари рубідії використовуються в розрядних трубках, лампах низького тиску. Деякі з'єднання рубідія використовують при виготовленні спеціального скла.
Особливості звернення
Зберігають у ампулах зі скла пірекс в атмосфері аргону або в сталевих герметичних судинах під шаром зневодненої вазелінової олії або парафіну.
Енциклопедичний словник. 2009 .
Синоніми:Дивитись що таке "рубідій" в інших словниках:
Лужний метал сріблястого кольору, аналог калію. Словник іншомовних слів, що увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., 1910. РУБІДІЙ метал сріблястого кольору з жовтуватим відтінком. Повний словник іншомовних слів, що увійшли у вжиток у ... Словник іноземних слів російської мови
Rb (a. rubidium; н. Rubidium; ф. rubidium; і. rubidio), хім. елемент I групи періодич. системи Менделєєва, ат. н. 37, ат. м. 85,4678; відноситься до лужних металів. У природі зустрічається у вигляді суміші двох стабільних ізотопів: 85Rb. Геологічна енциклопедія
- (Хім.; Rubidium; Rb = 85,44 при 0 = 16, середнє з визначень Бунзена, Пікара і Годефруа) другий металевий елемент, відкритий (1861 р.) Бунзеном і Кірхгоффом допомогою спектрального аналізу; він отримав свою назву за дві темно червоні (rubidus). Енциклопедія Брокгауза та Єфрона
РУБІДІЙ- Хім. елемент, символ Rb (лат. Rubidium), ат. н. 37, ат. м. 85,47, відноситься до лужних металів; дуже розсіяний і немає власних мінералів. Як домішка входить у мінерали калію, цезію та літію, з яких його вилучають. Рубідій м'який, ... Велика політехнічна енциклопедія
- (Rubidium), Rb, хімічний елемент І групи періодичної системи, атомний номер 37, атомна маса 85,4678; відноситься до лужних металів. Відкритий німецькими вченими Р. Бунзеном та Г. Кірхгофом у 1861 році. Сучасна енциклопедія
- (Лат. Rubidium) Rb, хімічний елемент I групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 37, атомна маса 85,4678. Належить до лужних металів. Назва від латів. rubidus темно червоний (відкритий по лініях у червоній частині спектру). Великий Енциклопедичний словник
Зміст статті
РУБІДІЙ(Rubidium) Rb, хімічний елемент 1-ї (Ia) групи Періодичної системи. Лужний елемент. Атомний номер 37, відносна атомна вага 85,4678. У природі зустрічається у вигляді суміші стабільного ізотопу 85 Rb (72,15%) та радіоактивного ізотопу 87 Rb (27,86%) з періодом напіврозпаду 4,8. 10-10 років. Штучно отримано ще 26 радіоактивних ізотопів рубідії з масовими числами від 75 до 102 та періодами напіврозпаду від 37 мс (рубідій-102) до 86 днів (рубідій-83).
Ступінь окиснення +1.
Рубідій був відкритий в 1861 німецькими вченими Робертом Бунзеном і Густавом Кірхгоффом і став одним з перших елементів, відкритих методом спектроскопії, який був винайдений Бунзеном і Кірхгоффом в 1859. Назва елемента відображає колір найбільш яскравої лінії в його спектрі (від латинського rubid .
Вивчаючи за допомогою спектроскопа різні мінерали, Бунзен та Кірхгофф помітили, що один із зразків лепідоліту, надісланий з Розени (Саксонія), дає лінії у червоній області спектру. (Лепідоліт - мінерал калію та літію, який має приблизний склад K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH,F) 3 .) Ці лінії не зустрічалися в спектрах жодної з відомих речовин. Незабаром аналогічні темно-червоні лінії були виявлені у спектрі осаду, отриманого після випаровування води із зразків, взятих із мінеральних джерел Шварцвальда. Однак вміст нового елемента в випробуваних зразках було нікчемним, і щоб витягти хоч трохи відчутні кількості, Бунзену довелося випарювати понад 40 м 3 мінеральних вод. З випареного розчину він осадив суміш хлороплатинатів калію, рубідії та цезію. Для відділення рубідія від його найближчих родичів (і особливо від великого надлишку калію) Бунзен піддав осад багаторазової фракціонованої кристалізації і отримав хлориди рубідія і цезію з найменш розчинної фракції і потім перевів їх в карбонати і тартрати (солі винної кислоти). рубідій та звільнити його від основної маси цезію. Бунзен вдалося отримати не тільки окремі солі рубідії, але і сам метал. Металевий рубідій був вперше отриманий при відновленні сажею кислої солі гідротартрату рубідії.
Через чверть століття російський хімік Микола Миколайович Бекетов запропонував інший спосіб отримання металевого рубідія відновленням його з гідроксиду алюмінієвим порошком. Він проводив цей процес у залізному циліндрі з газовідвідною трубкою, яка з'єднувалася зі скляним резервуаром-холодильником. Циліндр підігрівався на газовому пальнику, і в ньому починалася бурхлива реакція, що супроводжувалася виділенням водню і сублімацією рубідія в холодильник. Як писав сам Бекетов, «рубідій женеться поступово, стікаючи, як ртуть, і зберігаючи навіть свій металевий блиск через те, що снаряд під час операції наповнений воднем».
Поширення рубідія у природі та його промислове вилучення. Зміст рубідії в земній корі становить 7,8 10 3%. Це приблизно стільки ж, як для нікелю, міді та цинку. За поширеністю в земній корі рубідій знаходиться приблизно на 20-му місці, проте в природі він знаходиться в розсіяному стані, рубідій типовий розсіяний елемент. Власні мінерали рубідії невідомі. Рубідій зустрічається разом з іншими лужними елементами, він завжди супроводжує калію. Виявлений в багатьох гірських породах і мінералах, знайдених, зокрема, у Північній Америці, Південній Африці та Росії, але його концентрація там вкрай низька. Тільки лепідоліти містять трохи більше рубідії, іноді 0,2%, а зрідка і до 1?3% (у перерахунку на Rb 2 Про).
Солі рубідії розчинені у воді морів, океанів та озер. Концентрація їх і тут невелика, в середньому близько 100 мкг/л. В окремих випадках вміст рубідії у воді вищий: в Одеських лиманах воно дорівнювало 670 мкг/л, а в Каспійському морі 5700 мкг/л. Підвищений вміст рубідії виявлено і деяких мінеральних джерелах Бразилії.
З морської води рубідій перейшов до калійних соляних відкладень, головним чином, до карналітів. У страссфуртських та солікамських карналітах вміст рубідію коливається в межах від 0,037 до 0,15%. Мінерал карналіт - складна хімічна сполука, утворена хлоридами калію і магнію з водою; його формула KCl·MgCl 2 ·6H 2 O. Рубідій дає сіль аналогічного складу RbCl·MgCl 2 ·6H 2 O, причому обидві солі калієва і рубідієва мають однакову будову і утворюють безперервний ряд твердих розчинів, кристалізуючись спільно. Карналіт добре розчинний у воді, тому розтин мінералу не становить великої праці. Зараз розроблені та описані в літературі раціональні та економічні методи вилучення рубідія з карналіту, принагідно з іншими елементами.
Тим не менш, більшу частину рубіду, що видобувається, отримують як побічний продукт при виробництві літію з лепідоліту. Після виділення літію у вигляді карбонату або гідроксиду рубідій беруть в облогу з маткових розчинів у вигляді суміші алюморубідієвих, алюмокалієвих і алюмоцезієвих галунів MAl(SO 4) 2 ·12H 2 O (M = Rb, K, Cs). Суміш поділяють багаторазовою перекристалізацією. Рубідій виділяють і відпрацьованого електроліту, що виходить при отриманні магнію з карналіту. З нього рубідій виділяють сорбцією на опадах фероціанідів заліза чи нікелю. Потім фероціаніди прожарюють і отримують карбонат рубідії з домішками калію та цезію. При отриманні цезію з півлуциту рубідій витягують з маткових розчинів після осадження Cs3. Можна видобувати рубідій і з технологічних розчинів, що утворюються при отриманні глинозему з нефеліну.
Для вилучення рубідії використовують методи екстракції та іонообмінної хроматографії. Сполуки рубідія високої чистоти отримують з використанням полігалогенідів.
Значну частину виробленого рубідію виділяють у ході отримання літію, тому поява великого інтересу до літію для використання його в термоядерних процесах у 1950-х призвело до повідомлення видобутку літію, а, отже, і рубідія і тому з'єднання рубідія стали доступнішими.
Рубідій - один з небагатьох хімічних елементів, ресурси та можливості видобутку якого більші, ніж нинішні потреби в ньому. Офіційна статистика з виробництва та використання рубідії та його сполук відсутня. Вважають, що річне виробництво рубідії становить близько 5 т.
Ринок рубідії дуже малий. Активна торгівля металом не ведеться і ринкової ціни на нього немає. Ціни, встановлені компаніями, що торгують рубідієм та його сполуками, різняться у десятки разів.
Характеристика простої речовини, промислове одержання та застосування металевого рубідія. Рубідій м'який сріблясто-білий метал. За нормальної температури він має майже пастоподібну консистенцію. Плавиться рубідій при 39,32 ° С, кипить при 687,2 ° С. Пари рубідія пофарбовані в зеленувато-синій колір.
Рубідій має високу реакційну здатність. На повітрі він миттєво окислюється і займається, утворюючи надпероксид RbO 2 (з домішкою пероксиду Rb 2 O 2):
Rb + O 2 = RbO 2 , 2Rb + O 2 = Rb 2 O 2
З водою рубідій реагує з вибухом з утворенням гідроксиду RbOH та виділенням водню: 2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2 .
Рубідій безпосередньо поєднується з більшістю неметалів. Однак із азотом він у звичайних умовах не взаємодіє. Нітрид рубідії Rb 3 N утворюється при пропусканні в рідкому азоті електричного розряду між електродами, виготовленими з рубідії.
Рубідій відновлює оксиди до найпростіших речовин. Він реагує з усіма кислотами з утворенням відповідних солей, а зі спиртами дає алкоголяти:
2Rb + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ORb + H 2
Рубідій розчиняється в рідкому аміаку, при цьому виходять сині розчини, що містять сольватовані електрони і мають електронну провідність.
З багатьма металами рубідій утворює сплави та інтерметалеві сполуки. З'єднання RbAu, у якому зв'язок між металами має частково іонний характер, є напівпровідником.
Металевий рубідій отримують, переважно, відновленням сполук рубідії (зазвичай галогенідів), кальцієм або магнієм:
2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl 2
Rb 2 CO 3 + 3Mg = 2Rb + 3MgO + C
Реакцію галогеніду рубідії з магнієм або кальцієм проводять при 600?800 ° С і 0,1 Па. Продукт очищають від домішок ректифікацією та вакуумною дистиляцією.
Можна отримати рубідій електрохімічним способом із розплаву галогеніду рубідії на рідкому свинцевому катоді. З свинцево-рубідієвого сплаву рубідій, що утворився, виділяють дистиляцією у вакуумі.
У невеликих кількостях рубідій отримують відновленням хромату рубідії Rb 2 CrO 4 порошком цирконію або кремнію, а рубідій високої чистоти шляхом повільного термічного розкладання азиду рубідії RbN 3 у вакуумі при 390 395° С.
Металевий рубідій компонент матеріалу катодів для фотоелементів і фотоелектричних помножувачів, хоча за чутливістю і діапазоном дії рубідієві фотокатоди поступаються деяким іншим, зокрема цезієвим. Він входить до складу мастильних композицій, що використовуються в реактивній та космічній техніці. Пари рубідії використовують у розрядних електричних трубках.
Металевий рубідій є компонентом каталізаторів (його наносять на активний окис алюмінію, силікагель, металургійний шлак) доокислення органічних домішок під час виробництва фталевого ангідриду, а також процесу одержання циклогексану з бензолу. У його присутності реакція йде при нижчих температурах і тисках, ніж при активації каталізаторів натрієм або калієм, і йому майже не заважають «смертельні» для звичайних каталізаторів отрути, що містять сірку.
Рубідій небезпечний у користуванні. Зберігають його в ампулах із спеціального скла в атмосфері аргону або в сталевих герметичних судинах під шаром зневодненої мінеральної олії.
З'єднання рубідії. Рубідій утворює сполуки з усіма звичайними аніонами. Майже всі солі рубідії добре розчиняються у воді. Як і калію мало розчинні солі Rb 2 SiF 6 , Rb 2 PtCl 6 .
Сполуки рубідії з киснем.
Рубідій утворює численні кисневі сполуки, у тому числі, оксид Rb 2 O, пероксид Rb 2 O 2 надпероксид RbO 2 озонид RbO 3 . Всі вони пофарбовані, наприклад, Rb 2 O яскраво-жовтий, а RbO 2 темно-коричневий. Надпероксид рубідії утворюється при спалюванні рубідії на повітрі. Пероксид рубідія отримують окисленням рубідія, розчиненого в безводному аміаку, безводним пероксидом водню, а оксид рубідія - нагріванням суміші металевого рубідія та його пероксиду. Оксид, пероксид та надпероксид термічно стійкі, вони плавляться при температурі близько 500°С.
Методом рентгеноструктурного аналізу було показано, що з'єднання складу Rb 4 O 6 отримане в твердому стані реакцією Rb 2 O 2 з RbO 2 у співвідношенні 1:2, має склад . При цьому двоатомні аніони кисню різних типів (пероксид і надпероксид) в кубічному елементарному осередку невиразні навіть при 60 ° С. Ця сполука плавиться при 461 ° С.
Озонід рубідія RbО 3 утворюється при дії озону на безводний порошок RbОН при низькій температурі:
4RbOH + 4O 3 = 4RbO 3 + 2H 2 O + O 2
Часткове окислення рубідія при низьких температурах дає з'єднання складу Rb 6 O, яке розкладається вище 7,3° З утворенням блискучих кристалів мідного кольору, що мають склад Rb 9 O 2 . Під дією води з'єднання Rb 9 O 2 займається. При 40,2° З воно плавиться з розкладанням та утворенням Rb 2 O та Rb у співвідношенні 2:5.
Карбонат рубідія Rb 2 CO 3 плавиться при 873 ° С, добре розчинний у воді: при 20 ° С в 100 г води розчиняється 450 г карбонату рубідії.
У 1921 німецькі хіміки Франц Фішер (Fischer Franz) (1877 1947) і Ганс Тропш (Tropsch Hans) (1889 1935) знайшли, що карбонат рубідія чудовий компонент каталізатора для отримання синтетичної нафти десгінов і синтола що утворюється з водяного газу при 410° C і тиску 140?150 атм у присутності спеціального каталізатора).
Карбонат рубідія позитивно впливає на процес полімеризації амінокислот, з його допомогою отримані синтетичні поліпептиди з молекулярною масою до 40 000, причому реакція протікає дуже швидко.
Гідрид рубідія RbH отримують взаємодією простих речовин при нагріванні під тиском 5?10 МПа у присутності каталізатора:
2Rb + H 2 = 2RbH
Ця сполука плавиться при 585°; розкладається під впливом води.
Галогеніди рубідія RbF, RbCl, RbBr, RbI отримують при взаємодії гідроксиду або карбонату рубідії з відповідними галогеноводородними кислотами, при реакції сульфату рубідії з розчинними галогенідами барію, а також при пропусканні сульфату або нітрату рубідії через іонообмінну смолу.
Галогеніди рубідія добре розчиняються у воді, гірше в органічних розчинниках. Вони розчиняються у водних розчинах галогеноводородних кислот, утворюючи в розчині гідрогалогеніди, стійкість яких падає від гідродифториду RbHF 2 до гідродіодидиду RbHI 2 .
Фторид рубідія входить до складу спеціального скла та композицій для акумулювання тепла. Він є оптичним матеріалом, прозорим у діапазоні 9?16 мкм. Хлорид рубідія служить електролітом у паливних елементах. Його додають у спеціальні чавунні виливки для покращення їх механічних властивостей, він є компонентом матеріалу катодів електроннопроменевих трубок.
У сумішей хлоридів рубідії з хлоридами міді, срібла або літію електричний опір падає з підвищенням температури настільки різко, що вони можуть стати дуже зручними термісторами в різних електричних установках, що працюють при температурі 150°290° C.
Йодид рубідія використовується як компонент люмінесцентних матеріалів для флуоресціюючих екранів, твердих електролітів у хімічних джерелах струму. З'єднання RbAg 4 I 5 має найвищу електропровідність із усіх відомих іонних кристалів. Його можна використовувати в тонкоплівкових батареях.
Комплексні з'єднання. Для рубідія не характерне утворення ковалентних зв'язків. Найбільш стійкими є його комплекси з полідентатними лігандами, наприклад, з краун-ефірами, де він зазвичай виявляє координаційне число 6.
Інша група дуже ефективних лігандів, які останнім часом використовуються для координації катіонів лужних елементів, макроциклічні полідентатні ліганди, які французький хімік-органік Жан Марі Лен назвав криптандами (рис. 1).
Рубідій утворює комплекс CNS. H 2 O, в якому криптанд N((CH 2 CH 2 O) 2 CH 2 CH 2 ) 3 N (crypt) укладає катіон у координаційній поліедр, що має форму двошапкової тригональної призми (рис. 2).
Озонід рубідія утворює стійкі розчини в органічних розчинниках (таких як CH 2 Cl 2 тетрагідрофуран або СН 3 CN), якщо катіон координований краун-ефірами або криптандами. Повільне випарювання аміачних розчинів таких комплексів призводить до утворення червоних кристалів. Рентгеноструктурний аналіз сполуки складу показав, що координаційне число атома рубідії дорівнює 9. Він утворює шість зв'язків з краун-ефіром, дві з іоном O 3 і одну з молекулою аміаку.
Застосування ізотопів рубідії.
Рубідій-87 мимоволі випускає електрони (b-випромінювання) і перетворюється на ізотоп стронцію. Близько 1% стронцію утворилося на Землі саме цим шляхом, і якщо визначити співвідношення ізотопів стронцію та рубідії з масовим числом 87 в будь-якій гірській породі, то можна з великою точністю обчислити її вік. Такий метод придатний стосовно найдавніших пород і мінералів. З його допомогою встановлено, наприклад, що найстаріші скельні породи американського континенту виникли 2100 млн. років тому.
Радіонуклід рубідія-82 з періодом напіврозпаду 76 с використовується в діагностиці. За його допомогою, зокрема, оцінюють стан міокарда. Ізотоп вводиться в кровоносну систему пацієнта і кровотік аналізується методом позитронно-емісійної томографії (ПЕТ).
Олена Савінкіна
ВИЗНАЧЕННЯ
Рубідійрозташований у п'ятому періоді І групі головної (А) підгрупи Періодичної таблиці. Позначення – Rb. Рубідій у вигляді простої речовини являє собою метал сріблясто-білого кольору з об'ємно-центрованими кристалічними гратами.
Щільність - 1,5 г/см3. Температура плавлення 39,5 o З, кипіння - 750 o З. М'який, легко ріжеться ножем. На повітрі самозаймається.
Ступінь окислення рубідія у сполуках
Рубідій – елемент IA групи Періодичної системи Д.І. Менделєєва. Він входить до групи лужних металів, які у своїх сполуках виявляють постійний і позитивний єдино можливий ступінь окислення рівний (+1) наприклад Rb +1 Cl -1 , Rb +1 H -1 , Rb +1 2 O -2 , Rb +1 O -2 H +1 , Rb +1 N +5 O -2 3 та ін.
Рубідій також існує у вигляді простої речовини - металу, а ступінь окислення металів в елементарному стані дорівнює нулю, оскільки розподіл електронної густини у яких рівномірно.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
| Завдання | У якому ряду всі елементи можуть виявляти ступеня окислення (-1) та (+5):
|
| Рішення | Для того, щоб знайти правильну відповідь на поставлене питання почергово перевірятимемо кожен із запропонованих варіантів. а) Усі зазначені хімічні елементи мають лише один ступінь окислення, що дорівнює номеру групи Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, де вони розташовані, зі знаком «+». Тобто. ступінь окислення рубідія та літію дорівнює (+1), а кальцію - (+2). Відповідь неправильна. б) Для фтору характерна лише одне значення ступеня окислення, рівне (-1), тому цей варіант відповіді невірний і перевіряти хімічні елементи, що залишилися, не має сенсу. в) Всі зазначені елементи відносяться до групи галогенів, і для них характерні ступені окислення (-1), 0, (+1), (+3), (+5) та (+7), тобто. це правильна відповідь. |
| Відповідь | Варіант 3. |
Рубідій– лужний метал, легкий і м'який, сріблясто-білий, хоча його назва говорить зовсім про інший колір: латиною «rubidus» означає «червоний», або навіть «темно-червоний» - так назвали його вчені Густав Роберт Кірхгоф та Роберт Вільгельм Бунзен 1861 року. Перший вчений був великим фізиком, а другий – хіміком-експериментатором; вони розглядали мінерали за допомогою спектроскопа – приладу, винайденого Киргофом, – помітили в одному із зразків мінералів-концентраторів особливі червоні лінії, і вирішили, що це невідомий елемент. Так і виявилося, але виділити новий мінерал виявилося важко: Бунзен довелося виконати величезну роботу - хімік невпинно працював протягом 2-х років, - перш ніж рубідій очистився і відокремився від інших елементів - солей калію, цезію і т.д.
Сьогодні хіміки називають рубідій типовим розсіяним елементом, тому що в земній корі його багато, але він практично завжди є домішкою інших мінералів; він часто міститься у вулканічних породах; солі рубідії часто зустрічаються в мінеральній воді різних джерел, у воді морів та озер (у тому числі в підземних водах), і в мінералах-концентраторах – у них різних хімічних елементів у десятки разів більше, ніж у звичайній руді.
Чистий рубідій – елемент багато в чому унікальний. Його можна зберігати тільки у вакуумі, у спеціальних запаяних скляних ампулах - на відкритому повітрі він відразу запалюється, вступаючи в миттєву реакцію з киснем. Хімічна активність рубідії взагалі дуже висока: він швидко вступає в реакцію практично з усіма відомими хімічними елементами – з металами та неметалами, а іноді навіть вибухає при цьому.
Про унікальність рубідія можна судити і за температурою його плавлення - він плавиться вже при температурі 39 ° C, так що, варто лише потримати деякий час ампулу з цим металом в руках, як він прямо на очах стане напіврідким - інші метали цим не відрізняються Крім ртуті – всім відомо, що саме через цю властивість вона з успіхом використовується в медичних термометрах.
Зрозуміло, нас більше цікавить роль рубідія в живих організмах, у тому числі і в організмі людини, проте і тут цей елемент можна вважати незвичайним – його роль у цьому відношенні не з'ясована, і розглядають його зазвичай разом із цезієм, паралельно вивчаючи їх вплив на організм .
Джерела рубідія
У тканинах рослин та тварин рубідій є, але його там дуже мало: наприклад, у листі тютюну – рослини, що вважається одним із його джерел, рубідія у 1000 разів менша, ніж калію. У морських рослинах - водоростях, його ще менше, проте в живій тканині він може накопичуватися: зокрема, він виявлений в актініях, морських черв'яках, ракоподібних, молюсках, голкошкірих та деяких рибах. У деяких наземних рослинах рубідій теж накопичується – наприклад, у певних сортах буряків та винограду.
Погано вивчений обмін рубідія в організмі, але ми з їжею отримуємо його щодня до 1,5-4 мг, і в основному з чорним чаєм і кавою, а також з питною водою. В організмі людини в нормі має бути близько 1 г рубідії.
Роль рубідія в організмі
У кров рубідій потрапляє дуже швидко, через 1-1,5 години після того, як надходить у шлунок; накопичується рубідій у головному мозку та скелетних м'язах, кістках, легких, м'яких тканинах.
Рубідій має антигістамінні властивості, а за старих часів, у XIX столітті, їм лікували деякі захворювання нервової системи – зокрема, епілепсію. В іншому фізіологічна роль рубідії теж вивчена мало.
Рубідій відноситься до токсичних елементів 2-го класу небезпеки - речовини цього класу визначаються як високонебезпечні для людини: наприклад, до цього ж класу відносяться сірчана кислота і миш'як.
Про симптоми недостатності рубідії, як і про їх причини, медики теж знають мало – досліди проводились на деяких тваринах. Якщо їм не вистачало рубідії у кормі, то це відбивалося на їх здатності до розмноження: ембріони розвивалися погано, спостерігалися викидні та передчасні пологи. Також у тварин сповільнювалися зростання та розвиток загалом, знижувався апетит, та зменшувалась тривалість життя.
При підвищеному вмісті рубідії спостерігаються ті ж симптоми – уповільнення росту та розвитку та скорочення терміну життя, проте для цього його потрібно приймати дуже багато – близько 1000 мг на добу. Радіоактивний ізотоп рубідія вважається небезпечним для здоров'я, але з точки зору спеціальних наук - радіобіології, радіаційної хімії та ін, - даний елемент можна вважати слаборадіоактивним або навіть стабільним, так як його період напіврозпаду в порівнянні з часом людського життя неймовірно величезний - це 4,923× 1010 років. Якщо спробувати перекласти це зрозумілою нам мовою, то вийде близько 50-60 мільярдів років – навіть наша планета ще не проіснувала стільки часу.
Тим не менш, вважається ризикованим для здоров'я постійно працювати в певних галузях виробництва: у скляній, хімічній та електронній промисловості, і до того ж рубідій може у великих кількостях надходити в організм із їжею та водою – це залежить від геологічних особливостей місцевості. При надлишку рубідії можуть виникати головні болі та порушення сну, аритмія, хронічні запальні захворювання дихальних шляхів, місцеве подразнення слизових оболонок та шкіри, а також протеїнурія – підвищений вміст білка у сечі.
При отруєнні рубідієм зазвичай призначається симптоматичне лікування, що передбачає усунення окремих симптомів, а також лікування комплексоутворювачами (зазвичай препаратами натрію та калію), що утворюють з токсичними та радіоактивними речовинами водорозчинні сполуки, які потім виводяться через нирки.
Однак варто сказати і про те, що і сучасна медицина, і біологія продовжують вивчати можливості застосування рубідії в лікуванні багатьох хвороб.
Як правило, рубідій вивчається паралельно з цезієм: сьогодні встановлено, що вони можуть стимулювати кровообіг, і надавати судинозвужувальну та гіпертензивну дію. З цією метою їх застосовував у ХІХ столітті ще відомий російський учений і лікар С.С. Боткін: він довів, що солі цезію та рубідії підвищують тиск, і тримають його тривалий час.
Відносно імунної системи ці елементи теж проявляють активність: вони підвищують опірність організму захворюванням, оскільки збільшують активність лейкоцитів і лізоциму – антибактеріального агента, що руйнує стінки клітин хвороботворних бактерій і викликає цим їхню швидку загибель.
Солі рубідія і цезію також допомагають організму легше переносити гіпоксію - кисневу недостатність, і в сучасній медицині рубідій все-таки теж застосовується: його йодисті, бромисті і хлористі солі мають заспокійливу і болезаспокійливу дію.
Застосування рубідії
Рубідій застосовується у різних галузях, проте не можна сказати, що він використовується активно: у світі його виробляється мало – рахунок йде на десятки, а не на сотні кг на рік, а коштує він досить дорого. Сполуки рубідія застосовуються в аналітичній хімії, при виготовленні спеціальної оптики, вимірювальних приладів, в електронній та атомній промисловості.
Рубідій входить до складу спеціальних ефективних мастил, що застосовуються в ракетній та космічній техніці при роботі в умовах вакууму.
В електротехніці застосовуються трубки, що світяться, при виготовленні яких використовується рубідій; з'єднання рубідія використовуються при виготовленні спеціальних стекол та в рентгенівській техніці, а також у термоелектричних генераторах та іонних двигунах.
У геохронології, щодо геологічного віку порід і мінералів, застосовується так званий стронцієвий метод, що дозволяє встановлювати цей вік дуже точно – фахівці визначають вміст у цих породах рубідія і 87Sr. Саме з допомогою цього вченим вдалося визначити вік найдавніших порід американського континенту – їм 2 млрд. 100 млн. років.
Гатауліна Галина
для жіночого журналу сайт
При використанні та передруку матеріалу активне посилання на жіночий онлайн журнал обов'язкове
Рубідійбув відкритий в 1861 німецькими вченими Робертом Бунзеном і Густавом Кірхгоффом і став одним з перших елементів, відкритих методом спектроскопії, який був винайдений Бунзеном і Кірхгоффом в 1859. Роберт Бунзен і Густав Кірхгоф видобули 150 кг лепідолітів Таким чином, вони виявили новий елемент. Назва елемента відображає колір найбільш яскравої лінії у його спектрі.
Світові ресурси рубідія
Зміст рубідії в земній корі становить 7,8 · 10-3%, що приблизно дорівнює сумарному вмісту нікелю, міді та цинку. За поширеністю в земній корі рубідій знаходиться приблизно на 20-му місці, проте в природі він знаходиться в розсіяному стані, рубідій типовий розсіяний елемент. Власні мінерали рубідії невідомі. Рубідій зустрічається разом з іншими лужними елементами, він завжди супроводжує калію. Виявлений в багатьох гірських породах і мінералах, знайдених, зокрема, у Північній Америці, Південній Африці та Росії, але його концентрація там вкрай низька. Тільки лепідоліти містять трохи більше рубідії, іноді 0,2%, а зрідка і до 1-3% (у перерахунку на Rb2О).
Солі рубідії розчинені у воді морів, океанів та озер. Концентрація їх і тут невелика, в середньому близько 100 мкг/л. В окремих випадках вміст рубідії у воді вищий: в Одеських лиманах воно дорівнювало 670 мкг/л, а в Каспійському морі — 5700 мкг/л. Підвищений вміст рубідії виявлено і деяких мінеральних джерелах Бразилії.
З морської води рубідій перейшов до калійних соляних відкладень, головним чином, до карналітів. У страссфуртських та солікамських карналітах вміст рубідію коливається в межах від 0,037 до 0,15 %. Мінерал карналіт - складна хімічна сполука, утворена хлоридами калію та магнію з водою; його формула KCl·MgCl2·6H2O. Рубідійдає сіль аналогічного складу RbCl·MgCl2·6H2O, причому обидві солі - калієва і рубідієва - мають однакову будову і утворюють безперервний ряд твердих розчинів, кристалізуючись спільно. Карналіт добре розчинний у воді, тому розтин мінералу не становить великої праці. Зараз розроблені та описані в літературі раціональні та економічні методи вилучення рубідія з карналіту, принагідно з іншими елементами.
Отримання рубідії
Більшу частину рубіду отримують як побічний продукт при виробництві літію з лепідоліту. Після виділення літію у вигляді карбонату або гідроксиду рубідій осаджують з маткових розчинів у вигляді суміші алюморубідієвих, алюмокалієвих і алюмоцезієвих галунів RbAl(SO4)2·12H2O, KAl(SO4)2·12H2O, CsAl(SO4)2·12H2. Суміш поділяють багаторазовою перекристалізацією.
Рубідій також виділяють і відпрацьованого електроліту, що виходить при отриманні магнію з карналіту. З нього рубідій виділяють сорбцією на опадах фероціанідів заліза чи нікелю. Потім фероціаніди прожарюють і отримують карбонат рубідії з домішками калію та цезію. При отриманні цезію з півлуциту рубідій вилучають із маткових розчинів після осадження Cs3. Можна витягувати рубідій і з технологічних розчинів, що утворюються при отриманні глинозему з нефеліну.
Для вилучення рубідії використовують методи екстракції та іонообмінної хроматографії. Сполуки рубідія високої чистоти отримують з використанням полігалогенідів.
Значну частину виробленого рубідії виділяють у ході отримання літію, тому поява великого інтересу до літію використання його в термоядерних процесах у 1950-х призвело до збільшення видобутку літію, отже, і рубідія. Саме тому з'єднання рубідія стали доступнішими.
Застосування рубідії
Хоча в ряді областей застосування рубідій поступається цезією, цей рідкісний лужний метал відіграє важливу роль у сучасних технологіях. Можна відзначити такі основні сфери застосування рубідія: каталіз, електронна промисловість, спеціальна оптика, атомна промисловість, медицина (його сполуки мають нормотимічні властивості).
Рубідій використовується у чистому вигляді, а й у вигляді низки сплавів і хімічних сполук. Рубідій має хорошу сировинну базу, сприятливішу, ніж для цезію. Область застосування рубідії у зв'язку із зростанням його доступності розширюється.
Ізотоп рубідій-86 широко використовується в гамма-дефектоскопії, вимірювальній техніці, а також при стерилізації ліків та харчових продуктів. Рубідій і його сплави з цезієм - це досить перспективний теплоносій і робоче середовище для високотемпературних турбоагрегатів (у зв'язку з цим рубідій і цезій в останні роки набули важливого значення, і надзвичайна дорожнеча металів йде на другий план по відношенню до можливостей різко збільшити ККД турбоагрегатів, а значить та знизити витрати палива та забруднення навколишнього середовища). Застосовувані найбільш широко як теплоносії системи на основі рубідія - це потрійні сплави: натрій-калій-рубідій, і натрій-рубідій-цезій.
У каталізі рубідій використовується як в органічному, так і неорганічному синтезі. Каталітична активність рубідія використовується в основному для переробки нафти на низку важливих продуктів. Ацетат рубідія, наприклад, використовується для синтезу метанолу та цілого ряду вищих спиртів з водяного газу, що актуально у зв'язку з підземною газифікацією вугілля та у виробництві штучного рідкого палива для автомобілів та реактивного палива. Ряд сплавів рубідія з телуром мають більш високу чутливість в ультрафіолетовій області спектру, ніж з'єднання цезію, і у зв'язку з цим він здатний у цьому випадку скласти конкуренцію цезію як матеріал для фотоперетворювачів. У складі спеціальних мастильних композицій (сплавів), рубідій застосовується як високоефективне мастило у вакуумі (ракетна та космічна техніка).
Гідроксид рубідія застосовується для приготування електроліту для низькотемпературних хімічних джерел струму [джерело не зазначено 560 днів], а також як добавка до розчину гідроксиду калію для поліпшення його працездатності при низьких температурах та підвищення електропровідності електроліту. У гідридних паливних елементах знаходить застосування металевий рубідій.
Хлорид рубідія у сплаві з хлоридом міді знаходить застосування для вимірювання високих температур (до 400 ° C).
Пари рубідія використовуються як робоче тіло в лазерах, зокрема, в рубідієвих атомних годинниках.
Хлорид рубідія застосовується в паливних елементах як електроліт, те ж можна сказати і про гідроксид рубідія, який дуже ефективний як електроліт у паливних елементах, що використовують пряме окислення вугілля.