Godine 1861. nedavno izumljena fizikalna metoda za proučavanje tvari - spektralna analiza - još jednom je pokazala svoju snagu i pouzdanost, kao jamstvo velike budućnosti u znanosti i tehnologiji. Uz njegovu pomoć otkriven je drugi dosad nepoznati kemijski element, rubidij. Zatim, otkrićem periodičnog zakona 1869. od strane D. I. Mendelejeva, rubidij je, zajedno s drugim elementima, zauzeo svoje mjesto u tablici, što je unelo red u kemijsku znanost.
Daljnje istraživanje rubidija pokazalo je da ovaj element ima niz zanimljivih i vrijednih svojstava. Ovdje ćemo razmotriti najkarakterističnije i najvažnije od njih.
Opće karakteristike kemijskog elementa
Rubidij ima atomski broj 37, odnosno u svojim atomima sastav jezgri uključuje upravo toliki broj pozitivno nabijenih čestica - protona. Odnosnoneutralni atom ima 37 elektrona.
Simbol elementa - Rb. U periodnom sustavu rubidij je klasificiran kao element skupine I, razdoblje je peto (u kratkoperiodičnoj verziji tablice pripada glavnoj podskupini skupine I i nalazi se u šestom redu). To je alkalni metal, mekana, vrlo topiva, srebrno-bijela kristalna tvar.
Povijest otkrića
Čast otkrića kemijskog elementa rubidija pripada dvojici njemačkih znanstvenika - kemičaru Robertu Bunsenu i fizičaru Gustavu Kirchhoffu, autorima spektroskopske metode za proučavanje sastava materije. Nakon što je korištenje spektralne analize dovelo do otkrića cezija 1860. godine, znanstvenici su nastavili s istraživanjem, a već sljedeće godine, proučavajući spektar minerala lepidolita, otkrili su dvije neidentificirane tamnocrvene linije. Zahvaljujući karakterističnoj nijansi najjačih spektralnih linija, po kojima je bilo moguće utvrditi postojanje dotad nepoznatog elementa, dobio je ime: riječ rubidus s latinskog se prevodi kao "grimizno, tamnocrveno".
Godine 1863. Bunsen je bio prvi koji je izolirao metalni rubidij iz mineralne izvorske vode isparavanjem velike količine otopine, odvajanjem soli kalija, cezija i rubidija i konačno reduciranjem metala pomoću čađe. Kasnije je N. Beketov uspio izvući rubidij iz njegovog hidroksida koristeći aluminij u prahu.
Fizička karakteristika elementa
Rubidij je laki metal, imagustoća 1,53g/cm3(na nultoj temperaturi). Tvori kristale s kubičnim tijelom centriranom rešetkom. Rubidij se topi na samo 39 °C, odnosno na sobnoj temperaturi, konzistencija mu je već blizu pastozne. Metal ključa na 687 °C i njegove pare su zelenkasto-plave.
Rubidij je paramagnet. Što se tiče vodljivosti, on je više od 8 puta bolji od žive na 0 ° C i gotovo isto toliko puta inferiorniji od srebra. Kao i drugi alkalni metali, rubidij ima vrlo nizak prag fotoelektričnog efekta. Za pobuđivanje fotostruje u njemu dovoljne su zrake crvene svjetlosti duge valne duljine (odnosno niskofrekventne i koje nose manje energije). U tom pogledu, jedino ga cezij nadmašuje po osjetljivosti.
Izotopi
Rubidij ima atomsku težinu od 85,468. U prirodi se javlja u obliku dva izotopa koji se razlikuju po broju neutrona u jezgri: rubidij-85 čini najveći udio (72,2%), a u znatno manja količina - 27,8% - rubidij-87. Jezgre njihovih atoma, osim 37 protona, sadrže 48, odnosno 50 neutrona. Lakši izotop je stabilan, dok rubidij-87 ima ogroman poluživot od 49 milijardi godina.
Trenutno je umjetno dobiveno nekoliko desetaka radioaktivnih izotopa ovog kemijskog elementa: od ultralakog rubidija-71 do rubidija-102 preopterećenog neutronima. Poluživot umjetnih izotopa kreće se od nekoliko mjeseci do 30 nanosekundi.
Osnovna kemijska svojstva
Kao što je gore navedeno, u nizu kemijskih elemenata, rubidij (poput natrija, kalija, litija, cezija i francija) pripada alkalnim metalima. Posebnost elektronske konfiguracije njihovih atoma, koja određuje kemijska svojstva, je prisutnost samo jednog elektrona na vanjskoj energetskoj razini. Taj elektron lako napušta atom, a metalni ion istovremeno dobiva energetski povoljnu elektronsku konfiguraciju inertnog elementa ispred sebe u periodnom sustavu. Za rubidij, ovo je konfiguracija kriptona.
Dakle, rubidij, kao i drugi alkalni metali, ima izražena redukcijska svojstva i oksidacijsko stanje +1. Alkalna svojstva su izraženija s povećanjem atomske težine, budući da se radijus atoma također povećava, te, sukladno tome, slabi veza između vanjskog elektrona i jezgre, što dovodi do povećanja kemijske aktivnosti. Stoga je rubidij aktivniji od litija, natrija i kalija, a cezij je, pak, aktivniji od rubidija.
Sažimajući sve gore navedeno o rubidiju, element se može raščlaniti, kao na slici ispod.
Spojevi formirani od rubidija
Na zraku ovaj metal, zbog svoje iznimne reaktivnosti, burno oksidira, uz paljenje (plamen ima ljubičasto-ružičastu boju); tijekom reakcije nastaju superoksid i rubidij peroksid koji pokazuju svojstva jakih oksidacijskih sredstava:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oksid nastaje ako je pristup kisika reakciji ograničen:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Ovo je žuta tvar koja reagira s vodom, kiselinama i kiselim oksidima. U prvom slučaju nastaje jedna od najjačih lužina - rubidijev hidroksid, u ostatku - soli, na primjer, rubidij sulfat Rb2SO4, od kojih je većina topiva.
Još snažnije, praćeno eksplozijom (budući da se i rubidij i oslobođeni vodik trenutačno zapale), metal reagira s vodom, pri čemu nastaje rubidijev hidroksid, izuzetno agresivan spoj:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidij je kemijski element koji također može izravno reagirati s mnogim nemetalima - s fosforom, vodikom, ugljikom, silicijem i halogenima. Rubidijevi halogenidi - RbF, RbCl, RbBr, RbI - lako su topljivi u vodi i nekim organskim otapalima, poput etanola ili mravlje kiseline. Interakcija metala sa sumporom (trljanje sumpornim prahom) događa se eksplozivno i dovodi do stvaranja sulfida.
Postoje i slabo topljivi spojevi rubidija, kao što je perklorat RbClO4, oni se koriste u analitici za određivanje ovog kemijskog elementa.
Biti u prirodi
Rubidij nije rijedak element. Nalazi se gotovo posvuda, uključen usastav mnogih minerala i stijena, a također se nalazi u oceanu, u podzemnim i riječnim vodama. U zemljinoj kori sadržaj rubidija dostiže ukupnu vrijednost sadržaja bakra, cinka i nikla. Međutim, za razliku od mnogih mnogo rjeđih metala, rubidij je izuzetno element u tragovima, njegova koncentracija u stijeni je vrlo niska i ne stvara vlastite minerale.
U sastavu minerala, rubidij prati kalij posvuda. Najveća koncentracija rubidija nalazi se u lepidolitima, mineralima koji također služe kao izvor litija i cezija. Dakle, rubidij je uvijek prisutan u malim količinama gdje se nalaze drugi alkalni metali.
Malo o upotrebi rubidija
Kratak opis kem. element rubidija može se dopuniti s nekoliko riječi o područjima u kojima se ovaj metal i njegovi spojevi koriste.
Rubidij se koristi u proizvodnji fotoćelija, u laserskoj tehnologiji, dio je nekih posebnih legura za raketnu tehniku. U kemijskoj industriji rubidijeve soli se koriste zbog svoje visoke katalitičke aktivnosti. Jedan od umjetnih izotopa, rubidij-86, koristi se u detekciji grešaka gama zrakama i, osim toga, u farmaceutskoj industriji za sterilizaciju lijekova.
Drugi izotop, rubidij-87, koristi se u geokronologiji, gdje se koristi za određivanje starosti najstarijih stijena zbog vrlo dugog poluraspada (metoda rubidij-stroncij).
Ako nekoliko desetljećaDok se nekoć vjerovalo da je rubidij kemijski element čiji se opseg vjerojatno neće proširiti, sada se pojavljuju novi izgledi za ovaj metal, na primjer, u katalizi, u visokotemperaturnim turbinskim jedinicama, u specijalnoj optici i u drugim područjima. Dakle, rubidij igra i nastavit će igrati važnu ulogu u modernim tehnologijama.
