Elément chimique rubidium : caractéristiques, propriétés, composés. Pourquoi l'élément chimique rubidium est-il nécessaire dans le corps humain (caractéristique avec photo) ? Rubidium pourquoi s'appelle-t-il ainsi et où a-t-il été trouvé

Rubidium- métal alcalin, léger et doux, blanc argenté, bien que son nom parle d'une couleur complètement différente : en latin, "rubidus" signifie "rouge", voire "rouge foncé" - c'est ainsi que les scientifiques Gustav Robert Kirchhoff et Robert Wilhelm Bunsen ont appelé cela en 1861. Le premier savant était un grand physicien, et le second un chimiste expérimental ; ils ont examiné les minéraux à l'aide d'un spectroscope - un instrument inventé par Kirchoff - ils ont remarqué des lignes rouges spéciales dans l'un des échantillons de minéraux du concentrateur et ont décidé qu'il s'agissait d'un élément inconnu. Il s'est avéré, mais il s'est avéré difficile d'isoler un nouveau minéral: Bunsen a dû faire beaucoup de travail - le chimiste a travaillé sans relâche pendant 2 ans - avant que le rubidium ne soit purifié et séparé des autres éléments - sels de potassium, césium, etc.

Aujourd'hui, les chimistes appellent le rubidium un oligo-élément typique, car il y en a beaucoup dans la croûte terrestre, mais c'est presque toujours un mélange d'autres minéraux ; on le trouve souvent dans les roches volcaniques ; les sels de rubidium se trouvent souvent dans l'eau minérale de diverses sources, dans l'eau des mers et des lacs (y compris les eaux souterraines) et dans les minéraux du concentrateur - ils contiennent des dizaines de fois plus d'éléments chimiques divers que dans le minerai ordinaire.

Le rubidium pur est un élément unique à bien des égards. Il ne peut être stocké que sous vide, dans des ampoules en verre scellées spéciales - à l'air libre, il s'enflamme immédiatement et entre en réaction instantanée avec l'oxygène. L'activité chimique du rubidium est généralement très élevée : il réagit rapidement avec presque tous les éléments chimiques connus - avec les métaux et les non-métaux, et parfois même explose en même temps.

Le caractère unique du rubidium peut également être jugé par sa température de fusion - il fond déjà à une température de 39 ° C, donc si vous tenez juste une ampoule avec ce métal dans vos mains pendant un moment, elle deviendra semi-liquide juste "dans devant vos yeux" - les autres métaux ne diffèrent pas en cela , à l'exception du mercure - tout le monde sait que c'est précisément à cause de cette propriété qu'il est utilisé avec succès dans les thermomètres médicaux.

Bien sûr, nous sommes plus intéressés par le rôle du rubidium dans les organismes vivants, y compris dans le corps humain, cependant, même ici, cet élément peut être considéré comme inhabituel - son rôle à cet égard n'a pas été clarifié et il est généralement considéré avec césium, tout en étudiant simultanément leur effet sur le corps .

Sources de rubidium

Il y a du rubidium dans les tissus des plantes et des animaux, mais il y en a très peu : par exemple, dans les feuilles de tabac, une plante considérée comme l'une de ses sources, le rubidium est 1000 fois moins que le potassium. Dans les plantes marines - les algues, c'est encore moins, mais dans les tissus vivants, il peut s'accumuler : on le trouve notamment dans les anémones de mer, les vers marins, les crustacés, les mollusques, les échinodermes et certains poissons. Dans certaines plantes terrestres, le rubidium s'accumule également - par exemple, dans certaines variétés de betteraves et de raisins.

L'échange de rubidium dans le corps est également peu étudié, mais nous l'obtenons avec de la nourriture tous les jours jusqu'à 1,5 à 4 mg, et principalement avec du thé noir et du café, ainsi qu'avec de l'eau potable. Dans le corps humain, il devrait normalement y avoir environ 1 g de rubidium.

Le rôle du rubidium dans l'organisme

Le rubidium pénètre très rapidement dans le sang, 1 à 1,5 heure après son entrée dans l'estomac; le rubidium s'accumule dans le cerveau et les muscles squelettiques, les os, les poumons et les tissus mous.

Le rubidium a des propriétés antihistaminiques et, autrefois, au XIXe siècle, il était utilisé pour traiter certaines maladies du système nerveux, en particulier l'épilepsie. Par ailleurs, le rôle physiologique du rubidium a également été peu étudié.

Le rubidium appartient aux éléments toxiques de la 2e classe de danger - les substances de cette classe sont définies comme très dangereuses pour l'homme : par exemple, l'acide sulfurique et l'arsenic appartiennent à la même classe.

Les médecins en savent également peu sur les symptômes de la carence en rubidium, ainsi que sur leurs causes - des expériences ont été menées sur certains animaux. S'ils n'avaient pas assez de rubidium dans l'alimentation, cela se reflétait dans leur capacité à se reproduire: les embryons se développaient mal, des fausses couches et des naissances prématurées étaient observées. De plus, chez les animaux, la croissance et le développement dans leur ensemble ont ralenti, l'appétit a diminué et l'espérance de vie a diminué.

Avec une teneur accrue en rubidium, les mêmes symptômes sont observés - un ralentissement de la croissance et du développement et un raccourcissement de la vie, mais pour cela, vous devez en prendre beaucoup - environ 1000 mg par jour. L'isotope radioactif du rubidium est considéré comme dangereux pour la santé, mais du point de vue des sciences spéciales - radiobiologie, radiochimie, etc. - cet élément peut être considéré comme faiblement radioactif ou même stable, car sa demi-vie est incroyablement énorme par rapport à le temps d'une vie humaine - c'est 4,923 × 1010 ans. Si nous essayons de traduire cela dans un langage que nous pouvons comprendre, cela se révélera être environ 50 à 60 milliards d'années - même notre planète n'existe pas encore depuis si longtemps.

Cependant, il est considéré comme risqué pour la santé de travailler constamment dans certaines industries : dans les industries du verre, de la chimie et de l'électronique, et d'ailleurs, le rubidium peut être ingéré en grande quantité avec de la nourriture et de l'eau - cela dépend des caractéristiques géologiques de la région. Avec un excès de rubidium, des maux de tête et des troubles du sommeil, des arythmies, des maladies inflammatoires chroniques des voies respiratoires, une irritation locale des muqueuses et de la peau, ainsi qu'une protéinurie, une teneur accrue en protéines dans l'urine, peuvent survenir.

En cas d'empoisonnement au rubidium, un traitement symptomatique est généralement prescrit, qui implique l'élimination des symptômes individuels, ainsi qu'un traitement avec des agents complexants (généralement des préparations de sodium et de potassium), qui forment des composés hydrosolubles avec des substances toxiques et radioactives, qui sont ensuite excrété par les reins.

Cependant, il convient de mentionner que la médecine et la biologie modernes continuent d'étudier les possibilités d'utilisation du rubidium dans le traitement de nombreuses maladies.

En règle générale, le rubidium est étudié en parallèle avec le césium : il est aujourd'hui établi qu'ils peuvent stimuler la circulation sanguine, avoir un effet vasoconstricteur et hypertenseur. À ces fins, ils ont été utilisés au XIXe siècle par le célèbre scientifique et médecin russe S.S. Botkin : il a prouvé que les sels de césium et de rubidium augmentent la pression et la maintiennent longtemps.

En ce qui concerne le système immunitaire, ces éléments sont également actifs : ils augmentent la résistance de l'organisme aux maladies, car ils augmentent l'activité des leucocytes et du lysozyme, un agent antibactérien qui détruit les parois cellulaires des bactéries pathogènes et provoque ainsi leur mort rapide.

Les sels de rubidium et de césium aident également l'organisme à supporter plus facilement l'hypoxie - carence en oxygène, et le rubidium est également utilisé dans la médecine moderne : ses sels d'iode, de bromure et de chlorure ont un effet calmant et analgésique.

Application de rubidium

Le rubidium est utilisé dans divers domaines, mais on ne peut pas dire qu'il soit activement utilisé : il est peu produit dans le monde - la facture s'élève à des dizaines, pas à des centaines de kg par an, et il est assez cher. Les composés du rubidium sont utilisés en chimie analytique, dans la fabrication d'optiques spéciales, d'instruments de mesure, dans les industries électroniques et nucléaires.

Le rubidium fait partie des lubrifiants spéciaux efficaces utilisés dans la technologie des fusées et de l'espace lorsqu'ils travaillent dans des conditions de vide.

En génie électrique, on utilise des tubes lumineux dans la fabrication desquels le rubidium est utilisé; les composés de rubidium sont utilisés dans la fabrication de verres spéciaux et dans la technologie des rayons X, ainsi que dans les générateurs thermoélectriques et les moteurs ioniques.

En géochronologie, lors de la détermination de l'âge géologique des roches et des minéraux, on utilise la méthode dite du strontium, qui permet d'établir cet âge de manière très précise - les experts déterminent la teneur en rubidium et en 87Sr de ces roches. C'est à l'aide de cette méthode que les scientifiques ont réussi à déterminer l'âge des roches les plus anciennes du continent américain - elles ont 2 milliards 100 millions d'années.

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DÉFINITION

Rubidium situé dans la cinquième période du groupe I du sous-groupe principal (A) du tableau périodique. Désignation - Rb. Le rubidium sous la forme d'une substance simple est un métal blanc argenté avec un réseau cristallin centré sur le corps.

Densité - 1,5 g / cm 3. Point de fusion 39,5 o C, point d'ébullition - 750 o C. Doux, facile à couper avec un couteau. S'enflamme dans l'air.

L'état d'oxydation du rubidium dans les composés

Le rubidium est un élément du groupe IA du tableau périodique des éléments D.I. Mendeleev. Il appartient au groupe des métaux alcalins qui, dans leurs composés, présentent un état d'oxydation constant et positif, le seul possible égal à (+1) , par exemple 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, etc.

Le rubidium existe également sous la forme d'une substance simple - un métal, et l'état d'oxydation des métaux à l'état élémentaire est zéro, car la distribution de la densité électronique en eux est uniforme.

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

Exercer

Dans quelle série tous les éléments peuvent-ils présenter des états d'oxydation (-1) et (+5) :

Rb, Ca, Li;
H, Si, F;
Cl, I, Br;
Comme, N, Te.

La solution

Afin de trouver la bonne réponse à la question posée, nous allons vérifier tour à tour chacune des options proposées.

a) Tous ces éléments chimiques n'ont qu'un seul état d'oxydation, qui est égal au numéro de groupe du tableau périodique des D.I. Mendeleev, dans lequel ils se trouvent, avec un signe "+". Ceux. l'état d'oxydation du rubidium et du lithium est (+1) et le calcium - (+2). La réponse est incorrecte.

b) Pour le fluor, une seule valeur de l'état d'oxydation est caractéristique, égale à (-1), donc cette réponse est incorrecte et cela n'a aucun sens de vérifier les éléments chimiques restants.

c) Tous ces éléments appartiennent au groupe des halogènes et sont caractérisés par des états d'oxydation (-1), 0, (+1), (+3), (+5) et (+7), c'est-à-dire c'est la bonne réponse.

Réponse

Option 3.

Le contenu de l'article

RUBIDIUM– (Rubidium) Rb, un élément chimique du 1er groupe (Ia) du système périodique. Élément alcalin. Numéro atomique 37, masse atomique relative 85,4678. Il se présente naturellement sous la forme d'un mélange de l'isotope stable 85 Rb (72,15 %) et de l'isotope radioactif 87 Rb (27,86 %) avec une demi-vie de 4,8 . 10 10 ans. 26 autres isotopes radioactifs du rubidium avec des nombres de masse de 75 à 102 et des demi-vies de 37 ms (rubidium-102) à 86 jours (rubidium-83) ont été obtenus artificiellement.

+1 état d'oxydation.

Le rubidium a été découvert en 1861 par les scientifiques allemands Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff et est devenu l'un des premiers éléments découverts par spectroscopie, qui a été inventé par Bunsen et Kirchhoff en 1859. Le nom de l'élément reflète la couleur de la ligne la plus brillante de son spectre ( du latin rubidus - rouge foncé) .

En étudiant divers minéraux avec un spectroscope, Bunsen et Kirchhoff ont remarqué qu'un des échantillons de lépidolite envoyé de Rosen (Saxe) donne des raies dans la région rouge du spectre. (La lépidolite est un minéral de potassium et de lithium, qui a une composition approximative de K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH,F) 3 .) Ces raies n'ont été trouvées dans le spectre d'aucune des substances connues. Bientôt, des lignes rouges foncées similaires ont été trouvées dans le spectre des sédiments obtenus après l'évaporation de l'eau à partir d'échantillons prélevés dans les sources minérales de la Forêt-Noire. Cependant, la teneur en élément nouveau dans les échantillons testés était négligeable, et pour en extraire des quantités plus ou moins tangibles, Bunsen a dû évaporer plus de 40 m 3 d'eau minérale. A partir de la solution extraite, il a précipité un mélange de chloroplatinates de potassium, de rubidium et de césium. Pour séparer le rubidium de ses plus proches parents (et surtout d'un grand excès de potassium), Bunsen a soumis le précipité à de multiples cristallisations fractionnées et a obtenu des chlorures de rubidium et de césium à partir de la fraction la moins soluble, puis les a convertis en carbonates et tartrates (sels de l'acide tartrique ), ce qui a permis de purifier davantage le rubidium et de le libérer de la masse principale de césium. Bunsen a réussi à obtenir non seulement des sels individuels de rubidium, mais également le métal lui-même. Le rubidium métal a d'abord été obtenu en réduisant le sel acide, l'hydrotartrate de rubidium, avec de la suie.

Un quart de siècle plus tard, le chimiste russe Nikolai Nikolaevich Beketov a proposé une autre méthode pour obtenir du rubidium métallique - en le réduisant à partir d'hydroxyde avec de la poudre d'aluminium. Il a effectué ce processus dans un cylindre en fer avec un tuyau d'aération, qui était relié à un réservoir de réfrigérateur en verre. Le cylindre a été chauffé sur un brûleur à gaz et une réaction violente s'y est déclenchée, accompagnée d'un dégagement d'hydrogène et de la sublimation du rubidium dans le réfrigérateur. Comme l'a écrit Beketov lui-même, "le rubidium est chassé progressivement, s'écoulant comme du mercure et conservant même son éclat métallique du fait que le projectile est rempli d'hydrogène pendant l'opération".

Répartition du rubidium dans la nature et son extraction industrielle. La teneur en rubidium de la croûte terrestre est de 7,8·10–3 %. C'est à peu près la même chose que pour le nickel, le cuivre et le zinc. En termes de prévalence dans la croûte terrestre, le rubidium occupe approximativement la 20e place, mais dans la nature, il est à l'état dispersé, le rubidium est un élément dispersé typique. Les propres minéraux du rubidium sont inconnus. Le rubidium se trouve avec d'autres éléments alcalins, il accompagne toujours le potassium. On le trouve dans une grande variété de roches et de minéraux trouvés en Amérique du Nord, en Afrique du Sud et en Russie, entre autres, mais sa concentration y est extrêmement faible. Seuls les lépidolites contiennent un peu plus de rubidium, parfois 0,2 %, et parfois jusqu'à 1–3 % (en termes de Rb 2 O).

Les sels de rubidium sont dissous dans l'eau des mers, des océans et des lacs. Leur concentration y est également très faible, en moyenne de l'ordre de 100 µg/L. Dans certains cas, la teneur en rubidium dans l'eau est plus élevée: dans les estuaires d'Odessa, elle s'est avérée être de 670 μg/l et dans la mer Caspienne - 5700 μg/l. Une teneur accrue en rubidium a également été trouvée dans certaines sources minérales au Brésil.

De l'eau de mer, le rubidium est passé dans les gisements de sel de potasse, principalement dans les carnallites. Dans les carnallites de Strassfurt et de Solikamsk, la teneur en rubidium varie de 0,037 à 0,15 %. La carnallite minérale est un composé chimique complexe formé de chlorures de potassium et de magnésium avec de l'eau ; sa formule est KCl MgCl 2 6H 2 O. Le rubidium donne un sel de composition similaire RbCl MgCl 2 6H 2 O, et les deux sels - potassium et rubidium - ont la même structure et forment une série continue de solutions solides, cristallisant ensemble. La carnallite est très soluble dans l'eau, il n'est donc pas difficile d'ouvrir le minéral. Des méthodes rationnelles et économiques pour l'extraction du rubidium à partir de la carnallite, ainsi que d'autres éléments, ont maintenant été développées et décrites dans la littérature.

Cependant, la majeure partie du rubidium extrait est obtenue en tant que sous-produit de la production de lithium à partir de lépidolite. Après isolement du lithium sous forme de carbonate ou d'hydroxyde, le rubidium est précipité des eaux-mères sous forme d'un mélange d'alumine rubidium, d'alumine potassium et d'alun césium MAl(SO 4) 2 12H 2 O (M = Rb, K, Cs). Le mélange est séparé par recristallisation répétée. Le rubidium est également isolé de l'électrolyte usé, qui est obtenu lorsque le magnésium est obtenu à partir de la carnallite. Le rubidium en est isolé par sorption sur précipitation de ferrocyanures de fer ou de nickel. Ensuite, les ferrocyanures sont calcinés et le carbonate de rubidium avec des impuretés de potassium et de césium est obtenu. A réception du césium issu de la pollucite, le rubidium est extrait des eaux mères après précipitation de Cs 3 . Il est également possible d'extraire le rubidium des solutions technologiques formées lors de la production d'alumine à partir de néphéline.

Pour extraire le rubidium, des méthodes d'extraction et la chromatographie échangeuse d'ions sont utilisées. Des composés de rubidium de haute pureté sont obtenus à l'aide de polyhalogénures.

Une partie importante du rubidium produit est isolée lors de la production de lithium, ainsi l'émergence d'un grand intérêt pour le lithium pour une utilisation dans les procédés thermonucléaires dans les années 1950 a conduit à une augmentation de la production de lithium, et, par conséquent, de rubidium, et donc de rubidium composés sont devenus plus accessibles.

Le rubidium est l'un des rares éléments chimiques dont les ressources et les opportunités minières sont supérieures aux besoins actuels. Il n'existe pas de statistiques officielles sur la production et l'utilisation du rubidium et de ses composés. On pense que la production annuelle de rubidium est d'environ 5 tonnes.

Le marché du rubidium est très petit. Le métal n'est pas activement échangé et il n'y a pas de prix de marché pour lui. Les prix fixés par les entreprises qui commercialisent le rubidium et ses composés sont décuplés.

Caractérisation d'une substance simple, production industrielle et utilisation du rubidium métallique. Le rubidium est un métal mou, blanc argenté. Aux températures ordinaires, il a une consistance presque pâteuse. Le rubidium fond à 39,32 ° C, bout à 687,2 ° C. Les vapeurs de rubidium sont colorées en bleu verdâtre.

Le rubidium est très réactif. Dans l'air, il s'oxyde et s'enflamme instantanément, formant du superoxyde RbO 2 (avec un mélange de peroxyde Rb 2 O 2) :

Rb + O 2 \u003d RbO 2, 2Rb + O 2 \u003d Rb 2 O 2

Le rubidium réagit avec l'eau avec une explosion avec formation d'hydroxyde de RbOH et dégagement d'hydrogène : 2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2.

Le rubidium se combine directement avec la plupart des non-métaux. Cependant, il n'interagit pas avec l'azote dans des conditions normales. Le nitrure de rubidium Rb 3 N est formé en faisant passer une décharge électrique dans de l'azote liquide entre des électrodes en rubidium.

Le rubidium réduit les oxydes en substances simples. Il réagit avec tous les acides pour former les sels correspondants, et avec les alcools donne des alcoolates :

2Rb + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ORb + H 2

Le rubidium se dissout dans l'ammoniac liquide, ce qui donne des solutions bleues contenant des électrons solvatés et ayant une conductivité électronique.

Le rubidium forme des alliages et des composés intermétalliques avec de nombreux métaux. Le composé RbAu, dans lequel la liaison entre les métaux est partiellement ionique, est un semi-conducteur.

Le rubidium métal est obtenu principalement par la réduction de composés de rubidium (généralement des halogénures), de calcium ou de magnésium :

2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl 2

Rb 2 CO 3 + 3Mg = 2Rb + 3MgO + C

La réaction de l'halogénure de rubidium avec le magnésium ou le calcium est effectuée à 600–800°C et 0,1 Pa. Le produit est purifié des impuretés par distillation et distillation sous vide.

Le rubidium peut être obtenu par voie électrochimique à partir d'un halogénure de rubidium fondu sur une cathode de plomb liquide. A partir de l'alliage plomb-rubidium résultant, le rubidium est isolé par distillation sous vide.

De petites quantités de rubidium sont obtenues par la réduction du chromate de rubidium Rb 2 CrO 4 avec du zirconium ou de la poudre de silicium, et le rubidium de haute pureté est obtenu par décomposition thermique lente de l'azoture de rubidium RbN 3 sous vide à 390–395 ° C.

Le rubidium métallique est un composant du matériau de cathode pour les cellules photovoltaïques et les photomultiplicateurs, bien que les photocathodes au rubidium aient une sensibilité et une portée inférieures à certaines autres, en particulier celles au césium. Il fait partie des compositions lubrifiantes utilisées dans les technologies jet et spatiale. Les vapeurs de rubidium sont utilisées dans les tubes électriques à décharge.

Le rubidium métal est un composant de catalyseurs (il est appliqué à l'alumine active, au gel de silice, au laitier métallurgique) pour l'oxydation supplémentaire d'impuretés organiques lors de la production d'anhydride phtalique, ainsi que le processus d'obtention de cyclohexane à partir de benzène. En sa présence, la réaction se déroule à des températures et des pressions plus basses que lorsque les catalyseurs sont activés avec du sodium ou du potassium, et elle n'est presque pas gênée par des poisons mortels pour les catalyseurs conventionnels - des substances contenant du soufre.

Le rubidium est dangereux à manipuler. Il est stocké dans des ampoules de verre spéciales sous atmosphère d'argon ou dans des récipients en acier scellés sous une couche d'huile minérale déshydratée.

composés de rubidium. Le rubidium forme des composés avec tous les anions courants. Presque tous les sels de rubidium sont très solubles dans l'eau. Comme le potassium, les sels Rb 2 SiF 6 , Rb 2 PtCl 6 sont peu solubles.

Composés de rubidium avec de l'oxygène.

Le rubidium forme de nombreux composés oxygénés, dont l'oxyde Rb 2 O, le peroxyde Rb 2 O 2 , le superoxyde RbO 2 et l'ozonide RbO 3 . Tous sont colorés, par exemple, Rb 2 O est jaune vif et RbO 2 est brun foncé. Le superoxyde de rubidium se forme lorsque le rubidium est brûlé dans l'air. Le peroxyde de rubidium est obtenu en oxydant le rubidium dissous dans de l'ammoniac anhydre avec du peroxyde d'hydrogène anhydre, et l'oxyde de rubidium est obtenu en chauffant un mélange de rubidium métallique et de son peroxyde. L'oxyde, le peroxyde et le superoxyde sont thermiquement stables, ils fondent à environ 500°C.

Il a été montré par analyse par diffraction des rayons X que le composé de composition Rb 4 O 6 obtenu à l'état solide par la réaction de Rb 2 O 2 avec RbO 2 dans un rapport de 1:2 a la composition . Dans le même temps, les anions oxygène diatomique de différents types (peroxyde et superoxyde) dans une cellule unitaire cubique sont impossibles à distinguer même à -60 ° C. Ce composé fond à 461 ° C.

L'ozonide de rubidium RbO 3 est formé par l'action de l'ozone sur de la poudre de RbOH anhydre à basse température :

4RbOH + 4O 3 \u003d 4RbO 3 + 2H 2 O + O 2

L'oxydation partielle du rubidium à basse température donne un composé de composition Rb 6 O, qui se décompose au-dessus de -7,3 ° C avec formation de cristaux brillants de couleur cuivre ayant la composition Rb 9 O 2. Sous l'action de l'eau, le composé Rb 9 O 2 s'enflamme. À 40,2 ° C, il fond avec décomposition et formation de Rb 2 O et Rb dans un rapport de 2: 5.

carbonate de rubidium Le Rb 2 CO 3 fond à 873°C, il est très soluble dans l'eau : à 20°C, 450 g de carbonate de rubidium se dissolvent dans 100 g d'eau.

En 1921, les chimistes allemands Franz Fischer Franz (1877-1947) et Hans Tropsch Hans (1889-1935) ont découvert que le carbonate de rubidium était un excellent catalyseur pour la production de pétrole synthétique, le synthol (un mélange d'alcools, d'aldéhydes et de cétones, formé à partir d'eau gazeuse à 410° C et une pression de 140-150 atm en présence d'un catalyseur spécial).

Le carbonate de rubidium a un effet positif sur le processus de polymérisation des acides aminés; avec son aide, des polypeptides synthétiques d'un poids moléculaire allant jusqu'à 40 000 ont été obtenus et la réaction se déroule très rapidement.

hydrure de rubidium Le RbH est obtenu par l'interaction de substances simples lorsqu'elles sont chauffées sous une pression de 5 à 10 MPa en présence d'un catalyseur :

2Rb + H 2 = 2RbH

Ce composé fond à 585°C ; se décompose sous l'influence de l'eau.

halogénures de rubidium RbF, RbCl, RbBr, RbI sont obtenus en faisant réagir de l'hydroxyde ou du carbonate de rubidium avec les acides halohydriques correspondants, en faisant réagir du sulfate de rubidium avec des halogénures de baryum solubles, et également en faisant passer du sulfate ou du nitrate de rubidium à travers une résine échangeuse d'ions.

Les halogénures de rubidium sont très solubles dans l'eau, moins dans les solvants organiques. Ils se dissolvent dans des solutions aqueuses d'acides halohydriques, formant des hydrohalogénures en solution, dont la stabilité diminue de l'hydrodifluorure RbHF 2 à l'iodhydrate RbHI 2 .

Le fluorure de rubidium est un composant de verres spéciaux et de compositions pour le stockage de la chaleur. C'est un matériau optique transparent dans la gamme de 9 à 16 µm. Le chlorure de rubidium sert d'électrolyte dans les piles à combustible. Il est ajouté à des pièces moulées spéciales en fonte pour améliorer leurs propriétés mécaniques et est un composant du matériau cathodique des tubes à rayons cathodiques.

Dans les mélanges de chlorures de rubidium avec des chlorures de cuivre, d'argent ou de lithium, la résistance électrique diminue si fortement avec l'augmentation de la température qu'ils peuvent devenir des thermistances très utiles dans diverses installations électriques fonctionnant à des températures de 150 à 290 ° C.

L'iodure de rubidium est utilisé comme composant de matériaux luminescents pour écrans fluorescents, électrolytes solides dans les sources de courant chimiques. Connexion RbAg 4 I 5 a la conductivité électrique la plus élevée de tous les cristaux ioniques connus. Il peut être utilisé dans des batteries à couches minces.

Composés complexes. Le rubidium n'est pas caractérisé par la formation de liaisons covalentes. Les plus stables sont ses complexes avec des ligands polydentés, tels que les éthers couronnes, où il présente généralement un nombre de coordination de 6.

Un autre groupe de ligands très efficaces qui ont été récemment utilisés pour coordonner les cations alcalins sont les ligands macrocycliques polydentés, que le chimiste organique français Jean Marie Lehn a appelés cryptands (Fig. 1).

Le rubidium forme le complexe du SNC. H 2 O, dans lequel le cryptand N((CH 2 CH 2 O) 2 CH 2 CH 2 ) 3 N (crypt) enferme le cation dans un polyèdre de coordination en forme de prisme trigonal à deux calottes (Fig. 2).

L'ozonide de rubidium forme des solutions stables dans des solvants organiques (tels que CH 2 Cl 2 , tétrahydrofurane ou CH 3 CN) si le cation est coordonné par des éthers couronnes ou des cryptands. L'évaporation lente des solutions d'ammoniac de tels complexes conduit à la formation de cristaux rouges. L'analyse par diffraction des rayons X du composé a montré que le nombre de coordination de l'atome de rubidium est de 9. Il forme six liaisons avec l'éther couronne, deux avec l'ion O 3 et une avec la molécule d'ammoniac.

L'utilisation des isotopes du rubidium.

Le rubidium-87 émet spontanément des électrons (rayonnement b) et se transforme en un isotope du strontium. Environ 1% du strontium s'est formé sur Terre de cette manière, et si nous déterminons le rapport des isotopes du strontium et du rubidium avec un nombre de masse de 87 dans n'importe quelle roche, nous pouvons alors calculer son âge avec une grande précision. Cette méthode convient aux roches et minéraux les plus anciens. Avec son aide, il a été établi, par exemple, que les roches les plus anciennes du continent américain sont apparues il y a 2100 millions d'années.

Le radionucléide rubidium-82 avec une demi-vie de 76 s est utilisé dans le diagnostic. Avec son aide, en particulier, évaluez l'état du myocarde. L'isotope est injecté dans le système circulatoire du patient et le flux sanguin est analysé par tomographie par émission de positrons (TEP).

Elena Savinkina

(Rubidium; du lat. rubidus - rouge, rouge foncé), Rb - chimique. élément du groupe I du système périodique des éléments] at. n.37, aux. M. 85,47. Métal blanc argenté. Dans les composés, il présente un état d'oxydation de + 1. Le R naturel est constitué de l'isotope stable 85Rb (72,15 %) et de l'isotope radioactif 87Rb (27,85 %) avec une demi-vie de 5 10 10 ans. Plus de 20 isotopes radioactifs ont été obtenus, dont l'isotope 86Rb avec une demi-vie de 18,66 jours trouve la plus grande application. R. a découvert (1861) l'allemand. chimiste R.V. Bunsen et allemand. le physicien GR Kirchhoff tout en étudiant le spectre des hexachloroplatinates de métaux alcalins précipités à partir d'une liqueur mère après la décomposition de l'un des échantillons de lépidolite.

Le rubidium métallique a été obtenu pour la première fois (1863) par R. V. Bunsen par la réduction de l'hydrotartrate de rubidium avec du carbone. R. fait partie des éléments rares et très dispersés. Sa teneur dans la croûte terrestre est de 1,5 10 -2 %. À l'état libre, il ne se produit pas dans la nature en raison de la grande chimie. activité. Il fait partie de 97 minéraux, dont la zinnwaldite sert également de sources de R.. Contenu dans les roches ignées, alcalines et sédimentaires, dans les pegmatites granitiques, le sol, dans bien d'autres. sels, dans l'eau de mer, les organismes vivants et les plantes, dans le charbon. Le réseau cristallin de R. est cubique centré avec une période a de 5,70 A (t-ra 0R C). Le rayon atomique est de 2,48 A, le rayon ionique de Rb+ est de 1,49 AU. Densité (t-ra 0°C) 1,5348 g/cm3 ; pf 38,7°C; tbp 703°C; cf. coefficient thermique. l'expansion linéaire dans la plage de t-r 0-38 ° C est égale à 9,0 10 -5 deg-1 ; la capacité calorifique à des températures de 0 et 25 ° C est de 7,05 et 7,43 cal / g-atome deg, respectivement; la résistance électrique spécifique à t-re 0 ° C est de 11,25 microhm cm Le métal R. est paramagnétique. R. est un métal mou et ductile. dureté Mohs - 0,3; HB = 0,022 ; module de normes, élasticité 240 kgf/mm2 ; la pression de sortie pr et t-re 22°C est de 0,08 kgf/mm2 ; compressibilité à température ambiante 5,20 10 -3 kgf/mm2. Les paires de R. sont peintes en orange.

Les composés volatils du rubidium colorent la flamme d'un brûleur à gaz d'une couleur rouge bleuâtre (violet). Le rubidium est hautement réactif, dépassant la réactivité du potassium, du sodium et du lithium. Dans l'air, le métal s'oxyde instantanément avec allumage, formant du peroxyde Rb202 et du superoxyde Rb02. Avec l'oxygène, selon les conditions d'oxydation, il donne l'oxyde Rb20, le peroxyde Rb202, le superoxyde Rb02, l'ozonide Rb03 et l'hydroxyde RbOH. Lors de l'interaction avec l'hydrogène, l'hydrure RbH se forme - une substance cristalline blanche, caractérisée par un grand produit chimique. activité. R. se combine directement (avec allumage) avec des halogènes, formant RbF, RbCl, RbBr et Rbl - cristaux incolores, facilement solubles dans l'eau et bien d'autres. solvants organiques. Dans l'azote liquide à électr. une décharge entre électrodes en P produit du nitrure Rb3N, une poudre instable verte ou bleue très hygroscopique. L'azoture de RbN3 est obtenu par la réaction d'échange entre l'azoture de baryum et le sulfate de R., par l'interaction de l'amide de R. avec le protoxyde d'azote. Les composés de rubidium avec le soufre, le sélénium et le tellure sont connus - les chalcoenides. Sulfure Rb2S 4H20 - poudre blanche cristalline fine, déliquescente à l'air; Le Rb2S anhydre est une poudre cristalline rouge foncé. La poudre cristalline blanche de séléniure de Rb2Se et la poudre jaune clair d'ide de Rb2Te se décomposent dans l'air. Avec le carbone R. forme l'acétylure Rb2C2, les composés C8Rb, C24Rb, etc.; avec du phosphore - Rb2P5, RbPHa, avec du silicium - siliciure RbSi. Lorsque vous remplacez l'hydrogène par un acide inorganique, vous obtenez le sel correspondant - sulfate, carbonate, nitrate, etc. Avec beaucoup d'autres. métaux, y compris alcalins, formes R..

Dans les réactions avec des composés inorganiques, il se comporte comme un agent réducteur. Dans l'industrie, le rubidium métallique est obtenu principalement par réduction thermique sous vide, en agissant sur les sels de R., par exemple. sur les composés halogénés, le magnésium ou le calcium à haute température sous vide. Pour la production de R., ils ont également recours à la méthode électrochimique. Lors de l'électrolyse, par exemple, d'une masse fondue de chlorure RbCl et d'une cathode de plomb liquide, un alliage plomb-rubidium est obtenu, à partir duquel le métal est isolé par distillation sous vide. Une petite quantité de métal très pur est obtenue en chauffant l'azoture de R. à t-ry 390-395°C sous vide. Les paires de R. sont utilisées dans les lasers, dans les magnétomètres sensibles, nécessaires à la recherche spatiale, à la prospection géophysique du pétrole, etc.. Les lampes à basse pression à vapeur de P. sont utilisées comme sources de rayonnement résonant. Le rayonnement métallique est utilisé dans les piles à combustible à hydrure, c'est un composant des réfrigérants métalliques pour les réacteurs nucléaires, est utilisé pour fabriquer des photomultiplicateurs haute performance et est utilisé dans les tubes radio à vide comme getter et pour créer des ions positifs sur les filaments. De plus, le rubidium est utilisé dans les gyroscopes nucléaires, à l'aide desquels ils déterminent le changement de position angulaire ou de vitesse angulaire dans les étalons de fréquence ultrastables; il fait partie des lubrifiants utilisés dans la technologie des jets et de l'espace ; L'oxyde RbaO est utilisé dans les photocathodes complexes, il entre dans la composition des verres d'électrodes et des pH-mètres ; un mélange de chlorures de R. et de cuivre est utilisé dans la fabrication de thermistances pour des températures élevées (jusqu'à 290 ° C).

Caractéristique de l'élément

En 1861, Robert Bunzei découvrit un nouvel élément en étudiant le sel des sources minérales par analyse spectrale. Sa présence a été prouvée par des lignes rouges foncées dans le spectre, ce que d'autres éléments n'ont pas donné. Selon la couleur de ces lignes, l'élément a été nommé rubidium (rubidus - rouge foncé). En 1863, R. Bunsen a obtenu ce métal sous sa forme pure en réduisant le tartrate de rubidium (sel de tartre) avec de la suie.

Une caractéristique de l'élément est la légère excitabilité de ses atomes. L'émission d'électrons de celui-ci apparaît sous l'action des rayons rouges du spectre visible. Cela est dû à la petite différence dans les énergies de l'atome 4ré et 5 s -orbitales. De tous les éléments alcalins qui ont une stabilité, le rubidium (comme le césium) possède l'un des plus grands rayons atomiques et un faible potentiel d'ionisation. Ces paramètres déterminent la nature de l'élément: électropositivité élevée, activité chimique extrême, point de fusion bas (39 ° C) et faible résistance aux influences extérieures.

Propriétés d'une substance simple et de composés

Le rubidium extérieurement compact est un métal blanc argenté brillant. A température ordinaire, son état ressemble à une pâte. Il est léger car sa densité n'est que de 1,5 g/cm³ , conduit mal le courant électrique, ses vapeurs ont une couleur bleu verdâtre. Dans les composés, il s'agit exclusivement d'un cation avec un état d'oxydation de +1. La liaison est presque 100% ionique, car l'atome de rubidium se caractérise par une polarisabilité élevée et l'absence d'effet polarisant sur la plupart des atomes et des ions. Sa forte activité fait qu'il s'enflamme instantanément dans l'air et réagit violemment avec la glace même à des températures inférieures à -100 ° C. Le résultat de l'oxydation de ce métal est le peroxyde Rb 2 O 2 et le superoxyde Rb 2 O 4 . Oxyde Rb 2 O est formé dans des conditions particulières. Hydroxyde RbOH - cristaux incolores avect PL = 301°С. Le RbOH est libéré des solutions sous forme d'hydrates cristallins. H 2 O et RbOH 2H 2 O.

Avec halogènes, soufre, phosphore , du monoxyde de carbone (IV) et du tétrachlorure de carbone, le métal réagit avec une explosion. Dans une charge électrique silencieuse avec de l'azote, il forme du nitrure de Rb 3 N Au-dessus de 300 ° C, le métal est capable de détruire, de restaurer à partir de SiO 2 :

2Rb + SiO 2 = Rb 2 O 2 + Si

Lorsqu'il est chauffé, le rubidium fondu dans l'atmosphère hydrogène il se forme un hydrure RbH peu stable qui s'oxyde à l'inflammation sous l'action de l'humidité atmosphérique.

Obtenir et utiliser le rubidium

Le rubidium est assez largement répandu dans la nature : sa teneur dans la croûte terrestre est de 3,1 10ˉ² %. Cependant, il ne forme pas ses propres minéraux et se produit avec d'autres métaux alcalins (accompagne toujours le potassium). Il est extrait en cours de route lors du traitement des matières premières minérales, notamment la lépidolite et la carnallite, afin d'en extraire les composés de potassium et de magnésium. Les préparations de rubidium ont parfois été utilisées en médecine comme somnifères et analgésiques et dans le traitement de certaines formes d'épilepsie. En chimie analytique, les composés du rubidium sont utilisés comme réactifs spécifiques pour

Rubidium a été découvert en 1861 par les scientifiques allemands Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff et est devenu l'un des premiers éléments découverts par spectroscopie, qui a été inventé par Bunsen et Kirchhoff en 1859. Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff ont extrait 150 kg de lépidolite et obtenu plusieurs grammes de sels de rubidium pour l'analyse, tels Donc, ils ont découvert un nouvel élément. Le nom d'un élément reflète la couleur de la ligne la plus brillante de son spectre.

Ressources mondiales de rubidium

La teneur en rubidium de la croûte terrestre est de 7,8·10−3 %, ce qui est approximativement égal à la teneur totale en nickel, cuivre et zinc. En termes de prévalence dans la croûte terrestre, le rubidium occupe approximativement la 20e place, mais dans la nature, il est à l'état dispersé, le rubidium est un élément dispersé typique. Les propres minéraux du rubidium sont inconnus. Le rubidium se trouve avec d'autres éléments alcalins, il accompagne toujours le potassium. On le trouve dans une grande variété de roches et de minéraux trouvés en Amérique du Nord, en Afrique du Sud et en Russie, entre autres, mais sa concentration y est extrêmement faible. Seuls les lépidolites contiennent un peu plus de rubidium, parfois 0,2%, et parfois jusqu'à 1-3% (en termes de Rb2O).

De l'eau de mer, le rubidium est passé dans les gisements de sel de potasse, principalement dans les carnallites. Dans les carnallites de Strassfurt et de Solikamsk, la teneur en rubidium varie de 0,037 à 0,15 %. La carnallite minérale est un composé chimique complexe formé de chlorures de potassium et de magnésium avec de l'eau ; sa formule est KCl MgCl2 6H2O. Rubidium donne un sel de composition similaire RbCl MgCl2 6H2O, et les deux sels - potassium et rubidium - ont la même structure et forment une série continue de solutions solides, cristallisant ensemble. La carnallite est très soluble dans l'eau, il n'est donc pas difficile d'ouvrir le minéral. Des méthodes rationnelles et économiques pour l'extraction du rubidium à partir de la carnallite, ainsi que d'autres éléments, ont maintenant été développées et décrites dans la littérature.

Obtenir du rubidium

La majeure partie du rubidium extrait est obtenue en tant que sous-produit de la production de lithium à partir de lépidolite. Après isolement du lithium sous forme de carbonate ou d'hydroxyde, le rubidium est précipité des eaux mères sous la forme d'un mélange d'alumine rubidium, d'alumine potassium et d'alun césium RbAl(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O, CsAl (SO4)2 12H2O. Le mélange est séparé par recristallisation répétée.

Le rubidium est également isolé de l'électrolyte usé, résultant de la production de magnésium à partir de la carnallite. Le rubidium en est isolé par sorption sur précipitation de ferrocyanures de fer ou de nickel. Ensuite, les ferrocyanures sont calcinés et le carbonate de rubidium avec des impuretés de potassium et de césium est obtenu. Lors de l'obtention de césium à partir de pollucite, le rubidium est extrait des eaux mères après précipitation de Cs3. Le rubidium peut également être extrait des solutions technologiques formées lors de la production d'alumine à partir de néphéline.
Pour extraire le rubidium, des méthodes d'extraction et la chromatographie échangeuse d'ions sont utilisées. Des composés de rubidium de haute pureté sont obtenus à l'aide de polyhalogénures.

Une partie importante du rubidium produit est isolée lors de la production de lithium, ainsi l'émergence d'un grand intérêt pour le lithium pour une utilisation dans les procédés thermonucléaires dans les années 1950 a conduit à une augmentation de la production de lithium, et, par conséquent, de rubidium. C'est pourquoi les composés de rubidium sont devenus plus accessibles.

Application de rubidium

Bien que le rubidium soit inférieur au césium dans un certain nombre d'applications, ce métal alcalin rare joue un rôle important dans les technologies modernes. On peut noter les principales applications suivantes du rubidium : catalyse, industrie électronique, optique spéciale, industrie nucléaire, médecine (ses composés ont des propriétés normothymiques).
Le rubidium est utilisé non seulement sous sa forme pure, mais également sous la forme d'un certain nombre d'alliages et de composés chimiques. Le rubidium a une bonne base de matière première, plus favorable que le césium. Le champ d'application du rubidium en lien avec la croissance de sa disponibilité s'élargit.

L'isotope rubidium-86 est largement utilisé dans la détection des défauts par rayons gamma, la technologie de mesure, ainsi que dans la stérilisation des médicaments et des denrées alimentaires. Le rubidium et ses alliages avec le césium sont un liquide de refroidissement et un milieu de travail très prometteurs pour les unités de turbine à haute température (à cet égard, le rubidium et le césium sont devenus importants ces dernières années, et le coût extrêmement élevé des métaux passe à la trappe par rapport à la capacité à augmenter considérablement l'efficacité des unités de turbine, ce qui signifie et à réduire la consommation de carburant et la pollution de l'environnement). Les systèmes à base de rubidium les plus utilisés comme fluides caloporteurs sont les alliages ternaires : sodium-potassium-rubidium et sodium-rubidium-césium.

En catalyse, le rubidium est utilisé à la fois dans la synthèse organique et inorganique. L'activité catalytique du rubidium est principalement utilisée pour le raffinage du pétrole en un certain nombre de produits importants. L'acétate de rubidium, par exemple, est utilisé pour synthétiser le méthanol et un certain nombre d'alcools supérieurs à partir de gaz à l'eau, ce qui est pertinent dans le cadre de la gazéification souterraine du charbon et dans la production de carburant liquide artificiel pour les voitures et le carburéacteur. Un certain nombre d'alliages rubidium-tellure ont une sensibilité plus élevée dans la région ultraviolette du spectre que les composés de césium et, à cet égard, dans ce cas, ils sont capables de concurrencer le césium en tant que matériau pour les photoconvertisseurs. Dans le cadre de compositions lubrifiantes spéciales (alliages), le rubidium est utilisé comme lubrifiant très efficace dans le vide (fusée et technologie spatiale).

L'hydroxyde de rubidium est utilisé pour préparer un électrolyte pour les sources de courant chimiques à basse température [source non précisée 560 jours], ainsi qu'un additif à une solution d'hydroxyde de potassium pour améliorer ses performances à basse température et augmenter la conductivité électrique de l'électrolyte. Le rubidium métallique est utilisé dans les piles à combustible à hydrure.

Le chlorure de rubidium dans un alliage avec du chlorure de cuivre est utilisé pour mesurer des températures élevées (jusqu'à 400 °C).
La vapeur de rubidium est utilisée comme fluide de travail dans les lasers, en particulier dans les horloges atomiques au rubidium.
Le chlorure de rubidium est utilisé comme électrolyte dans les piles à combustible, on peut en dire autant de l'hydroxyde de rubidium, qui est très efficace comme électrolyte dans les piles à combustible utilisant l'oxydation directe du charbon.