Pierwiastek chemiczny rubid: charakterystyka, właściwości, związki. Dlaczego pierwiastek chemiczny rubid jest niezbędny w ludzkim ciele (charakterystyka ze zdjęciem)? Rubid dlaczego tak się nazywa i gdzie został znaleziony

Rubid- metal alkaliczny, lekki i miękki, srebrzystobiały, chociaż jego nazwa mówi o zupełnie innym kolorze: po łacinie „rubidus” oznacza „czerwony”, a nawet „ciemnoczerwony” - tak nazywali naukowcy Gustav Robert Kirchhoff i Robert Wilhelm Bunsen to w 1861 roku. Pierwszy naukowiec był wielkim fizykiem, a drugi chemikiem doświadczalnym; zbadali minerały za pomocą spektroskopu - przyrządu wynalezionego przez Kirchoffa - zauważyli specjalne czerwone linie w jednej z próbek koncentratów minerałów i uznali, że jest to nieznany pierwiastek. Tak się okazało, ale wyizolowanie nowego minerału okazało się trudne: Bunsen musiał wykonać dużo pracy - chemik pracował niestrudzenie przez 2 lata - zanim rubid został oczyszczony i oddzielony od innych pierwiastków - soli potasu, cezu, itp.

Dzisiaj chemicy nazywają rubid typowym pierwiastkiem śladowym, ponieważ jest go dużo w skorupie ziemskiej, ale prawie zawsze jest domieszką innych minerałów; często występuje w skałach wulkanicznych; Sole rubidu często występują w wodach mineralnych z różnych źródeł, w wodach mórz i jezior (w tym w wodach gruntowych) oraz w koncentratach minerałów – zawierają dziesiątki razy więcej różnych pierwiastków chemicznych niż w zwykłej rudzie.

Czysty rubid to pierwiastek wyjątkowy pod wieloma względami. Można go przechowywać tylko w próżni, w specjalnych, szczelnie zamkniętych szklanych ampułkach - na wolnym powietrzu natychmiast się zapala, wchodząc w natychmiastową reakcję z tlenem. Aktywność chemiczna rubidu jest na ogół bardzo wysoka: szybko reaguje z prawie wszystkimi znanymi pierwiastkami chemicznymi - z metalami i niemetalami, a czasem nawet wybucha jednocześnie.

Wyjątkowość rubidu można też ocenić po jego temperaturze topnienia - topi się już w temperaturze 39°C, więc jeśli tylko przez chwilę trzymasz w dłoniach ampułkę z tym metalem, stanie się ona półpłynna już w przed oczami” - inne metale nie różnią się pod tym względem, poza rtęcią - wszyscy wiedzą, że właśnie dzięki tej właściwości jest z powodzeniem stosowany w termometrach medycznych.

Oczywiście bardziej interesuje nas rola rubidu w organizmach żywych, w tym w organizmie człowieka, jednak nawet tutaj ten pierwiastek można uznać za niezwykły – jego rola w tym zakresie nie została wyjaśniona, a zazwyczaj rozważa się go łącznie z cez, jednocześnie badając ich wpływ na organizm.

Źródła rubidu

Rubid znajduje się w tkankach roślin i zwierząt, ale jest go bardzo mało: na przykład w liściach tytoniu, rośliny uważanej za jedno z jej źródeł, rubid jest 1000 razy mniejszy niż potas. W roślinach morskich - algach jest jeszcze mniej, ale w żywej tkance może się kumulować: w szczególności występuje u ukwiałów, robaków morskich, skorupiaków, mięczaków, szkarłupni i niektórych ryb. W niektórych roślinach lądowych gromadzi się również rubid - na przykład w niektórych odmianach buraków i winogron.

Wymiana rubidu w organizmie jest również słabo zbadana, ale otrzymujemy ją codziennie z pożywieniem do 1,5-4 mg, a głównie z czarną herbatą i kawą, a także z wodą pitną. W ludzkim ciele normalnie powinno znajdować się około 1 g rubidu.

Rola rubidu w organizmie

Rubid bardzo szybko dostaje się do krwi, 1-1,5 godziny po dostaniu się do żołądka; rubid gromadzi się w mózgu i mięśniach szkieletowych, kościach, płucach i tkankach miękkich.

Rubid ma właściwości przeciwhistaminowe, a wcześniej, w XIX wieku, był stosowany w leczeniu niektórych chorób układu nerwowego - w szczególności padaczki. Poza tym fizjologiczna rola rubidu również została słabo zbadana.

Rubid należy do pierwiastków toksycznych drugiej klasy zagrożenia - substancje tej klasy określa się jako wysoce niebezpieczne dla ludzi: na przykład kwas siarkowy i arsen należą do tej samej klasy.

Lekarze też niewiele wiedzą o objawach niedoboru rubidu, a także o ich przyczynach – na niektórych zwierzętach przeprowadzono eksperymenty. Jeśli nie mieli wystarczającej ilości rubidu w paszy, znajdowało to odzwierciedlenie w ich zdolności do reprodukcji: zarodki słabo się rozwijały, obserwowano poronienia i przedwczesne porody. Ponadto u zwierząt wzrost i rozwój jako całość uległy spowolnieniu, zmniejszył się apetyt i zmniejszyła się średnia długość życia.

Przy zwiększonej zawartości rubidu obserwuje się te same objawy - spowolnienie wzrostu i rozwoju oraz skrócenie życia, ale do tego trzeba go dużo - około 1000 mg dziennie. Radioaktywny izotop rubidu jest uważany za niebezpieczny dla zdrowia, ale z punktu widzenia nauk specjalnych - radiobiologii, chemii radiacyjnej itp. - pierwiastek ten można uznać za słabo radioaktywny lub nawet stabilny, ponieważ jego okres półtrwania jest niewyobrażalnie duży w porównaniu do czas życia człowieka – to 4,923 × 1010 lat. Jeśli spróbujemy przetłumaczyć to na język, który będziemy mogli zrozumieć, okaże się, że trwa to około 50-60 miliardów lat - nawet nasza planeta tak długo jeszcze nie istniała.

Za ryzykowne dla zdrowia uważa się jednak stałą pracę w niektórych branżach: w przemyśle szklarskim, chemicznym i elektronicznym, a poza tym rubid można spożywać w dużych ilościach z żywnością i wodą - zależy to od cech geologicznych danego obszaru. Przy nadmiarze rubidu mogą wystąpić bóle głowy i zaburzenia snu, arytmia, przewlekłe choroby zapalne dróg oddechowych, miejscowe podrażnienie błon śluzowych i skóry, a także białkomocz, zwiększona zawartość białka w moczu.

W przypadku zatrucia rubidem zwykle zaleca się leczenie objawowe, które polega na eliminacji poszczególnych objawów, a także leczeniu środkami kompleksowymi (zwykle preparatami sodu i potasu), które tworzą rozpuszczalne w wodzie związki z substancjami toksycznymi i radioaktywnymi, które następnie są wydalany przez nerki.

Warto jednak wspomnieć, że zarówno współczesna medycyna, jak i biologia wciąż badają możliwości wykorzystania rubidu w leczeniu wielu schorzeń.

Z reguły rubid jest badany równolegle z cezem: dziś ustalono, że mogą stymulować krążenie krwi i wywierać działanie zwężające naczynia i nadciśnienie. Do tych celów zostały wykorzystane w XIX wieku przez słynnego rosyjskiego naukowca i lekarza S.S. Botkin: udowodnił, że sole cezu i rubidu zwiększają ciśnienie i utrzymują je przez długi czas.

W stosunku do układu odpornościowego działają również te elementy: zwiększają odporność organizmu na choroby, ponieważ zwiększają aktywność leukocytów i lizozymu, środka przeciwbakteryjnego, który niszczy ściany komórkowe bakterii chorobotwórczych i tym samym powoduje ich szybką śmierć.

Sole rubidu i cezu pomagają również organizmowi łatwiej znosić niedotlenienie - niedobór tlenu, a rubid jest również stosowany we współczesnej medycynie: jego sole jodowe, bromowe i chlorkowe działają uspokajająco i przeciwbólowo.

Zastosowanie rubidu

Rubid jest używany w różnych dziedzinach, ale nie można powiedzieć, że jest aktywnie wykorzystywany: niewiele go produkuje się na świecie - rachunek sięga dziesiątek, a nie setek kg rocznie i jest dość drogi. Związki rubidu są wykorzystywane w chemii analitycznej, w produkcji specjalnej optyki, przyrządów pomiarowych, w przemyśle elektronicznym i nuklearnym.

Rubidium wchodzi w skład specjalnych skutecznych smarów stosowanych w technice rakietowej i kosmicznej podczas pracy w warunkach próżni.

W elektrotechnice stosuje się świetlówki, do produkcji których stosuje się rubid; związki rubidu wykorzystywane są do produkcji szkieł specjalnych oraz w technologii rentgenowskiej, a także w generatorach termoelektrycznych i silnikach jonowych.

W geochronologii przy określaniu wieku geologicznego skał i minerałów stosuje się tzw. metodę strontową, która umożliwia bardzo dokładne ustalenie tego wieku – eksperci określają zawartość rubidu i 87Sr w tych skałach. To za pomocą tej metody naukowcom udało się określić wiek najstarszych skał kontynentu amerykańskiego - mają 2 miliardy 100 milionów lat.

Gataulina Galina
na stronie magazynu kobiecego

Przy korzystaniu i przedrukowywaniu materiału wymagany jest aktywny link do kobiecego magazynu online

DEFINICJA

Rubid znajduje się w piątym okresie I grupy głównej (A) podgrupy Układu Okresowego. Oznaczenie - Rb. Rubid w postaci prostej substancji to srebrno-biały metal z siatką krystaliczną skupioną wokół ciała.

Gęstość - 1,5 g/cm3. Temperatura topnienia 39,5 o C, temperatura wrzenia - 750 o C. Miękka, łatwa do krojenia nożem. Samozapłon w powietrzu.

Stopień utlenienia rubidu w związkach

Rubid jest elementem grupy IA Układu Okresowego D.I. Mendelejew. Należy do grupy metali alkalicznych, które w swoich związkach wykazują stały i dodatni, jedyny możliwy stopień utlenienia równy (+1) , na przykład Rb +1 Cl -1, Rb +1 H -1, Rb +1 2 O -2, Rb +1 O -2 H +1, Rb +1 N +50 -2 3 itd.

Rubid istnieje również w postaci prostej substancji - metalu, a stopień utlenienia metali w stanie elementarnym jest zero, ponieważ rozkład gęstości elektronowej w nich jest równomierny.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Ćwiczenie	W której serii wszystkie pierwiastki mogą wykazywać stany utlenienia (-1) i (+5): Rb, Ca, Li; H, Si, F; Cl, I, Br; Jak, N, Te.
Rozwiązanie	Aby znaleźć poprawną odpowiedź na postawione pytanie, sprawdzimy po kolei każdą z proponowanych opcji. a) Wszystkie te pierwiastki chemiczne mają tylko jeden stopień utlenienia, który jest równy numerowi grupy układu okresowego D.I. Mendelejew, w którym się znajdują, ze znakiem „+”. Tych. stopień utlenienia rubidu i litu wynosi (+1), a wapnia - (+2). Odpowiedź jest nieprawidłowa. b) Dla fluoru charakterystyczna jest tylko jedna wartość stopnia utlenienia, równa (-1), dlatego ta odpowiedź jest błędna i nie ma sensu sprawdzać pozostałych pierwiastków chemicznych. c) Wszystkie te pierwiastki należą do grupy halogenów i charakteryzują się stopniami utlenienia (-1), 0, (+1), (+3), (+5) i (+7), tj. to jest prawidłowa odpowiedź.
Odpowiadać	Opcja 3.

Treść artykułu

RUBID(Rubidium) Rb, pierwiastek chemiczny pierwszej (Ia) grupy układu okresowego. Pierwiastek alkaliczny. Liczba atomowa 37, względna masa atomowa 85,4678. Występuje naturalnie jako mieszanina stabilnego izotopu 85 Rb (72,15%) i radioaktywnego izotopu 87 Rb (27,86%) o okresie półtrwania 4,8 . 10 10 lat. Kolejne 26 radioaktywnych izotopów rubidu o liczbach masowych od 75 do 102 i okresach półtrwania od 37 ms (rubid-102) do 86 dni (rubid-83) zostało sztucznie uzyskanych.

+1 stopień utlenienia.

Rubid został odkryty w 1861 roku przez niemieckich naukowców Roberta Bunsena i Gustava Kirchhoffa i był jednym z pierwszych pierwiastków odkrytych za pomocą spektroskopii, która została wynaleziona przez Bunsena i Kirchhoffa w 1859 roku. Nazwa pierwiastka odzwierciedla kolor najjaśniejszej linii w jego widmie (od łacińskiego rubidus ciemnoczerwony) .

Badając różne minerały za pomocą spektroskopu Bunsen i Kirchhoff zauważyli, że jedna z próbek lepidolitu przesłanych z Rosen (Saksonia) daje linie w czerwonym obszarze widma. (Lepidolit jest minerałem potasowym i litowym o przybliżonym składzie K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH,F) 3 .) Tych linii nie znaleziono w widmach żadnej ze znanych substancji. Wkrótce podobne ciemnoczerwone linie stwierdzono w widmie osadu uzyskanego po odparowaniu wody z próbek pobranych ze źródeł mineralnych Schwarzwaldu. Jednak zawartość nowego pierwiastka w badanych próbkach była znikoma i aby wydobyć mniej lub bardziej wymierne ilości Bunsen musiał odparować ponad 40 m 3 wody mineralnej. Z odciętego roztworu wytrącił mieszaninę chloroplatynianów potasu, rubidu i cezu. Aby oddzielić rubid od jego najbliższych krewnych (a zwłaszcza od dużego nadmiaru potasu), Bunsen poddał osad wielokrotnej krystalizacji frakcjonowanej i uzyskał chlorki rubidu i cezu z najmniej rozpuszczalnej frakcji, a następnie przekształcił je w węglany i winiany (sole kwasu winowego ), co umożliwiło dalsze oczyszczenie rubidu i uwolnienie go od głównej masy cezu. Bunsenowi udało się uzyskać nie tylko pojedyncze sole rubidu, ale także sam metal. Metaliczny rubid został po raz pierwszy otrzymany przez redukcję soli kwasowej winianu rubidu za pomocą sadzy.

Ćwierć wieku później rosyjski chemik Nikołaj Nikołajewicz Beketow zaproponował inną metodę otrzymywania metalicznego rubidu poprzez redukcję go z wodorotlenku proszkiem aluminiowym. Przeprowadził ten proces w żelaznym cylindrze z rurą odpowietrzającą, która była połączona ze szklanym zbiornikiem lodówki. Cylinder został podgrzany na palniku gazowym i rozpoczęła się w nim gwałtowna reakcja, której towarzyszyło wydzielanie wodoru i sublimacja rubidu do lodówki. Jak napisał sam Beketov, „rubid jest ścigany stopniowo, spływając jak rtęć, a nawet zachowując swój metaliczny połysk dzięki temu, że pocisk podczas operacji jest wypełniony wodorem”.

Dystrybucja rubidu w przyrodzie i jego przemysłowe wydobycie. Zawartość rubidu w skorupie ziemskiej wynosi 7,8·10 3%. To mniej więcej to samo, co w przypadku niklu, miedzi i cynku. Pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej rubid zajmuje w przybliżeniu 20 miejsce, jednak w przyrodzie jest w stanie rozproszonym, rubid jest typowym pierwiastkiem rozproszonym. Własne minerały rubidu są nieznane. Rubid występuje razem z innymi pierwiastkami alkalicznymi, zawsze towarzyszy potasowi. Występuje w wielu różnych skałach i minerałach występujących między innymi w Ameryce Północnej, Afryce Południowej i Rosji, ale jego stężenie jest tam bardzo niskie. Tylko lepidolity zawierają nieco więcej rubidu, czasami 0,2%, a czasami do 13% (w przeliczeniu na Rb 2 O).

Sole rubidu rozpuszczają się w wodach mórz, oceanów i jezior. Ich stężenie jest tutaj również bardzo niskie, średnio około 100 µg/l. W niektórych przypadkach zawartość rubidu w wodzie jest wyższa: w ujściach Odessy wynosiła 670 μg/l, aw Morzu Kaspijskim 5700 μg/l. Zwiększoną zawartość rubidu stwierdzono również w niektórych źródłach mineralnych w Brazylii.

Z wody morskiej rubid przechodził do złóż soli potasowych, głównie do karnalitów. W karnalitach strassfurckich i solikamskich zawartość rubidu waha się od 0,037 do 0,15%. Karnalit mineralny jest złożonym związkiem chemicznym tworzonym przez chlorki potasu i magnezu z wodą; jego wzór to KCl·MgCl2·6H2O. Rubid daje sól o podobnym składzie RbCl·MgCl2·6H2O, zarówno sole potasu, jak i rubidu mają tę samą strukturę i tworzą ciągłą serię stałych roztworów krystalizujących razem. Karnalit jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, więc otwarcie minerału nie jest trudne. Obecnie opracowano i opisano w literaturze racjonalne i ekonomiczne metody ekstrakcji rubidu z karnalitu wraz z innymi pierwiastkami.

Jednak większość wydobywanego rubidu jest otrzymywana jako produkt uboczny przy produkcji litu z lepidolitu. Po wyizolowaniu litu w postaci węglanu lub wodorotlenku rubid wytrąca się z ługów macierzystych w postaci mieszaniny tlenku glinu rubidu, tlenku glinu potasu i glinu cezu MAl(SO 4) 2 12H 2 O (M = Rb, K, CS). Mieszaninę rozdziela się przez powtórną rekrystalizację. Rubid jest również izolowany ze zużytego elektrolitu, który otrzymuje się, gdy z karnalitu pozyskuje się magnez. Rubid jest z niego izolowany przez sorpcję podczas wytrącania żelazocyjanków żelaza lub niklu. Następnie żelazocyjanki są kalcynowane i otrzymuje się węglan rubidu z zanieczyszczeniami potasowymi i cezowymi. Po otrzymaniu cezu z pollucytu, rubid jest ekstrahowany z ługów macierzystych po wytrąceniu Cs 3 . Możliwe jest również wyekstrahowanie rubidu z roztworów technologicznych powstałych podczas produkcji tlenku glinu z nefelinu.

Do ekstrakcji rubidu stosuje się metody ekstrakcji i chromatografię jonowymienną. Związki rubidu o wysokiej czystości są otrzymywane przy użyciu polihalogenków.

Znaczna część produkowanego rubidu jest emitowana podczas produkcji litu, więc pojawienie się dużego zainteresowania litem do stosowania w procesach termojądrowych w latach 50. XX wieku doprowadziło do zwiększenia produkcji litu, a w konsekwencji rubidu, a więc i rubidu. związki stały się bardziej dostępne.

Rubid jest jednym z nielicznych pierwiastków chemicznych, których zasoby i możliwości wydobycia przewyższają obecne na niego zapotrzebowanie. Nie ma oficjalnych statystyk dotyczących produkcji i stosowania rubidu i jego związków. Uważa się, że roczna produkcja rubidu wynosi około 5 ton.

Rynek rubidu jest bardzo mały. Metal nie jest przedmiotem aktywnego obrotu i nie ma dla niego ceny rynkowej. Ceny ustalane przez firmy handlujące rubidem i jego związkami różnią się dziesięciokrotnie.

Charakterystyka prostej substancji, produkcja przemysłowa i zastosowanie metalicznego rubidu. Rubid to miękki, srebrzystobiały metal. W zwykłych temperaturach ma konsystencję prawie pastowatą. Rubid topi się w 39,32 ° C, wrze w 687,2 ° C. Opary rubidu mają kolor zielononiebieski.

Rubid jest wysoce reaktywny. W powietrzu natychmiast się utlenia i zapala, tworząc nadtlenek RbO 2 (z domieszką nadtlenku Rb 2 O 2 ):

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

Rubid reaguje z wodą z wybuchem z utworzeniem wodorotlenku RbOH i wydzieleniem wodoru: 2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2.

Rubid łączy się bezpośrednio z większością niemetali. Jednak w normalnych warunkach nie wchodzi w interakcje z azotem. Azotek rubidu Rb 3 N powstaje w wyniku przepuszczenia wyładowania elektrycznego w ciekłym azocie pomiędzy elektrodami wykonanymi z rubidu.

Rubid redukuje tlenki do prostych substancji. Reaguje ze wszystkimi kwasami, tworząc odpowiednie sole, a z alkoholami daje alkoholany:

2Rb + 2C2H5OH = 2C2H5 ORb + H2

Rubid rozpuszcza się w ciekłym amoniaku, w wyniku czego powstają niebieskie roztwory zawierające solwatowane elektrony i mające przewodnictwo elektronowe.

Rubid tworzy stopy i związki międzymetaliczne z wieloma metalami. Związek RbAu, w którym wiązanie między metalami jest częściowo jonowe, jest półprzewodnikiem.

Metaliczny rubid pozyskiwany jest głównie przez redukcję związków rubidu (najczęściej halogenków), wapnia lub magnezu:

2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl 2

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

Reakcję halogenku rubidu z magnezem lub wapniem prowadzi się w 600800 ° C i 0,1 Pa. Produkt oczyszcza się z zanieczyszczeń metodą destylacji i destylacji próżniowej.

Rubid można otrzymać elektrochemicznie ze stopionego halogenku rubidu na katodzie z płynnym ołowiem. Z powstałego stopu ołowiu z rubidem rubid jest izolowany przez destylację próżniową.

Rubid jest otrzymywany w niewielkich ilościach poprzez redukcję chromianu rubidu Rb 2 CrO 4 proszkiem cyrkonu lub krzemu, a rubid o wysokiej czystości poprzez powolny rozkład termiczny azydku rubidu RbN 3 w próżni w temperaturze 390395 ° C.

Metaliczny rubid jest składnikiem materiału katodowego do ogniw fotowoltaicznych i fotopowielaczy, chociaż fotokatody rubidowe ustępują niektórym innym, zwłaszcza cezowym, pod względem czułości i zakresu działania. Wchodzi w skład kompozycji smarnych stosowanych w technologii odrzutowej i kosmicznej. Opary rubidu są używane w wyładowczych lampach elektrycznych.

Metaliczny rubid jest składnikiem katalizatorów (stosuje się go do aktywnego tlenku glinu, żelu krzemionkowego, żużla metalurgicznego) w celu dodatkowego utleniania zanieczyszczeń organicznych podczas produkcji bezwodnika ftalowego, a także procesu otrzymywania cykloheksanu z benzenu. W jego obecności reakcja przebiega w niższych temperaturach i ciśnieniach niż w przypadku aktywacji katalizatorów sodem lub potasem i prawie nie zakłócają jej trucizny, które są śmiertelne dla konwencjonalnych katalizatorów – substancje zawierające siarkę.

Rubid jest niebezpieczny w obsłudze. Przechowywany jest w specjalnych szklanych ampułkach w atmosferze argonu lub w zamkniętych stalowych naczyniach pod warstwą odwodnionego oleju mineralnego.

związki rubidu. Rubid tworzy związki ze wszystkimi powszechnymi anionami. Prawie wszystkie sole rubidu są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Podobnie jak potas, sole Rb2SiF6, Rb2PtCl6 są słabo rozpuszczalne.

Związki rubidu z tlenem.

Rubid tworzy liczne związki tlenu, w tym tlenek Rb 2 O, nadtlenek Rb 2 O 2, ponadtlenek RbO 2 i ozonek RbO 3 . Wszystkie są kolorowe, na przykład Rb 2 O jest jasnożółty, a RbO 2 jest ciemnobrązowy. Nadtlenek rubidu powstaje podczas spalania rubidu w powietrzu. Nadtlenek rubidu otrzymuje się przez utlenienie rubidu rozpuszczonego w bezwodnym amoniaku bezwodnym nadtlenkiem wodoru, a tlenku rubidu przez ogrzewanie mieszaniny metalicznego rubidu i jego nadtlenku. Tlenki, nadtlenki i ponadtlenki są stabilne termicznie, topią się w temperaturze około 500°C.

Analiza dyfrakcji rentgenowskiej wykazała, że ​​związek o składzie Rb 4 O 6 otrzymany w stanie stałym w reakcji Rb 2 O 2 z RbO 2 w stosunku 1:2 ma skład . Jednocześnie dwuatomowe aniony tlenu różnych typów (nadtlenek i ponadtlenek) w sześciennej komórce elementarnej są nie do odróżnienia nawet w 60 ° C. Związek ten topi się w 461 ° C.

Ozonek rubidu RbO 3 powstaje w wyniku działania ozonu na bezwodny proszek RbOH w niskiej temperaturze:

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

Częściowe utlenianie rubidu w niskich temperaturach daje związek o składzie Rb 6 O, który rozkłada się powyżej 7,3 ° C z utworzeniem kryształów o lśniącej miedzi o składzie Rb 9 O 2 . Pod działaniem wody związek Rb 9 O 2 ulega zapłonowi. W temperaturze 40,2°C topi się z rozkładem i utworzeniem Rb 2 O i Rb w stosunku 2:5.

węglan rubidu Rb 2 CO 3 topi się w 873 ° C, jest dobrze rozpuszczalny w wodzie: w 20 ° C 450 g węglanu rubidu rozpuszcza się w 100 g wody.

W 1921 r. niemieccy chemicy Franz Fischer Franz (18771947) i Hans Tropsch (Tropsch Hans) (18891935) stwierdzili, że węglan rubidu jest doskonałym składnikiem katalizatora do produkcji syntetycznego syntolu oleju (mieszaniny alkoholi, aldehydów i ketonów, powstałej z wody). gaz o temperaturze 410°C i ciśnieniu 140150 atm w obecności specjalnego katalizatora).

Węglan rubidu korzystnie wpływa na proces polimeryzacji aminokwasów, z jego pomocą uzyskano syntetyczne polipeptydy o masie cząsteczkowej do 40 000, a reakcja przebiega bardzo szybko.

wodorek rubidu RbH otrzymuje się przez oddziaływanie prostych substancji po podgrzaniu pod ciśnieniem 510 MPa w obecności katalizatora:

2Rb + H2 = 2RbH

Ten związek topi się w 585°C; rozkłada się pod wpływem wody.

halogenki rubidu RbF, RbCl, RbBr, RbI otrzymuje się w reakcji wodorotlenku lub węglanu rubidu z odpowiednimi kwasami halogenowodorowymi, w reakcji siarczanu rubidu z rozpuszczalnymi halogenkami baru, a także w wyniku przepuszczenia siarczanu lub azotanu rubidu przez żywicę jonowymienną.

Halogenki rubidu są dobrze rozpuszczalne w wodzie, gorzej w rozpuszczalnikach organicznych. Rozpuszczają się one w wodnych roztworach kwasów halogenowodorowych, tworząc w roztworze halogenki, których stabilność zmniejsza się od wodorodifluorku RbHF 2 do wodorodijodku RbHI 2 .

Fluorek rubidu jest składnikiem szkieł specjalnych i kompozycji do akumulacji ciepła. Jest to materiał optyczny przezroczysty w zakresie 916 µm. Chlorek rubidu służy jako elektrolit w ogniwach paliwowych. Jest dodawany do specjalnych odlewów żeliwnych w celu polepszenia ich właściwości mechanicznych oraz jest składnikiem materiału katodowego w lampach elektronopromieniowych.

W mieszaninach chlorków rubidu z chlorkami miedzi, srebra czy litu opór elektryczny spada tak gwałtownie wraz ze wzrostem temperatury, że mogą stać się bardzo przydatnymi termistorami w różnych instalacjach elektrycznych pracujących w temperaturze 150290°C.

Jodek rubidu jest stosowany jako składnik materiałów luminescencyjnych do ekranów fluorescencyjnych, elektrolitów stałych w chemicznych źródłach prądu. Połączenie RbAg 4 I 5 ma najwyższą przewodność elektryczną spośród wszystkich znanych kryształów jonowych. Może być stosowany w bateriach cienkowarstwowych.

Związki złożone. Rubid nie charakteryzuje się tworzeniem wiązań kowalencyjnych. Najbardziej stabilne są jego kompleksy z ligandami polikleszczowymi, takimi jak etery koronowe, gdzie zwykle wykazuje liczbę koordynacyjną 6.

Inną grupą bardzo skutecznych ligandów, które od niedawna stosuje się do koordynowania kationów alkalicznych, są makrocykliczne ligandy wielokleszczowe, które francuski chemik organiczny Jean Marie Lehn nazwał kryptandami (ryc. 1).

Rubid tworzy kompleks OUN. H 2 O, w którym krypta N((CH 2 CH 2 O) 2 CH 2 CH 2 ) 3 N (krypta) zamyka kation w koordynacyjnym wielościanie w kształcie dwuskrzydłowego graniastosłupa (ryc. 2).

Ozonek rubidu tworzy stabilne roztwory w rozpuszczalnikach organicznych (takich jak CH 2 Cl 2 , tetrahydrofuran lub CH 3 CN), jeśli kation jest koordynowany przez etery koronowe lub kryptandy. Powolne parowanie roztworów amoniaku takich kompleksów prowadzi do powstania czerwonych kryształów. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej związku kompozycji wykazała, że ​​liczba koordynacyjna atomu rubidu wynosi 9. Tworzy on sześć wiązań z eterem koronowym, dwa z jonem O 3 i jedno z cząsteczką amoniaku.

Zastosowanie izotopów rubidu.

Rubid-87 spontanicznie emituje elektrony (promieniowanie b) i zamienia się w izotop strontu. W ten sposób powstało na Ziemi około 1% strontu, a jeśli w dowolnej skale określimy stosunek izotopów strontu do rubidu o liczbie masowej 87, to możemy z dużą dokładnością obliczyć jej wiek. Ta metoda jest odpowiednia dla najstarszych skał i minerałów. Z jego pomocą ustalono m.in., że najstarsze skały kontynentu amerykańskiego powstały 2100 mln lat temu.

W diagnostyce stosuje się radionuklid rubidu-82 o okresie półtrwania 76 s. Z jego pomocą w szczególności oceń stan mięśnia sercowego. Izotop jest wstrzykiwany do układu krążenia pacjenta, a przepływ krwi analizowany jest za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET).

Elena Savinkina

(Rubidium; od łac. rubidus - czerwony, ciemnoczerwony), Rb - chemiczny. pierwiastek grupy I układu okresowego pierwiastków] o godz. nr 37, godz. m. 85,47. Srebrzystobiały metal. W związkach wykazuje stopień utlenienia + 1. Naturalny R. składa się ze stabilnego izotopu 85Rb (72,15%) i radioaktywnego izotopu 87Rb (27,85%) o okresie półtrwania 5 10 10 lat. Uzyskano ponad 20 izotopów promieniotwórczych, z których największe zastosowanie znajduje izotop 86Rb o okresie półtrwania 18,66 dni. R. odkrył (1861) Niemca. chemik R.V. Bunsen i niemiecki. fizyk GR Kirchhoff podczas badania widma heksachloroplatynianów metali alkalicznych wytrąconych z ługu macierzystego po rozkładzie jednej z próbek lepidolitu.

Metaliczny rubid został po raz pierwszy otrzymany (1863) przez R.V. Bunsena przez redukcję hydrowinianu rubidu węglem. R. jest jednym z rzadkich i bardzo rozproszonych pierwiastków. Jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 1,5 10 -2%. W stanie wolnym nie występuje w naturze ze względu na duży chem. działalność. Jest częścią 97 minerałów, z których zinnwaldyt służy również jako źródło R.. Zawarty w skałach magmowych, zasadowych i osadowych, w pegmatytach granitowych, glebie i wielu innych. sole, w wodzie morskiej, organizmach żywych i roślinach, w węglu. Sieć krystaliczna R. jest sześcienna wyśrodkowana na ciele z okresem a 5,70 A (t-ra 0R C). Promień atomowy wynosi 2,48 A, promień jonowy Rb+ wynosi 1,49 AU. Gęstość (t-ra 0 ° C) 1,5348 g / cm3; t.t. 38,7°C; tbp 703°C; por. współczynnik termiczny. rozszerzalność liniowa w zakresie t-r 0-38 ° C wynosi 9,0 10 -5 deg-1; pojemność cieplna w temperaturach 0 i 25°C wynosi odpowiednio 7,05 i 7,43 cal/g-atom deg; specyficzny opór elektryczny w t-re 0 ° C wynosi 11,25 mikrohm cm, metaliczny R. jest paramagnetyczny. R. to miękki, ciągliwy metal. Twardość Mohsa - 0,3; HB = 0,022; moduł norm, sprężystość 240 kgf/mm2; ciśnienie wylotowe pr i t-re 22 ° C wynosi 0,08 kgf / mm2; ściśliwość w temperaturze pokojowej 5,20 10 -3 kgf/mm2. Pary R. są pomalowane na pomarańczowo.

Lotne związki rubidu barwią płomień palnika gazowego na niebiesko-czerwony (fioletowy) kolor. Rubid jest wysoce reaktywny, przewyższa reaktywność potasu, sodu i litu. W powietrzu metal natychmiast utlenia się wraz z zapłonem, tworząc nadtlenek Rb202 i ponadtlenek Rb02. Z tlenem, w zależności od warunków utleniania, daje tlenek Rb20, nadtlenek Rb202, nadtlenek Rb02, ozonek Rb03 i wodorotlenek RbOH. Podczas interakcji z wodorem powstaje wodorek RbH - biała substancja krystaliczna, charakteryzująca się dużą substancją chemiczną. działalność. R. łączy się bezpośrednio (z zapłonem) z halogenami, tworząc RbF, RbCl, RbBr i Rbl - bezbarwne kryształy, łatwo rozpuszczalne w wodzie i wiele innych. rozpuszczalniki organiczne. W ciekłym azocie przy elektr. wyładowanie między elektrodami wykonanymi z P wytwarza azotek Rb3N, zielony lub niebieski bardzo higroskopijny, niestabilny proszek. Azydek RbN3 otrzymuje się w reakcji wymiany między azydkiem baru i siarczanem R, przez oddziaływanie amidu R. z podtlenkiem azotu. Znane są związki rubidu z siarką, selenem i tellurem – chalkoenidy. Siarczek Rb2S 4H20 - biały drobnokrystaliczny proszek rozpływający się w powietrzu; bezwodny Rb2S to ciemnoczerwony krystaliczny proszek. Biały krystaliczny proszek selenku Rb2Se i jasnożółty proszek ide Rb2Te rozkładają się w powietrzu. Z węglem R. tworzy acetylid Rb2C2, związki C8Rb, C24Rb itp.; z fosforem - Rb2P5, RbPHa, z krzemem - krzemkiem RbSi. Zastępując wodór kwasem nieorganicznym, otrzymujesz odpowiednią sól - siarczan, węglan, azotan itp. Z wieloma innymi. metale, w tym alkaliczne, formy R.

W reakcjach ze związkami nieorganicznymi zachowuje się jak środek redukujący. W przemyśle metaliczny rubid pozyskiwany jest głównie w wyniku próżniowej redukcji termicznej, działającej np. na sole R. na związkach halogenowych, magnezie lub wapniu w wysokich temperaturach w próżni. Do produkcji R. stosują również metodę elektrochemiczną. Na przykład podczas elektrolizy stopiony chlorek RbCl i katoda ołowiowa w stanie ciekłym otrzymuje się stop ołowiowo-rubidowy, z którego metal jest izolowany przez destylację w próżni. Niewielką ilość bardzo czystego metalu otrzymuje się przez ogrzewanie azydku R. do t-ry 390-395 ° C w próżni. Pary R. są używane w laserach, w czułych magnetometrach, które są niezbędne do eksploracji kosmosu, geofizycznych poszukiwań ropy itp. Lampy niskociśnieniowe z parami R. są używane jako źródła promieniowania rezonansowego. Promieniowanie metaliczne jest wykorzystywane w wodorkowych ogniwach paliwowych, jest składnikiem chłodziw metalowych do reaktorów jądrowych, jest wykorzystywane do wytwarzania wysokowydajnych fotopowielaczy, jest wykorzystywane w próżniowych lampach radiowych jako getter oraz do tworzenia jonów dodatnich na włóknach. Ponadto rubid jest stosowany w żyroskopach jądrowych, za pomocą których określają zmianę położenia kątowego lub prędkości kątowej w ultrastabilnych wzorcach częstotliwości; jest częścią smarów stosowanych w technologii odrzutowej i kosmicznej; Tlenek RbaO stosowany jest w złożonych fotokatodach, wchodzi w skład szkieł elektrod i pehametrów; do produkcji termistorów do podwyższonych temperatur (do 290 ° C) stosuje się mieszaninę chlorków R. i miedzi.

Charakterystyka elementu

W 1861 r. Robert Bunzei odkrył nowy pierwiastek podczas badania soli ze źródeł mineralnych za pomocą analizy spektralnej. O jego obecności świadczyły ciemnoczerwone linie w widmie, których nie dały inne elementy. Zgodnie z kolorem tych linii pierwiastek nazwano rubidem (rubidus - ciemnoczerwony). W 1863 r. R. Bunsen uzyskał ten metal w czystej postaci poprzez redukcję winianu rubidu (sól winowa) sadzą.

Cechą pierwiastka jest niewielka pobudliwość jego atomów. Emisja elektronów z niego pojawia się pod działaniem czerwonych promieni widma widzialnego. Wynika to z niewielkiej różnicy energii atomu 4d i 5 s -orbitale. Ze wszystkich pierwiastków alkalicznych, które są stabilne , rubid (jak cez) ma jeden z największych promieni atomowych i mały potencjał jonizacyjny. Takie parametry określają charakter pierwiastka: wysoka elektropozytywność, ekstremalna aktywność chemiczna, niska temperatura topnienia (39 ° C) i niska odporność na wpływy zewnętrzne.

Właściwości prostej substancji i związków

Zewnętrznie zwarty rubid to błyszczący srebrno-biały metal. W zwykłej temperaturze jego stan przypomina pastę. Jest lekki, ponieważ jego gęstość wynosi tylko 1,5 g/cm³ , słabo przewodzi prąd elektryczny, jego opary mają zielonkawo-niebieski kolor. W związkach jest to wyłącznie kation o stopniu utlenienia +1. Wiązanie jest prawie w 100% jonowe, ponieważ atom rubidu charakteryzuje się wysoką polaryzowalnością i brakiem efektu polaryzującego większość atomów i jonów. Jego wysoka aktywność powoduje, że błyskawicznie zapala się w powietrzu i reaguje gwałtownie z lodem nawet w temperaturach poniżej -100°C. W wyniku utleniania tego metalu powstaje nadtlenek Rb 2 O 2 i ponadtlenek Rb 2 O 4 . Tlenek Rb 2 O powstaje w specjalnych warunkach. Wodorotlenek RbOH - bezbarwne kryształy zt pl = 301°С. RbOH jest uwalniany z roztworów w postaci krystalicznych hydratów. H2O i RbOH2H2O.

Z halogenami, siarką, fosforem , tlenek węgla (IV) i czterochlorek węgla, metal reaguje z wybuchem. W cichym ładunku elektrycznym z azotem tworzy azotek Rb 3 N. Powyżej 300 ° C metal jest w stanie zniszczyć, przywracając SiO 2 :

2Rb + SiO2 = Rb2O2 + Si

Po podgrzaniu stopionego rubidu w atmosferze wodór powstaje mało stabilny wodorek RbH, który utlenia się wraz z zapłonem pod wpływem wilgoci atmosferycznej.

Pozyskiwanie i używanie rubidu

Rubid jest dość szeroko rozpowszechniony w przyrodzie: jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 3,1 10ˉ² %. Nie tworzy jednak własnych minerałów i występuje razem z innymi metalami alkalicznymi (zawsze towarzyszy potasowi). Pozyskiwany jest po drodze podczas przetwarzania surowców mineralnych, w szczególności lepidolitu i karnalitu, w celu wydobycia związków potasu i magnezu. Preparaty rubidowe były czasami stosowane w medycynie jako leki nasenne i przeciwbólowe oraz w leczeniu niektórych postaci padaczki. W chemii analitycznej związki rubidu są używane jako specyficzne odczynniki do

Rubid został odkryty w 1861 roku przez niemieckich naukowców Roberta Bunsena i Gustava Kirchhoffa i stał się jednym z pierwszych pierwiastków odkrytych za pomocą spektroskopii, która została wynaleziona przez Bunsena i Kirchhoffa w 1859 roku. Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff wydobyli 150 kg lepidolitu i uzyskali kilka gramów soli rubidu do analizy, takie więc odkryli nowy pierwiastek. Nazwa elementu odzwierciedla kolor najjaśniejszej linii w jego spektrum.

Światowe zasoby rubidu

Zawartość rubidu w skorupie ziemskiej wynosi 7,8·10−3%, co w przybliżeniu odpowiada całkowitej zawartości niklu, miedzi i cynku. Pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej rubid zajmuje w przybliżeniu 20 miejsce, ale w naturze jest w stanie rozproszonym, rubid jest typowym pierwiastkiem rozproszonym. Własne minerały rubidu są nieznane. Rubid występuje razem z innymi pierwiastkami alkalicznymi, zawsze towarzyszy potasowi. Występuje w wielu różnych skałach i minerałach występujących między innymi w Ameryce Północnej, Afryce Południowej i Rosji, ale jego stężenie jest tam bardzo niskie. Tylko lepidolity zawierają nieco więcej rubidu, czasami 0,2%, a czasami do 1-3% (w przeliczeniu na Rb2O).

Sole rubidu rozpuszczają się w wodach mórz, oceanów i jezior. Ich stężenie jest tutaj również bardzo niskie, średnio około 100 µg/L. W niektórych przypadkach zawartość rubidu w wodzie jest wyższa: w ujściach Odessy wynosiła 670 μg/l, aw Morzu Kaspijskim 5700 μg/l. Zwiększoną zawartość rubidu stwierdzono również w niektórych źródłach mineralnych w Brazylii.

Z wody morskiej rubid przechodził do złóż soli potasowych, głównie do karnalitów. W karnalitach strassfurckich i solikamskich zawartość rubidu waha się od 0,037 do 0,15%. Karnalit mineralny jest złożonym związkiem chemicznym tworzonym przez chlorki potasu i magnezu z wodą; jego formuła to KCl MgCl2 6H2O. Rubid daje sól o podobnym składzie RbCl MgCl2 6H2O, a obie sole - potasowa i rubidowa - mają taką samą strukturę i tworzą ciągłą serię roztworów stałych, krystalizujących się razem. Karnalit jest dobrze rozpuszczalny w wodzie, więc otwarcie minerału nie jest trudne. Obecnie opracowano i opisano w literaturze racjonalne i ekonomiczne metody ekstrakcji rubidu z karnalitu wraz z innymi pierwiastkami.

Uzyskanie rubidu

Większość wydobywanego rubidu jest otrzymywana jako produkt uboczny przy produkcji litu z lepidolitu. Po wyizolowaniu litu w postaci węglanu lub wodorotlenku rubid wytrąca się z ługów macierzystych w postaci mieszaniny rubidu glinu, potasu glinu i ałunu glinowo-cezowego RbAl(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O, CsAl(SO4)2 12H2O. Mieszaninę rozdziela się przez powtórną rekrystalizację.

Ze zużytego elektrolitu wyodrębnia się również rubid, powstający w wyniku produkcji magnezu z karnalitu. Rubid jest z niego izolowany przez sorpcję podczas wytrącania żelazocyjanków żelaza lub niklu. Następnie żelazocyjanki są kalcynowane i otrzymuje się węglan rubidu z zanieczyszczeniami potasowymi i cezowymi. Przy otrzymywaniu cezu z pollucytu, rubid jest ekstrahowany z ługów macierzystych po wytrąceniu Cs3. Rubid może być również pozyskiwany z roztworów technologicznych powstałych podczas produkcji tlenku glinu z nefelinu.
Do ekstrakcji rubidu stosuje się metody ekstrakcji i chromatografię jonowymienną. Związki rubidu o wysokiej czystości są otrzymywane przy użyciu polihalogenków.

Znaczna część produkowanego rubidu jest izolowana podczas produkcji litu, więc pojawienie się dużego zainteresowania litem do stosowania w procesach termojądrowych w latach 50. XX wieku doprowadziło do zwiększenia produkcji litu, a co za tym idzie rubidu. Dlatego związki rubidu stały się bardziej dostępne.

Zastosowanie rubidu

Chociaż rubid jest gorszy od cezu w wielu zastosowaniach, ten rzadki metal alkaliczny odgrywa ważną rolę w nowoczesnych technologiach. Można wymienić następujące główne zastosowania rubidu: kataliza, przemysł elektroniczny, optyka specjalna, przemysł jądrowy, medycyna (jego związki mają właściwości normotymiczne).
Rubid stosowany jest nie tylko w czystej postaci, ale także w postaci szeregu stopów i związków chemicznych. Rubid ma dobrą bazę surowcową, korzystniejszą niż cez. Zakres rubidu w związku ze wzrostem jego dostępności poszerza się.

Izotop rubidu-86 jest szeroko stosowany w defektoskopii promieniowania gamma, technice pomiarowej, a także w sterylizacji leków i artykułów spożywczych. Rubid i jego stopy z cezem są bardzo obiecującym czynnikiem chłodzącym i roboczym dla wysokotemperaturowych zespołów turbinowych (pod tym względem rubid i cez zyskały na znaczeniu w ostatnich latach, a ekstremalnie wysoki koszt metali odchodzi na dalszy plan w stosunku do możliwości radykalnego zwiększenia sprawności zespołów turbinowych, co oznacza i zmniejszenie zużycia paliwa i zanieczyszczenia środowiska). Układy na bazie rubidu najczęściej stosowane jako chłodziwa to stopy trójskładnikowe: sód-potas-rubid i sód-rubid-cez.

W katalizie rubid jest stosowany zarówno w syntezie organicznej, jak i nieorganicznej. Aktywność katalityczna rubidu jest wykorzystywana głównie do rafinacji ropy naftowej na szereg ważnych produktów. Na przykład octan rubidu jest wykorzystywany do syntezy metanolu i szeregu wyższych alkoholi z gazu wodnego, co ma znaczenie w przypadku podziemnego zgazowania węgla oraz w produkcji sztucznego paliwa ciekłego do samochodów i paliwa lotniczego. Szereg stopów rubidu z tellurem ma wyższą czułość w zakresie ultrafioletowym widma niż związki cezu i pod tym względem jest w stanie konkurować z cezem jako materiałem na fotokonwertery. W ramach specjalnych kompozycji smarnych (stopów) rubid jest stosowany jako wysoce skuteczny środek smarny w próżni (technologia rakietowa i kosmiczna).

Wodorotlenek rubidu jest używany do przygotowania elektrolitu dla niskotemperaturowych chemicznych źródeł energii [źródło nieokreślone 560 dni], a także jako dodatek do roztworu wodorotlenku potasu w celu poprawy jego wydajności w niskich temperaturach i zwiększenia przewodności elektrycznej elektrolitu. Metaliczny rubid jest używany w wodorkowych ogniwach paliwowych.

Chlorek rubidu w stopie z chlorkiem miedzi służy do pomiaru wysokich temperatur (do 400°C).
Opary rubidu są używane jako płyn roboczy w laserach, w szczególności w rubidowych zegarach atomowych.
Chlorek rubidu jest używany jako elektrolit w ogniwach paliwowych, to samo można powiedzieć o wodorotlenku rubidu, który jest bardzo skutecznym elektrolitem w ogniwach paliwowych wykorzystujących bezpośrednie utlenianie węgla.