Element chimic rubidiu: caracteristici, proprietăți, compuși. De ce este necesar elementul chimic rubidiu în corpul uman (caracteristic cu fotografie)? Rubidiu de ce se numește așa și unde a fost găsit

Rubidiu- un metal alcalin, ușor și moale, alb argintiu, deși numele său vorbește despre o cu totul altă culoare: în latină, „rubidus” înseamnă „roșu”, sau chiar „roșu închis” - asta au spus oamenii de știință Gustav Robert Kirchhoff și Robert Wilhelm Bunsen a numit-o în 1861. Primul om de știință a fost un mare fizician, iar al doilea un chimist experimental; au examinat mineralele folosind un spectroscop - un instrument inventat de Kirchoff - au observat linii roșii speciale într-una dintre mostrele de minerale concentratoare și au decis că acesta este un element necunoscut. Așa s-a dovedit, dar s-a dovedit a fi dificil să izolați un nou mineral: Bunsen a trebuit să muncească mult - chimistul a lucrat neobosit timp de 2 ani - înainte ca rubidiul să fie purificat și separat de alte elemente - săruri de potasiu, cesiu, etc.

Astăzi, chimiștii se referă la rubidiu ca un oligoelement tipic, deoarece în Scoarta terestra există o mulțime, dar este aproape întotdeauna un amestec de alte minerale; se găsește adesea în rocile vulcanice; sărurile de rubidiu se găsesc adesea în apa minerală surse diferite, în apa mărilor și lacurilor (inclusiv apele subterane) și în concentrarea mineralelor - conțin de zeci de ori mai multe elemente chimice diverse decât în ​​minereul obișnuit.

Rubidiul pur este un element unic din multe puncte de vedere. Poate fi depozitat doar în vid, în fiole speciale de sticlă sigilate - în aer liber se aprinde imediat, intrând într-o reacție instantanee cu oxigenul. Activitatea chimică a rubidiului este în general foarte mare: reacționează rapid cu aproape toate elementele chimice cunoscute - cu metale și nemetale și uneori chiar explodează în același timp.

Unicitatea rubidiului poate fi judecată și după temperatura sa de topire - se topește deja la o temperatură de 39 ° C, așa că dacă țineți doar o fiolă cu acest metal în mâini pentru un timp, va deveni semi-lichid chiar „în în fața ochilor tăi” - alte metale nu diferă în acest sens, cu excepția mercurului - toată lumea știe că tocmai datorită acestei proprietăți este folosit cu succes în termometrele medicale.

Desigur, ne interesează mai mult rolul rubidiului în organismele vii, inclusiv în corpul uman, cu toate acestea, chiar și aici acest element poate fi considerat neobișnuit - rolul său în acest sens nu a fost clarificat și, de obicei, este considerat împreună cu cesiu, studiind simultan efectul lor asupra organismului.

Surse de rubidiu

Există rubidiu în țesuturile plantelor și animalelor, dar există foarte puțin: de exemplu, în frunzele de tutun, o plantă considerată una dintre sursele sale, rubidiul este de 1000 de ori mai puțin decât potasiul. La plantele marine - alge, este și mai puțin, dar în țesutul viu se poate acumula: în special, se găsește în anemone de mare, viermi marini, crustacee, moluște, echinoderme și unii pești. În unele plante terestre se acumulează și rubidiu - de exemplu, în anumite soiuri de sfeclă și struguri.

Schimbul de rubidiu în organism este, de asemenea, puțin studiat, dar îl obținem cu alimente în fiecare zi până la 1,5-4 mg și în principal cu ceai negru și cafea, precum și cu apă de băut. În corpul uman, ar trebui să existe în mod normal aproximativ 1 g de rubidiu.

Rolul rubidiului în organism

Rubidiul intră foarte repede în sânge, la 1-1,5 ore după ce intră în stomac; rubidul se acumulează în creier și mușchii scheletici, oase, plămâni și țesuturi moi.

Rubidiul are proprietăți antihistaminice, iar în vremurile anterioare, în secolul al XIX-lea, a fost folosit pentru a trata anumite boli ale sistemului nervos - în special, epilepsia. În rest, rolul fiziologic al rubidiului a fost, de asemenea, puțin studiat.

Rubidiul aparține elementelor toxice din clasa a 2-a de pericol - substanțele din această clasă sunt definite ca fiind foarte periculoase pentru oameni: de exemplu, aceeași clasă include acid sulfuricși arsenic.

De asemenea, medicii știu puține despre simptomele deficienței de rubidiu, precum și despre cauzele acestora - au fost efectuate experimente pe unele animale. Dacă nu aveau suficient rubidiu în furaj, atunci acest lucru s-a reflectat în capacitatea lor de a se reproduce: embrionii s-au dezvoltat slab, au fost observate avorturi spontane și nașteri premature. De asemenea, la animale, creșterea și dezvoltarea în ansamblu au încetinit, apetitul a scăzut, iar speranța de viață a scăzut.

Cu un conținut crescut de rubidiu, se observă aceleași simptome - o încetinire a creșterii și dezvoltării și o scurtare a vieții, dar pentru aceasta trebuie să luați mult - aproximativ 1000 mg pe zi. Izotopul radioactiv al rubidiului este considerat periculos pentru sănătate, dar din punctul de vedere al științelor speciale - radiobiologie, chimia radiațiilor etc. - acest element poate fi considerat slab radioactiv sau chiar stabil, deoarece timpul său de înjumătățire este inimaginabil de mare în comparație cu timpul vieții umane - este de 4,923 × 1010 ani. Dacă încercăm să traducem acest lucru într-o limbă pe care o putem înțelege, atunci se va dovedi a fi aproximativ 50-60 de miliarde de ani - nici măcar planeta noastră nu a existat încă atât de mult timp.

Cu toate acestea, este considerat riscant pentru sănătate să lucreze constant în anumite industrii: în industria sticlei, chimică și electronică și, în plus, rubidiul poate fi ingerat în cantități mari cu alimente și apă - asta depinde de caracteristicile geologice ale zonei. Cu un exces de rubidiu, dureri de cap și tulburări de somn, aritmie, cronică boli inflamatorii tractului respirator, iritația locală a membranelor mucoase și a pielii, precum și proteinurie - un conținut crescut de proteine ​​în urină.

În caz de otrăvire cu rubidiu, de obicei se prescrie un tratament simptomatic, care presupune eliminarea simptomelor individuale, precum și tratamentul cu agenți de complexare (de obicei preparate cu sodiu și potasiu), care formează compuși solubili în apă cu substanțe toxice și radioactive, care sunt apoi excretat prin rinichi.

Cu toate acestea, merită menționat că atât medicina modernă, cât și biologia continuă să studieze posibilitățile de utilizare a rubidiului în tratamentul multor boli.

De regulă, rubidiul este studiat în paralel cu cesiul: astăzi s-a stabilit că pot stimula circulația sângelui și au un efect vasoconstrictiv și hipertensiv. În aceste scopuri, au fost folosite în secolul al XIX-lea de celebrul om de știință și medic rus S.S. Botkin: a dovedit că sărurile de cesiu și rubidiu cresc presiunea și o mențin mult timp.

În raport cu sistemul imunitar, aceste elemente sunt și ele active: cresc rezistența organismului la boli, deoarece cresc activitatea leucocitelor și a lizozimului, un agent antibacterian care distruge pereții celulari ai bacteriilor patogene și, prin urmare, provoacă moartea rapidă a acestora.

Sărurile de rubidiu și cesiu ajută, de asemenea, organismul să suporte mai ușor hipoxia - deficiența de oxigen, iar rubidiul este folosit și în medicina modernă: sărurile sale de iod, brom și clor au un efect calmant și analgezic.

Aplicarea rubidiului

Rubidiul este folosit în diverse domenii, dar nu se poate spune că este utilizat în mod activ: este puțin produs în lume - factura merge la zeci, nu la sute de kg pe an și este destul de scump. Compușii de Rubidiu sunt utilizați în Chimie analitică, la fabricarea de optice speciale, instrumente de masura, în industria electronică și nucleară.

Rubidiul face parte din lubrifianții speciali eficienți utilizați în tehnologia rachetelor și spațiale atunci când se lucrează în condiții de vid.

În electrotehnică se folosesc tuburi luminoase, la fabricarea cărora se folosește rubidiu; compușii de rubidiu sunt utilizați la fabricarea ochelarilor speciale și în tehnologia cu raze X, precum și în generatoarele termoelectrice și motoarele ionice.

În geocronologie, la determinarea vârstei geologice a rocilor și mineralelor, se folosește așa-numita metodă stronțiului, care face posibilă stabilirea acestei vârste foarte precisă - experții determină conținutul de rubidiu și 87Sr din aceste roci. Cu ajutorul acestei metode oamenii de știință au reușit să determine vârsta celor mai vechi roci de pe continentul american - acestea au 2 miliarde 100 de milioane de ani.

Gataulina Galina
pentru site-ul revistei pentru femei

La utilizarea și retipărirea materialului, este necesar un link activ către revista online pentru femei

DEFINIȚIE

Rubidiu situat în a cincea perioadă a grupei I a subgrupului principal (A) al Tabelului periodic. Denumire - Rb. Rubidiul sub formă de substanță simplă este un metal alb-argintiu cu o rețea cristalină centrată pe corp.

Densitate - 1,5 g/cm 3. Punct de topire 39,5 o C, punct de fierbere - 750 o C. Moale, ușor de tăiat cu un cuțit. Se autoaprinde în aer.

Starea de oxidare a rubidiului în compuși

Rubidiul este un element din grupa IA din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev. Aparține grupului de metale alcaline, care în compușii lor prezintă o stare constantă și pozitivă, singura stare de oxidare posibilă egală cu (+1) , de exemplu Rb +1 CI -1, Rb +1 H -1, Rb +1 2 O -2, Rb +1 O -2 H +1, Rb +1 N +5 O -2 3 etc.

Rubidiul există și sub forma unei substanțe simple - un metal, iar starea de oxidare a metalelor în stare elementară este zero, deoarece distribuția densității electronilor în ele este uniformă.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu	În ce serie pot toate elementele să prezinte stări de oxidare (-1) și (+5): Rb, Ca, Li; H, Si, F; Cl, I, Br; As, N, Te.
Soluţie	Pentru a găsi răspunsul corect la întrebarea pusă, vom verifica pe rând fiecare dintre opțiunile propuse. a) Toate aceste elemente chimice au o singură stare de oxidare, care este egală cu numărul grupului din Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev, în care se află, cu semnul „+”. Acestea. starea de oxidare a rubidiului și litiului este (+1), iar calciul - (+2). Răspunsul este incorect. b) Pentru fluor este caracteristică o singură valoare a stării de oxidare, egală cu (-1), prin urmare acest răspuns este incorect și nu are sens să verificăm elementele chimice rămase. c) Toate aceste elemente aparțin grupului de halogeni și sunt caracterizate prin stări de oxidare (-1), 0, (+1), (+3), (+5) și (+7), adică. acesta este raspunsul corect.
Răspuns	Opțiunea 3.

Conținutul articolului

RUBIDIUM(Rubidiu) Rb, un element chimic din grupa I (Ia) a sistemului periodic. Element alcalin. Număr atomic 37, masă atomică relativă 85,4678. Apare în mod natural ca un amestec de izotop stabil 85 Rb (72,15%) și izotop radioactiv 87 Rb (27,86%) cu un timp de înjumătățire de 4,8 . 10 10 ani. Alți 26 de izotopi radioactivi de rubidiu cu numere de masă de la 75 la 102 și timpi de înjumătățire de la 37 ms (rubidiu-102) la 86 de zile (rubidiu-83) au fost obținuți artificial.

+1 stare de oxidare.

Rubidiul a fost descoperit în 1861 de oamenii de știință germani Robert Bunsen și Gustav Kirchhoff și a fost unul dintre primele elemente descoperite prin spectroscopie, care a fost inventată de Bunsen și Kirchhoff în 1859. Numele elementului reflectă culoarea celei mai strălucitoare linii din spectrul său. (din latinescul rubidus deep red) .

În timp ce studiau diferite minerale cu un spectroscop, Bunsen și Kirchhoff au observat că una dintre probele de lepidolit trimise din Rosen (Saxonia) dă linii în regiunea roșie a spectrului. (Lepidolitul este un mineral de potasiu și litiu care are o compoziție aproximativă de K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH, F) 3 .) Aceste linii nu au fost găsite în spectrele niciunei dintre substanțele cunoscute. La scurt timp, în spectrul sedimentului obținut în urma evaporării apei din probele prelevate din izvoarele minerale din Pădurea Neagră au fost găsite linii roșii închise similare. Cu toate acestea, conținutul noului element din probele testate a fost neglijabil, iar pentru a extrage cantități mai mult sau mai puțin tangibile, Bunsen a fost nevoit să se evapore peste 40 m 3 ape minerale. Din soluția îndepărtată, el a precipitat un amestec de cloroplatinat de potasiu, rubidiu și cesiu. Pentru a separa rubidiul de rudele sale cele mai apropiate (și mai ales dintr-un exces mare de potasiu), Bunsen a supus precipitatului la cristalizare fracționată multiplă și a obținut cloruri de rubidiu și cesiu din fracția cea mai puțin solubilă și apoi le-a transformat în carbonați și tartrați (săruri ale acidului tartric. ), care a făcut posibilă purificarea în continuare a rubidiului și eliberarea acestuia de masa principală de cesiu. Bunsen a reușit să obțină nu numai săruri individuale de rubidiu, ci și metalul în sine. Rubidiu metalic a fost obținut mai întâi prin reducerea sării acide a hidrotartratului de rubidiu cu negru de fum.

Un sfert de secol mai târziu, chimistul rus Nikolai Nikolaevich Beketov a propus o altă metodă de obținere a rubidiului metalic - prin reducerea acestuia din hidroxid cu pulbere de aluminiu. El a efectuat acest proces într-un cilindru de fier cu o țeavă de aerisire, care a fost conectat la un rezervor de frigider din sticlă. Cilindrul a fost încălzit pe un arzător cu gaz, iar în el a început o reacție violentă, însoțită de degajarea hidrogenului și sublimarea rubidiului în frigider. După cum a scris însuși Beketov, „rubidiul este urmărit treptat, curgând în jos ca mercurul și chiar păstrându-și luciul metalic datorită faptului că proiectilul este umplut cu hidrogen în timpul operațiunii”.

Distribuția rubidiului în natură și extracția sa industrială. Conținutul de rubidiu din scoarța terestră este de 7,8·10 3%. Acesta este aproximativ același ca pentru nichel, cupru și zinc. În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, rubidiul se află aproximativ pe locul 20, cu toate acestea, în natură este într-o stare dispersată, rubidiul este un element dispersat tipic. Mineralele proprii ale Rubidiumului sunt necunoscute. Rubidiul se găsește împreună cu alte elemente alcaline, el însoțește întotdeauna potasiul. Se găsește într-o mare varietate de roci și minerale găsite în America de Nord, Africa de Sud și Rusia, printre altele, dar concentrația sa acolo este extrem de scăzută. Doar lepidolitele conțin ceva mai mult rubidiu, uneori 0,2% și ocazional până la 13% (în termeni de Rb 2 O).

Sărurile de Rubidiu sunt dizolvate în apa mărilor, oceanelor și lacurilor. Concentrația lor aici este, de asemenea, foarte scăzută, în medie de aproximativ 100 µg/l. În unele cazuri, conținutul de rubidiu în apă este mai mare: în estuarele Odesa s-a dovedit a fi de 670 μg/l, iar în Marea Caspică 5700 μg/l. Un conținut crescut de rubidiu a fost găsit și în unele izvoare minerale din Brazilia.

Din apa de mare, rubidiul a trecut în depozitele de sare de potasiu, în principal în carnalite. În carnalitele Strassfurt și Solikamsk, conținutul de rubidiu variază de la 0,037 la 0,15%. Carnalitul mineral este un compus chimic complex format din cloruri de potasiu si magneziu cu apa; formula sa este KCl·MgCl 2 ·6H 2 O. Rubidiul dă o sare de compoziție asemănătoare RbCl·MgCl 2 ·6H 2 O, atât sărurile de potasiu, cât și sărurile de rubidiu au aceeași structură și formează o serie continuă de soluții solide, cristalizând împreună. Carnalita este foarte solubilă în apă, așa că deschiderea mineralului nu este dificilă. Metode raționale și economice pentru extracția rubidiului din carnalită, împreună cu alte elemente, au fost acum dezvoltate și descrise în literatură.

Cu toate acestea, cea mai mare parte a rubidiului extras este obținută ca produs secundar din producția de litiu din lepidolit. După ce litiul este izolat sub formă de carbonat sau hidroxid, rubidul este precipitat din lichidele mamă sub formă de amestec de alumină rubidiu, alumină potasiu și alaun cesiu MAl(SO 4) 2 12H 2 O (M = Rb, K, Cs). Amestecul este separat prin recristalizare repetată. Rubidiul este, de asemenea, izolat din electrolitul uzat, care se obține atunci când magneziul este obținut din carnalit. Rubidiul este izolat din acesta prin sorbție prin precipitarea ferocianurilor de fier sau nichel. Apoi ferocianurile se calcinează și se obține carbonat de rubidio cu impurități de potasiu și cesiu. La primirea cesiului din poluit, rubidiul este extras din lichidele mamă după precipitarea Cs3. De asemenea, este posibilă extragerea rubidiului din soluțiile tehnologice formate în timpul producției de alumină din nefelină.

Pentru extragerea rubidiului se folosesc metode de extracție și cromatografia cu schimb de ioni. Compușii de rubidiu de înaltă puritate se obțin folosind polihalogenuri.

O parte semnificativă a rubidiului produs este emisă în timpul producției de litiu, astfel încât apariția unui mare interes pentru litiu pentru utilizare în procesele termonucleare în anii 1950 a condus la o creștere a producției de litiu și, în consecință, a rubidiului și, prin urmare, a rubidiului. compușii au devenit mai accesibili.

Rubidiul este unul dintre puținele elemente chimice ale căror resurse și posibilități de extracție sunt mai mari decât cererea actuală pentru el. Nu există statistici oficiale privind producția și utilizarea rubidiului și a compușilor săi. Se crede că producția anuală de rubidiu este de aproximativ 5 tone.

Piața de rubidiu este foarte mică. Metalul nu este tranzacționat în mod activ și nu există un preț de piață pentru el. Prețurile stabilite de companiile care comercializează rubidiu și compușii acestuia diferă de zece ori.

Caracterizarea unei substanțe simple, producția industrială și utilizarea rubidiului metalic. Rubidiul este un metal moale, alb-argintiu. La temperaturi obișnuite, are o consistență aproape pastosă. Rubidiul se topește la 39,32 ° C, fierbe la 687,2 ° C. Vaporii de rubidiu sunt colorați în verde-albastru.

Rubidiul este foarte reactiv. În aer, se oxidează și se aprinde instantaneu, formând superoxid de RbO2 (cu un amestec de peroxid de Rb2O2):

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

Rubidiul reacţionează cu apa cu o explozie cu formarea hidroxidului de RbOH şi degajarea hidrogenului: 2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2.

Rubidiul se combină direct cu majoritatea nemetalelor. Cu toate acestea, nu interacționează cu azotul în condiții normale. Nitrura de rubidiu Rb 3 N se formează prin trecerea în azot lichid descărcare electricăîntre electrozii din rubidiu.

Rubidiul reduce oxizii la substanțe simple. Reacționează cu toți acizii pentru a forma sărurile corespunzătoare, iar cu alcoolii dă alcoolați:

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

Rubidiul se dizolvă în amoniac lichid, rezultând soluții albastre care conțin electroni solvați și au conductivitate electronică.

Rubidiul formează aliaje și compuși intermetalici cu multe metale. Compusul RbAu, în care legătura dintre metale este parțial ionică, este un semiconductor.

Rubidiu metalic se obține în principal prin reducerea compușilor de rubidiu (de obicei halogenuri), calciu sau magneziu:

2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl 2

Rb2CO3 + 3Mg = 2Rb + 3MgO + C

Reacția halogenurei de rubidiu cu magneziu sau calciu se efectuează la 600800 ° C și 0,1 Pa. Produsul este purificat de impurități prin distilare și distilare în vid.

Rubidiul poate fi obținut electrochimic dintr-o topitură de halogenură de rubidiu pe un catod de plumb lichid. Din aliajul plumb-rubidiu rezultat, rubidiul este izolat prin distilare în vid.

Rubidiul se obține în cantități mici prin reducerea cromatului de rubidiu Rb 2 CrO 4 cu pulbere de zirconiu sau siliciu și rubidiu de puritate ridicată prin descompunerea termică lentă a azidei de rubidiu RbN 3 în vid la 390395 ° C.

Rubidiu metalic este o componentă a materialului catodic pentru celulele fotovoltaice și fotomultiplicatoare, deși fotocatozii de rubidiu sunt inferiori altora, în special celor cu cesiu, în ceea ce privește sensibilitatea și raza de acțiune. Face parte din compozițiile lubrifiante utilizate în tehnologia cu reacție și spațială. Vaporii de rubidiu sunt utilizați în tuburile electrice cu descărcare.

Rubidiu metalic este un component al catalizatorilor (se aplică pe alumină activă, silicagel, zgură metalurgică) pentru oxidarea suplimentară a impurităților organice în timpul producerii anhidridei ftalice, precum și în procesul de obținere a ciclohexanului din benzen. În prezența sa, reacția are loc la temperaturi și presiuni mai scăzute decât atunci când catalizatorii sunt activați cu sodiu sau potasiu și aproape că nu este interferat cu otrăvurile care sunt letale pentru catalizatorii convenționali - substanțe care conțin sulf.

Rubidiul este periculos de manevrat. Se depozitează în fiole speciale de sticlă într-o atmosferă de argon sau în vase de oțel închise sub un strat de ulei mineral deshidratat.

compuși de rubidiu. Rubidiu formează compuși cu toți anionii comuni. Aproape toate sărurile de rubidiu sunt foarte solubile în apă. Ca și potasiul, sărurile Rb2SiF6, Rb2PtCl6 sunt ușor solubile.

Compuși de Rubidiu cu oxigen.

Rubidiul formează numeroși compuși ai oxigenului, inclusiv Rb 2 O oxid, Rb 2 O 2 peroxid, RbO 2 superoxid și RbO 3 ozonid. Toate sunt colorate, de exemplu, Rb 2 O este galben strălucitor, iar RbO 2 este maro închis. Superoxidul de rubidiu se formează atunci când rubidiul este ars în aer. Peroxidul de rubidiu se obține prin oxidarea rubidiului dizolvat în amoniac anhidru cu peroxid de hidrogen anhidru, iar oxidul de rubidiu prin încălzirea unui amestec de rubidiu metalic și peroxidul acestuia. Oxidul, peroxidul și superoxidul sunt stabile termic; se topesc la aproximativ 500°C.

Sa demonstrat prin analiza de difracție cu raze X că compusul din compoziția Rb 4 O 6 obținut în stare solidă prin reacția Rb 2 O 2 cu RbO 2 în raport de 1:2 are compoziția . În același timp, anioni diatomici de oxigen tipuri diferite(peroxid și superoxid) într-o celulă unitate cubică nu se pot distinge chiar și la 60 ° C. Acest compus se topește la 461 ° C.

Ozonura de Rubidiu RbO 3 se formează prin acțiunea ozonului asupra pulberii de RbOH anhidră la temperatură scăzută:

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

Oxidarea parțială a rubidiului la temperaturi scăzute dă un compus din compoziția Rb 6 O, care se descompune peste 7,3 ° C cu formarea de cristale strălucitoare de culoare cupru având compoziția Rb 9 O 2 . Sub acțiunea apei, compusul Rb 9 O 2 se aprinde. La 40,2 ° C, se topește cu descompunere și formarea de Rb 2 O și Rb într-un raport de 2:5.

carbonat de rubidio Rb 2 CO 3 se topește la 873 ° C, este foarte solubil în apă: la 20 ° C, 450 g de carbonat de rubidio se dizolvă în 100 g de apă.

În 1921, chimiștii germani Franz Fischer Franz (18771947) și Hans Tropsch (Tropsch Hans) (18891935) au descoperit că carbonatul de rubidio este un excelent component catalizator pentru producerea de ulei sintetic de sintol (un amestec de alcooli, aldehide și cetone, format din apă). gaz la 410°C și o presiune de 140150 atm în prezența unui catalizator special).

Carbonatul de Rubidiu are acțiune pozitivă pe procesul de polimerizare a aminoacizilor, cu ajutorul acestuia s-au obținut polipeptide sintetice cu o greutate moleculară de până la 40.000, iar reacția decurge foarte rapid.

hidrură de rubidiu RbH se obține prin interacțiunea unor substanțe simple atunci când sunt încălzite la o presiune de 510 MPa în prezența unui catalizator:

2Rb + H2 = 2RbH

Acest compus se topește la 585°C; se descompune sub influența apei.

halogenuri de rubidiu RbF, RbCl, RbBr, RbI se obțin prin reacția hidroxidului sau carbonatului de rubidio cu acizii hidrohalici corespunzători, prin reacția sulfatului de rubidiu cu halogenuri de bariu solubile și, de asemenea, prin trecerea sulfatului sau nitratului de rubidio printr-o rășină schimbătoare de ioni.

Halogenurile de rubidiu sunt foarte solubile în apă, mai rău în solvenți organici. Se dizolvă în soluții apoase de acizi halogenați, formând hidrohalogenuri în soluție, a căror stabilitate scade de la hidrodifluorura RbHF 2 la hidrodiiodură RbHI 2.

Fluorura de rubidiu este o componentă a paharelor și compozițiilor speciale pentru stocarea căldurii. Este un material optic transparent în intervalul de 916 µm. Clorura de rubidiu servește ca electrolit în celulele de combustie. Se adaugă la piesele turnate speciale din fontă pentru a le îmbunătăți proprietățile mecanice și este o componentă a materialului catodic din tuburile cu raze catodice.

În amestecurile de cloruri de rubidiu cu cloruri de cupru, argint sau litiu, rezistența electrică scade atât de puternic odată cu creșterea temperaturii, încât pot deveni termistori foarte folositori în diferite instalații electrice care funcționează la o temperatură de 150290 ° C.

Iodura de rubidiu este folosită ca componentă a materialelor luminiscente pentru ecrane fluorescente, electroliți solizi în sursele de curent chimic. Conexiunea RbAg 4 I 5 are cea mai mare conductivitate electrică dintre toate cristalele ionice cunoscute. Poate fi folosit în baterii cu film subțire.

Compuși complecși. Rubidiul nu se caracterizează prin formarea de legături covalente. Cele mai stabile sunt complexele sale cu liganzi polidentați, cum ar fi eterii coroanei, unde prezintă de obicei un număr de coordonare de 6.

Un alt grup de liganzi foarte eficienți care au fost utilizați recent pentru a coordona cationii alcalini sunt liganzii polidentați macrociclici, pe care chimistul organic francez Jean Marie Lehn i-a numit criptand (Fig. 1).

Rubidiul formează complexul SNC. H 2 O, în care criptandul N((CH 2 CH 2 O) 2 CH 2 CH 2 ) 3 N (cripta) înglobează cationul într-un poliedru de coordonare în formă de prismă trigonală cu două capete (Fig. 2).

Ozonura de rubidiu formează soluții stabile în solvenți organici (cum ar fi CH2Cl2, tetrahidrofuran sau CH3CN) dacă cationul este coordonat de eteri coroană sau criptand. Evaporarea lentă a soluțiilor de amoniac ale unor astfel de complexe duce la formarea de cristale roșii. Analiza prin difracție de raze X a compusului din compoziție a arătat că numărul de coordonare al atomului de rubidiu este 9. Formează șase legături cu eterul coroană, două cu ionul O 3 și una cu molecula de amoniac.

Utilizarea izotopilor de rubidio.

Rubidiu-87 emite spontan electroni (radiație b) și se transformă într-un izotop de stronțiu. Aproximativ 1% din stronțiu s-a format pe Pământ în acest fel, iar dacă determinăm raportul dintre izotopii de stronțiu și rubidiu cu un număr de masă de 87 în orice rocă, atunci îi putem calcula vârsta cu mare precizie. Această metodă este potrivită pentru cele mai vechi roci și minerale. Cu ajutorul lui, s-a stabilit, de exemplu, că cele mai vechi roci de pe continentul american au apărut acum 2100 de milioane de ani.

Radionuclidul rubidiu-82 cu un timp de înjumătățire de 76 s este utilizat în diagnosticare. Cu ajutorul acestuia, în special, evaluează starea miocardului. Izotopul este injectat în sistemul circulator al pacientului și fluxul sanguin este analizat prin tomografie cu emisie de pozitroni (PET).

Elena Savinkina

(Rubidium; din lat. rubidus - roșu, roșu închis), Rb - chimic. element din grupa I a sistemului periodic de elemente] la. n.37, la. m. 85,47. Metal alb argintiu. În compuși, prezintă o stare de oxidare de + 1. R. naturală este format din izotopul stabil 85Rb (72,15%) și izotopul radioactiv 87Rb (27,85%) cu un timp de înjumătățire de 5 10 10 ani. Au fost obținuți peste 20 de izotopi radioactivi, dintre care izotopul 86Rb cu un timp de înjumătățire de 18,66 zile își găsește cea mai mare aplicație. R. a descoperit (1861) germană. chimistul R. V. Bunsen şi german. fizicianul G. R. Kirchhoff în timp ce studia spectrul hexacloroplatinatilor de metale alcaline precipitate dintr-o soluție mamă după descompunerea uneia dintre probele de lepidolit.

Rubidiul metalic a fost obținut pentru prima dată (1863) de R. V. Bunsen prin reducerea hidrotartratului de rubidiu cu carbon. R. este unul dintre elementele rare și foarte împrăștiate. Conținutul său în scoarța terestră este de 1,5 10 -2%. În stare liberă, nu apare în natură din cauza chimiei mari. activitate. Face parte din 97 de minerale, dintre care zinnwaldita servește și ca surse de R.. Conținut în roci magmatice, alcaline și sedimentare, în pegmatite granitice, sol, în multe altele. săruri, în apa de mare, organisme vii și plante, în cărbune. Rețeaua cristalină a lui R. este cubică centrată pe corp cu o perioadă a de 5,70 A (t-ra 0R C). Raza atomică este de 2,48 A, raza ionică a lui Rb+ este de 1,49 AU. Densitate (t-ra 0°C) 1,5348 g/cm3; p.t. 38,7°C; tbp 703°C; cf. coeficientul termic. expansiunea liniară în intervalul t-r 0-38 ° C este egală cu 9,0 10 -5 deg-1; capacitatea termică la temperaturi de 0 și 25 ° C este de 7,05 și, respectiv, 7,43 cal/g-atom; rezistența electrică specifică la t-re 0 ° C este de 11,25 microhm cm. R. metalică este paramagnetică. R. este un metal moale, ductil. duritatea Mohs - 0,3; HB = 0,022; modul de norme, elasticitate 240 kgf/mm2; presiunea de ieșire pr și t-re 22 ° C este de 0,08 kgf / mm2; compresibilitate la temperatura camerei 5,20 10 -3 kgf/mm2. Perechile de R. sunt vopsite portocaliu.

Compușii volatili de rubidiu colorează flacăra arzător de gaz culoare roșie-albăstruie (violet). Rubidiul este foarte reactiv, depășind reactivitatea potasiului, sodiului și litiului. În aer, metalul se oxidează instantaneu la aprindere, formând peroxid Rb202 și superoxid Rb02. Cu oxigen, în funcție de condițiile de oxidare, dă oxid Rb20, peroxid Rb202, superoxid Rb02, ozonidă Rb03 și hidroxid RbOH. Când interacționează cu hidrogenul, se formează hidrură RbH - o substanță cristalină albă, caracterizată printr-o substanță chimică mare. activitate. R. se combină direct (cu aprindere) cu halogeni, formând RbF, RbCl, RbBr și Rbl - cristale incolore, ușor solubile în apă și multe altele. solventi organici. În azot lichid la electr. o descărcare între electrozii din P produce nitrură Rb3N, o pulbere verde sau albastră foarte higroscopică, instabilă. RbN3 azida se obţine prin reacţia de schimb între azida de bariu şi R. sulfat, prin interacţiunea R. amidei cu protoxidul de azot. Sunt cunoscuți compuși de rubidiu cu sulf, seleniu și telur - calcoenide. Sulfură Rb2S 4H20 - pulbere fin-cristalină albă, deliquescentă în aer; Rb2S anhidru este o pulbere cristalină roșu închis. Pulberea cristalină albă de seleniură de Rb2Se și pulberea galbenă deschisă de ide Rb2Te se descompun în aer. Cu carbonul R. formează acetilida Rb2C2, compușii C8Rb, C24Rb etc.; cu fosfor - Rb2P5, RbPHa, cu siliciu - siliciur RbSi. Când înlocuiți hidrogenul cu acid anorganic, obțineți sarea corespunzătoare - sulfat, carbonat, nitrat etc. Cu multe altele. metale, inclusiv alcaline, forme R..

În reacțiile cu compuși anorganici, se comportă ca un agent reducător. În industrie, rubidiul metalic se obține în principal prin reducerea termică în vid, acționând asupra sărurilor R., de exemplu. pe compuși halogeni, magneziu sau calciu la temperaturi mariîn vid. Pentru producerea R. se recurge și la metoda electrochimică. În timpul electrolizei, de exemplu, o topitură de clorură de RbCl și un catod de plumb lichid, se obține un aliaj plumb-rubidiu, din care metalul este izolat prin distilare în vid. O cantitate mică de metalul foarte pur se obține prin încălzirea azidei R. la t-ry 390-395 ° C în vid. Vaporii R. sunt folosiți în lasere, în magnetometrele sensibile, care sunt necesare pentru explorarea spațiului, prospectarea geofizică a petrolului etc.. Lămpile de joasă presiune cu vapori de R. sunt folosite ca surse de radiație rezonantă. Radiația metalică este utilizată în celulele de combustie cu hidrură; este o componentă a lichidelor de răcire metalice pentru reactoarele nucleare; este folosită pentru a face fotomultiplicatoare de înaltă performanță; este folosită în tuburile radio vidate ca getter și pentru crearea de ioni pozitivi pe filamente. În plus, rubidiul este utilizat în giroscoapele nucleare, cu ajutorul cărora acestea determină modificarea poziției unghiulare sau a vitezei unghiulare în standardele de frecvență ultrastabile; face parte din lubrifianții utilizați în tehnologia aeronavă și spațială; Oxidul de RbaO este utilizat în fotocatozii complecși, este o parte a paharelor electrozilor și a pH-metrelor; un amestec de cloruri de R. și cupru este utilizat la fabricarea termistoarelor pentru temperaturi ridicate (până la 290 ° C).

Caracteristica elementului

În 1861, Robert Bunzei a descoperit un nou element în timp ce studia sarea izvoarelor minerale prin analiză spectrală. Prezența sa a fost dovedită de linii roșii închise din spectru, pe care alte elemente nu le-au dat. După culoarea acestor linii, elementul a fost numit rubidium (rubidus - roșu închis). În 1863, R. Bunsen a obținut acest metal în forma sa pură prin reducerea tartratului de rubidio (sare tartru) cu funingine.

O caracteristică a elementului este ușoară excitabilitate a atomilor săi. Emisia de electroni din ea apare sub acțiunea razelor roșii din spectrul vizibil. Este legat de mica diferentaîn energiile atomice 4dși 5 s -orbitali. Dintre toate elementele alcaline care au stabil, rubidiul (cum ar fi cesiul) are una dintre cele mai mari raze atomice și un potențial de ionizare mic. Astfel de parametri determină natura elementului: electropozitivitate ridicată, activitate chimică extremă, punct de topire scăzut (39 ° C) și rezistență scăzută la influențele externe.

Proprietățile unei substanțe simple și ale compușilor

Rubidiul compact în exterior este un metal alb-argintiu strălucitor. La temperatura obișnuită, starea sa seamănă cu o pastă. Este ușor, deoarece densitatea sa este de numai 1,5 g/cm³ , se comporta prost electricitate, perechile sale sunt de culoare verzui-albastru. În compuși, este exclusiv un cation cu o stare de oxidare de +1. Legătura este aproape 100% ionică, deoarece atomul de rubidiu se caracterizează prin polarizabilitate ridicată și absența unui efect de polarizare asupra majorității atomilor și ionilor. Activitatea sa ridicată duce la faptul că se aprinde instantaneu în aer și reacționează violent cu gheața chiar și la temperaturi sub -100 ° C. Rezultatul oxidării acestui metal este peroxidul Rb 2O2 şi superoxidul Rb2O4. Oxid Rb 2 O se formează în condiții speciale. Hidroxid RbOH - cristale incolore cut pl = 301°С. RbOH este eliberat din soluții sub formă de hidrați cristalini. H20 și RbOH 2H20.

Cu halogeni, sulf, fosfor , monoxid de carbon (IV) și tetraclorură de carbon, metalul reacționează cu o explozie. Într-o încărcare electrică liniștită cu azot, formează nitrură de Rb 3 N. Peste 300 ° C, metalul este capabil să se distrugă, restabilindu-se din SiO 2 :

2Rb + SiO2 = Rb2O2 + Si

Când este încălzit rubidiu topit în atmosferă hidrogen se formează o hidrură RbH slab stabilă, care se oxidează la aprindere sub acţiunea umidităţii atmosferice.

Obținerea și utilizarea rubidiului

Rubidiul este destul de larg distribuit în natură: conținutul său în scoarța terestră este de 3,1 10ˉ² %. Cu toate acestea, nu formează propriile minerale și apare împreună cu alte metale alcaline (însoțește întotdeauna potasiul). Este extras pe parcurs în timpul prelucrării materiilor prime minerale, în special lepidolit și carnalit, pentru a extrage compușii de potasiu și magneziu. Preparatele cu rubidiu au fost uneori folosite medicinal ca somnifere și analgezice și în tratamentul unor forme de epilepsie. În chimia analitică, compușii de rubidio sunt utilizați ca reactivi specifici pentru

Rubidiu a fost descoperit în 1861 de oamenii de știință germani Robert Bunsen și Gustav Kirchhoff și a devenit unul dintre primele elemente descoperite prin spectroscopie, care a fost inventată de Bunsen și Kirchhoff în 1859. Robert Bunsen și Gustav Kirchhoff au extras 150 kg de lepidolit și au obținut câteva grame de săruri de rubidiu pentru analiză, astfel încât au descoperit un nou element. Numele unui element reflectă culoarea celei mai strălucitoare linii din spectrul său.

Resursele mondiale de rubidiu

Conținutul de rubidiu din scoarța terestră este de 7,8·10−3%, ceea ce este aproximativ egal cu conținutul total de nichel, cupru și zinc. În ceea ce privește prevalența în scoarța terestră, rubidiul se află aproximativ pe locul 20, dar în natură este într-o stare dispersată, rubidiul este un element dispersat tipic. Mineralele proprii ale Rubidiumului sunt necunoscute. Rubidiul se găsește împreună cu alte elemente alcaline, el însoțește întotdeauna potasiul. Se găsește într-o mare varietate de roci și minerale găsite în America de Nord, Africa de Sud și Rusia, printre altele, dar concentrația sa acolo este extrem de scăzută. Doar lepidolitele conțin ceva mai mult rubidiu, uneori 0,2% și ocazional până la 1-3% (în termeni de Rb2O).

Sărurile de Rubidiu sunt dizolvate în apa mărilor, oceanelor și lacurilor. Concentrația lor aici este, de asemenea, foarte scăzută, în medie de aproximativ 100 µg/l. În unele cazuri, conținutul de rubidiu în apă este mai mare: în estuarele Odesa s-a dovedit a fi de 670 μg/l, iar în Marea Caspică - 5700 μg/l. Un conținut crescut de rubidiu a fost găsit și în unele izvoare minerale din Brazilia.

Din apa de mare, rubidiul a trecut în depozitele de sare de potasiu, în principal în carnalite. În carnalitele Strassfurt și Solikamsk, conținutul de rubidiu variază de la 0,037 la 0,15%. Carnalitul mineral este un compus chimic complex format din cloruri de potasiu si magneziu cu apa; formula sa este KCl MgCl2 6H2O. Rubidiu dă o sare cu o compoziție similară RbCl MgCl2 6H2O, iar ambele săruri - potasiu și rubidiu - au aceeași structură și formează o serie continuă de soluții solide, cristalizând împreună. Carnalita este foarte solubilă în apă, așa că deschiderea mineralului nu este dificilă. Metode raționale și economice pentru extracția rubidiului din carnalită, împreună cu alte elemente, au fost acum dezvoltate și descrise în literatură.

Obținerea rubidiului

Majoritatea rubidiului extras este obținut ca produs secundar în producția de litiu din lepidolit. După ce litiul este izolat sub formă de carbonat sau hidroxid, rubidiul este precipitat din lichidele mamă sub formă de amestec de aluminiu rubidiu, aluminiu potasiu și aluminiu cesiu alaun RbAl(SO4)2 12H2O, KAl(SO4)2 12H2O, CsAl(S04)212H20. Amestecul este separat prin recristalizare repetată.

Rubidiul este, de asemenea, izolat din electrolitul uzat, rezultat din producerea de magneziu din carnalit. Rubidiul este izolat din acesta prin sorbție prin precipitarea ferocianurilor de fier sau nichel. Apoi ferocianurile se calcinează și se obține carbonat de rubidio cu impurități de potasiu și cesiu. La obținerea cesiului din poluit, rubidiul este extras din lichidele mamă după precipitarea Cs3. Rubidiul poate fi extras și din soluțiile tehnologice formate în timpul producerii de alumină din nefelină.
Pentru extragerea rubidiului se folosesc metode de extracție și cromatografia cu schimb de ioni. Compușii de rubidiu de înaltă puritate se obțin folosind polihalogenuri.

O parte semnificativă a rubidiului produs este izolată în timpul producției de litiu, astfel încât apariția unui mare interes pentru litiu pentru utilizare în procesele termonucleare în anii 1950 a condus la o creștere a producției de litiu și, în consecință, a rubidiului. De aceea compușii de rubidiu au devenit mai accesibili.

Aplicarea rubidiului

Deși rubidiul este inferior cesiului într-o serie de aplicații, acest metal alcalin rar joacă un rol important în tehnologii moderne. Se remarcă următoarele aplicații principale ale rubidiului: cataliză, industria electronică, optică specială, industria nucleară, medicină (compușii săi au proprietăți normotimice).
Rubidiul este folosit nu numai sub forma sa pură, ci și sub forma unui număr de aliaje și compuși chimici. Rubidiul are o bază bună de materie primă, mai favorabilă decât pentru cesiu. Domeniul de aplicare al rubidiului în legătură cu creșterea disponibilității sale se extinde.

Izotopul rubidiu-86 este utilizat pe scară largă în detectarea defectelor cu raze gamma, în tehnologia de măsurare și, de asemenea, în sterilizarea medicamentelor și a produselor alimentare. Rubidiul și aliajele sale cu cesiu sunt un agent de răcire foarte promițător și un mediu de lucru pentru turbinele de înaltă temperatură (în acest sens, rubidiul și cesiul în anul trecut au devenit importante, iar costul extrem de ridicat al metalelor trece în plan secund în raport cu posibilitățile de a crește dramatic eficiența unităților de turbine și, prin urmare, de a reduce consumul de combustibil și poluarea mediu inconjurator). Sistemele pe bază de rubidiu cele mai utilizate ca lichide de răcire sunt aliajele ternare: sodiu-potasiu-rubidiu și sodiu-rubidiu-cesiu.

În cataliză, rubidiul este utilizat atât în ​​sinteza organică, cât și în cea anorganică. Activitatea catalitică a rubidiului este utilizată în principal pentru rafinarea petrolului pentru o serie de produse importante. Acetatul de rubidiu, de exemplu, este utilizat pentru a sintetiza metanol și o serie de alcooli superiori din apă gazoasă, ceea ce este relevant în legătură cu gazeificarea cărbunelui subteran și în producția de combustibil lichid artificial pentru mașini și combustibil pentru avioane. O serie de aliaje de rubidiu cu telur au o sensibilitate mai mare în regiunea ultravioletă a spectrului decât compușii de cesiu și, în acest sens, în acest caz, este capabil să concureze cu cesiul ca material pentru fotoconvertoare. Ca parte a compozițiilor lubrifiante speciale (aliaje), rubidiul este utilizat ca lubrifiant extrem de eficient în vid (tehnologia rachetelor și spațiale).

Hidroxidul de rubidiu este folosit pentru a prepara un electrolit pentru surse de energie chimică la temperatură joasă [sursa nespecificată 560 de zile], precum și un aditiv la o soluție de hidroxid de potasiu pentru a îmbunătăți performanța acestuia la temperaturi scăzute și pentru a crește conductivitatea electrică a electrolitului. Rubidiul metalic este utilizat în celulele de combustie cu hidrură.

Pentru măsurare se folosește clorura de rubidiu într-un aliaj cu clorură de cupru temperaturi mari(până la 400 °C).
Vaporii de rubidiu sunt folosiți ca fluid de lucru în lasere, în special, în ceasurile atomice de rubidiu.
Clorura de rubidiu este folosită ca electrolit în celulele de combustie și același lucru se poate spune despre hidroxidul de rubidiu, care este foarte eficient ca electrolit în celulele de combustie folosind oxidarea directă a cărbunelui.