În 1861, metoda fizică recent inventată pentru studiul substanțelor - analiza spectrală - și-a demonstrat încă o dată puterea și fiabilitatea, ca garanție a unui mare viitor în știință și tehnologie. Cu ajutorul acestuia, a fost descoperit al doilea element chimic necunoscut anterior, rubidiul. Apoi, odată cu descoperirea legii periodice în 1869 de către D. I. Mendeleev, rubidiul, împreună cu alte elemente, și-a luat locul în tabel, ceea ce a adus ordine în știința chimică.
Studii suplimentare ale rubidiului au arătat că acest element are o serie de proprietăți interesante și valoroase. Vom considera aici cele mai caracteristice și mai importante dintre ele.
Caracteristicile generale ale unui element chimic
Rubidiul are un număr atomic de 37, adică în atomii săi, compoziția nucleelor include doar un astfel de număr de particule încărcate pozitiv - protoni. Respectivun atom neutru are 37 de electroni.
Simbol element - Rb. În sistemul periodic, rubidiul este clasificat ca element al grupului I, perioada este a cincea (în versiunea cu perioadă scurtă a tabelului, aparține subgrupului principal al grupului I și este situată în al șaselea rând). Este un metal alcalin, este o substanță cristalină moale, foarte fuzibilă, alb-argintiu.
Istoricul descoperirilor
Onoarea descoperirii elementului chimic rubidiu aparține a doi oameni de știință germani - chimistul Robert Bunsen și fizicianul Gustav Kirchhoff, autorii metodei spectroscopice pentru studiul compoziției materiei. După ce utilizarea analizei spectrale a dus la descoperirea cesiului în 1860, oamenii de știință și-au continuat cercetările, iar chiar anul următor, când studiau spectrul mineralului lepidolit, au descoperit două linii roșii închise neidentificate. Datorită nuanței caracteristice a celor mai puternice linii spectrale, prin care a fost posibilă stabilirea existenței unui element necunoscut anterior, și-a primit numele: cuvântul rubidus este tradus din latină ca „crimson, roșu închis.”
În 1863, Bunsen a fost primul care a izolat rubidiul metalic din apa minerală de izvor prin evaporarea unei cantități mari de soluție, separarea sărurilor de potasiu, cesiu și rubidiu și în cele din urmă reducând metalul folosind funingine. Mai târziu, N. Beketov a reușit să recupereze rubidiul din hidroxidul său folosind pulbere de aluminiu.
Caracteristica fizică a elementului
Rubidiul este un metal ușor, aredensitate 1,53 g/cm3(la temperatură zero). Formează cristale cu o rețea cubică centrată pe corp. Rubidiul se topește la doar 39 °C, adică la temperatura camerei, consistența sa este deja aproape de pastă. Metalul fierbe la 687 °C, iar vaporii săi sunt verzui-albastru.
Rubidium este un paramagnet. În ceea ce privește conductivitatea, este de peste 8 ori superior mercurului la 0 ° C și este de aproape tot atâtea ori inferior argintului. Ca și alte metale alcaline, rubidiul are un prag de efect fotoelectric foarte scăzut. Pentru a excita un fotocurent în el, sunt suficiente razele de lumină roșie cu lungime de undă lungă (adică cu frecvență joasă și care transportă mai puțină energie). În acest sens, doar cesiul îl depășește ca sensibilitate.
izotopi
Rubidiul are o greutate atomică de 85.468. Se găsește în natură sub formă de doi izotopi care diferă prin numărul de neutroni din nucleu: rubidiul-85 reprezintă cea mai mare proporție (72,2%), iar într-un cantitate mult mai mică - 27,8% - rubidiu-87. Nucleele atomilor lor, pe lângă 37 de protoni, conțin 48 și, respectiv, 50 de neutroni. Izotopul mai ușor este stabil, în timp ce rubidiul-87 are un timp de înjumătățire uriaș de 49 de miliarde de ani.
În prezent, au fost obținuți artificial câteva zeci de izotopi radioactivi ai acestui element chimic: de la rubidiu-71 ultraușor la rubidiu-102 supraîncărcat cu neutroni. Timpurile de înjumătățire ale izotopilor artificiali variază de la câteva luni la 30 de nanosecunde.
Proprietăți chimice de bază
După cum sa menționat mai sus, într-o serie de elemente chimice, rubidiul (cum ar fi sodiul, potasiul, litiul, cesiul și franciul) aparține metalelor alcaline. Particularitatea configurației electronice a atomilor lor, care determină proprietățile chimice, este prezența unui singur electron la nivelul energiei externe. Acest electron părăsește cu ușurință atomul, iar ionul metalic capătă în același timp o configurație electronică favorabilă energetic a elementului inert din fața lui în tabelul periodic. Pentru rubidiu, aceasta este configurația criptonului.
Astfel, rubidiul, ca și alte metale alcaline, are proprietăți reducătoare pronunțate și o stare de oxidare de +1. Proprietățile alcaline sunt mai pronunțate odată cu creșterea greutății atomice, deoarece raza atomului crește și, în consecință, legătura dintre electronul exterior și nucleu este slăbită, ceea ce duce la o creștere a activității chimice. Prin urmare, rubidiul este mai activ decât litiul, sodiul și potasiul, iar cesiul, la rândul său, este mai activ decât rubidiul.
Rezumând toate cele de mai sus despre rubidiu, elementul poate fi analizat, ca în ilustrația de mai jos.
Compuși formați din rubidiu
În aer, acest metal, datorită reactivității sale excepționale, se oxidează violent, cu aprindere (flacăra are o culoare violet-rozaie); în timpul reacției se formează superoxid și peroxid de rubidiu, prezentând proprietățile agenților oxidanți puternici:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oxidul se formează dacă accesul oxigenului la reacție este limitat:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Aceasta este o substanță galbenă care reacționează cu apa, acizii și oxizii acizi. În primul caz, se formează una dintre cele mai puternice alcaline - hidroxid de rubidio, în rest - săruri, de exemplu, sulfat de rubidio Rb2SO4, dintre care majoritatea sunt solubile.
Și mai violent, însoțit de o explozie (deoarece atât rubidiul, cât și hidrogenul eliberat se aprind instantaneu), metalul reacționează cu apa, care formează hidroxid de rubidiu, un compus extrem de agresiv:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidiul este un element chimic care poate reacționa direct cu multe nemetale - cu fosfor, hidrogen, carbon, siliciu și halogeni. Halogenurile de rubidiu - RbF, RbCl, RbBr, RbI - sunt ușor solubile în apă și în unii solvenți organici, cum ar fi etanolul sau acidul formic. Interacțiunea metalului cu sulful (frecarea cu pulbere de sulf) are loc exploziv și duce la formarea de sulfură.
Există, de asemenea, compuși slab solubili de rubidiu, cum ar fi perclorat RbClO4, ei sunt utilizați în analiză pentru a determina acest element chimic.
A fi în natură
Rubidiul nu este un element rar. Se găsește aproape peste tot, inclus încompoziția multor minerale și roci, și este, de asemenea, conținută în ocean, în apele subterane și râurilor. În scoarța terestră, conținutul de rubidiu atinge valoarea totală a conținutului de cupru, zinc și nichel. Cu toate acestea, spre deosebire de multe metale mult mai rare, rubidiul este un oligoelement extrem de, concentrația sa în rocă este foarte scăzută și nu își formează propriile minerale.
În compoziția mineralelor, rubidiul însoțește potasiul peste tot. Cea mai mare concentrație de rubidiu se găsește în lepidoliți, minerale care servesc și ca sursă de litiu și cesiu. Deci, rubidiul este întotdeauna prezent în cantități mici acolo unde se găsesc alte metale alcaline.
Puține despre utilizarea rubidiului
Scurtă descriere a chimiei. elementul rubidiu poate fi completat cu câteva cuvinte despre zonele în care sunt utilizați acest metal și compușii săi.
Rubidiul este folosit în producția de fotocelule, în tehnologia laser, face parte din unele aliaje speciale pentru tehnologia rachetelor. În industria chimică, sărurile de rubidiu sunt folosite datorită activității lor catalitice ridicate. Unul dintre izotopii artificiali, rubidium-86, este utilizat în detectarea defectelor cu raze gamma și, în plus, în industria farmaceutică pentru sterilizarea medicamentelor.
Un alt izotop, rubidiu-87, este folosit în geocronologie, unde este folosit pentru a determina vârsta celor mai vechi roci datorită timpului său de înjumătățire foarte lung (metoda rubidiu-stronțiu).
Dacă mai multe deceniiÎn timp ce odată se credea că rubidiul este un element chimic al cărui domeniu de aplicare este puțin probabil să se extindă, acum apar noi perspective pentru acest metal, de exemplu, în cataliză, în unități de turbină de în altă temperatură, în optică specială și în alte domenii. Prin urmare, rubidiul joacă și va continua să joace un rol important în tehnologiile moderne.
