Рубидий является химическим элементом периодической таблицы Д.И. Менделеева с атомным номером 37 и условным обозначением Rb. Рубидий в свободном виде представляет собой мягкий серебристо-белый блестящий металл, который самопроизвольно воспламенялся на открытом воздухе.
Открытие
История открытия рубидия начинается во второй половине XIX века. Открытие принадлежит немецким химикам Роберту Бунзену и Густаву Кирхгофу, которые в 1861 году обработали 150 кг лепидолита, содержащего всего 0,24% оксида рубидия (Rb2O).
Как калий, так и рубидий образуют нерастворимые соли с хлороплатиновой кислотой, но эти соли показывают небольшую разницу в растворимости в горячей воде. Поэтому менее растворимый гексахлороплатинат рубидия (Rb2PtCl6) можно было получить путем фракционной кристаллизации. После восстановления гексахлороплатината водородом в результате процесса было получено 0,51 грамма хлорида рубидия (RbCl2) для дальнейших исследований. Бунзен и Кирхгоф начали свою первую крупномасштабную изоляцию соединений цезия и рубидия с 44 000 литров минеральной воды, что дало 7,3 грамма хлорида цезия и 9,2 грамма хлорида рубидия.
Рубидий был вторым элементом, вскоре после цезия, который был открыт с помощью пламенной спектроскопии, всего через год после изобретения спектроскопа Бунзеном и Кирхгофом. Из-за ярких красных линий в его спектре излучения они выбрали название, происходящее от латинского слова rubidus, что означает «тёмно-красный». Впоследствие ученые выяснили атомную массу нового элемента, а так же плотность и температуру плавления, но чистый элемент им удалось получить путем нагревания обугленного тартрата рубидия чуть позднее в этом же году.
Интересное:
Характеристики
| Физические характеристики | |
|---|---|
| Состояние при Н.У. | Твердое |
| Температура плавления | 39,30 ° С |
| Точка кипения | 688 °С |
| Плотность при Н.У. | 1,534 г/см 3 |
| Твердость по шкале Мооса | 0.3 |
| Критическая точка | 1819,8 °C, 16 МПа |
| Мол. теплота плавления | 2,19 кДж/моль |
| Мол. теплота испарения | 69 кДж/моль |
| Мол. теплоемкость | 31,060 Дж/(моль·К) |
| Молярный объем | 55,9 см 3 ·моль -1 |
| Химические характеристики | |
|---|---|
| Атомный номер(Z) | 37 |
| Атомная масса | 85,468 |
| Электронная конфигурация | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s1 |
| Радиус атома | 248 пм |
| Ковалентный радиус | 220 пм |
| Степени окисления | -1, +1 |
| Радиус иона | 147 пм |
| Электроотрицательность | 0.82 (шкала Полинга) |
| Энергия ионизации | 402,8 кДж/моль |
| Изотопы | ⁸³Rb; ⁸⁴Rb; ⁸⁵Rb; ⁸⁶Rb; ⁸⁷Rb; ⁸⁸Rb; ⁸⁹Rb |
Интересное:
Добыча и производство
Рубидий является одним из достаточно распространенных химических элементов. В земной коре данный химический элемент занимает 23 позицию и является более распространенным чем цинк и медь. Одним из самых ценных минералов содержащих данный элемент является лепидолит, который содержит от 0,3% до 3,5% рубидия. Другими важными минералами являются лейцит, поллуцит, карналлит и цинвальдит содержащие до 1% оксида рубидия. Кроме всего вышеперечисленного этот химический элемент встречается в самостоятельных минералах рубидия таких как рубиклин, волошинит и раманит, которые были открыты относительно недавно.
Большую часть добываемого рубидия получают как побочный продукт при производстве лития из лепидолита. После выделения лития в виде карбоната или гидроксида рубидий осаждают из маточных растворов в виде смеси алюморубидиевых, алюмокалиевых и алюмоцезиевых квасцов RbAl(SO4)2·12H2O, KAl(SO4)2·12H2O, CsAl(SO4)2·12H2O. Смесь разделяют многократной перекристаллизацией.
Рубидий также выделяют и из отработанного электролита, получающегося при получении магния из карналлита. Из него рубидий выделяют сорбцией на осадках ферроцианидов железа или никеля. Затем ферроцианиды прокаливают и получают карбонат рубидия с примесями калия и цезия. При получении цезия из поллуцита рубидий извлекают из маточных растворов после осаждения Cs3[Sb2Cl9]. Можно извлекать рубидий и из технологических растворов, образующихся при получении глинозёма из нефелина.
Интересное:
Применение
Рубидий имеет достаточно ограниченное применение и в основном используется в исследованиях и разработках. Наиболее важное применение рубидия находится в рубидиевых часах (одна из разновидностей атомных часов), где сверхтонкий переход из 87Rb служит генератором частоты. Такие рубидиевые часы служат, в частности, таймерами на спутниках системы глобального позиционирования (GPS) и других спутниковых навигационных системах (Galileo, Glonass, BeiDou).
В медицине 82Rb используется в качестве индикатора при ПЭТ — исследованиях перфузии миокарда. Рубидий не используется в декоративной пиротехнике, но используется в специальной пиротехнике в военном секторе, например, для инфракрасного камуфляжного тумана и инфракрасных вспышек. Рубидий также рассматривался для использования в термоэлектрическом генераторе, использующем магнитогидродинамический принцип, при котором горячие ионы рубидия пропускаются через магнитное поле. Они проводят электричество и действуют как якорь генератора, тем самым генерируя электрический ток.
Рубидий, в частности испаренный 87Rb, является одним из наиболее часто используемых атомных видов, используемых для лазерного охлаждения и конденсации Бозе-Эйнштейна. Его желательные характеристики для этого применения включают в себя доступность недорогого диодного лазерного света на соответствующей длине волны и умеренные температуры, необходимые для получения существенного давления паров. Для применений с холодными атомами, требующих настраиваемых взаимодействий, 85Rb предпочтителен из-за его богатого спектра Фешбаха.
Другие потенциальные или текущие применения рубидия включают рабочую жидкость в паровых турбинах, в качестве геттера в вакуумных трубках и в качестве компонента фотоэлемента. Рубидий также используется в качестве ингредиента в специальных типах стекла, в производстве супероксида путем сжигания в кислороде, в изучении каналов ионов калия в биологии и в качестве пара в атомных магнитометрах. В частности, 87Rb используется с другими щелочными металлами в разработке спин-обменных релаксационных магнитометров (SERF).
Рубидий был протестирован на предмет влияния на маниакальную депрессию и депрессию. У пациентов, страдающих депрессией и находящихся на диализе, наблюдается истощение запасов рубидия, поэтому его прием может помочь при депрессии. В некоторых тестах рубидий вводился в виде хлорида рубидия в дозе до 720 мг в день в течение 60 дней.
Интересное:
Безопасность
Рубидий бурно реагирует с водой и может вызывать пожары. Для обеспечения безопасности и чистоты этот металл обычно хранится под сухим минеральным маслом или запечатанным в стеклянных ампулах в инертной атмосфере. Рубидий образует перекиси при воздействии даже небольшого количества воздуха, диффундирующего в масло, и его хранение требует тех же мер предосторожности, что и хранение металлического калия.
Рубидий, как и натрий и калий, почти всегда имеет степень окисления +1 при растворении в воде, даже в биологических контекстах. Человеческий организм имеет тенденцию обрабатывать ионы Rb+ так, как если бы они были ионами калия, и поэтому концентрирует рубидий во внутриклеточной жидкости организма. Ионы не особенно токсичны и человек весом 70 кг содержит в среднем 0,36 г рубидия, и увеличение этого значения в 50 — 100 раз не показало отрицательных эффектов у испытуемых. Биологический период полураспада рубидия у людей составляет 31 — 46 дней. Хотя частичная замена калия рубидием возможна, когда более 50% калия в мышечной ткани крыс было заменено рубидием, крысы погибли.
Депрессия является главным симптомом понижения рубидия в организме человека