I 1861 demonstrerede den nyligt opfundne fysiske metode til at studere stoffer - spektralanalyse - igen sin kraft og pålidelighed, som en garanti for en stor fremtid inden for videnskab og teknologi. Med dens hjælp blev det andet hidtil ukendte kemiske grundstof, rubidium, opdaget. Så, med opdagelsen af den periodiske lov i 1869 af D. I. Mendeleev, indtog rubidium sammen med andre grundstoffer sin plads i tabellen, hvilket bragte orden i den kemiske videnskab.
Yderligere undersøgelse af rubidium viste, at dette grundstof har en række interessante og værdifulde egenskaber. Vi vil her betragte de mest karakteristiske og vigtige af dem.
Generelle karakteristika for et kemisk grundstof
Rubidium har et atomnummer på 37, det vil sige i sine atomer omfatter kernernes sammensætning netop et sådant antal positivt ladede partikler - protoner. Henholdsviset neutr alt atom har 37 elektroner.
Elementsymbol - Rb. I det periodiske system er rubidium klassificeret som et element i gruppe I, perioden er femte (i den korte periodeversion af tabellen tilhører den hovedundergruppen af gruppe I og er placeret i sjette række). Det er et alkalimetal, er et blødt, meget smeltbart, sølvhvidt krystallinsk stof.
Opdagelseshistorik
Æren ved at opdage det kemiske grundstof rubidium tilhører to tyske videnskabsmænd - kemiker Robert Bunsen og fysiker Gustav Kirchhoff, forfatterne til den spektroskopiske metode til at studere stoffets sammensætning. Efter brugen af spektralanalyse førte til opdagelsen af cæsium i 1860, fortsatte forskerne deres forskning, og allerede næste år, da de studerede spektret af mineralet lepidolite, opdagede de to uidentificerede mørkerøde linjer. Det er takket være den karakteristiske nuance af de stærkeste spektrallinjer, hvorved det var muligt at fastslå eksistensen af et hidtil ukendt element, at det fik sit navn: ordet rubidus er oversat fra latin som "karminrød, mørkerød."
I 1863 var Bunsen den første til at isolere metallisk rubidium fra mineralsk kildevand ved at fordampe en stor mængde opløsning, adskille kalium-, cæsium- og rubidiums alte og til sidst reducere metallet ved hjælp af sod. Senere lykkedes det N. Beketov at genvinde rubidium fra dets hydroxid ved hjælp af aluminiumspulver.
Fysisk karakteristik af grundstoffet
Rubidium er et letmetal, det har detmassefylde 1,53 g/cm3 (ved nul temperatur). Danner krystaller med et kubisk kropscentreret gitter. Rubidium smelter ved kun 39 °C, det vil sige ved stuetemperatur, dens konsistens er allerede tæt på pastaagtig. Metallet koger ved 687 °C, og dets dampe er grønlig-blå.
Rubidium er en paramagnet. Med hensyn til ledningsevne er den mere end 8 gange bedre end kviksølv ved 0 ° C og er næsten lige så mange gange ringere end sølv. Som andre alkalimetaller har rubidium en meget lav fotoelektrisk effekttærskel. For at excitere en fotostrøm i den er langbølgelængde (det vil sige lavfrekvente og bærende mindre energi) røde lysstråler tilstrækkelige. I denne henseende er det kun cæsium, der overgår det i følsomhed.
isotoper
Rubidium har en atomvægt på 85,468. Det forekommer i naturen i form af to isotoper, der adskiller sig i antallet af neutroner i kernen: rubidium-85 udgør den største andel (72,2%), og i en meget mindre mængde - 27,8% - rubidium-87. Kernerne i deres atomer indeholder udover 37 protoner henholdsvis 48 og 50 neutroner. Den lettere isotop er stabil, mens rubidium-87 har en enorm halveringstid på 49 milliarder år.
I øjeblikket er adskillige snesevis af radioaktive isotoper af dette kemiske grundstof blevet kunstigt opnået: fra ultralet rubidium-71 til rubidium-102 overbelastet med neutroner. Halveringstiden for kunstige isotoper varierer fra nogle få måneder til 30 nanosekunder.
Grundlæggende kemiske egenskaber
Som nævnt ovenfor hører rubidium (som natrium, kalium, lithium, cæsium og francium) til alkalimetaller i en række kemiske grundstoffer. Det særlige ved den elektroniske konfiguration af deres atomer, som bestemmer de kemiske egenskaber, er tilstedeværelsen af kun en elektron på det eksterne energiniveau. Denne elektron forlader let atomet, og metalionen får samtidig en energimæssigt gunstig elektronisk konfiguration af det inerte element foran sig i det periodiske system. For rubidium er dette krypton-konfigurationen.
Rubidium har således, ligesom andre alkalimetaller, udt alte reducerende egenskaber og en oxidationstilstand på +1. Alkaliske egenskaber er mere udt alte med stigende atomvægt, da atomets radius også øges, og følgelig svækkes bindingen mellem den ydre elektron og kernen, hvilket fører til en stigning i kemisk aktivitet. Derfor er rubidium mere aktivt end lithium, natrium og kalium, og cæsium er til gengæld mere aktivt end rubidium.
Opsummerer alt det ovenstående om rubidium, kan elementet parses, som i illustrationen nedenfor.
Forbindelser dannet af rubidium
I luft oxiderer dette metal på grund af dets exceptionelle reaktivitet voldsomt med antændelse (flammen har en violet-lyserød farve); under reaktionen dannes superoxid og rubidiumperoxid, som udviser egenskaberne som stærke oxidationsmidler:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oxid dannes, hvis adgangen af oxygen til reaktionen er begrænset:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Dette er et gult stof, der reagerer med vand, syrer og sure oxider. I det første tilfælde dannes en af de stærkeste alkalier - rubidiumhydroxid, i resten - s alte, f.eks. rubidiumsulfat Rb2SO4, hvoraf de fleste er opløselige.
Endnu voldsommere, ledsaget af en eksplosion (da både rubidium og det frigivne brint øjeblikkeligt antændes), reagerer metallet med vand, som danner rubidiumhydroxid, en ekstremt aggressiv forbindelse:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidium er et kemisk grundstof, der også kan reagere direkte med mange ikke-metaller - med fosfor, brint, kulstof, silicium og halogener. Rubidiumhalogenider - RbF, RbCl, RbBr, RbI - er letopløselige i vand og i nogle organiske opløsningsmidler, såsom ethanol eller myresyre. Interaktionen mellem metal og svovl (gnidning med svovlpulver) sker eksplosivt og fører til dannelse af sulfid.
Der er også dårligt opløselige forbindelser af rubidium, såsom perchlorat RbClO4, de bruges i analyser til at bestemme dette kemiske grundstof.
At være i naturen
Rubidium er ikke et sjældent grundstof. Den findes næsten over alt, inkluderet isammensætningen af mange mineraler og sten, og er også indeholdt i havet, i underjordiske og flodvande. I jordskorpen når indholdet af rubidium op på den samlede værdi af indholdet af kobber, zink og nikkel. Men i modsætning til mange meget sjældnere metaller er rubidium et ekstremt sporstof, dets koncentration i bjergarten er meget lav, og det danner ikke sine egne mineraler.
I sammensætningen af mineraler ledsager rubidium kalium over alt. Den højeste koncentration af rubidium findes i lepidoliter, mineraler, der også tjener som en kilde til lithium og cæsium. Så rubidium er altid til stede i små mængder, hvor der findes andre alkalimetaller.
Lidt om brugen af rubidium
Kort beskrivelse af kemi. rubidium element kan suppleres med et par ord om de områder, hvor dette metal og dets forbindelser anvendes.
Rubidium bruges i produktionen af fotoceller, i laserteknologi, er en del af nogle specielle legeringer til raketteknologi. I den kemiske industri bruges rubidiums alte på grund af deres høje katalytiske aktivitet. En af de kunstige isotoper, rubidium-86, bruges til påvisning af gammastrålefejl og derudover i den farmaceutiske industri til sterilisering af lægemidler.
En anden isotop, rubidium-87, bruges i geokronologi, hvor den bruges til at bestemme alderen på de ældste bjergarter på grund af dens meget lange halveringstid (rubidium-strontium-metoden).
Hvis flere årtierMens man engang troede, at rubidium er et kemisk grundstof, hvis omfang næppe vil udvide sig, opstår der nu nye perspektiver for dette metal, for eksempel i katalyse, i højtemperatur-turbineenheder, i specialoptik og i andre områder. Så rubidium spiller og vil fortsat spille en vigtig rolle i moderne teknologier.
