In 1861 bewees de recent uitgevonden fysische methode voor het bestuderen van stoffen - spectrale analyse - opnieuw zijn kracht en betrouwbaarheid, als garantie voor een grote toekomst in wetenschap en technologie. Met zijn hulp werd het tweede voorheen onbekende chemische element, rubidium, ontdekt. Toen, met de ontdekking van de periodieke wet in 1869 door D. I. Mendelejev, nam rubidium, samen met andere elementen, zijn plaats in de tabel in, die orde bracht in de chemische wetenschap.
Verdere studie van rubidium toonde aan dat dit element een aantal interessante en waardevolle eigenschappen heeft. We zullen hier de meest karakteristieke en belangrijkste ervan beschouwen.
Algemene kenmerken van een scheikundig element
Rubidium heeft een atoomnummer van 37, dat wil zeggen, in zijn atomen omvat de samenstelling van de kernen precies zo'n aantal positief geladen deeltjes - protonen. Respectievelijkeen neutraal atoom heeft 37 elektronen.
Element symbool - Rb. In het periodieke systeem wordt rubidium geclassificeerd als een element van groep I, de periode is de vijfde (in de korte-periodeversie van de tabel behoort het tot de hoofdsubgroep van groep I en bevindt het zich in de zesde rij). Het is een alkalimetaal, is een zachte, zeer smeltbare, zilverwitte kristallijne substantie.
Ontdekkingsgeschiedenis
De eer om het chemische element rubidium te ontdekken behoort toe aan twee Duitse wetenschappers - scheikundige Robert Bunsen en natuurkundige Gustav Kirchhoff, de auteurs van de spectroscopische methode voor het bestuderen van de samenstelling van materie. Nadat het gebruik van spectrale analyse leidde tot de ontdekking van cesium in 1860, zetten de wetenschappers hun onderzoek voort, en het jaar daarop ontdekten ze bij het bestuderen van het spectrum van het mineraal lepidoliet twee ongeïdentificeerde donkerrode lijnen. Het is dankzij de karakteristieke tint van de sterkste spectraallijnen, waarmee het mogelijk was om het bestaan van een voorheen onbekend element vast te stellen, dat het zijn naam kreeg: het woord rubidus wordt uit het Latijn vertaald als "karmozijnrood, donkerrood".
In 1863 was Bunsen de eerste die metallisch rubidium isoleerde uit mineraal bronwater door een grote hoeveelheid oplossing te verdampen, kalium-, cesium- en rubidiumzouten te scheiden en uiteindelijk het metaal te reduceren met roet. Later slaagde N. Beketov erin om rubidium terug te winnen uit zijn hydroxide met behulp van aluminiumpoeder.
Fysieke eigenschap van het element
Rubidium is een licht metaal, het heeftdichtheid 1.53g/cm3(bij temperatuur nul). Vormt kristallen met een kubisch, op het lichaam gecentreerd rooster. Rubidium smelt bij slechts 39 °C, dat wil zeggen dat de consistentie bij kamertemperatuur al bijna pasteuze is. Het metaal kookt bij 687 °C en de dampen zijn groenblauw.
Rubidium is een paramagneet. Qua geleidbaarheid is het meer dan 8 keer superieur aan kwik bij 0 ° C en is het bijna net zo vaak inferieur aan zilver. Net als andere alkalimetalen heeft rubidium een zeer lage foto-elektrische effectdrempel. Om daarin een fotostroom op te wekken, zijn rode lichtstralen met een lange golflengte (dat wil zeggen laagfrequent en met minder energie) voldoende. In dit opzicht overtreft alleen cesium het in gevoeligheid.
Isotopen
Rubidium heeft een atoomgewicht van 85,468. Het komt in de natuur voor in de vorm van twee isotopen die verschillen in het aantal neutronen in de kern: rubidium-85 vormt het grootste aandeel (72,2%) en in een veel kleinere hoeveelheid - 27,8% - rubidium-87. De kernen van hun atomen bevatten naast 37 protonen respectievelijk 48 en 50 neutronen. De lichtere isotoop is stabiel, terwijl rubidium-87 een enorme halfwaardetijd heeft van 49 miljard jaar.
Op dit moment zijn enkele tientallen radioactieve isotopen van dit chemische element kunstmatig verkregen: van ultralicht rubidium-71 tot rubidium-102 overladen met neutronen. De halfwaardetijden van kunstmatige isotopen variëren van enkele maanden tot 30 nanoseconden.
Chemische basiseigenschappen
Zoals hierboven opgemerkt, behoort rubidium (zoals natrium, kalium, lithium, cesium en francium) in een reeks chemische elementen tot alkalimetalen. De eigenaardigheid van de elektronische configuratie van hun atomen, die de chemische eigenschappen bepa alt, is de aanwezigheid van slechts één elektron op het externe energieniveau. Dit elektron verlaat gemakkelijk het atoom en tegelijkertijd krijgt het metaalion een energetisch gunstige elektronische configuratie van het inerte element ervoor in het periodiek systeem. Voor rubidium is dit de krypton-configuratie.
Zo heeft rubidium, net als andere alkalimetalen, uitgesproken reducerende eigenschappen en een oxidatietoestand van +1. Alkalische eigenschappen zijn meer uitgesproken naarmate het atoomgewicht toeneemt, omdat de straal van het atoom ook toeneemt en dienovereenkomstig de binding tussen het buitenste elektron en de kern wordt verzwakt, wat leidt tot een toename van de chemische activiteit. Daarom is rubidium actiever dan lithium, natrium en kalium, en cesium is op zijn beurt actiever dan rubidium.
Als we al het bovenstaande over rubidium samenvatten, kan het element worden geparseerd, zoals in de onderstaande afbeelding.
Verbindingen gevormd door rubidium
In de lucht oxideert dit metaal, vanwege zijn uitzonderlijke reactiviteit, hevig, met ontsteking (de vlam heeft een violet-roze kleur); tijdens de reactie worden superoxide en rubidiumperoxide gevormd, die de eigenschappen van sterke oxidatiemiddelen vertonen:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oxide wordt gevormd als de toegang van zuurstof tot de reactie beperkt is:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Dit is een gele stof die reageert met water, zuren en zuuroxiden. In het eerste geval wordt een van de sterkste alkaliën gevormd - rubidiumhydroxide, in de rest - zouten, bijvoorbeeld rubidiumsulfaat Rb2SO4, waarvan de meeste oplosbaar zijn.
Nog gewelddadiger, vergezeld van een explosie (omdat zowel rubidium als de vrijgekomen waterstof onmiddellijk ontbranden), reageert het metaal met water, dat rubidiumhydroxide vormt, een extreem agressieve verbinding:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidium is een chemisch element dat ook direct kan reageren met veel niet-metalen - met fosfor, waterstof, koolstof, silicium en halogenen. Rubidiumhalogeniden - RbF, RbCl, RbBr, RbI - zijn gemakkelijk oplosbaar in water en in sommige organische oplosmiddelen, zoals ethanol of mierenzuur. De interactie van metaal met zwavel (wrijven met zwavelpoeder) verloopt explosief en leidt tot de vorming van sulfide.
Er zijn ook slecht oplosbare verbindingen van rubidium, zoals perchloraat RbClO4, ze worden gebruikt in analyses om dit chemische element te bepalen.
In de natuur zijn
Rubidium is geen zeldzaam element. Het is bijna overal te vinden, inbegrepen inde samenstelling van veel mineralen en gesteenten, en komt ook voor in de oceaan, in ondergronds en rivierwater. In de aardkorst bereikt het geh alte aan rubidium de totale waarde van het geh alte aan koper, zink en nikkel. Echter, in tegenstelling tot veel, veel zeldzamere metalen, is rubidium een extreem sporenelement, de concentratie in het gesteente is erg laag en het vormt geen eigen mineralen.
In de samenstelling van mineralen vergezelt rubidium kalium overal. De hoogste concentratie rubidium wordt gevonden in lepidolieten, mineralen die ook dienen als bron van lithium en cesium. Rubidium is dus altijd in kleine hoeveelheden aanwezig waar andere alkalimetalen worden gevonden.
Een beetje over het gebruik van rubidium
Korte beschrijving van chem. rubidium-element kan worden aangevuld met een paar woorden over de gebieden waarin dit metaal en zijn verbindingen worden gebruikt.
Rubidium wordt gebruikt bij de productie van fotocellen, in lasertechnologie, maakt deel uit van enkele speciale legeringen voor rakettechnologie. In de chemische industrie worden rubidiumzouten gebruikt vanwege hun hoge katalytische activiteit. Een van de kunstmatige isotopen, rubidium-86, wordt gebruikt bij het opsporen van fouten in gammastraling en bovendien in de farmaceutische industrie voor de sterilisatie van medicijnen.
Een andere isotoop, rubidium-87, wordt gebruikt in de geochronologie, waar het wordt gebruikt om de leeftijd van de oudste gesteenten te bepalen vanwege de zeer lange halfwaardetijd (rubidium-strontium-methode).
Als meerdere decenniaTerwijl men ooit geloofde dat rubidium een chemisch element is waarvan de reikwijdte waarschijnlijk niet zal uitbreiden, ontstaan er nu nieuwe vooruitzichten voor dit metaal, bijvoorbeeld in katalyse, in hogetemperatuurturbine-eenheden, in speciale optica en op andere gebieden. Rubidium speelt en zal dus een belangrijke rol spelen in moderne technologieën.
