I 1861 demonstrerte den nylig oppfunne fysiske metoden for å studere stoffer - spektralanalyse - igjen sin kraft og pålitelighet, som en garanti for en stor fremtid innen vitenskap og teknologi. Med dens hjelp ble det andre tidligere ukjente kjemiske elementet, rubidium, oppdaget. Så, med oppdagelsen av den periodiske loven i 1869 av D. I. Mendeleev, tok rubidium, sammen med andre grunnstoffer, sin plass i tabellen, som brakte orden til kjemisk vitenskap.
Ytterligere studier av rubidium viste at dette grunnstoffet har en rekke interessante og verdifulle egenskaper. Vi vil her ta for oss de mest karakteristiske og viktigste av dem.
Generelle egenskaper ved et kjemisk element
Rubidium har et atomnummer på 37, det vil si at i sine atomer inkluderer sammensetningen av kjernene akkurat et slikt antall positivt ladede partikler - protoner. Henholdsviset nøytr alt atom har 37 elektroner.
Elementsymbol - Rb. I det periodiske systemet er rubidium klassifisert som et element i gruppe I, perioden er femte (i den korte periodeversjonen av tabellen tilhører den hovedundergruppen av gruppe I og ligger i sjette rad). Det er et alkalimetall, er et mykt, svært smeltbart, sølvhvitt krystallinsk stoff.
Oppdagelseshistorikk
Æren ved å oppdage det kjemiske grunnstoffet rubidium tilhører to tyske forskere - kjemiker Robert Bunsen og fysiker Gustav Kirchhoff, forfatterne av den spektroskopiske metoden for å studere stoffets sammensetning. Etter at bruken av spektralanalyse førte til oppdagelsen av cesium i 1860, fortsatte forskerne sin forskning, og allerede neste år, da de studerte spekteret til mineralet lepidolite, oppdaget de to uidentifiserte mørkerøde linjer. Det er takket være den karakteristiske nyansen til de sterkeste spektrallinjene, som det var mulig å fastslå eksistensen av et tidligere ukjent element, at det fikk navnet sitt: ordet rubidus er oversatt fra latin som "crimson, mørk rød."
I 1863 var Bunsen den første som isolerte metallisk rubidium fra mineralsk kildevann ved å fordampe en stor mengde løsning, separere kalium-, cesium- og rubidiums alter og til slutt redusere metallet ved hjelp av sot. Senere klarte N. Beketov å utvinne rubidium fra hydroksydet ved hjelp av aluminiumspulver.
Fysisk karakteristikk av elementet
Rubidium er et lettmetall, det har dettetthet 1,53 g/cm3 (ved null temperatur). Danner krystaller med et kubisk kroppssentrert gitter. Rubidium smelter ved bare 39 °C, det vil si ved romtemperatur er konsistensen allerede nær deig. Metallet koker ved 687 °C og dampene er grønnblå.
Rubidium er en paramagnet. Når det gjelder ledningsevne, er den mer enn 8 ganger overlegen kvikksølv ved 0 ° C og er nesten like mange ganger dårligere enn sølv. Som andre alkalimetaller har rubidium en veldig lav fotoelektrisk effektterskel. For å eksitere en fotostrøm i den, er langbølgelengde (det vil si lavfrekvente og bærer mindre energi) røde lysstråler tilstrekkelig. I denne forbindelse er det bare cesium som overgår det i følsomhet.
Isotopes
Rubidium har en atomvekt på 85 468. Det forekommer i naturen i form av to isotoper som er forskjellige i antall nøytroner i kjernen: rubidium-85 utgjør den største andelen (72,2%), og i en mye mindre mengde - 27,8% - rubidium-87. Kjernene til atomene deres inneholder, i tillegg til 37 protoner, henholdsvis 48 og 50 nøytroner. Den lettere isotopen er stabil, mens rubidium-87 har en enorm halveringstid på 49 milliarder år.
For tiden har flere titalls radioaktive isotoper av dette kjemiske elementet blitt kunstig oppnådd: fra ultralett rubidium-71 til rubidium-102 overbelastet med nøytroner. Halveringstiden til kunstige isotoper varierer fra noen få måneder til 30 nanosekunder.
Grunnleggende kjemiske egenskaper
Som nevnt ovenfor, i en rekke kjemiske elementer, tilhører rubidium (som natrium, kalium, litium, cesium og francium) alkalimetaller. Det særegne ved den elektroniske konfigurasjonen av deres atomer, som bestemmer de kjemiske egenskapene, er tilstedeværelsen av bare ett elektron på det ytre energinivået. Dette elektronet forlater lett atomet, og metallionet får samtidig en energimessig gunstig elektronisk konfigurasjon av det inerte elementet foran seg i det periodiske systemet. For rubidium er dette kryptonkonfigurasjonen.
Dermed har rubidium, som andre alkalimetaller, utpregede reduserende egenskaper og en oksidasjonstilstand på +1. Alkaliske egenskaper er mer utt alt med økende atomvekt, siden atomets radius også øker, og følgelig svekkes bindingen mellom det ytre elektronet og kjernen, noe som fører til en økning i kjemisk aktivitet. Derfor er rubidium mer aktivt enn litium, natrium og kalium, og cesium er på sin side mer aktivt enn rubidium.
Opsummerer alt det ovennevnte om rubidium, kan elementet analyseres, som i illustrasjonen nedenfor.
Forbindelser dannet av rubidium
I luft oksiderer dette metallet, på grunn av sin eksepsjonelle reaktivitet, voldsomt med antennelse (flammen har en fiolett-rosa farge); under reaksjonen dannes superoksid og rubidiumperoksid, som viser egenskapene til sterke oksidasjonsmidler:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oksyd dannes hvis tilgangen til oksygen til reaksjonen er begrenset:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Dette er et gult stoff som reagerer med vann, syrer og sure oksider. I det første tilfellet dannes en av de sterkeste alkaliene - rubidiumhydroksid, i resten - s alter, for eksempel rubidiumsulfat Rb2SO4, hvorav de fleste er løselige.
Enda voldsommere, akkompagnert av en eksplosjon (siden både rubidium og det frigjorte hydrogenet antennes øyeblikkelig), reagerer metallet med vann, som danner rubidiumhydroksid, en ekstremt aggressiv forbindelse:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidium er et kjemisk grunnstoff som også kan reagere direkte med mange ikke-metaller - med fosfor, hydrogen, karbon, silisium og halogener. Rubidiumhalogenider - RbF, RbCl, RbBr, RbI - er lett løselige i vann og i noen organiske løsningsmidler, slik som etanol eller maursyre. Samspillet mellom metall og svovel (gnidning med svovelpulver) skjer eksplosivt og fører til dannelse av sulfid.
Det finnes også dårlig løselige forbindelser av rubidium, for eksempel perklorat RbClO4, de brukes i analyser for å bestemme dette kjemiske elementet.
Å være i naturen
Rubidium er ikke et sjeldent grunnstoff. Den finnes nesten over alt, inkludert isammensetningen av mange mineraler og bergarter, og finnes også i havet, i underjordiske og elvevann. I jordskorpen når innholdet av rubidium den totale verdien av innholdet av kobber, sink og nikkel. Men i motsetning til mange mye sjeldnere metaller, er rubidium et ekstremt sporelement, konsentrasjonen i bergarten er veldig lav, og den danner ikke sine egne mineraler.
I sammensetningen av mineraler følger rubidium med kalium over alt. Den høyeste konsentrasjonen av rubidium finnes i lepidolitter, mineraler som også tjener som en kilde til litium og cesium. Så rubidium er alltid tilstede i små mengder der andre alkalimetaller finnes.
Litt om bruken av rubidium
Kort beskrivelse av kjemikalier. rubidiumelementet kan suppleres med noen få ord om områdene der dette metallet og dets forbindelser brukes.
Rubidium brukes i produksjon av fotoceller, i laserteknologi, er en del av noen spesielle legeringer for rakettteknologi. I den kjemiske industrien brukes rubidiums alter på grunn av deres høye katalytiske aktivitet. En av de kunstige isotopene, rubidium-86, brukes i gammastrålefeildeteksjon og i tillegg i farmasøytisk industri for sterilisering av legemidler.
En annen isotop, rubidium-87, brukes i geokronologi, der den brukes til å bestemme alderen til de eldste bergartene på grunn av dens svært lange halveringstid (rubidium-strontium-metoden).
Hvis flere tiårMens det en gang ble antatt at rubidium er et kjemisk grunnstoff hvis omfang neppe vil utvide seg, dukker det nå opp nye utsikter for dette metallet, for eksempel i katalyse, i høytemperaturturbinenheter, i spesialoptikk og i andre områder. Så rubidium spiller og vil fortsette å spille en viktig rolle i moderne teknologier.
