Godine 1861, nedavno izumljena fizička metoda za proučavanje supstanci - spektralna analiza - još jednom je pokazala svoju moć i pouzdanost, kao garanciju velike budućnosti nauke i tehnologije. Uz njegovu pomoć otkriven je drugi do sada nepoznati hemijski element, rubidijum. Zatim, otkrićem periodičnog zakona 1869. od strane D. I. Mendeljejeva, rubidijum je, zajedno sa drugim elementima, zauzeo svoje mesto u tabeli, što je unelo red u hemijsku nauku.
Dalje istraživanje rubidija je pokazalo da ovaj element ima niz zanimljivih i vrijednih svojstava. Ovdje ćemo razmotriti najkarakterističnije i najvažnije od njih.
Opšte karakteristike hemijskog elementa
Rubidijum ima atomski broj 37, odnosno u svojim atomima sastav jezgara uključuje upravo toliki broj pozitivno naelektrisanih čestica - protona. Odnosnoneutralni atom ima 37 elektrona.
Simbol elementa - Rb. U periodnom sistemu rubidijum je klasifikovan kao element grupe I, period je peti (u kratkoperiodičnoj verziji tabele pripada glavnoj podgrupi grupe I i nalazi se u šestom redu). To je alkalni metal, mekana, vrlo topiva, srebrno-bijela kristalna supstanca.
Historija otkrića
Čast otkrića hemijskog elementa rubidijuma pripada dvojici nemačkih naučnika - hemičaru Robertu Bunsenu i fizičaru Gustavu Kirhoffu, autorima spektroskopske metode za proučavanje sastava materije. Nakon što je upotreba spektralne analize dovela do otkrića cezijuma 1860. godine, naučnici su nastavili svoja istraživanja, a već sljedeće godine, proučavajući spektar minerala lepidolita, otkrili su dvije neidentifikovane tamnocrvene linije. Zahvaljujući karakterističnoj nijansi najjačih spektralnih linija, po kojoj je bilo moguće utvrditi postojanje ranije nepoznatog elementa, dobio je ime: riječ rubidus s latinskog je prevedena kao "grimizno, tamnocrveno".
Godine 1863. Bunsen je bio prvi koji je izolovao metalni rubidijum iz mineralne izvorske vode isparavanjem velike količine rastvora, odvajanjem soli kalijuma, cezijuma i rubidijuma, i konačno redukovanjem metala upotrebom čađi. Kasnije je N. Beketov uspeo da povrati rubidijum iz njegovog hidroksida koristeći aluminijumski prah.
Fizičke karakteristike elementa
Rubidijum je lak metal, imagustina 1,53g/cm3(na nultoj temperaturi). Formira kristale sa kubičnom rešetkom usredsređenom na telo. Rubidijum se topi na samo 39 °C, odnosno na sobnoj temperaturi, njegova konzistencija je već blizu pastozne. Metal ključa na 687 °C i njegove pare su zelenkasto-plave.
Rubidijum je paramagnet. Što se tiče vodljivosti, on je više od 8 puta bolji od žive na 0°C i skoro isto toliko puta inferiorniji od srebra. Kao i drugi alkalni metali, rubidijum ima veoma nizak prag fotoelektričnog efekta. Da bi se u njemu potaknula fotostruja, dovoljni su zraci crvene svjetlosti dugih valova (odnosno niskofrekventnih i koji nose manje energije). U tom pogledu, jedino ga cezijum nadmašuje po osetljivosti.
Izotopi
Rubidij ima atomsku težinu od 85.468. U prirodi se javlja u obliku dva izotopa koji se razlikuju po broju neutrona u jezgru: rubidijum-85 čini najveći udio (72,2%), a u znatno manja količina - 27,8% - rubidijum-87. Jezgra njihovih atoma, pored 37 protona, sadrže 48, odnosno 50 neutrona. Lakši izotop je stabilan, dok rubidijum-87 ima ogroman poluživot od 49 milijardi godina.
Trenutno je nekoliko desetina radioaktivnih izotopa ovog hemijskog elementa veštački dobijeno: od ultralakog rubidijuma-71 do rubidijuma-102 preopterećenog neutronima. Poluživoti vještačkih izotopa kreću se od nekoliko mjeseci do 30 nanosekundi.
Osnovna hemijska svojstva
Kao što je gore navedeno, u nizu hemijskih elemenata, rubidijum (poput natrijuma, kalijuma, litijuma, cezijuma i francijuma) pripada alkalnim metalima. Posebnost elektronske konfiguracije njihovih atoma, koja određuje hemijska svojstva, je prisustvo samo jednog elektrona na vanjskom energetskom nivou. Ovaj elektron lako napušta atom, a ion metala u isto vrijeme dobija energetski povoljnu elektronsku konfiguraciju inertnog elementa ispred sebe u periodnom sistemu. Za rubidijum, ovo je konfiguracija kriptona.
Dakle, rubidijum, kao i drugi alkalni metali, ima izražena redukciona svojstva i oksidaciono stanje od +1. Alkalna svojstva su izraženija s povećanjem atomske težine, budući da se radijus atoma također povećava, te, shodno tome, slabi veza između vanjskog elektrona i jezgra, što dovodi do povećanja kemijske aktivnosti. Stoga je rubidijum aktivniji od litijuma, natrijuma i kalijuma, a cezijum je, zauzvrat, aktivniji od rubidija.
Sumirajući sve gore navedeno o rubidijumu, element se može raščlaniti, kao na slici ispod.
Jedinjenja formirana od rubidijuma
Na vazduhu, ovaj metal, zbog svoje izuzetne reaktivnosti, burno oksidira, uz paljenje (plamen ima ljubičasto-ružičastu boju); tokom reakcije nastaju superoksid i rubidijum peroksid, koji pokazuju svojstva jakih oksidacionih sredstava:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oksid nastaje ako je pristup kiseonika reakciji ograničen:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Ovo je žuta supstanca koja reaguje sa vodom, kiselinama i kiselim oksidima. U prvom slučaju nastaje jedna od najjačih alkalija - rubidijum hidroksid, u ostalim - soli, na primjer, rubidijum sulfat Rb2SO4, od kojih je većina rastvorljiva.
Još snažnije, praćeno eksplozijom (pošto se i rubidijum i oslobođeni vodonik momentalno zapale), metal reaguje sa vodom, pri čemu nastaje rubidijum hidroksid, izuzetno agresivno jedinjenje:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidijum je hemijski element koji takođe može direktno da reaguje sa mnogim nemetalima - sa fosforom, vodonikom, ugljenikom, silicijumom i halogenima. Rubidijum halogenidi - RbF, RbCl, RbBr, RbI - su lako rastvorljivi u vodi i nekim organskim rastvaračima, kao što su etanol ili mravlja kiselina. Interakcija metala sa sumporom (trljanje sumpornim prahom) se dešava eksplozivno i dovodi do stvaranja sulfida.
Postoje i slabo rastvorljiva jedinjenja rubidijuma, kao što je perklorat RbClO4, oni se koriste u analitici za određivanje ovog hemijskog elementa.
Biti u prirodi
Rubidijum nije rijedak element. Nalazi se skoro svuda, uključujući isastav mnogih minerala i stena, a takođe se nalazi u okeanu, u podzemnim i rečnim vodama. U zemljinoj kori sadržaj rubidija dostiže ukupnu vrijednost sadržaja bakra, cinka i nikla. Međutim, za razliku od mnogih mnogo rjeđih metala, rubidijum je izuzetno element u tragovima, njegova koncentracija u stijeni je vrlo niska i ne stvara svoje minerale.
U sastavu minerala, rubidijum svuda prati kalijum. Najveća koncentracija rubidija nalazi se u lepidolitima, mineralima koji također služe kao izvor litijuma i cezijuma. Dakle, rubidijum je uvek prisutan u malim količinama tamo gde se nalaze drugi alkalni metali.
Malo o upotrebi rubidija
Kratak opis chem. element rubidijum može se dopuniti s nekoliko riječi o područjima u kojima se ovaj metal i njegovi spojevi koriste.
Rubidijum se koristi u proizvodnji fotoćelija, u laserskoj tehnologiji, deo je nekih specijalnih legura za raketnu tehniku. U hemijskoj industriji se rubidijumove soli koriste zbog njihove visoke katalitičke aktivnosti. Jedan od umjetnih izotopa, rubidij-86, koristi se u detekciji grešaka gama zracima i, osim toga, u farmaceutskoj industriji za sterilizaciju lijekova.
Drugi izotop, rubidijum-87, koristi se u geohronologiji, gde se koristi za određivanje starosti najstarijih stena zbog njegovog veoma dugog poluraspada (metoda rubidijum-stroncijum).
Ako nekoliko decenijaDok se nekada vjerovalo da je rubidij kemijski element čiji se opseg vjerojatno neće proširiti, sada se pojavljuju novi izgledi za ovaj metal, na primjer, u katalizi, u visokotemperaturnim turbinskim jedinicama, u specijalnoj optici i u drugim područjima. Dakle, rubidijum igra i nastaviće da igra važnu ulogu u modernim tehnologijama.
