Властивості рубідію

Рубідій (Rubidium; від лат. Rubidus – червоний, темно-червоний), Rb – хім. елемент I групи періодичної системи елементів] ат. н.37, ат. м. 85,47. Сріблясто-білий метал. У з’єднаннях виявляє ступінь окислення + 1. Природний Р. складається з стабільного ізотопу 85Rb (72,15%) і радіоактивного ізотопу 87Rb (27,85%) з періодом напіврозпаду 5 • 10 10 років. Отримано більше 20 радіоактивних ізотопів, з яких брало найбільше застосування знаходить ізотоп 86Rb з періодом напіврозпаду 18,66 днів. Р. відкрили (1861) нем. хімік Р. В. Бунзен і німий. фізик Г. Р. Кірхгоф при вивченні спектру гексахлороплатінатов лужних металів, обложених з маточника після розкладання одного із зразків лепідоліту.

Металевий рубідій вперше отримав (1863) Р. В. Бунзен відновленням гидротартрата рубідію вуглецем. Р.- один з рідкісних і вельми розсіяних елементів. Зміст його в земній корі 1,5 • 10-2%. У вільному стані в природі не зустрічається через велику хім. активності. Входить до складу 97 мінералів, з яких брало джерелами отримання Р. служать лепідоліт і ціннвальдіт. Міститься в магматичних, лужних і осадових породах, в гранітних пегматитах, грунті, в мн. солях, в морській воді, живих організмах і рослинах, в кам’яному вугіллі. Кристалічна решітка Р.- об’емноцентрірованная кубічна з періодом а – 5,70 А (т-ра 0Р С). Атомний радіус 2,48 А, іонний радіус Rb + дорівнює 1,49 а. Щільність (т-ра 0 ° С) 1,5348 г / см3; tпл 38,7 ° С; tкип 703 ° С; СР термічний коеф. лінійного розширення в інтервалі т-р 0-38 ° С дорівнює 9,0 • 10-5 град-1; теплоємність при т-рах 0 і 25 ° С дорівнює відповідно 7,05 і 7,43 кал / г-атом • град; питомий електричний опір при т-рі 0 ° С становить 11,25 мком • см. Металевий Р. парамагнитен. Р.- м’який, пластичний метал. Твердість за шкалою Мооса – 0,3; НВ = 0,022; модуль норм, пружності 240 кгс / мм2; тиск витікання ін і т-рі 22 ° С одно 0,08 кгс / мм2; стисливість при кімнатній т-рі 5,20 X 10-3 кгс / мм2. Пари Р. пофарбовані в оранжевий колір.

Леткі сполуки рубідію забарвлюють полум’я газового пальника в синювато-червоний (фіолетовий) колір. Рубідій відрізняється високою реакційною здатністю, що перевищує реакційну здатність калію, натрію і літію. На повітрі метал миттєво окислюється із запалюванням, утворюючи перекис Rb202 і надперекись Rb02. З киснем залежно від умов окислення дає окис Rb20, перекис RЬ202, надперекись Rb02, озоніду Rb03 і гідроокис RbOH. При взаємодії з воднем утворюється гідрид RbH – біла кристалічна речовина, відмінне великий хім. активністю. Р. безпосередньо з’єднується (із запалюванням) з галогенами, утворюючи галогеніди RbF, RbCl, RbBr і Rbl – безбарвні кристали, добре розчинні у воді і мн. органічних розчинниках. У рідкому азоті при електр. розряді між електродами, виготовленими з Р, отримують нітрид Rb3N – зелений або синій дуже гігроскопічний малостійкі порошок. Обмінної реакцією між азидом барію і сульфатом Р., взаємодією аміду Р. із закисом азоту отримують азид RbN3. Відомі сполуки рубідію з сіркою, селеном і телуром – халько’еніди. Сульфід Rb2S • 4H20 – білий дрібнокристалічний порошок, який розпливається на повітрі; безводний Rb2S – темно-червоний кристалічний порошок. Білий кристалічний порошок селеніду Rb2Se і світло-жовтий порошок телур ида Rb2Te розкладаються на повітрі. З вуглецем Р. утворює ацетілід Rb2C2, сполуки C8Rb, C24Rb та ін .; з фосфором – фосфіди Rb2P5, RbPHa, з кремнієм – силіцид RbSi. При заміні водню неорганічної к-ти на Р. отримують відповідну сіль – сульфат, карбонат, нітрат та ін. Зі мн. металами, включаючи лужні, Р. утворює сплави.

У реакціях з неорганічними сполуками поводиться як відновник. У пром-сті металевий Р. отримують в основному вакуумно-термічним відновленням, діючи на солі Р., напр. на галоїдні з’єднання, магнієм або кальцієм при високих т-рах у вакуумі. Для произова Р.прібегают також до електрохімічного способу. При електролізі, напр., Розплаву хлориду RbCl иа рідкому свинцевому катоді отримують свінцоворубідіевий сплав, з догрого метал виділяють дистиляцією у вакуумі. Невелика кількість дуже чистого металу отримують нагріванням азиду Р. до т-ри 390- 395 ° С у вакуумі. Пари Р. використовують в лазерах, в чутливих магнітометрів, необхідних при космічних дослідженнях, геофізичних пошуках нафти і т. П. Лампи низького тиску з парами Р. використовують як джерела резонансного випромінювання. Металевий Р. застосовують в гідридних паливних елементах, він входить до складу металевих теплоносіїв для ядерних реакторів, використовується для виготовлення високоефективних фотоелектронних помножувачів, знаходить застосування у вакуумних радіолампах – в якості геттера і для створення позитивних іонів на нитках напруження. Крім того, Р. використовують в ядерних гіроскопах, за допомогою яких брало визначають зміну кутового положення або кутову швидкість в сверхстабільних стандартах частот; він входить до складу мастильних матеріалів, використовуваних в реактивної і космічній техніці; окис RbaO використовують у складних ФОТОКАТОД, вона входить до складу електродних стекол, рН-метрів; суміш хлоридів Р. і міді застосовують при виготовленні термісторів для підвищених т-р (до 290 ° С).
Характеристика елемента. У 1861 р при дослідженні солі мінеральних джерел спектральним аналізом Роберт Бунзен виявив новий елемент. Його наявність доводилося темно-червоними лініями в спектрі, яких не давали інші елементи. За кольором цих ліній елемент і був названий рубідієм (rubidus – темно – червоний). У 1863 р Р. Бунзен отримав цей метал і в чистому вигляді відновленням тартрату рубідію (виннокислою солі) сажею.
Особливістю елемента є легка збудливість його атомів. Електронна емісія у нього з’являється під дією червоних променів видимого спектру. Це пов’язано з невеликою різницею в енергіях атомних 4d і 5s-орбіталей. З усіх лужних елементів, що мають стабільні ізотопи, рубідій (як і цезію) належить один з найбільших атомних радіусів і маленький потенціал іонізації. Такі параметри визначають характер елемента: високу електропозитивний, надзвичайну хімічну активність, низьку температуру плавлення (39 ° С) і малу стійкість до зовнішніх впливів.

Властивості простої речовини і з’єднань. Зовні компактний рубідій – блискучий сріблясто-білий метал. При звичайній-температурі своїм станом нагадує пасту. Він легкий, тому що його щільність всього 1,5 г / см³, погано проводить електричний струм, його пари мають зеленувато-синій колір. У з’єднаннях є виключно катіоном зі ступенем окислення +1. Зв’язок практично на 100% іонна, так як атом рубідію відрізняється високою полярізуємостью і відсутністю поляризующего дії на більшість атомів і іонів. Висока активність його призводить до того, що на повітрі він миттєво спалахує, а з льодом бурхливо реагує навіть при температурі нижче – 100 ° С. Результатом окислення цього металу є пероксид Rb2O2 і супероксид Rb2O4. Оксид Rb2O утворюється при дотриманні спеціальних умов. Гідроксид RbOH – безбарвні кристали з tпл = 301 ° С. З розчинів виділяється у вигляді кристалогідратів RbOH · H2O і RbOH · 2H2O.

З галогенами, сіркою, фосфором, оксидом вуглецю (IV) і чотирьоххлористим вуглецем метал реагує з вибухом. У тихому електричному заряді з азотом утворює нітрид Rb3N. Вище 300 ° С метал здатний руйнувати скло, відновлюючи кремній з SiO2:

2Rb + SiO2 = Rb2O2 + Si

При нагріванні розплавленого рубідію в атмосфері водню утворюється малостійкі гідрид RbH, окислюється із запалюванням під дією вологи повітря.
Отримання і використання.
Рубідій поширений в природі досить широко: вміст його в земній каре становить 3,1 · 10ˉ²%. Однак власних мінералів не утворює і зустрічається разом з іншими лужними металами (завжди супроводжує калію). Витягується попутно при переробці мінеральної сировини зокрема лепідоліту і карналлита, з метою добування з’єднань калію і магнію. Рубідієві препарати іноді застосовувалися в медицині як снодійні і болезаспокійливі засоби і при лікуванні деяких форм епілепсії. В аналітичній хімії з’єднання рубідію використовуються як специфічні реактиви на марганець, цирконій, золото, паладій, срібло. У вигляді металів його застосовують для виготовлення рубідієвих фотокатодов.

Посилання на основну публікацію