الروبيديوم: الخصائص والتاريخ والخصائص

ا الروبيديوم، برقم ذري 37 وكتلة ذرية تساوي 85.5 ش ، معدن قلوي شديد النعومة ، أبيض أو فضي اللون. مثل المعادن القلوية الأخرى ، يتفاعل هذا العنصر بعنف مع الماء والهواء. نقطة انصهارها هي 39 درجة مئوية ، بينما تبلغ درجة غليانها 688 درجة مئوية.

تم اكتشافه في عام 1861 بواسطة العلماء الألمان جوستاف كيرشوف وروبرت بنسن أثناء تحليل معدن ليبيدوليت باستخدام مطياف. يمكن استخدامه في تصنيع الخلايا الضوئية ، والزجاج الخاص وكمادة دافعة في محركات المركبات الفضائية الأيونية. يشكل الروبيديوم عددًا كبيرًا من المركبات ، على الرغم من عدم استخدام أي منها تجاريًا مهمًا حتى الآن.

اقرأ أيضا: الكربون - أحد أكثر العناصر وفرة في الكون

ملخص

• المعادن القلوية العدد الذري 37 و الكتلة الذرية 85.5 ش.

• لها لون أبيض فضي.

• تم اكتشافه في عام 1861 من قبل جوستاف كيرشوف وروبرت بنسن.

• يتفاعل بعنف مع الماء ويمكن أن يحترق تلقائيًا عند ملامسته للهواء.

• إنه ناعم جدًا ، تمامًا مثل المعادن القلوية الأخرى.

• يتم استخدامه في صناعة النظارات الخاصة والساعات الذرية.

خصائص الروبيديوم

• رمز: ر

• الكتلة الذرية: 85.5 ش.

• العدد الذري: 37.

• كهرسلبية: 0,82.

• كثافة: 1.53 جم / سم مكعب.

• نقطة الانصهار: 39 درجة مئوية.

• نقطة الغليان: 668 درجة مئوية.

• التكوين الإلكترونية: [كر] 5s^1.

• سلسلة كيميائية: الفلزات القلوية.

خصائص الروبيديوم

مثل الكل عنصر معدني، يحتوي الروبيديوم على تألق مميزبالإضافة إلى اللون الأبيض أو الفضي. نظرًا لأنه ينتمي إلى مجموعة الفلزات القلوية في الجدول الدوري ، فإن الروبيديوم له الخصائص الكلاسيكية لهذه العائلة ، مثل حقيقة أنه ليس كثيفًا جدًا مقارنة بالمعادن الأخرى. شديد النعومة - يمكن تقطيعه بسكين بسيط - وأيضًا لأنه يتفاعل بعنف مع الماء ، مكونًا مركبًا أساسيًا (قلويًا) ، كما يظهر التفاعل إتبع:

2 ر _(س) + ح₂ا ₍₁₎ → 2 RbOH _(هنا) + ح_2(ز)

ا هيدروجين المتولد في هذا التفاعل يشتعل عند مواجهة الأكسجين الموجود في الهواء. الروبيديوم ، بما في ذلك ، يمكن أن تشتعل من تلقاء نفسها عند ملامستها للهواء بسبب الأكسجين الموجود فيه ، وبالتالي ، فإن التعامل معه يتطلب عناية ، بعد كل شيء ، هناك خاصية كلاسيكية أخرى للمعادن القلوية وهي أنها شديدة التفاعل. يظهر التفاعل أدناه تفاعل الروبيديوم مع الأكسجين ، مكونًا أكسيدًا ذا طابع قلوي.

4 روبية _(س) + س_2(ز) → 2 ر₂ا _(س)

مقارنة بالمعادن القلوية الأخرى الأقل شعاع ذري (الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم) ، فإن تكون تفاعلات الروبيديوم مع الماء أو الأكسجين أكثر عنفًا، حيث أن إلكترون التكافؤ لديه طاقة أكبر.

اقرأ أيضا: النيوبيوم - معدن له تطبيقات صناعية وتجارية مختلفة

تاريخ الروبيديوم

كان الروبيديوم اكتشف في عام 1861 من قبل العلماء الألمان جوستاف كيرشوف وروبرت بنسن، في مدينة هايدلبرغ ، ألمانيا. باستخدام أداتهم المبتكرة حديثًا ، أجرى كل من المطياف وكيرشوف وبونسن تحليلًا لـ عينات حتى وجدوا عنصرين جديدين: السيزيوم (Cs) في المياه المعدنية والروبيديوم في المعادن يبيدوليت.

يأتي اسم روبيديوم من لون خط انبعاثه الطيفي ، وهو أحمر (روبيديوس، باللاتيني). تمكن بنسن حتى من عزل عينات الروبيديوم المعدني.

أين يوجد الروبيديوم؟

لا يوجد خام يحتوي على الروبيديوم كمكون ذو أولوية. يحدث أكبر ظهور له كمنتج ثانوي في lepidolite و polucite ، والتي قد تحتوي على 3.5٪ و 1.5٪ أكسيد الروبيديوم ، على التوالي. تنتشر احتياطيات هذا المعدن في جميع أنحاء العالم، كما هو الحال في أستراليا وكندا والصين وناميبيا وزيمبابوي ، إلا أن عمليات استخراج المعادن ومعالجتها لا تزال لها تكاليف باهظة.

جزء من الليبيدوليت ، وهو خام يحتوي على الليثيوم كمكون رئيسي له ، ولكنه يحتوي على حوالي 3.5٪ من أكسيد الروبيديوم بالكتلة.

تطبيقات الروبيديوم

ا سوق الزجاج الخاص هو السوق الرئيسي للروبيديوم، وكذلك الخلايا الضوئية. بالإضافة إلى السيزيوم المماثل ، يستخدم الروبيديوم أيضًا في تصنيع الساعات الذرية، أجهزة فائقة الدقة وذات أهمية قصوى لمعايرة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). الفرق مع ساعات السيزيوم هو أنه يمكن تصنيع ساعات ذرية روبيديوم ، بالإضافة إلى كونها منخفضة التكلفة ، من أجل بحجم علبة الثقاب ومع ذلك تظل دقيقة بالملايين أو حتى المليارات سنة.

ساعة السيزيوم الذرية ، الموجودة في ألمانيا ، والتي ستحافظ على دقتها لمدة مليوني سنة. [1]

ا يحدث الروبيديوم بشكل طبيعي على شكل نظيرين.يا ⁸⁵Rb ، وهو مستقر ، و ⁸⁷Rb ، المشعة ، مع مرور الوقت نصف الحياة 48.8 مليار سنة. هذا مرة أخرى يعطي وظيفة الساعة لهذا النظير ، ولكن ساعة جيولوجية. ا ⁸⁷Rb يخضع للاضمحلال الإشعاعي للنظير ⁸⁷Sr ، وهو ثابت ، لذا يمكنك مقارنة مقادير ⁸⁷Rb و ⁸⁷الأب مع النظير الطبيعي ⁸⁶ريال للتعارف على موسيقى الروك.

نظرًا لأنه يتأين بسهولة ، فقد تم التفكير في استخدام الروبيديوم في المحركات الأيونية في المركبات الفضائية ، أ نظام الدفع الأيوني ، أكثر اقتصادا من الدفاعات التقليدية ، ويمكن أن يجعل الصواريخ أكثر ضوء. مجمع RbAg₄أنا₅ لقد ثبت أيضًا أنه مهم ، حيث إنه حاليًا البلورة الأيونية ذات الموصلية الأعلى البيئة المحيطة ، مما يضعها في موضع استخدامها في بطاريات الأغشية الرقيقة.

تُستخدم كربونات الروبيديوم لتقليل الموصلية الكهربائية للمواد ، مما يحسن من استقرار ومتانة شبكات اتصالات الألياف الضوئية. يمكن استخدام كلوريد الروبيديوم لعلاج الاكتئاب. في تطبيقات أخرى ، يمكن أيضًا استخدام هيدروكسيد الروبيديوم في صنع الألعاب النارية لأكسدة العناصر الأخرى وبالتالي إنتاج نغمات بنفسجية.

اقرأ أيضا: التيلوريوم - عنصر كيميائي به كيمياء مشابهة للكبريت

ما هي الاحتياطات الواجب اتخاذها مع الروبيديوم؟

لا توجد مشاكل معروفة على صحة الإنسان نتيجة التعرض للروبيديوم الطبيعي ، كما أن استخدامه له تأثير بيئي ضئيل.

ومع ذلك ، كما ذكرنا سابقًا ، يجب أن يتم التعامل مع الروبيديوم في شكل معدني بحذر ، حيث يمكن أن يشتعل تلقائيًا عند ملامسته للهواء. لك التفاعل مع الماء هو أيضًا شديد الانفجار ، لذلك ، يجب استخدام كميات خاضعة للرقابة من الروبيديوم في التجارب.

تمارين حلها

السؤال الأول - (UFU / 2008)

لتحديد عمر الأرض والصخور ، يستخدم العلماء نظائر مشعة ذات نصف عمر طويل جدًا ، مثل اليورانيوم 238 والروبيديوم 87. في الاضمحلال الإشعاعي للروبيديوم 87 هناك انبعاث لجسيم بيتا سالب.

في هذه الحالة ، يكون العنصر المكون

(أ) 49 بروتون و 38 نيوترون.

(ب) 37 بروتون و 50 نيوترون.

(ج) 39 بروتون و 48 نيوترون.

(د) 38 بروتون و 49 نيوترون.

الدقة

ينص السؤال على أنه في اضمحلال الروبيديوم -87 ، يوجد انبعاث لجسيم بيتا سالب ، وهو إلكترون مقذوف من النواة من تفكك جسيم بيتا. نيوترون وبالتالي يتم تمثيلها كـ _-1β⁰، أي مع شحنة -1 وكتلة ضئيلة ، تمامًا مثل الإلكترون. يكون تفاعل الاضمحلال الإشعاعي كما يلي:

₃₇ر⁸⁷ → _-1β⁰ + _الX^ب

يجرى ال العدد الذري للعنصر المكون و ب العدد الكتلي للعنصر المكون.

لذلك يمكننا أن نقول:

• 37 = -1 + أ ؛ ومن ثم ، أ = 38 ؛

• 87 = 0 + ب ؛ ومن ثم ، ب = 87.

نحن نملي عنصرًا للعدد الذري 38 والكتلة رقم 87. نظرًا لأنه يمكن تحديد عدد النيوترونات بالصيغة A = Z + n ، يتم الحساب:

87 = 38 + ن ؛ لذلك ن = 49

لذلك ، فإن عنصر يتكون من 38 بروتون و 49 إلكترونًا.

السؤال 2 - (IFGO / 2012)

الروبيديوم معدن قلوي ذو لون أبيض فضي لامع يتلاشى بسرعة عند ملامسته للهواء. السيليكون هو ثاني أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية. يمكن استخدام الروبيديوم في الخلايا الكهروضوئية والسيليكون في تصنيع الأجهزة الإلكترونية الدقيقة.

بمقارنة هذين العنصرين ، يصح القول:

(أ) السيليكون له نصف قطر ذري أكبر.

(ب) السيليكون لديه تقارب أكبر للإلكترون.

(ج) يحتوي الروبيديوم على طاقة تأين أعلى.

(د) السيليكون أقل كهرسلبية.

(هـ) من غير المرجح أن يفقد الروبيديوم الإلكترونات.

الدقة

ا السيليكون هو عبارة عن مجموعة غير معدنية من الأسرة 14 ، في الفترة الثالثة من الجدول الدوري. الروبيديوم معدن قلوي من الفترة الخامسة من الجدول الدوري.

لذلك ، فإن نصف قطر ذري الروبيديوم أكبر من السليكون ، لأنه كلما كانت الفترة أطول ، كلما زاد عدد الطبقات الإلكترونية ، زاد نصف القطر الذري ، مما يبطل البديل أ.

ال طاقة التأين هي الطاقة المطلوبة لإزالة إلكترون التكافؤ من ذرة معزولة في الحالة الغازية ، أي أنها تتعلق بسهولة إزالة إلكترونات التكافؤ من عنصر معين. الروبيديوم ، كمعدن قلوي ، مستوى فرعي 5 ثوانٍ¹، لديه ميل أكبر لفقدان الإلكترونات ؛ لذلك ، طاقة تأين أقل ، خاصية كلاسيكية للمعادن ، شاملة. لذلك ، لا يمكن أن يكون البديلان C و E صحيحين.

السيليكون ليس أقل كهربيديومًا من الروبيديوم ، حيث أن السيليكون هو نوع من نصف القطر الذري الأصغر ، و العناصر ذات نصف القطر الذري الأصغر لها قدرة أكبر على الكهربية ، لذلك لا يمكن أن يكون الحرف D صيح.

وبالتالي ، فإن القالب هو الحرف B ، حيث أن السيليكون في الواقع له تقارب إلكتروني أكبر ، وهو الطاقة التي تطلقها الذرة أو تمتصها عندما تتلقى إلكترونًا فيها. طبقة التكافؤ. عندما تكون العملية مواتية ، يتم إطلاق الطاقة ويكون تقارب الإلكترون أعلى ، وإلا يتم امتصاص الطاقة ويكون تقارب الإلكترون أقل. نظرًا لأن الروبيديوم لديه ميل أكبر لفقدان الإلكترونات ، فلا يمكن أن يكون له تقارب إلكترون أكبر من السيليكون.

اعتمادات الصورة

[1] جيوجيف / موقع Shutterstock.com

بقلم ستيفانو أروجو نوفايس
مدرس كيمياء