O רובידיום, עם מספר אטומי 37 ומסה אטומית של 85.5 u, היא מתכת אלקלית רכה מאוד, בצבע לבן או כסף. כמו מתכות אלקליות אחרות, יסוד זה מגיב באלימות עם מים ואוויר. נקודת ההיתוך שלו היא 39 מעלות צלזיוס, בעוד שנקודת הרתיחה שלו היא 688 מעלות צלזיוס.
הוא התגלה בשנת 1861 על ידי המדענים הגרמנים גוסטב קירכהוף ורוברט בונסן במהלך ניתוח של המינרל לפידוליט עם ספקטרוסקופ. זה יכול לשמש בייצור של תאי פוטו, משקפיים מיוחדים וכחומר הנעה במנועי יונים של חלליות. רובידיום יוצר מספר רב של תרכובות, אם כי לאף אחת מהן עדיין אין יישום מסחרי משמעותי.
קראו גם: פחמן - אחד היסודות הנפוצים ביותר ביקום
סיכום
מתכת אלקלית של מספר אטומי 37 ו מסה אטומית 85.5 u.
יש לו צבע כסוף-לבן.
הוא התגלה בשנת 1861 על ידי גוסטב קירכהוף ורוברט בונסן.
מגיב באלימות עם מים ועלול להישרף באופן ספונטני במגע עם אוויר.
הוא רך מאוד, בדיוק כמו מתכות אלקליות אחרות.
הוא משמש לייצור משקפיים מיוחדים ושעונים אטומיים.
תכונות רובידיום
סֵמֶל: Rb
מסה אטומית: 85.5 u.
מספר אטומי: 37.
אלקטרושליליות: 0,82.
צְפִיפוּת: 1.53 גרם/ס"מ³.
נקודת היתוך: 39 מעלות צלזיוס.
נקודת רתיחה: 668 מעלות צלזיוס.
תצורה אלקטרונית: [Kr] 5s1.
סדרה כימית: מתכות אלקליות.
מאפייני רובידיום
כמו שלם אלמנט מתכתי, לרובידיום יש א ברק אופייני, בנוסף לצבע לבן או כסף. מכיוון שהוא שייך לקבוצת המתכות האלקליות בטבלה המחזורית, לרובידיום יש את המאפיינים הקלאסיים של משפחה זו, כמו העובדה שהוא לא צפוף במיוחד בהשוואה למתכות אחרות. רך במיוחד - ניתן אפילו לחתוך אותו בסכין פשוטה - וגם בגלל שהוא מגיב באלימות עם מים, ויוצר תרכובת בסיסית (אלקלית), כפי שהתגובה מראה את לעקוב אחר:
2 Rb (ים) + H2O (1) → 2 RbOH (פה) + H2(ז)
O מֵימָן שנוצר בתגובה זו נדלק כאשר נתקל בחמצן הקיים באוויר. רובידיום, כולל, יכול להתלקח מעצמו במגע עם אוויר בגלל החמצן הקיים בו, ולכן הטיפול בו דורש טיפול, אחרי הכל, מאפיין קלאסי נוסף של מתכות אלקליות הוא שהן מאוד תגובתיות. התגובה להלן מראה את התגובה של רובידיום עם חמצן, ויוצרת תחמוצת בעלת אופי אלקליין.
4 Rb (ים) + O2(ז) → 2 Rb2O (ים)
בהשוואה למתכות אלקליות אחרות של נמוך יותר קרן אטומית (ליתיום, נתרן ואשלגן), ה התגובות של רובידיום עם מים או חמצן אלימות יותר, מכיוון שלאלקטרון הערכיות שלו יש אנרגיה גדולה יותר.
קראו גם: ניוביום - מתכת עם יישומים תעשייתיים ומסחריים שונים
היסטוריה של רובידיום
הרובידיום היה התגלה ב-1861 על ידי המדענים הגרמנים גוסטב קירכהוף ורוברט בונסן, בעיר היידלברג, גרמניה. באמצעות המכשיר החדש שהומצא, הספקטרוסקופ, קירכהוף ובונסן ביצעו ניתוח של דגימות עד שמצאו שני יסודות חדשים: צסיום (Cs), במים מינרליים, ורובידיום, במינרל לפידוליט.
השם רובידיום מגיע מהצבע של קו הפליטה הספקטרלי שלו, שהוא אדום (רובידיוס, בלטינית). בונסן אפילו הצליח לבודד דגימות רובידיום מתכתיות.
היכן נמצא רובידיום?
לאף עפרה יש רובידיום כמרכיב עדיפות. המופע הגדול ביותר שלו הוא כתוצר לוואי בלפידוליט ופולוציט, שעלולים להכיל 3.5% ו-1.5% תחמוצת רובידיום, בהתאמה. עתודות של מינרל זה פרושות בכל רחבי העולם, כמו באוסטרליה, קנדה, סין, נמיביה וזימבבואה, אולם לתהליכי ההפקה והעיבוד של המינרל עדיין יש עלויות עצומות.
יישומי רובידיום
O שוק הזכוכית המיוחד הוא העיקרי עבור רובידיום, כמו גם תאי פוטו. בנוסף לצסיום הדומה שלו, רובידיום משמש גם לייצור של שעונים אטומיים, מכשירים בעלי דיוק קיצוני ובעלי חשיבות יתרה לכיול של GPS, מערכת המיקום הגלובלית. ההבדל עם שעוני צסיום הוא ששעוני רובידיום אטומיים, בנוסף להיותם בעלות נמוכה, יכולים להיות מיוצרים עבור שהם בערך בגודל של קופסת גפרורים ובכל זאת נשארים מדויקים במיליונים או אפילו מיליארדים שנים.
![שעון אטומי צזיום, ממוקם בגרמניה, שישמור על דיוק למשך 2 מיליון שנה. [1]](/f/9ff13dde2c3a54be9f24c86ea3651eba.jpg)
O רובידיום מופיע באופן טבעי כשני איזוטופים., O 85Rb, שהוא יציב, וה 87Rb, רדיואקטיבי, עם זמן עד חצי חיים של 48.8 מיליארד שנים. זה שוב נותן את פונקציית השעון לאיזוטופ הזה, אבל שעון גיאולוגי. O 87Rb עובר דעיכה רדיואקטיבית לאיזוטופ 87Sr, שהוא יציב, כך שתוכל להשוות את הכמויות של 87Rb ו 87Sr עם האיזוטופ המופיע באופן טבעי 86Sr עבור היכרויות רוק.
מכיוון שהוא מיינן בקלות, רובידיום נחשב לשימוש במנועי יונים בחללית, א מערכת דחף יונים, הרבה יותר חסכונית מאשר דחפים רגילים, ויכולה לייצר רקטות יותר אוֹר. מתחם RbAg4אני5 הוכח גם כחשוב, מכיוון שהוא כיום הגביש היוני בעל המוליכות הגבוהה ביותר תנאי הסביבה, מה שמעמיד אותו במצב של שימוש בסוללות סרט דק.
רובידיום קרבונט משמש להפחתת המוליכות החשמלית של חומרים, מה שמשפר את היציבות והעמידות של רשתות תקשורת סיבים אופטיים. רובידיום כלוריד יכול לשמש לטיפול בדיכאון. ביישומים אחרים, רובידיום הידרוקסיד יכול לשמש גם בהכנת זיקוקים כדי לחמצן יסודות אחרים ובכך לייצר גווני סגול.
קראו גם: טלוריום - יסוד כימי בעל כימיה דומה לגופרית
אילו אמצעי זהירות יש לנקוט עם רובידיום?
לא ידועות בעיות הנגרמות לבריאות האדם כתוצאה מחשיפה לרובידיום טבעי, ולשימוש בו יש השפעה סביבתית מועטה.
עם זאת, כאמור, הטיפול ברובידיום בצורה מתכתית חייב להתבצע בזהירות, שכן הוא עלול להתלקח באופן ספונטני כאשר הוא בא במגע עם אוויר. שֶׁלְךָ התגובה עם מים היא גם מאוד נפיצה, לכן, יש להשתמש בכמויות מבוקרות של רובידיום בניסויים.
תרגילים שנפתרו
שאלה 1 - (UFU/2008)
כדי לקבוע את גילם של כדור הארץ והסלעים, מדענים משתמשים ברדיואיזוטופים בעלי מחצית חיים ארוכים מאוד, כמו אורניום-238 ו-Rubidium-87. בהתפרקות הרדיואקטיבית של רובידיום-87 יש פליטה של חלקיק בטא שלילי.
במקרה זה, לאלמנט שנוצר יש
(א) 49 פרוטונים ו-38 נויטרונים.
(ב) 37 פרוטונים ו-50 נויטרונים.
(ג) 39 פרוטונים ו-48 נויטרונים.
(ד) 38 פרוטונים ו-49 נויטרונים.
פתרון הבעיה
השאלה קובעת כי בהתפרקות רובידיום-87 יש פליטה של חלקיק בטא שלילי, שהוא אלקטרון שנפלט מהגרעין מהתפוררות של נֵיטרוֹן ולכן הוא מיוצג כ -1β0, כלומר, עם מטען -1 ומסה זניחה, בדיוק כמו האלקטרון. תגובת ההתפרקות הרדיואקטיבית היא כדלקמן:
37Rb87 → -1β0 + האיקסב
להיות ה המספר האטומי של היסוד שנוצר ו ב מספר המסה של היסוד שנוצר.
אז, אנחנו יכולים לומר ש:
37 = -1 + a; לפיכך, a = 38;
87 = 0 + b; לפיכך, b = 87.
אנו מכתיבים יסוד עם מספר אטומי 38 ומספר מסה 87. מכיוון שניתן לקבוע את מספר הנייטרונים על ידי הנוסחה A = Z + n, החישוב מתבצע:
87 = 38 + n; לכן n = 49
לכן, ה אֵלֵמֶנט שנוצר יש 38 פרוטונים ו-49 אלקטרונים.
שאלה 2 - (IFGO/2012)
רובידיום היא מתכת אלקלית, בעלת צבע לבן כסוף מבריק הדוהה במהירות במגע עם אוויר. הסיליקון הוא היסוד השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ. רובידיום יכול לשמש בתאים פוטו-אלקטריים ובסיליקון בייצור מכשירים מיקרו-אלקטרוניים.
בהשוואה בין שני המרכיבים הללו, נכון לקבוע כי:
(א) לסיליקון יש רדיוס אטומי גדול יותר.
(ב) לסיליקון יש זיקה אלקטרונית גדולה יותר.
(ג) לרובידיום יש אנרגיית יינון גבוהה יותר.
(ד) הסיליקון הוא פחות אלקטרושלילי.
(E) רובידיום נוטה פחות לאבד אלקטרונים.
פתרון הבעיה
O סִילִיקוֹן הוא לא מתכת ממשפחה 14, שנמצאת בתקופה השלישית של הטבלה המחזורית. רובידיום היא מתכת אלקלית מהתקופה החמישית של הטבלה המחזורית.
לכן, לרובידיום יש רדיוס אטומי גדול יותר מסיליקון, שכן ככל שהתקופה ארוכה יותר, ככל שמספר השכבות האלקטרוניות גדול יותר ולפיכך, הרדיוס האטומי גדול יותר, מה שמבטל את חלופה A.
ה אנרגיית יינון היא האנרגיה הנדרשת כדי להסיר אלקטרון ערכיות מאטום מבודד במצב גז, כלומר, היא קשורה לקלות של הסרת אלקטרוני ערכיות מיסוד נתון. רובידיום, כמתכת אלקלית, בתת-רמה של 5 שניות1, יש נטייה גדולה יותר לאבד אלקטרונים; לכן, אנרגיית יינון נמוכה יותר, תכונה קלאסית של מתכות, כולל. לכן, חלופות C ו-E אינן יכולות להיות נכונות.
הסיליקון הוא לא פחות אלקטרושליל מרובידיום, שכן סיליקון הוא סוג של רדיוס אטומי קטן יותר, ו לאלמנטים בעלי רדיוס אטומי קטן יותר יש אלקטרושליליות גדולה יותר, כך שהאות D לא יכולה להיות נכון.
לפיכך, התבנית היא האות B, שכן למעשה לסיליקון יש זיקה אלקטרונית גדולה יותר, שהיא האנרגיה המשתחררת או נספגת על ידי אטום כשהוא קולט אלקטרון בתוכו. שכבת ערכיות. כאשר התהליך חיובי, משתחררת אנרגיה וזיקת האלקטרונים גבוהה יותר, אחרת אנרגיה נספגת וזיקת האלקטרונים נמוכה יותר. מכיוון שלרובידיום יש נטייה גדולה יותר לאבד אלקטרונים, לא יכולה להיות לו זיקה אלקטרונית גדולה יותר מסיליקון.
קרדיט תמונה
[1] geogif / Shutterstock.com
מאת Stéfano Araújo Novais
מורה לכימיה