Rubidij: lastnosti, zgodovina, značilnosti

O rubidij, z atomsko številko 37 in atomsko maso 85,5 u, je zelo mehka alkalna kovina, bele ali srebrne barve. Tako kot druge alkalijske kovine tudi ta element burno reagira z vodo in zrakom. Njegovo tališče je 39 °C, vrelišče pa 688 °C.

Odkrili so ga leta 1861 nemška znanstvenika Gustav Kirchhoff in Robert Bunsen med analizo minerala lepidolita s spektroskopom. Uporablja se lahko pri izdelavi fotocelic, posebnih stekel in kot pogonsko gorivo v ionskih motorjih vesoljskih plovil. Rubidij tvori veliko število spojin, čeprav nobena od njih še nima pomembne komercialne uporabe.

Preberite tudi: Ogljik - eden najpogostejših elementov v vesolju

Povzetek

• alkalijske kovine atomsko število 37 in atomska masa 85,5 u.

• Ima srebrno belo barvo.

• Leta 1861 sta ga odkrila Gustav Kirchhoff in Robert Bunsen.

• Burno reagira z vodo in lahko spontano opeče ob stiku z zrakom.

• Je zelo mehka, tako kot druge alkalijske kovine.

• Uporablja se pri izdelavi posebnih očal in atomskih ur.

Lastnosti rubidija

• simbol: Rb

• atomska masa: 85,5 u.

• atomsko število: 37.

• elektronegativnost: 0,82.

• Gostota: 1,53 g/cm³.

• Fuzijska točka: 39°C.

• Vreliščetemperatura: 668°C.

• elektronska konfiguracija: [Kr] 5s^1.

• kemična serija: alkalijske kovine.

Lastnosti rubidija

kot cela kovinski element, ima rubidij a značilen sijaj, poleg bele ali srebrne barve. Ker spada v skupino alkalijskih kovin v periodnem sistemu, ima rubidij klasične značilnosti te družine, kot je dejstvo, da v primerjavi z drugimi kovinami ni zelo gost. izjemno mehka – lahko jo celo režemo s preprostim nožem – in tudi zato, ker burno reagira z vodo in tvori bazično spojino (alkalno), kot kaže reakcija sledi:

2 Rb _(s) + H₂O ₍₁₎ → 2 RbOH _(tukaj) + H_2(g)

O vodik ki nastane pri tej reakciji, se vžge, ko naleti na kisik, ki je prisoten v zraku. Rubidij, vključno z se lahko v stiku z zrakom sam vname zaradi kisika, ki je v njem prisoten in zato ravnanje z njim zahteva previdnost, navsezadnje je druga klasična značilnost alkalijskih kovin, da so zelo reaktivne. Spodnja reakcija prikazuje reakcijo rubidija s kisikom, pri čemer nastane oksid z alkalnim značajem.

4 Rb _(s) + O_2(g) → 2 rublja₂O _(s)

V primerjavi z drugimi alkalijskimi kovinami nižje atomski žarek (litij, natrij in kalij), Reakcije rubidija z vodo ali kisikom so bolj burne, saj ima njegov valenčni elektron večjo energijo.

Preberite tudi: Niobij - kovina z različnimi industrijskimi in komercialnimi aplikacijami

Zgodovina rubidija

rubidij je bil leta 1861 odkrila nemška znanstvenika Gustav Kirchhoff in Robert Bunsen, v mestu Heidelberg v Nemčiji. Kirchhoff in Bunsen sta s pomočjo svojega na novo izumljenega instrumenta, spektroskopa, opravila analizo vzorcev, dokler niso našli dva nova elementa: cezij (Cs) v mineralni vodi in rubidij v mineralu lepidolit.

Ime rubidij izhaja iz barve njegove spektralne emisijske črte, ki je rdeča (rubidius, v latinščini). Bunsenu je uspelo celo izolirati vzorce kovinskega rubidija.

Kje se nahaja Rubidij?

Nobena ruda nima rubidija kot prednostne sestavine. Največji pojav je kot stranski produkt v lepidolitu in polucitu, ki lahko vsebuje 3,5 % oziroma 1,5 % rubidijevega oksida. Zaloge tega minerala so razširjene po vsem svetu, kot v Avstraliji, Kanadi, na Kitajskem, v Namibiji in Zimbabveju, vendar imajo postopki pridobivanja in predelave minerala še vedno previsoke stroške.

Delček lepidolita, rude, ki ima litij kot glavno sestavino, vendar ima približno 3,5 mas % rubidijevega oksida.

Rubidijeve aplikacije

O posebna tržnica stekla je glavna za rubidij, pa tudi fotocelice. Poleg podobnega cezija se pri izdelavi uporablja tudi rubidij atomske ure, naprave izjemne natančnosti in izjemnega pomena za kalibracijo GPS, globalnega sistema za določanje položaja. Razlika s cezijevimi urami je v tem, da je atomske ure rubidija poleg nizke cene mogoče izdelati za ki so približno velikosti škatle vžigalic, a kljub temu ostajajo točni za milijone ali celo milijarde let.

Cezijeva atomska ura, ki se nahaja v Nemčiji, ki bo ohranila natančnost 2 milijona let. [1]

O rubidij se v naravi pojavlja kot dva izotopa., O ⁸⁵Rb, ki je stabilen, in ⁸⁷Rb, radioaktiven, s časom do polovično življenje 48,8 milijarde let. To spet daje tem izotopu funkcijo ure, vendar geološko uro. O ⁸⁷Rb se radioaktivno razpade na izotop ⁸⁷Sr, ki je stabilen, tako da lahko primerjate količine ⁸⁷Rb in ⁸⁷Sr z naravno prisotnim izotopom ⁸⁶Sr za rock zmenke.

Ker se zlahka ionizira, je rubidij veljal za uporabo v ionskih motorjih v vesoljskih plovilih, a ionski potisni sistem, veliko bolj ekonomičen od običajnih potisnikov in lahko naredi več raket svetlobo. Spojina RbAg₄jaz₅ se je izkazalo tudi za pomembno, saj je trenutno ionski kristal z najvišjo prevodnostjo okoljskih razmerah, zaradi česar se lahko uporablja v tankoplastnih baterijah.

Rubidijev karbonat se uporablja za zmanjšanje električne prevodnosti materialov, kar izboljša stabilnost in vzdržljivost telekomunikacijskih omrežij iz optičnih vlaken. Rubidijev klorid se lahko uporablja za zdravljenje depresije. V drugih aplikacijah se lahko rubidijev hidroksid uporablja tudi pri izdelavi ognjemetov za oksidacijo drugih elementov in tako ustvarja vijolične tone.

Preberite tudi: Telur - kemični element s kemijo, podobno žveplom

Kakšne previdnostne ukrepe je treba upoštevati pri uporabi rubidija?

Za zdravje ljudi zaradi izpostavljenosti naravnemu rubidiju ni znanih težav, njegova uporaba pa ima majhen vpliv na okolje.

Vendar, kot je bilo že omenjeno, je treba z rubidijem v kovinski obliki ravnati previdno, saj se lahko ob stiku z zrakom spontano vname. Vaš tudi reakcija z vodo je zelo eksplozivna, zato je treba v poskusih uporabiti nadzorovane količine rubidija.

rešene vaje

1. vprašanje – (UFU/2008)

Za določitev starosti Zemlje in kamnin znanstveniki uporabljajo radioizotope z zelo dolgo razpolovno dobo, kot sta uran-238 in rubidij-87. Pri radioaktivnem razpadu rubidija-87 pride do emisije negativnega beta delca.

V tem primeru ima oblikovani element

(A) 49 protonov in 38 nevtronov.

(B) 37 protonov in 50 nevtronov.

(C) 39 protonov in 48 nevtronov.

(D) 38 protonov in 49 nevtronov.

Resolucija

Vprašanje navaja, da pri razpadu rubidija-87 pride do emisije negativnega beta delca, ki je elektron, izvržen iz jedra zaradi razpada nevtrona in je zato predstavljen kot _-1β⁰, torej z nabojem -1 in zanemarljivo maso, tako kot elektron. Reakcija radioaktivnega razpada je naslednja:

₃₇Rb⁸⁷ → _-1β⁰ + _TheX^B

Biti The atomsko številko oblikovanega elementa in B masno število oblikovanega elementa.

Torej, lahko rečemo, da:

• 37 = -1 + a; torej a = 38;

• 87 = 0 + b; torej b = 87.

Narekujemo element z atomsko številko 38 in masnim številom 87. Ker je število nevtronov mogoče določiti s formulo A = Z + n, se izračun izvede:

87 = 38 + n; torej n = 49

Zato je element ima 38 protonov in 49 elektronov.

2. vprašanje – (IFGO/2012)

Rubidij je alkalna kovina, ki ima sijočo srebrno belo barvo, ki v stiku z zrakom hitro zbledi. Silicij je drugi najpogostejši element v zemeljski skorji. Rubidij se lahko uporablja v fotoelektričnih celicah in silicij pri izdelavi mikroelektronskih naprav.

Če primerjamo ta dva elementa, je pravilno trditi, da:

(A) silicij ima večji atomski polmer.

(B) silicij ima večjo afiniteto do elektronov.

(C) rubidij ima višjo ionizacijsko energijo.

(D) silicij je manj elektronegativen.

(E) je manj verjetno, da bo rubidij izgubil elektrone.

Resolucija

O silicij je nekovina iz družine 14, ki je v tretji periodi periodnega sistema. Rubidij je alkalna kovina iz petega obdobja periodnega sistema.

Zato ima rubidij večji atomski polmer kot silicij, saj daljša kot je obdobje, večje je število elektronskih plasti in s tem večji je atomski polmer, kar razveljavi alternativo A.

THE ionizacijsko energijo je energija, potrebna za odstranitev valenčnega elektrona iz izoliranega atoma v plinastem stanju, to pomeni, da je povezana z enostavno odstranitvijo valenčnih elektronov iz danega elementa. Rubidij, kot alkalna kovina, podstopnja 5s¹, ima večjo nagnjenost k izgubi elektronov; torej nižja energija ionizacije, klasična lastnost kovin, vključno. Zato alternativi C in E ne moreta biti pravilni.

Silicij ni nič manj elektronegativen kot rubidij, saj je silicij neke vrste manjši atomski polmer in elementi manjšega atomskega polmera imajo večjo elektronegativnost, zato črka D ne more biti pravilno.

Tako je predloga črka B, saj ima silicij dejansko večjo elektronsko afiniteto, to je energija, ki jo atom sprosti ali absorbira, ko sprejme elektron v valenčni sloj. Ko je proces ugoden, se energija sprosti in je afiniteta elektronov večja, sicer se energija absorbira in je afiniteta elektronov manjša. Ker ima rubidij večjo nagnjenost k izgubi elektronov, ne more imeti večje afinitete do elektronov kot silicij.

Zasluge za slike

[1] geogif / Shutterstock.com

Avtor: Stéfano Araújo Novais
Učiteljica kemije