รูบิเดียม: คุณสมบัติ ประวัติ ลักษณะ

อู๋ รูบิเดียมด้วยเลขอะตอม 37 และมวลอะตอมเท่ากับ 85.5 u เป็นโลหะอัลคาไลที่อ่อนมาก สีขาวหรือสีเงิน เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลอื่นๆ ธาตุนี้ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำและอากาศ จุดหลอมเหลวของมันคือ 39 °C ในขณะที่จุดเดือดของมันคือ 688 °C

มันถูกค้นพบในปี 1861 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Gustav Kirchhoff และ Robert Bunsen ระหว่างการวิเคราะห์แร่ lepidolite ด้วยสเปกโตรสโคป สามารถใช้ในการผลิตโฟโตเซลล์ แว่นตาพิเศษ และเป็นตัวขับเคลื่อนในเครื่องยนต์ไอออนของยานอวกาศ รูบิเดียมก่อให้เกิดสารประกอบจำนวนมาก แม้ว่าจะยังไม่มีสารประกอบใดนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้อย่างมีนัยสำคัญ

อ่านด้วย: คาร์บอน — หนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในจักรวาล

สรุป

• โลหะอัลคาไลของ เลขอะตอม 37 และ มวลอะตอม 85.5 ม.

• มีสีขาวเงิน

• มันถูกค้นพบในปี 1861 โดย Gustav Kirchhoff และ Robert Bunsen

• ทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำและสามารถเผาไหม้ได้เองเมื่อสัมผัสกับอากาศ

• มีความนุ่มมาก เช่นเดียวกับโลหะอัลคาไลอื่นๆ

• ใช้ในการผลิตแว่นตาพิเศษและนาฬิกาอะตอม

คุณสมบัติของรูบิเดียม

• เครื่องหมาย: Rb

• มวลอะตอม: 85.5 ม.

• เลขอะตอม: 37.

• อิเล็กโตรเนกาติวีตี้: 0,82.

• ความหนาแน่น: 1.53 ก./ซม.³

• จุดหลอมเหลว: 39°C.

• จุดเดือด: 668°C.

• การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์: [Kr] 5s^1.

• ชุดเคมี: โลหะอัลคาไล.

ลักษณะรูบิเดียม

ชอบทั้งหมด ธาตุโลหะ, รูบิเดียมมี a ลักษณะเงางามนอกเหนือไปจากสีขาวหรือสีเงิน เนื่องจากอยู่ในกลุ่มของโลหะอัลคาไลในตารางธาตุ รูบิเดียมจึงมีลักษณะคลาสสิกของตระกูลนี้ เช่น ความจริงที่ว่ามันไม่หนาแน่นมากเมื่อเทียบกับโลหะอื่นๆ นุ่มมาก — มันสามารถแม้แต่ตัดด้วยมีดธรรมดา — และเนื่องจากทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ เกิดเป็นสารประกอบพื้นฐาน (อัลคาไลน์) เนื่องจากปฏิกิริยาแสดงให้เห็น ติดตาม:

2 Rb _(NS) + โฮ₂อู๋ ₍₁₎ → 2 RbOH _{(ที่นี่)} + โฮ_2(NS)

อู๋ ไฮโดรเจน ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้จะจุดไฟเมื่อพบกับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ รูบิเดียม ได้แก่ สามารถจุดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับอากาศ เนื่องจากมีออกซิเจนอยู่ในนั้น ดังนั้นการจัดการจึงต้องได้รับการดูแล ท้ายที่สุดแล้ว คุณลักษณะคลาสสิกอีกอย่างหนึ่งของโลหะอัลคาไลก็คือพวกมันมีปฏิกิริยาตอบสนองสูง ปฏิกิริยาด้านล่างแสดงปฏิกิริยาของรูบิเดียมกับออกซิเจน ก่อตัวเป็นออกไซด์ที่มีลักษณะเป็นด่าง

4 Rb _(NS) + โอ_2(NS) → 2 Rb₂อู๋ _(NS)

เมื่อเทียบกับโลหะอัลคาไลอื่นๆ ที่ต่ำกว่า รังสีปรมาณู (ลิเธียม โซเดียม และโพแทสเซียม) ปฏิกิริยาของรูบิเดียมกับน้ำหรือออกซิเจนรุนแรงกว่าเนื่องจากวาเลนซ์อิเล็กตรอนมีพลังงานมากกว่า

อ่านด้วย: ไนโอเบียม — โลหะที่มีการใช้งานทางอุตสาหกรรมและการพาณิชย์ต่างๆ

ประวัติรูบิเดียม

รูบิเดียมคือ ค้นพบในปี 1861 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Gustav Kirchhoff และ Robert Bunsenณ เมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมนี Kirchhoff และ Bunsen ใช้เครื่องมือที่ประดิษฐ์ขึ้นใหม่วิเคราะห์ สุ่มตัวอย่างจนกระทั่งพบธาตุใหม่ 2 ชนิด ได้แก่ ซีเซียม (Cs) ในน้ำแร่ และรูบิเดียมในแร่ เลพิโดไลต์

ชื่อรูบิเดียมมาจากสีของเส้นสเปกตรัมซึ่งเป็นสีแดง (รูบิเดียสในภาษาละติน) บุนเซ่นยังสามารถแยกตัวอย่างรูบิเดียมที่เป็นโลหะได้

รูบิเดียมพบได้ที่ไหน?

ไม่มีแร่ใดที่มีรูบิเดียมเป็นองค์ประกอบสำคัญ การเกิดที่ใหญ่ที่สุดคือเป็นผลพลอยได้ใน lepidolite และ polucite ซึ่งอาจประกอบด้วยรูบิเดียมออกไซด์ 3.5% และ 1.5% ตามลำดับ ปริมาณสำรองของแร่นี้กระจายไปทั่วโลกเช่นเดียวกับในออสเตรเลีย แคนาดา จีน นามิเบีย และซิมบับเว อย่างไรก็ตาม กระบวนการสกัดและแปรรูปแร่ยังคงมีต้นทุนที่จำกัด

ชิ้นส่วนของเลพิโดไลต์ ซึ่งเป็นแร่ที่มีลิเธียมเป็นส่วนประกอบหลัก แต่มีรูบิเดียมออกไซด์ประมาณ 3.5% โดยมวล

การใช้งานรูบิเดียม

อู๋ ตลาดแก้วพิเศษเป็นหลักสำหรับรูบิเดียมรวมทั้งโฟโตเซลล์ เช่นเดียวกับซีเซียมที่คล้ายกัน รูบิเดียมยังใช้ในการผลิต นาฬิกาอะตอม, อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงและมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสอบเทียบ GPS, Global Positioning System ความแตกต่างของนาฬิกาซีเซียมก็คือ นาฬิกาอะตอมรูบิเดียม นอกจากจะมีราคาต่ำแล้ว ยังสามารถผลิตเพื่อ ที่มีขนาดเท่ากับกล่องไม้ขีดไฟแต่ยังคงความเที่ยงตรงเป็นล้านหรือหลายพันล้าน ปี.

Cesium Atomic Clock ตั้งอยู่ในประเทศเยอรมนี ซึ่งจะคงความแม่นยำไว้ 2 ล้านปี [1]

อู๋ รูบิเดียมเกิดขึ้นตามธรรมชาติเป็นสองไอโซโทป, O ⁸⁵Rb ซึ่งเสถียรและ ⁸⁷Rb, กัมมันตภาพรังสี, มีเวลาถึง ครึ่งชีวิต 48.8 พันล้านปี สิ่งนี้ให้ฟังก์ชันนาฬิกาแก่ไอโซโทปนี้อีกครั้ง แต่เป็นนาฬิกาทางธรณีวิทยา อู๋ ⁸⁷Rb ผ่านการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีไปยังไอโซโทป ⁸⁷Sr ซึ่งมีเสถียรภาพ ดังนั้นคุณสามารถเปรียบเทียบปริมาณของ ⁸⁷Rb และ ⁸⁷Sr กับไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ⁸⁶Sr สำหรับร็อคออกเดท

เนื่องจากทำให้แตกตัวเป็นไอออนได้ง่าย รูบิเดียมจึงถูกนำมาใช้ในเครื่องยนต์ไอออนในยานอวกาศ a ระบบแรงขับไอออน ประหยัดกว่าเครื่องขับดันทั่วไป และสามารถผลิตจรวดได้มากขึ้น แสงสว่าง. สารประกอบ RbAg₄ผม₅ ยังได้แสดงให้เห็นว่ามีความสำคัญ เนื่องจากปัจจุบันเป็นผลึกไอออนิกที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด สภาพแวดล้อมซึ่งทำให้อยู่ในตำแหน่งที่ใช้ในแบตเตอรี่แบบฟิล์มบาง

รูบิเดียมคาร์บอเนตใช้เพื่อลดการนำไฟฟ้าของวัสดุ ซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรและความทนทานของเครือข่ายโทรคมนาคมใยแก้วนำแสง รูบิเดียมคลอไรด์สามารถใช้รักษาอาการซึมเศร้าได้ ในการใช้งานอื่นๆ รูบิเดียมไฮดรอกไซด์ยังสามารถใช้ในการทำดอกไม้ไฟเพื่อออกซิไดซ์องค์ประกอบอื่นๆ และทำให้เกิดโทนสีม่วง

อ่านด้วย: เทลลูเรียม - องค์ประกอบทางเคมีที่มีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกับกำมะถัน

ควรใช้ความระมัดระวังอย่างไรกับรูบิเดียม?

ไม่มีปัญหาใด ๆ ที่เกิดขึ้นต่อสุขภาพของมนุษย์อันเป็นผลมาจากการสัมผัสกับรูบิเดียมตามธรรมชาติ และการใช้รูบิเดียมมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเพียงเล็กน้อย

อย่างไรก็ตาม ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การจัดการรูบิเดียมในรูปโลหะจะต้องดำเนินการอย่างระมัดระวัง เนื่องจากรูบิเดียมสามารถจุดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับอากาศ ของคุณ ปฏิกิริยากับน้ำก็ระเบิดได้มากเช่นกัน ดังนั้นจึงต้องควบคุมปริมาณรูบิเดียมในการทดลอง

แก้แบบฝึกหัด

คำถามที่ 1 — (UFU/2551)

เพื่อกำหนดอายุของโลกและหิน นักวิทยาศาสตร์ใช้ไอโซโทปรังสีที่มีครึ่งชีวิตยาวมาก เช่น ยูเรเนียม-238 และรูบิเดียม-87 ในการสลายกัมมันตภาพรังสีของรูบิเดียม-87 มีการปล่อยอนุภาคบีตาเชิงลบออกมา

ในกรณีนี้องค์ประกอบที่เกิดขึ้นมี

(A) 49 โปรตอนและ 38 นิวตรอน

(B) 37 โปรตอนและ 50 นิวตรอน

(C) 39 โปรตอนและ 48 นิวตรอน

(D) 38 โปรตอนและ 49 นิวตรอน

ปณิธาน

คำถามระบุว่า ในการสลายตัวของรูบิเดียม-87 มีการปล่อยอนุภาคบีตาลบ ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่พุ่งออกมาจากนิวเคลียสจากการแตกตัวของ นิวตรอน ดังนั้นจึงแสดงเป็น _-1β⁰นั่นคือมีประจุ -1 และมีมวลเล็กน้อย เช่นเดียวกับอิเล็กตรอน ปฏิกิริยาการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีมีดังนี้:

₃₇Rb⁸⁷ → _-1β⁰ + _NSNS^NS

สิ่งมีชีวิต NS เลขอะตอมขององค์ประกอบที่เกิดขึ้นและ NS จำนวนมวลขององค์ประกอบที่เกิดขึ้น

ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่า:

• 37 = -1 + a; ดังนั้น a = 38;

• 87 = 0 + ข; ดังนั้น b = 87

เรากำลังกำหนดองค์ประกอบของเลขอะตอม 38 และมวลหมายเลข 87 เนื่องจากจำนวนนิวตรอนสามารถกำหนดได้โดยสูตร A = Z + n การคำนวณจึงเสร็จสิ้น:

87 = 38 + น; ดังนั้น n = 49

ดังนั้น ธาตุ ก่อตัวขึ้นมี 38 โปรตอนและ 49 อิเล็กตรอน

คำถามที่ 2 — (IFGO/2012)

รูบิเดียมเป็นโลหะอัลคาไลซึ่งมีสีขาวเงินเป็นมันเงา ซึ่งจะจางหายไปอย่างรวดเร็วเมื่อสัมผัสกับอากาศ ซิลิคอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองในเปลือกโลก รูบิเดียมสามารถใช้ในเซลล์ตาแมวและซิลิกอนในการผลิตอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์

เมื่อเปรียบเทียบองค์ประกอบทั้งสองนี้ ถูกต้องแล้วที่จะกล่าวว่า:

(A) ซิลิกอนมีรัศมีอะตอมที่ใหญ่กว่า

(B) ซิลิกอนมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับอิเล็กตรอนมากขึ้น

(C) รูบิเดียมมีพลังงานไอออไนเซชันสูงกว่า

(D) ซิลิกอนมีค่าไฟฟ้าน้อยกว่า

(E) รูบิเดียมมีโอกาสน้อยที่จะสูญเสียอิเล็กตรอน

ปณิธาน

อู๋ ซิลิคอน เป็นอโลหะในตระกูล 14 ซึ่งอยู่ในช่วงที่สามของตารางธาตุ รูบิเดียมเป็นโลหะอัลคาไลจากช่วงที่ห้าของตารางธาตุ

ดังนั้นรูบิเดียมจึงมีรัศมีอะตอมมากกว่าซิลิกอนเนื่องจากระยะเวลานานขึ้น ยิ่งจำนวนชั้นอิเล็คทรอนิคส์มากขึ้น และรัศมีอะตอมยิ่งมากขึ้น ซึ่งทำให้ทางเลือก A เป็นโมฆะ

NS พลังงานไอออไนซ์ เป็นพลังงานที่จำเป็นในการขจัดเวเลนซ์อิเล็กตรอนออกจากอะตอมที่ถูกแยกเดี่ยวในสถานะก๊าซ กล่าวคือ เกี่ยวข้องกับความง่ายในการขจัดอิเล็กตรอนของเวเลนซ์ออกจากธาตุที่กำหนด รูบิเดียมเป็นโลหะอัลคาไลที่มีระดับย่อย 5 วินาที¹มีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนมากขึ้น ดังนั้นพลังงานไอออไนซ์ที่ต่ำกว่าซึ่งเป็นคุณสมบัติคลาสสิกของโลหะรวมอยู่ด้วย ดังนั้นทางเลือก C และ E จึงไม่สามารถแก้ไขได้

ซิลิกอนมีอิเล็กโตรเนกาติตีน้อยกว่ารูบิเดียมเนื่องจากซิลิกอนเป็นรัศมีอะตอมที่เล็กกว่าและ ธาตุที่มีรัศมีอะตอมเล็กกว่าจะมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้มากกว่า ดังนั้นตัวอักษร D จึงไม่สามารถเป็น ถูกต้อง.

ดังนั้น แม่แบบจึงเป็นตัวอักษร B เนื่องจากในความเป็นจริง ซิลิกอนมีความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์มากกว่า ซึ่งเป็นพลังงานที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับโดยอะตอมเมื่อได้รับอิเล็กตรอนใน ชั้นวาเลนซ์. เมื่อกระบวนการนี้เป็นที่น่าพอใจ พลังงานจะถูกปล่อยออกมาและความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนจะสูงขึ้น มิฉะนั้น พลังงานจะถูกดูดซับและความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนจะลดลง เนื่องจากรูบิเดียมมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนมากกว่า จึงไม่มีความเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนมากไปกว่าซิลิคอน

เครดิตรูปภาพ

[1] geogif / Shutterstock.com

โดย Stefano Araújo Novais
ครูสอนเคมี