По характеристикам этот металл сходен с цезием. Но на планете его много, радиоактивность символическая. Поэтому рубидий используют как заменитель элитного, но токсичного металла.
Что представляет собой
- Рубидий – это элемент таблицы Д. Менделеева №37.
- Изначально это мягкое вещество белого с серебристостью цвета, относится к группе щелочных металлов.
- Структура кристаллической решетки – центрированный по объему куб.
По составу это два природных изотопа: стабильный и радиоактивный – 85 и 87. Плюс три десятка синтезированных единиц.
Международное обозначение-символ – Rb (Rubidium).
Как был открыт
История открытия элемента типична:
- Рубидий выявлен при спектральном анализе благодаря уникальной конфигурации линий.
- Это заслуга Вильгельма Бунзена и Роберта Кирхгофа. Изучая в 1861 году алюмосиликаты, немецкие химики обнаружили в их спектре неизвестный науке элемент.
- Через два года Бунзен получил рубидий как металл.
- На заре ХХ века обнаружилась радиоактивность металла.
Латинизированное название рубидия отражает цвет красных (rubidus – насыщенно-красный, пурпурный) линий, доминирующих по интенсивности в спектре.
Как представлен в природе
Вещество не относится к редким:
- Рубидия в литосфере столько же, сколько цинка, меди, никеля вместе взятых.
- В шкале распространенности элемент занимает 23-ю строчку.
Тонна земной коры содержит до 8 г рубидия, литр морской воды – 0,1 мг.
- Кратное превышение средней нормы зафиксировано в Каспийском, Черном морях, подземных источниках Бразилии.
- Собственных месторождений, даже минералов, не образует, рассеявшись по литосфере.
- Это примесь в минералах щелочных металлов, всегда «сопровождает» калий.
- Рубидием богаты лепидолит, поллуцит, амазонит, биотит, другие минералы.
- Им насыщенны пегматитовые жилы. Промышленные запасы концентрируют карналлиты, слюды, природные минеральные воды.
Рубидий обнаружен в Европе, России, Азии, на юге Африки.
А также в Космосе: его содержание зашкаливает в звездных системах «красный гигант/сверхгигант плюс нейтронная звезда внутри».
Физико-химические характеристики
Физические, химические свойства рубидия типичны для элементов щелочной группы:
- Взаимодействует с неорганическими кислотами.
- Во влажном воздухе воспламеняется.
- Реакция с кислородом протекает бурно.
- Большинство соединений без проблем растворяются водой.
Но взаимодействие активного металла с водой оканчивается взрывом. Образующийся гидроксид агрессивен: разрушает стекло, металлы (включая платину и золото).
Для нейтрализации этого недостатка создают особые условия хранения, транспортировки, утилизации рубидия:
- Герметичные стальные емкости (под сухим вазелином либо парафином).
- Ампулы из специального стекла, заполненные аргоном.
Для утилизации остатки металла обезвреживают пентанолом.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Руби́дий / Rubidium (Rb), 37 |
| Атомная масса (молярная масса) |
85,4678(3) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 5s1 |
| Радиус атома | 248 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 216 пм |
| Радиус иона | (+1e)147 пм |
| Электроотрицательность | 0,82 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −2,925 |
| Степени окисления | -1; 0; +1 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
402,8 (4,17) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 1,532 г/см³ |
| Температура плавления | 39,05 °C |
| Температура кипения | 688 °C |
| Уд. теплота плавления | 2,20 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 75,8 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 31,1 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 55,9 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая |
| Параметры решётки | 5,710 Å |
| Температура Дебая | 56 K |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 58,2 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-17-7 |
Рубидий – единственный из щелочных металлов – тонет в воде. По этой характеристике его легко отличить от других элементов щелочной группы.
Технология производства
Конечный продукт переработки материала – металл.
Способ получения стандартен:
- Вначале извлекают соли – попутно при производстве литиевых, калиевых, магниевых солей.
- До металла их восстанавливают термически, используя металлический кальций.
- Для получения особо чистого продукта удаляют примеси, задействуя дистилляцию в вакууме либо ректификацию.
Основное сырье – карналлит. Это соединение сложного состава, что отражает формула – KCl·MgCl2·6H2O. Но металл извлекается легко, поэтому производство рентабельно.
Где используется
Материал востребован промышленностью, другими сферами:
- Атомный сегмент.
- Электроника.
- Оптика специального назначения.
- Катализатор в процессе синтеза (переработка нефти).
- Медицина.
Применение нашлось чистому веществу, сплавам, соединениям рубидия:
- Хлорид и гидроксид – электролиты топливных механизмов.
- Без ацетата невозможно производство синтетического бензина, других видов жидкого топлива.
- В сплавах применяется как смазка для техники, работающей в космосе, другом вакууме.
- Медно-рубидиевый хлорид – наполнитель приборов для измерения высоких температур.
- Пары вещества – основа атомных часов, лазеров.
Изотоп-86 востребован онкологами (гамма-дефектоскопия), как компонент измерительных приборов, стерилизатор пищевых и аптечных продуктов.
Ученые высчитали время полураспада изотопа-87 – 49 млрд. 230 млн. лет. Благодаря этому он, на пару со стронцием-87, используется как геохронометр (маркер возраста пород, «летописи» природных процессов).
Стоимость
На практике рубидий конкурирует с цезием. Победу обеспечивают главные достоинства: природная доступность и обусловленная этим стоимость.
На рынке за кг рубидия дают 20-60 тыс. руб. (по виду продукции). То есть цена на три порядка меньше цезиевой.
Загрузка...
