Отворите главни мени

Рубидијум (Rb, лат. rubidium) алкални је метал IА групе.[6] Има 30 изотопа чије се атомске масе налазе између 75-98. Постојан је само један — 85. У природи се јавља и његов изотоп 87. Заступљен је у земљиној кори у количини од 90 ppm (енгл. parts per million), у облику минерала лепидолита (KLi2Al(OH, F)2Si4O10) и кармалита.[7]

Рубидијум
Rb5.JPG
Општа својства
Име, симболрубидијум, Rb
Изгледсиво бео
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
K

Rb

Cs
криптонрубидијумстронцијум
Атомски број (Z)37
Група, периодагрупа 1 (алкални метали), периода 5
Блокs-блок
Рел. ат. маса (Ar)85,4678(3)[1]
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 8, 1
Физичка својства
Тачка топљења312,45 K ​(39,30 °‍C, ​102,74 °F)
Тачка кључања961 K ​(688 °‍C, ​1270 °F)
Густина при с.т.1,532 g/cm3
течно ст., на т.т.1,46 g/cm3
Тројна тачка312,41 K, ​? kPa[2]
Критична тачка2093 K, 16 MPa (екстраполисано)[2]
Топлота фузије2,19 kJ/mol
Топлота испаравања69 kJ/mol
Мол. топл. капацитет31,060 J/(mol·K)
Напон паре
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 434 486 552
P (Pa) 103 104 105
на T (K) 641 769 958
Атомска својства
Електронегативност0,82
Енергије јонизације1: 403 kJ/mol
2: 2632,1 kJ/mol
3: 3859,4 kJ/mol
Атомски радијус248 pm
Ковалентни радијус220±9 pm
Валсов радијус303 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структураунутрашњецентр. кубична (BCC)
Body-centered cubic кристална структура за рубидијум
Брзина звука танак штап1300 m/s (на 20 °‍C)
Топл. ширење90 µm/(m·K)[3] (at r.t.)
Топл. водљивост58,2 W/(m·K)
Електрична отпорност128 nΩ·m (на 20 °‍C)
Магнетни распоредпарамагнетичан[4]
Магнетна сусцептибилност (χmol)+17,0·10−6 cm3/mol (303 K)[5]
Јангов модул2,4 GPa
Модул стишљивости2,5 GPa
Мосова тврдоћа0,3
Бринелова тврдоћа0,216 MPa
CAS број7440-17-7
Историја
ОткрићеРоберт Бунзен и Густаф Кирхоф (1861)
Прва изолацијаЂерђ де Хевеш
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
83Rb syn 86.2 d ε 83Kr
γ
84Rb syn 32.9 d ε 84Kr
β+ 84Kr
γ
β 84Sr
85Rb 72.17% стабилни
86Rb syn 18.7 d β 86Sr
γ
87Rb 27.83% 4.9×1010 y β 87Sr
референцеВикиподаци

Открили су га Роберт Бунзен и Густав Роберт Кирхоф у Хајделбергу, у Немачкој 1861. године. Познати су његови оксиди, соли неорганских киселина и неколико органометалних комплекса. Ниједно од тих једињења нема практичну примену. У чистом облику рубидијум је метал сребрносиве боје. Има сличне хемијске особине као и калијум, само је још реактивнији од њега. На ваздуху се сам од себе пали, а са водом реагује експлозивно.

За рубидијум није потпуно познато да ли је он неопходан за живот живих организама. Међутим, његове јоне живи организми могу користити на начин како користе јоне калијума, тако што их на примјер биљне и животињске ћелије узимају због идентичног набоја рубидијума и калијума.

ИсторијаУреди

 
Густаф Кирхоф (лево) и Роберт Бунзен (средина) су спектроскопски открили рубидијум. (Хенри Енфилд Роско је на десној страни.)

Рубидијум су 1861. открили Роберт Бунзен и Густаф Кирхоф у немачком граду Хајделбергу, у саставу минерала лепидолита употребом спектроскопа. Због веома јарких црвених линија у његовом емисијском спектру, одабрали су име изведено из латинске речи rubidus у значењу „тамно црвено”.[8][9] Рубидијум је присутан као споредна компонента у лепидолиту. Кирхоф и Бунзен су морали да прераде око 150 kg лепидолита који је садржавао само 0,24% рубидијум-оксида (Rb2O). Калијум и рубидијум граде нерастворљиве соли са хлороплатинском киселином, али те соли исказују незнатну разлику у растворљивости у врелој води. Због тога, нешто слабије растворљиви рубидијум-хексахлороплатинат (Rb2PtCl6) се може добити фракционом кристализацијом. Након редукције хексахлороплатината са водоником, овим процесом добили су 0,51 грама рубидијум хлорида за даљње проучавање. Прво издвајање рубидијумових и цезијумових једињења у већем обиму се одиграло када су Бунзен и Кирхоф из 44.000 литара минералне воде добили, поред 7,3 грама цезијум хлорида, такође и 9,2 грама рубидијум хлорида.[8][9] Рубидијум је био други елемент, недуго након цезијума, који је откривен спектроскопски, само једну годину након што су Бунзен и Кирхоф направили први спектроскоп.[10]

Ова два научника су употребили рубидијум хлорид да би израчунали приближну атомску тежину новог елемента од 85,36 (данас прихваћена вредност износи 85,47).[8] Такође, они су покушали да добију и елементарни рубидијум помоћу електролизе истопљеног рубидијум хлорида, али су уместо метала добили плавкасту хомогену супстанцу која „ни голим оком, нити под микроскопом није показивала металне особине ни у траговима”. Стога су закључили да се радило о субхлориду (Rb
2
Cl
). Ипак, производ тог процеса вероватно је била колоидна смеша метала и рубидијум хлорида.[11] У другом покушају да добију метални рубидијум, Бунзен је успео да редукује рубидијум загрејавањем угљенисаног рубидијум тартарта. Иако је дестилисани рубидијум био пирофоран, било је могуће одредити густину и тачку топљења овог елемента. Квалитет истраживања обављених 1860-их се може илустровати чињеницом да се густина коју су они тада израчунали разликује за 0,1 g/cm3, а тачка топљења за мање од 1°C од данас прихваћених вредности.[12]

Слаба радиоактивност рубидијума откривена је 1908. али пре него што је постављена теорија изотопа 1910-их, па је његова ниска активност због веома дугог времена полураспада од преко 10 милијарди година била врло тешка објашњива. Данас доказани распад рубидијума 87Rb на стабилни 87Sr бета распадом све до краја 1940-их био је предмет научне дискусије.[13][14]

Рубидијум је пре 1920-их имао врло ограничену индустријску вредност.[15] Међутим, од тада су развијене неке од врло важних апликација рубидијума у области истраживања и развоја, као и одређене хемијске и електроничке апликације. Године 1995. изотоп рубидијум-87 искориштен је за прављење Бозе-Ајнштајновог кондензата,[16] за који су његови откривачи Ерик Корнел, Карл Виман и Волфганг Кетерле добили Нобелову награду за физику 2001. године.[17]

ОсобинеУреди

Рубидијум је веома мек, дуктилан, сребренасто-сјајни метал.[18] Међу нерадиоактивним алкалним металима, он је други највише електропозитиван метал, који се топи на температури од 39,31 °C. Слично као и други алкални метали, он врло бурно реагује с водом, са живом гради амалгаме као и легуре са златом, жељезом, цезијумом, натријумом и калијумом, али не и са литијумом (иако су рубидијум и литијум у истој групи периодног система).[19]

Као и код калијума (који је незнатно мање реактиван) и цезијума (који је нешто више реактиван), реакција рубидијума с водом је обично довољно бурна да може запалити гас водоник којег истискује из воде.

Постоје извештаји да се елементарни рубидијум може спонтано запалити у додиру са ваздухом.[18] Он има веома ниску енергију јонизације до само 406 kJ/mol.[20] Рубидијум и калијум имају доста сличну ружичасту боју при тесту пламена, због чега се за разликовање ова два елемента неопходно користити спектроскопске методе.

ИзотопиУреди

Иако је рубидијум, у строго хемијском аспекту, једноизотопни елемент, природни рубидијум се састоји из два изотопа: стабилног 85Rb (удео 72,2%) и радиоактивног 87Rb (27,8%).[21] Рубидијум у природи је слабо радиоактиван са специфичном активношћу од 670 Bq/g, довољно да значајно изложи фотографски филм за 110 дана.[22][23] Поред изотопа 85Rb и 87Rb, постоји још 24 позната друга синтетичка изотопа, чија времена полураспада износе краће од три месеца, а већина њих су јако радиоактивна те немају много апликација.

Изотоп рубидијум-87 има време полураспада од 48,8 милијарде године, што је више од три пута дуже од процењене старости свемира (13,799±0,021 милијарди година)[24] те се он убраја у примордијалне нуклиде. Он се врло лако замјењује на место калијума у минералима па је стога прилично распрострањен. Rb се често употребљава за датирање стена; 87Rb се бета распадом распада на стабилни 87Sr. Током фракционалне кристализације, стронцијум тежи да се концентрише у плагиокласу, остављајући Rb u tečnoj fazi. Zbog toga, odnos Rb/Sr у резидуалној магми може током времена порасти, тако да преостају стене са повећаним односом Rb/Sr због диференцијације која се одвија. Највиши односи (10 или више) јављају се у пегматитима.

Ако је почена количина Sr позната или се може екстраполирати, тада се старост може одредити мерењем концентрација Rb и Sr, и односа изотопа 87Sr/86Sr. Времена означавају стварну старост минерала само ако се те стене нису касније мењале (нпр. метаморфозом).[25][26]

Рубидијум-82, један од вештачких изотопа елемента, настаје распадом путем електронског захвата изотопа стронцијума-82 са временом полураспада од 25,36 дана. Паралелни распад рубидијума-82 са временом полураспада од 76 секунди до стабилног криптона-82 дешава се емисијом позитрона.[21]

РаспрострањеностУреди

 
Тест рубидијума пламеном

Рубидијум је 23. елемент по распрострањености у Земљиној кори, угрубо заступљен као и цинк, а нешто више га има од бакра.[15] Он се природно јавља у минералима попут леуцита, полуцита, карналита и зинвалдита, а који може садржавати и до 1% рубидијумових оксида. Лепидолит садржи између 0,3% и 3,5% рубидијума, те представља комерцијални извор овог елемента.[27] Неки калијумови минерали и калијум хлориди такође могу да садрже рубидијум у комерцијално значајним количинама.[28] Морска вода просечно садржи 125 µg/L рубидијума што је далеко мање у односу на просечну количину калијума од 408 mg/L, али је и знатно више од 0,3 µg/L колико износи вредност за цезијум.[29] Због великог јонског пречника, рубидијум се у петрологији и геохемији сматра као један од „некомпатибилних елемената”.[30] Током (фракционе) кристализације магме, рубидијум се концентрише у течној фази заједно са својим тежим аналогом цезијумом те се кристалише последњи. Из тих разлога, највећи депозити рубидијума и цезијума су рудне зоне пегматита настале у овом процесу обогаћивања. Пошто рубидијум супституише калијум у процесу кристализације магме, обогаћење је знатно мање ефективно него у сличном процесу код цезијума. Рудна зона пегматита садржи количине цезијума које су исплативе за рударење у виду полуцита или минерал литијума лепидолита, који су такође и извори рубидијума као нуспроизвода.[15]

Два нешто значајнија извора рубидијума су богати депозити полуцита код језера Берник у канадској провинцији Манитоби, те депозити рубиклина ((Rb,K)AlSi3O8) нађени као нечистоће у полуциту на италијанском острву Елба, где удео рубидијума износи 17,5%.[31] Оба ова депозита такође су и извори цезијума.

РеференцеУреди

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. 2,0 2,1 Haynes, William M., ур. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. стр. 4.122. ISBN 1439855110. 
  3. ^ Cverna, Fran (2002). „Ch. 2 Thermal Expansion”. ASM Ready Reference: Thermal properties of metals (PDF). ASM International. ISBN 978-0-87170-768-0. 
  4. ^ Lide, D. R., ур. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  6. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  7. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  8. 8,0 8,1 8,2 G. Kirchhoff; R. Bunsen (1861). „Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen”. Annalen der Physik. 189 (7): 337—381. Bibcode:1861AnP...189..337K. doi:10.1002/andp.18611890702. 
  9. 9,0 9,1 Weeks Mary Elvira (1932). „The discovery of the elements. XIII. Some spectroscopic discoveries”. Journal of Chemical Education. 9 (8): 1413—1434. Bibcode:1932JChEd...9.1413W. doi:10.1021/ed009p1413. 
  10. ^ Stephen K. Ritter (2003). „C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Cesium”. American Chemical Society. Приступљено 25. 2. 2010. 
  11. ^ Zsigmondy Richard (2007). Colloids and the Ultra Microscope. Read books. стр. 69. ISBN 978-1-4067-5938-9. Приступљено 26. 9. 2010. 
  12. ^ Bunsen R. (1863). „Ueber die Darstellung und die Eigenschaften des Rubidiums”. Annalen der Chemie und Pharmacie. 125 (3): 367. doi:10.1002/jlac.18631250314. 
  13. ^ G.M. Lewis (1952). „The natural radioactivity of rubidium”. Philosophical Magazine Series 7. 43 (345): 1070—1074. doi:10.1080/14786441008520248. 
  14. ^ Campbell N. R.; Wood A. (1908). „The Radioactivity of Rubidium”. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 14: 15. 
  15. 15,0 15,1 15,2 William C. Butterman; William E. Brooks; Robert G. Reese, Jr. (2003). „Mineral Commodity Profile: Rubidium” (PDF). United States Geological Survey. Приступљено 2010-12-04. 
  16. ^ „Press Release: The 2001 Nobel Prize in Physics”. Приступљено 1. 2. 2010. 
  17. ^ Levi Barbara Goss (2001). „Cornell, Ketterle, and Wieman Share Nobel Prize for Bose-Einstein Condensates”. Physics Today. Physics Today online. 54 (12): 14. Bibcode:2001PhT....54l..14L. doi:10.1063/1.1445529. 
  18. 18,0 18,1 Ohly Julius (1910). „Rubidium”. Analysis, detection and commercial value of the rare metals. Mining Science Pub. Co. 
  19. ^ Arnold F. Holleman; Wiberg Egon; Wiberg Nils (1985). „Vergleichende Übersicht über die Gruppe der Alkalimetalle”. Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на језику: немачки) (91–100 изд.). Walter de Gruyter. стр. 953—955. ISBN 3-11-007511-3. 
  20. ^ Moore, John W; Stanitski, Conrad L; Jurs, Peter C (2009). Principles of Chemistry: The Molecular Science. стр. 259. ISBN 978-0-495-39079-4. 
  21. 21,0 21,1 Audi Georges; Bersillon O.; Blachot J.; Wapstra A.H. (2003). „The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729 (1): 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  22. ^ Strong WW (1909). „On the Possible Radioactivity of Erbium, Potassium and Rubidium”. Physical Review. Series I. 29 (2): 170—173. Bibcode:1909PhRvI..29..170S. doi:10.1103/PhysRevSeriesI.29.170. 
  23. ^ Lide, David R; Frederikse, HPR (1. 6. 1995). CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. стр. 4—25. ISBN 978-0-8493-0476-7. 
  24. ^ Planck Collaboration (2015). „Planck 2015 rezultati. XIII. Cosmological parameters.”. arXiv:1502.01589 . 
  25. ^ H. G. Attendorn; Robert Bowen (1988). „Rubidium-Strontium Dating”. Isotopes in the Earth Sciences. Springer. стр. 162—165. ISBN 978-0-412-53710-3. 
  26. ^ John Victor Walther (2009). „Rubidium-Strontium Systematics”. Essentials of geochemistry. Jones & Bartlett Learning. стр. 383—385. ISBN 978-0-7637-5922-3. 
  27. ^ M. A. Wise (1995). „Trace element chemistry of lithium-rich micas from rare-element granitic pegmatites”. Mineralogy and Petrology. 55 (13): 203—215. Bibcode:1995MinPe..55..203W. doi:10.1007/BF01162588. 
  28. ^ Norton J. J. (1973). „Lithium, cesium, and rubidium—The rare alkali metals”. Ур.: Brobst, D. A.; Pratt, W. P. United States mineral resources. Paper 820. U.S. Geological Survey Professional. стр. 365—378. Приступљено 26. 9. 2010. 
  29. ^ Bolter E; Turekian K; Schutz D (1964). „The distribution of rubidium, cesium and barium in the oceans”. Geochimica et Cosmochimica Acta. 28 (9): 1459. Bibcode:1964GeCoA..28.1459B. doi:10.1016/0016-7037(64)90161-9. 
  30. ^ McSween Jr. Harry Y; Huss, Gary R (2010). Cosmochemistry. стр. 224. ISBN 978-0-521-87862-3. 
  31. ^ Teertstra David K.; Petr Cerny; Frank C. Hawthorne (1998). „Rubicline, a new feldspar from San Piero in Campo, Elba, Italy”. American Mineralogist. 83 (11–12 dio 1): 1335—1339. 

ЛитератураУреди

  • Meites, Louis (1963). Handbook of Analytical Chemistry (New York: McGraw-Hill Book Company, 1963)
  • Steck, Daniel A. „Rubidium-87 D Line Data” (PDF). Los Alamos National Laboratory (technical report LA-UR-03-8638). 

Спољашње везеУреди