1861 m. neseniai išrastas fizikinis medžiagų tyrimo metodas – spektrinė analizė – dar kartą įrodė savo galią ir patikimumą, kaip puikios mokslo ir technologijų ateities garantą. Su jo pagalba buvo atrastas antrasis iki tol nežinomas cheminis elementas – rubidis. Tada, 1869 m. D. I. Mendelejevui atradus periodinį dėsnį, rubidis, kartu su kitais elementais, užėmė vietą lentelėje, o tai padarė tvarką chemijos moksle.
Tolesni rubidžio tyrimai parodė, kad šis elementas turi daug įdomių ir vertingų savybių. Čia apžvelgsime būdingiausius ir svarbiausius iš jų.
Bendrosios cheminio elemento charakteristikos
Rubidio atominis skaičius yra 37, tai yra, jo atomuose branduolių sudėtis apima būtent tokį skaičių teigiamai įkrautų dalelių - protonų. Atitinkamaineutralus atomas turi 37 elektronus.
Elemento simbolis – Rb. Periodinėje sistemoje rubidis priskiriamas I grupės elementui, periodas yra penktas (trumpojo periodo lentelės variante jis priklauso pagrindiniam I grupės pogrupiui ir yra šeštoje eilėje). Tai šarminis metalas, minkšta, labai tirpi, sidabriškai b alta kristalinė medžiaga.
Atradimų istorija
Cheminio elemento rubidžio atradimo garbė priklauso dviem vokiečių mokslininkams – chemikui Robertui Bunsenui ir fizikui Gustavui Kirchhoffui, spektroskopinio medžiagos sudėties tyrimo metodo autoriams. Po to, kai 1860 m. panaudojus spektrinę analizę buvo atrastas cezis, mokslininkai tęsė tyrimus, o jau kitais metais tyrinėdami mineralinio lepidolito spektrą aptiko dvi neidentifikuotas tamsiai raudonas linijas. Dėl būdingo stipriausių spektrinių linijų atspalvio, pagal kurį buvo galima nustatyti anksčiau nežinomo elemento egzistavimą, jis gavo savo pavadinimą: žodis rubidus iš lotynų kalbos išverstas kaip „raudonas, tamsiai raudonas“.
1863 m. Bunsenas pirmasis iš mineralinio š altinio vandens išskyrė metalinį rubidį, išgarindamas didelį tirpalo kiekį, atskirdamas kalio, cezio ir rubidžio druskas ir galiausiai suodžius redukuodamas metalą. Vėliau N. Beketovui pavyko išgauti rubidį iš jo hidroksido naudojant aliuminio miltelius.
Fizikinė elemento charakteristika
Rubidis yra lengvas metalas, jis turitankis 1,53g/cm3(esant nulinei temperatūrai). Formuoja kristalus su kubinėmis kūno centro grotelėmis. Rubidis tirpsta tik 39 °C temperatūroje, tai yra kambario temperatūroje, jo konsistencija jau artima pastos konsistencijai. Metalas verda 687 °C temperatūroje, o jo garai yra žalsvai mėlyni.
Rubidis yra paramagnetas. Kalbant apie laidumą, jis yra daugiau nei 8 kartus pranašesnis už gyvsidabrį 0 ° C temperatūroje ir beveik tiek pat kartų prastesnis už sidabrą. Kaip ir kiti šarminiai metalai, rubidis turi labai žemą fotoelektrinio poveikio slenkstį. Fotosrovei sužadinti pakanka ilgos bangos (tai yra žemo dažnio ir nešančios mažiau energijos) raudonos šviesos spindulių. Šiuo atžvilgiu jautrumu jį pranoksta tik cezis.
Izotopai
Nr. daug mažesnis kiekis - 27,8% - rubidžio-87. Jų atomų branduoliuose, be 37 protonų, yra atitinkamai 48 ir 50 neutronų. Lengvesnis izotopas yra stabilus, o rubidžio-87 pusinės eliminacijos laikas yra 49 milijardai metų.
Šiuo metu dirbtinai išgauta kelios dešimtys šio cheminio elemento radioaktyviųjų izotopų: nuo itin lengvo rubidžio-71 iki rubidžio-102, perkrauto neutronais. Dirbtinių izotopų pusinės eliminacijos laikas svyruoja nuo kelių mėnesių iki 30 nanosekundžių.
Pagrindinės cheminės savybės
Kaip minėta pirmiau, daugelyje cheminių elementų rubidis (pvz., natris, kalis, litis, cezis ir francis) priklauso šarminiams metalams. Jų atomų elektroninės konfigūracijos ypatumas, lemiantis chemines savybes, yra tik vieno elektrono buvimas išoriniame energijos lygyje. Šis elektronas lengvai palieka atomą, o metalo jonas tuo pačiu periodinėje lentelėje įgauna energetiškai palankią prieš jį esančio inertinio elemento elektroninę konfigūraciją. Rubidžio atveju tai yra kriptono konfigūracija.
Taigi rubidis, kaip ir kiti šarminiai metalai, turi ryškias redukcines savybes ir oksidacijos laipsnį +1. Šarminės savybės ryškėja didėjant atominiam svoriui, nes didėja ir atomo spindulys, atitinkamai susilpnėja ryšys tarp išorinio elektrono ir branduolio, o tai padidina cheminį aktyvumą. Todėl rubidis yra aktyvesnis nei litis, natris ir kalis, o cezis, savo ruožtu, yra aktyvesnis už rubidį.
Apibendrinant visa tai, kas išdėstyta pirmiau apie rubidį, elementą galima analizuoti, kaip parodyta toliau pateiktoje iliustracijoje.
Rubidžio sudaryti junginiai
Ore šis metalas dėl savo išskirtinio reaktyvumo smarkiai oksiduojasi, užsiliepsnodamas (liepsna yra violetinės rausvos spalvos); reakcijos metu susidaro superoksidas ir rubidžio peroksidas, pasižymintys stiprių oksidatorių savybėmis:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oksidas susidaro, jei deguonies patekimas į reakciją yra ribotas:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Tai geltona medžiaga, kuri reaguoja su vandeniu, rūgštimis ir rūgščių oksidais. Pirmuoju atveju susidaro vienas stipriausių šarmų - rubidžio hidroksidas, likusiais - druskos, pavyzdžiui, rubidžio sulfatas Rb2SO4, kurių dauguma yra tirpūs.
Dar smarkiau, lydimas sprogimo (kadangi ir rubidis, ir išsiskiriantis vandenilis akimirksniu užsiliepsnoja), metalas reaguoja su vandeniu, todėl susidaro rubidžio hidroksidas, itin agresyvus junginys:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidis yra cheminis elementas, kuris taip pat gali tiesiogiai reaguoti su daugeliu nemetalų – su fosforu, vandeniliu, anglimi, siliciu ir halogenais. Rubidžio halogenidai – RbF, RbCl, RbBr, RbI – lengvai tirpsta vandenyje ir kai kuriuose organiniuose tirpikliuose, pavyzdžiui, etanolyje arba skruzdžių rūgštyje. Metalo sąveika su siera (trinantis su sieros milteliais) vyksta sprogstamai, todėl susidaro sulfidas.
Yra ir blogai tirpių rubidžio junginių, tokių kaip perchloratas RbClO4, jie naudojami analitikoje šiam cheminiam elementui nustatyti.
Būti gamtoje
Rubidis nėra retas elementas. Jis randamas beveik visur, įtrauktas įdaugelio mineralų ir uolienų sudėtis, taip pat yra vandenyne, požeminiuose ir upių vandenyse. Žemės plutoje rubidžio kiekis pasiekia bendrą vario, cinko ir nikelio kiekį. Tačiau, skirtingai nei daugelis daug retesnių metalų, rubidis yra labai mikroelementas, jo koncentracija uolienoje yra labai maža ir jis nesudaro savo mineralų.
Mineralų sudėtyje rubidis visur lydi kalį. Didžiausia rubidžio koncentracija randama lepidolituose – mineraluose, kurie taip pat yra ličio ir cezio š altinis. Taigi rubidžio visada yra nedideliais kiekiais ten, kur randama kitų šarminių metalų.
Šiek tiek apie rubidžio naudojimą
Trumpas chemijos aprašymas. rubidžio elementą galima papildyti keliais žodžiais apie šio metalo ir jo junginių naudojimo sritis.
Rubidis naudojamas fotoelementų gamyboje, lazerinėse technologijose, yra kai kurių specialių lydinių, skirtų raketų technologijai, dalis. Chemijos pramonėje rubidžio druskos naudojamos dėl didelio katalizinio aktyvumo. Vienas iš dirbtinių izotopų, rubidis-86, naudojamas gama spindulių defektams aptikti ir, be to, farmacijos pramonėje vaistams sterilizuoti.
Kitas izotopas rubidis-87 naudojamas geochronologijoje, kur jis naudojamas seniausių uolienų amžiui nustatyti dėl labai ilgo pusėjimo trukmės (rubidžio-stroncio metodas).
Jei kelis dešimtmečiusNors anksčiau buvo manoma, kad rubidis yra cheminis elementas, kurio taikymo sritis vargu ar plėsis, dabar atsiranda naujų šio metalo perspektyvų, pavyzdžiui, katalizėje, aukštos temperatūros turbinų blokuose, specialioje optikoje ir kitose srityse. Taigi rubidis vaidina ir toliau vaidins svarbų vaidmenį šiuolaikinėse technologijose.
