К каким элементам относится рубидий. Знаешь как
(Rubidium) Rb, химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы. Щелочной элемент. Атомный номер 37, относительная атомная масса 85,4678. В природе встречается в виде смеси стабильного изотопа 85 Rb (72,15%) и радиоактивного изотопа 87 Rb (27,86%) с периодом полураспада 4,8 . 10 10 лет. Искусственно получено еще 26 радиоактивных изотопов рубидия с массовыми числами от 75 до 102 и периодами полураспада от 37 мс (рубидий-102) до 86 дней (рубидий-83).
Степень окисления +1.
Рубидий был открыт в 1861 немецкими учеными Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгоффом и стал одним из первых элементов, открытых методом спектроскопии, который был изобретен Бунзеном и Кирхгоффом в 1859. Название элемента отражает цвет наиболее яркой линии в его спектре (от латинского rubidus глубокий красный).
Изучая с помощью спектроскопа различные минералы, Бунзен и Кирхгофф заметили, что один из образцов лепидолита, присланный из Розены (Саксония), дает линии в красной области спектра. (Лепидолит минерал калия и лития, который имеет примерный состав K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH,F) 3 .) Эти линии не встречались в спектрах ни одного из известных веществ. Вскоре аналогичные темно-красные линии были обнаружены в спектре осадка, полученного после испарения воды из образцов, взятых из минеральных источников Шварцвальда. Однако содержание нового элемента в опробованных образцах было ничтожным, и чтобы извлечь мало-мальски ощутимые количества, Бунзену пришлось выпаривать свыше 40 м 3 минеральных вод. Из упаренного раствора он осадил смесь хлороплатинатов калия, рубидия и цезия. Для отделения рубидия от его ближайших родственников (и особенно от большого избытка калия) Бунзен подверг осадок многократной фракционированной кристаллизации и получил хлориды рубидия и цезия из наименее растворимой фракции и затем перевел их в карбонаты и тартраты (соли винной кислоты), что позволило еще лучше очистить рубидий и освободить его от основной массы цезия. Бунзену удалось получить не только отдельные соли рубидия, но и сам металл. Металлический рубидий был впервые получен при восстановлении сажей кислой соли гидротартрата рубидия.
Спустя четверть века русский химик Николай Николаевич Бекетов предложил другой способ получения металлического рубидия восстановлением его из гидроксида алюминиевым порошком. Он проводил этот процесс в железном цилиндре с газоотводной трубкой, которая соединялась со стеклянным резервуаром-холодильником. Цилиндр подогревался на газовой горелке, и в нем начиналась бурная реакция, сопровождавшаяся выделением водорода и возгонкой рубидия в холодильник. Как писал сам Бекетов, «рубидий гонится постепенно, стекая, как ртуть, и сохраняя даже свой металлический блеск вследствие того, что снаряд во время операции наполнен водородом».
Распространение рубидия в природе и его промышленное извлечение. Содержание рубидия в земной коре составляет 7,8·10 3 %. Это примерно столько же, как для никеля, меди и цинка. По распространенности в земной коре рубидий находится примерно на 20-м месте, однако в природе он находится в рассеянном состоянии, рубидий типичный рассеянный элемент. Собственные минералы рубидия неизвестны. Рубидий встречается вместе с другими щелочными элементами, он всегда сопутствует калию. Обнаружен в очень многих горных породах и минералах, найденных, в частности, в Северной Америке, Южной Африке и России, но его концентрация там крайне низка. Только лепидолиты содержат несколько больше рубидия, иногда 0,2%, а изредка и до 13% (в пересчете на Rb 2 О).
Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озер. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 100 мкг/л. В отдельных случаях содержание рубидия в воде выше: в Одесских лиманах оно оказалось равным 670 мкг/л, а в Каспийском море 5700 мкг/л. Повышенное содержание рубидия обнаружено и в некоторых минеральных источниках Бразилии.
Из морской воды рубидий перешел в калийные соляные отложения, главным образом, в карналлиты. В страссфуртских и соликамских карналлитах содержание рубидия колеблется в пределах от 0,037 до 0,15%. Минерал карналлит сложное химическое соединение, образованное хлоридами калия и магния с водой; его формула KCl·MgCl 2 ·6H 2 O. Рубидий дает соль аналогичного состава RbCl·MgCl 2 ·6H 2 O, причем обе соли калиевая и рубидиевая имеют одинаковое строение и образуют непрерывный ряд твердых растворов, кристаллизуясь совместно. Карналлит хорошо растворим в воде, потому вскрытие минерала не составляет большого труда. Сейчас разработаны и описаны в литературе рациональные и экономичные методы извлечения рубидия из карналлита, попутно с другими элементами.
Тем не менее, большую часть добываемого рубидия получают как побочный продукт при производстве лития из лепидолита. После выделения лития в виде карбоната или гидроксида рубидий осаждают из маточных растворов в виде смеси алюморубидиевых, алюмокалиевых и алюмоцезиевых квасцов MAl(SO 4) 2 ·12H 2 O (M = Rb, K, Cs). Смесь разделяют многократной перекристаллизацией. Рубидий выделяют и из отработанного электролита, получающегося при получении магния из карналлита. Из него рубидий выделяют сорбцией на осадках ферроцианидов железа или никеля. Затем ферроцианиды прокаливают и получают карбонат рубидия с примесями калия и цезия. При получении цезия из поллуцита рубидий извлекают из маточных растворов после осаждения Cs 3 . Можно извлекать рубидий и из технологических растворов, образующихся при получении глинозема из нефелина.
Для извлечения рубидия используют методы экстракции и ионообменной хроматографии. Соединения рубидия высокой чистоты получают с использованием полигалогенидов.
Значительную часть производимого рубидия выделяют в ходе получения лития, поэтому появление большого интереса к литию для использования его в термоядерных процессах в 1950-х привело к уведичению добычи лития, а, следовательно, и рубидия и поэтому соединения рубидия стали более доступными.
Рубидий один из немногих химических элементов, ресурсы и возможности добычи которого больше, чем нынешние потребности в нем. Официальная статистика по производству и использованию рубидия и его соединений отсутствует. Считают, что годовое производство рубидия составляет около 5 т.
Рынок рубидия очень мал. Активная торговля металлом не ведется, и рыночной цены на него нет. Цены, установленные компаниями, торгующими рубидием и его соединениями, различаются в десятки раз.
Характеристика простого вещества, промышленное получение и применение металлического рубидия. Рубидий мягкий серебристо-белый металл. При обычной температуре он имеет почти пастообразную консистенцию. Плавится рубидий при 39,32° С, кипит при 687,2° С. Пары рубидия окрашены в зеленовато-синий цвет.
Рубидий обладает высокой реакционной способностью. На воздухе он мгновенно окисляется и воспламеняется, образуя надпероксид RbO 2 (с примесью пероксида Rb 2 O 2):
Rb + O 2 = RbO 2 , 2Rb + O 2 = Rb 2 O 2
С водой рубидий реагирует со взрывом c образованием гидроксида RbOH и выделением водорода: 2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2 .
Рубидий непосредственно соединяется с большинством неметаллов. Однако с азотом он в обычных условиях не взаимодействует. Нитрид рубидия Rb 3 N образуется при пропускании в жидком азоте электрического разряда между электродами, изготовленными из рубидия.
Рубидий восстанавливает оксиды до простых веществ. Он реагирует со всеми кислотами с образованием соответствующих солей, а со спиртами дает алкоголяты:
2Rb + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ORb + H 2
Рубидий растворяется в жидком аммиаке, при этом получаются синие растворы, содержащие сольватированные электроны и обладающие электронной проводимостью.
Со многими металлами рубидий образует сплавы и интерметаллические соединения. Соединение RbAu, в котором связь между металлами имеет частично ионный характер, является полупроводником.
Металлический рубидий получают, в основном, восстановлением соединений рубидия (обычно галогенидов), кальцием или магнием:
2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl 2
Rb 2 CO 3 + 3Mg = 2Rb + 3MgO + C
Реакцию галогенида рубидия с магнием или кальцием проводят при 600800° С и 0,1 Па. Продукт очищают от примесей ректификацией и вакуумной дистилляцией.
Можно получить рубидий электрохимическим способом из расплава галогенида рубидия на жидком свинцовом катоде. Из образовавшегося свинцово-рубидиевого сплава рубидий выделяют дистилляцией в вакууме.
В небольших количествах рубидий получают восстановлением хромата рубидия Rb 2 CrO 4 порошком циркония или кремния, а рубидий высокой чистоты путем медленного термического разложения азида рубидия RbN 3 в вакууме при 390395° С.
Металлический рубидий компонент материала катодов для фотоэлементов и фотоэлектрических умножителей, хотя по чувствительности и диапазону действия рубидиевые фотокатоды уступают некоторым другим, в частности цезиевым. Он входит в состав смазочных композиций, используемых в реактивной и космической технике. Пары рубидия используют в разрядных электрических трубках.
Металлический рубидий является компонентом катализаторов (его наносят на активную окись алюминия, силикагель, металлургический шлак) доокисления органических примесей в ходе производства фталевого ангидрида, а также процесса получения циклогексана из бензола. В его присутствии реакция идет при более низких температурах и давлениях, чем при активации катализаторов натрием или калием, и ему почти не мешают «смертельные» для обычных катализаторов яды вещества, содержащие серу.
Рубидий опасен в обращении. Хранят его в ампулах из специального стекла в атмосфере аргона или в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного минерального масла.
Соединения рубидия. Рубидий образует соединения со всеми обычными анионами. Почти все соли рубидия хорошо растворимы в воде. Как и у калия мало растворимы соли Rb 2 SiF 6 , Rb 2 PtCl 6 .
Популярная библиотека химических элементов
. М., Наука, 1977
Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements
, Oxford: Butterworth, 1997
Найти "РУБИДИЙ " на
Рубидий – металл, имя которого напоминает название драгоценного камня . Минерал красный. Это оправдывает его имя, переводимое как «алый».
Рубидий же серебристо-серый. В чем подвох? В истории обнаружения металла. Его выделили из минерала .
Разложив камень по составным, химики «потеряли» 2,5% массы. Сначала, списали на испарившуюся при реакциях воду.
Потом, решили провести спектральный анализ. Обнаружилась линия темно-красного цвета.
Известные науки элементы такой не обладали. Так, в 1863-ем году и был открыт металл рубидий . Что человечеству удалось узнать о нем за полтора минувших столетия, расскажем далее.
Химические и физические свойства рубидия
Рубидий металлический образует кристаллы. Они напоминают кубы. Характерный для металлов просматривается лишь на срезе агрегатов.
Разрезать их не проблема, — материал мягкий, словно сыр. Это особенность большинства щелочных металлов, к коим относится и рубидий . Формула его характеризуется одним электроном на внешнем уровне.
Всего их 5. Неудивительно, что элемент является мощным восстановителем, активен в химическом плане. Отдаленный от ядра электрон легко замещается.
Так образуются все виды солей, к примеру, хлорид рубидия . Как и остальные соединения, он легко растворим в воде.
В природе выявлено два изотопа 37-го элемента . 85-ый атом рубидия стабилен, а вот 87-ой – радиоактивен, хоть и слабо.
После полного распада 87-ой изотоп преобразуется в стабильную разновидность . В искусственных условиях элемент рубидий дал 20 изотопов.
Все радиоактивные. Номера изотопов равны их атомной массе. Если она меньше 85-ти, испускаются лучи бета + .
Такой рубидий, зачастую, распадается за несколько минут, а порой, и секунд. Наиболее устойчив 81-ый изотоп.
Его полураспад составляет 4 часа. После, выделяется криптон. Это газ, тоже радиоактивный.
Если металл входит в соединения с другими, то всегда одновалентен, то есть образует лишь одну химическую связь с другим атомом.
Степень окисления при этом равна +1. Оксид рубидия образуется лишь в условиях нехватки кислорода.
Если же его достаточно, идет бурная реакция, итогом которой становится пероксид и надпероксид 37-го элемента.
В кислородной среде щелочной металл рубидий загорается. В этом и заключается буйство реакции.
Еще опаснее сочетание с водой. Происходит взрыв. Осторожничать приходится и с карбидом рубидия.
Химический элемент в веществе способен самовоспламениться в углекислой среде. В воде соединение, как и чистый металл, взрывается.
Рубидий, при этом, сгорает. Остается лишь углерод. Он выделяется в виде угля. Так что, это один из способов добычи топлива.
Применение рубидия
Первое применение элементу нашла природа. Она заложила 1 миллиграмм металла в организм каждого человека.
Рубидий есть в костях, легких, головном мозге, женских яичниках, . 37-ой элемент выполняет роль антиаллергена, оказывает противовоспалительное действие, слегка затормаживает, успокаивая .
В крови рубидий, цвет спектральной черты которого сливается с тоном эритроцитов, борется со свободными радикалами.
Металл снижает и действие окислителей. Благодаря этому, клетки крови живут дольше и лучше функционируют. Повышается иммунитет, уровень гемоглобина.
Медики прописывают препараты рубидия в качестве болеутоляющих и снотворных.
Кроме этого, 37-ой элемент получают эпилептики. Врачи рассчитывают на тормозящее нервные импульсы действие препарата.
Рубидий выводится из организма вместе с мочой. Поэтому, требуется восполнение. Суточная норма потребления элемента – 1-2 миллиграмма.
Получить их можно, употребляя бобовые, злаки, орехи, белые грибы, почти все фрукты и ягоды, особенно, черную смородину.
Вне организма рубидий присутствует в телевизионных трубках, устройствах, воспроизводящих оптические фонограммы и в фотокатодах.
Причина – фотоэффект. На него 37-ой элемент способен благодаря быстрой потере электронов под действием света.
Аналогично поведение цезия. Рубидий соперничает с ним за место на рынке фотоэлементов.
Фторид рубидия , как и прочие соли элемента, закладывают в топливные элементы. Соединения 37-го металла служит в них электролитом.
Электролитом является, так же, гидроксид рубидия . Он рекомендован для низкотемпературных химически источников тока.
Убыстрить его течение 37-ой элемент способен в качестве добавки к раствору гидроксида .
В роли катализатора выступает уже карбонат рубидия . Его закупают для производства синтетической нефти. Ее называют синтолом.
Специальные катализаторы с рубидием запатентованы для синтеза высших спиртов, стирола и бутадеина.
Нитрат рубидия признан средством для калибровки калориметров. Это приборы, замеряющие количество теплоты.
Техника засекает и ее выделение, и поглощение при различных химических, физических, биологических процессах.
Не обходится без рубидия и атомная промышленность. 37-ой элемент числится в составе металлических теплоносителей.
Они заключены в ядерных реакторах. Есть рубидий и в вакуумных радиолампах. Металл формирует положительные ионы на их нитях накаливания.
В космической отрасли металлический рубидий входит в состав смесей для смазки. Обнаружить 37-ой элемент можно даже в термометрах.
Речь не о ртутных образцах, а о моделях для измерения повышенных температур до 400-от градусов Цельсия. В таких термометрах находится смесь хлоридов и рубидия.
Электронная отрасль использует пары щелочного металла. С ними, в частности, связано изготовление высокочувствительных магнитометров. Ими пользуются при космических исследованиях и геофизических изыскания.
Добыча рубидия
Рубидий – рассеянный элемент. Это усложняет разработку солидных запасов. По распространенности в земной коре металл занимает 20-е место.
Однако, у него нет собственных минералов и руд, то есть пород, в которых рубидий является основой.
В том же лепидолите, из которого элемент когда-то выделили, он присутствует лишь в качестве примеси.
Искать рубидий приходится попутно с другими щелочными металлами. Можно использовать и морскую воду. В ней растворены соли 37-го элемента. Но, пока, этот ресурс не разрабатывается.
Промышленное получение рубидия – это выделение из электролита, оставшегося после производства магния. Его добывают из карналлита.
Остается осадок из ферроцианидов, железа и . Рубидий скрыт в первых. Ферроцианиды прокаливают, получая карбонат 37-го металла. Он загрязнен цезием и калием. Остается провести очистку.
Немало рубидия извлекают на производстве лития. После его выделения, 37-ой элемент осаждают из маточных растворов.
Итог операции – алюморубидиевые квасцы. После их многократной перекристаллизации удается разделить составляющие.
Поскольку с 50-ых годов прошлого века производство резко увеличилось, увеличилось и предложение на рубидий.
Он перестал быть дорогостоящим дефицитом. Узнаем, во сколько оценивают металл современники.
Цена рубидия
В России рубидий производят на Заводе редких металлов. Предприятие находится в Новосибирской области, реализует упаковки по 30 граммов и 1-му килограмму.
За последний объем придется выложить около 400 000 рублей. Частные продавцы предлагают рубидий, разделенный по граммам.
За один просят, как правило, 5-6 долларов США. Вот и посчитайте. При этом, раньше цены на 37-ой элемент были еще выше.
Но, рекордсменом рубидий, все же, не являлся. Передовик – калифорний. Это самый редкий и самый дорогой металл.
Стоимость грамма превышает 6 000 000 долларов. В сравнении с этим ценником, запросы поставщиков за рубидий кажутся незначительными.
Кстати, кроме Новосибирского завода 37-ым элементом торгует и Сервермед из Мурманской области.
Элемент рубидий представляет собой щелочной металл белого цвета с металлическим блеском (см. фото). Легко поддается плавке, этот процесс происходит при температуре всего 39°С. По всем своим характеристикам, элемент схож с калием и натрием. Название Rubidium – лат. темно-красный было ему присвоено не за природную окраску. Немецкие ученые Бунзен и Кирхгоф исследовали новое вещество в спектрографе, и заметили красные линии.
Рубидий очень активный элемент, но его характерной особенностью является то, что большинство реакций проходит со взрывом, и горение сопровождается ярким фиолетовым пламенем. Подобным образом происходит взаимодействие со всеми известными элементами, вне зависимости от их природы (металл-неметалл). Хранят его в сосудах с сухим керосином или в вакууме. Кроме того, что он активный, рубидий еще и является радиоактивным элементом, постепенно превращающимся в стронций.
Это вещество, по своей природе, очень уникально. Под воздействием света оно становится источником электрического тока. Такое явление названо фотоэффектом, и позволяет использовать элемент для изготовления фотоэлементов, применяющихся в кинематографе, телевидении, в дистанционном управлении автоматикой. Рубидий оценен очень высоко, и поэтому употребление достаточно мало (несколько десятков килограмм в год).
Также его применяют в изготовлении измерительных приборов, в качестве составляющих смазок для ракетной и космической техники, работающей в условиях вакуума, в рентгеновском оборудовании. Именно благодаря содержанию рубидия и стронция в породах геологам удается определить их возраст.
В природе рубидий достаточно распространен, но лишь в виде примесей. Его соли часто встречаются в минеральных источниках и в вулканических породах.
Действие рубидия и его биологическая роль
Действие макроэлемента на биологический организм связано с его концентрацией в определенных органах: костные ткани, легкие, головной мозг, яичники. Усвоение его из пищи происходит в желудочно-кишечном тракте, и выводится он с природными выделениями.
Ученые еще недостаточно изучили воздействие элемента на человека, но без сомнений, он играет немалую роль в организме и оказывает такое влияние:
- может в некоторой мере заменять калий и выполнять его роль в активации ферментов;
- оказывает антигистаминное воздействие (борется с воздействием аллергенов);
- ослабляет воспалительные процессы в клетках и организме в целом;
- восстанавливает баланс центральной нервной системы, оказывает успокаивающее воздействие.
Сегодня ученые изучают влияние элемента на стимуляцию кровообращения и употребление этих свойств для лечения гипотонии. Еще известный врач С. Боткин в 1898 году заметил, что хлорид рубидия способен повысить давление в артериях и связал это с процессом сужения сосудов и активацией сердечно-сосудистой системы.
Также замечено, что микродозы элемента способны вызывать сопротивляемость эритроцитов вредному воздействию, и увеличивают массу гемоглобина в них. Это в свою очередь приводит к повышению иммунитета.
Чаще всего изучение рубидия идет в комплексе с цезием. Соли этих элементов помогают перенести гипоксию – недостаток кислорода.
Надеемся, что этот элемент откроет медицинскому и ученому миру еще немало своих уникальных способностей.
Суточная норма
Суточная норма макроэлемента для взрослого человека составляет приблизительно 1-2 мг. Он довольно быстро усваивается организмом – уже через 1-1,5 часа можно найти его содержание в крови. Всего в тканях и органах человека содержится около 1 грамма рубидия.
Дефицит химического элемента в организме
Недостаток макроэлемента и его воздействие на организм человека практически не исследован. Опыты проводились только на животных и их реакция была такова:
- снижение аппетита, и даже полный отказ от еды;
- задержка роста, медленное развитие, укороченная продолжительность жизни;
- преждевременные роды, выкидыши;
- отклонения в развитии плода и снижение рождаемости.
Избыток рубидия
Переизбыток макроэлемента может вызывать опасные осложнения по той причине, что рубидий относится к той же категории ядовитых и токсичных элементов, что и мышьяк и серная кислота. Передозировки способны привести к нанесению большого вреда здоровью и даже к летальному исходу.
Причиной таких больших доз может послужить работа на предприятиях, где используются соединения вещества, которые проникают в организм с парами и пылью. Теоретически одной из причин может быть чрезмерное употребление элемента из пищи и воды.
Незначительное повышение уровня макроэлемента может привести к мигреням, бессоннице, заболеваниям и воспалениям легких и органов дыхания, частому сердцебиению (аритмии), кожным аллергическим заболеваниям и повышению уровня белков в моче. Если же отравление вызвано накоплением критических масс элемента, то последствия аналогичны тем, что вызываются дефицитом элемента: замедление роста и развития, сокращение срока жизни.
Опять уникальность? Положительный момент состоит в том, что для появления этих симптомов необходимо получать более 1000 мг ежедневно, а это уже очень сложно.
Лечение отравления проводится веществами, которые при реакции с токсинами образуют соединения, легко растворяющиеся в воде и выводящиеся почками. В основном это комплексообразователь на основе калия или натрия. Также применяют препараты, которые способы снимать характерные симптомы.
Каковы источники элемента?
Список продуктов, содержащих рубидий, в основном, состоит из растительной пищи. Вот самые основные из них: баклажаны, имбирь, картофель, свекла, томаты, чеснок, лук, грибы (шампиньоны и белый гриб), многие фрукты и сухофрукты, орехи (миндаль, грецкий и кедровый, фундук, фисташки), семена подсолнечника, злаки, бобовые. Самое большое количество наш организм получает с чаем и кофе (около 40% от всего количества) и минеральной водой в зависимости от происхождения.
Этот элемент способен накапливаться в живых тканях, особенно в морских организмов. Поэтому употребление морепродуктов поможет получить необходимое количество рубидия.
Показания к назначению
Показания к назначению макроэлемента исходят из природы воздействия на организм человека. Основное его медикаментозное назначение – это лечение расстройств нервной системы. Еще 100 лет назад его активно применяли для избавления от эпилепсии. Сегодня его применяют в качестве нейротропного препарата для укрепления нервной системы.
Также он может быть необходимым при лечении аллергических заболеваний, при слабости мышц, анемии.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Рубидий - тридцать седьмой элемент Периодической таблицы. Обозначение - Rb от латинского «rubidium». Расположен в пятом периоде, IA группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 37.
В виде простого вещества представляет собой белый (рис. 1), мягкий, весьма низкоплавкий (температура плавления равна 39,3°С) металл. Пар рубидия окрашен в зеленовато-синий цвет. Растворяется в жидком аммиаке с образованием темно-синего раствора. Чрезвычайно реакционноспособный; сильнейший восстановитель. Энергично реагирует с кислородом воздуха и водой (идет воспламенение металла и выделяющегося водорода), разбавленными кислотами,неметаллами, аммиаком, сероводородом. Не реагирует с азотом. Хорошо сохраняется лишь под слоем парафинового или вазелинового масла. С ртутью образует амальгаму. Окрашивает пламя газовой горелки в фиолетовый цвет.
Рис. 1. Рубидий. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса рубидия
Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Поскольку в свободном состоянии рубидий существует в виде одноатомных молекул Rb, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 85,4678.
Изотопы рубидия
Известно, что в природе рубидий может находиться в виде двух стабильных изотопов 85 Rb (72,2%) и 87 Rb (27,8%). Их массовые числа равны 85 и 87 соответственно. Ядро атома изотопа рубидия 85 Rb содержит тридцать семь протонов и сорок восемь нейтронов, а изотопа 85 Rb - столько же протонов и пятьдесят нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные изотопы рубидия с массовыми числами от 71-го до 102-х, а также шестнадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 86 Rb с периодом полураспада равным 18,642 суток.
Ионы рубидия
На внешнем энергетическом уровне атома рубидия имеется один электрон, который является валентным:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 .
В результате химического взаимодействия рубидий отдает свой валентный электрон, т.е. является его донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Rb 0 -1e → Rb + .
Молекула и атом рубидия
В свободном состоянии рубидий существует в виде одноатомных молекул Rb. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу рубидия:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | Сплав состоит из рубидия и ещё одного щелочного металла. При взаимодействии 4,6 г сплава с водой получено 2,241 л водорода (н.у.). Какой металл является вторым компонентом сплава? Каковы массовые доли (%) компонентов сплава? |
Решение | К щелочным металлам относятся литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Все щелочные металлы взаимодействуют с водой по следующей схеме:
2Me + 2H 2 O = 2MeOH + H 2 -. Найдем суммарное количество вещества выделившегося водорода: n(H 2) = V(H 2) / V m ; n(H 2) = 2,241 / 22,4 = 0,1 моль. Согласно уравнению реакции n(H 2) :n(Me) = 1:2, значит n(Me) = 2×n(H 2) = 2×0,1 = 0,2 моль. Средняя молярная масса вещества рассчитывается как: M = 4,6 / 0,2 = 23 г/моль, что соответствует относительной атомной массе натрия. Следовательно, вторым компонентом смеси должен быть щелочной металл с Ar< 23. Это литий. Сплав состоит из рубидия и лития. Известно, что n(Li) + n(Rb) = 0,2 моль; а m(Li) + m(Rb) = 4,6 г. Примем за «х» количество моль лития, тогда число моль рубидия будет равно (0,2-х). Решим уравнение: х×7 + (0,2-х)×85 = 4,6; 7х + 17 - 85х = 4,6; Значит количество вещества лития равно 0,16 моль, а рубидия - 0,04 моль. Тогда масса каждого из элементов равна 0,16×7=1,12 г - лития и 0,04×85=3,4 г. А массовые доли элементов в сплаве составляют: w(Li) = m(Li) / m alloy × 100% = 1,12 / 4,6 × 100% = 24%. w(Rb) = m(Rb) / m alloy × 100% = 3,4 / 4,6 × 100% = 76%. |
Ответ | Массовая доля лития равна 24%, рубидия - 76%. |
РУБИДИЙ, Rb (а. rubidium; н. Rubidium; ф. rubidium; и. rubidio), — химический элемент I группы периодической системы Менделеева , атомный номер 37, атомная масса 85,4678; относится к щелочным металлам. В природе встречается в виде смеси двух стабильных изотопов: 85 Rb (72,15%) и 87 Rb (27,85%), последний радиоактивен и, испуская b-частицу, превращается в стабильный изотоп 87 Sr. Известно также 19 искусственных изотопов рубидия.
Открыт немецкими учёными Р. Бунзеном и Г. Кирхгофом в 1861 при спектральном исследовании осадка, выпаренного из минеральных вод Шварцвальда. Название элементу учёные дали по цвету наиболее характерных красных линий его спектра (от лат. rubidus — красный). Металлический рубидий впервые получен Р. Бунзеном в 1863.
Свойства рубидия
Рубидий — мягкий серебристо-белый металл; кристаллическая решётка кубическая, объёмноцентрированная: а = 0,57 нм. Плотность 1525 кг/м 3 ; t плавления 39,47°С; t кипения 685°С; теплопроводность l 22,2 Вт/(м.К); теплоёмкость Ср0 31,09 Дж/(моль.К). Удельное электрическое сопротивление 11,6.10 -6 Ом.см, температурный коэффициент линейного расширения 90.10 -6 К -1 .
Степень окисления +1. Мгновенно воспламеняется на воздухе, с кислородом рубидий соединяется бурно, давая пероксид рубидия (Rb 2 О 2) и надпероксид рубидия (RbО 2). С водой рубидий реагирует со взрывом , при этом выделяется водород и образуется раствор гидроксида рубидия (RbOH), который по своим свойствам похож на гидроксиды щелочных металлов. Рубидий реагирует со всеми неорганическими кислотами. Почти все соединения рубидия хорошо растворяются в воде.
Рубидий в природе
Рубидий в рассеянном состоянии довольно широко распространён в природе, однако, несмотря на относительно высокое содержание в земной коре (1,5 .10 -2 %, т.е. больше, чем меди , цинка и других элементов), рубидий не образует собственных минералов . В качестве изоморфной примеси рубидий входит в минералы других щелочных металлов и прежде всего калия . По сравнению с калием рубидий концентрируется в минералах более поздних стадий дифференциации. К числу богатых рубидием минералов относятся минералы-концентраторы: поллуцит , лепидолит , циннвальдит , амазонит , биотит . Среднее содержание рубидия в горных породах увеличивается в ряду от основных к кислым от 0,1.10 -4 до 1,7.10 -4 г/т. Относительно высокая концентрация рубидия наблюдается в минералах низкотемпературных пегматитовых жил (до 1-3% рубидий). Основные промышленные запасы рубидия сконцентрированы в