In 1861 het die onlangs uitgevind fisiese metode vir die bestudering van stowwe - spektrale analise - weereens sy krag en betroubaarheid gedemonstreer, as 'n waarborg van 'n groot toekoms in wetenskap en tegnologie. Met sy hulp is die tweede voorheen onbekende chemiese element, rubidium, ontdek. Toe, met die ontdekking van die periodieke wet in 1869 deur D. I. Mendeleev, het rubidium saam met ander elemente sy plek in die tabel ingeneem, wat orde in die chemiese wetenskap gebring het.
Verdere studie van rubidium het getoon dat hierdie element 'n aantal interessante en waardevolle eienskappe het. Ons sal hier die mees kenmerkende en belangrikste van hulle oorweeg.
Algemene kenmerke van 'n chemiese element
Rubidium het 'n atoomgetal van 37, dit wil sê, in sy atome sluit die samestelling van die kerne net so 'n aantal positief gelaaide deeltjies - protone - in. Onderskeidelik'n neutrale atoom het 37 elektrone.
Elementsimbool - Rb. In die periodieke stelsel word rubidium geklassifiseer as 'n element van groep I, die periode is vyfde (in die kortperiode weergawe van die tabel behoort dit aan die hoofsubgroep van groep I en is dit in die sesde ry geleë). Dit is 'n alkalimetaal, is 'n sagte, baie smeltbare, silwerwit kristallyne stof.
Ontdekkinggeskiedenis
Die eer om die chemiese element rubidium te ontdek, behoort aan twee Duitse wetenskaplikes – chemikus Robert Bunsen en fisikus Gustav Kirchhoff, die skrywers van die spektroskopiese metode om die samestelling van materie te bestudeer. Nadat die gebruik van spektrale analise tot die ontdekking van sesium in 1860 gelei het, het die wetenskaplikes hul navorsing voortgesit, en die volgende jaar, toe hulle die spektrum van die mineraal lepidoliet bestudeer het, het hulle twee ongeïdentifiseerde donkerrooi lyne ontdek. Dit is te danke aan die kenmerkende skakering van die sterkste spektrale lyne, waardeur dit moontlik was om die bestaan van 'n voorheen onbekende element vas te stel, dat dit sy naam gekry het: die woord rubidus word uit Latyn vertaal as "karmosynrooi, donkerrooi."
In 1863 was Bunsen die eerste om metaalrubidium uit minerale fonteinwater te isoleer deur 'n groot hoeveelheid oplossing te verdamp, kalium-, sesium- en rubidiumsoute te skei, en uiteindelik die metaal met behulp van roet te verminder. Later het N. Beketov daarin geslaag om rubidium uit sy hidroksied te herwin met behulp van aluminiumpoeier.
Fisiese kenmerk van die element
Rubidium is 'n ligte metaal, dit hetdigtheid 1,53 g/cm3 (by nul temperatuur). Vorm kristalle met 'n kubieke liggaamsgesentreerde rooster. Rubidium smelt teen slegs 39 °C, dit wil sê by kamertemperatuur, die konsekwentheid daarvan is reeds naby aan pasta. Die metaal kook by 687 °C en sy dampe is groenerig-blou.
Rubidium is 'n paramagneet. In terme van geleidingsvermoë is dit meer as 8 keer beter as kwik by 0 ° C en is amper soveel keer minderwaardig as silwer. Soos ander alkalimetale, het rubidium 'n baie lae foto-elektriese effekdrempel. Om 'n fotostroom daarin op te wek, is langgolflengte (dit wil sê lae-frekwensie en wat minder energie dra) rooi ligstrale voldoende. In hierdie opsig oortref net sesium dit in sensitiwiteit.
Isotopes
Rubidium het 'n atoomgewig van 85,468. Dit kom in die natuur voor in die vorm van twee isotope wat verskil in die aantal neutrone in die kern: rubidium-85 maak die grootste deel uit (72,2%), en in 'n baie kleiner hoeveelheid - 27,8% - rubidium-87. Die kerne van hul atome bevat, benewens 37 protone, onderskeidelik 48 en 50 neutrone. Die ligter isotoop is stabiel, terwyl rubidium-87 'n groot halfleeftyd van 49 biljoen jaar het.
Op die oomblik is verskeie dosyne radioaktiewe isotope van hierdie chemiese element kunsmatig verkry: van ultraligte rubidium-71 tot rubidium-102 wat met neutrone oorlaai is. Die halfleeftye van kunsmatige isotope wissel van 'n paar maande tot 30 nanosekondes.
Basiese chemiese eienskappe
Soos hierbo genoem, in 'n reeks chemiese elemente, behoort rubidium (soos natrium, kalium, litium, sesium en frankium) aan alkalimetale. Die eienaardigheid van die elektroniese konfigurasie van hul atome, wat die chemiese eienskappe bepaal, is die teenwoordigheid van slegs een elektron op die eksterne energievlak. Hierdie elektron verlaat die atoom maklik, en die metaalioon verkry terselfdertyd 'n energeties gunstige elektroniese konfigurasie van die inerte element voor hom in die periodieke tabel. Vir rubidium is dit die kripton-konfigurasie.
Rubidium het dus, soos ander alkalimetale, uitgesproke verminderende eienskappe en 'n oksidasietoestand van +1. Alkaliese eienskappe word meer uitgesproke met toenemende atoomgewig, aangesien die radius van die atoom ook toeneem, en dienooreenkomstig word die binding tussen die buitenste elektron en die kern verswak, wat lei tot 'n toename in chemiese aktiwiteit. Daarom is rubidium meer aktief as litium, natrium en kalium, en sesium is op sy beurt meer aktief as rubidium.
Om al die bogenoemde oor rubidium op te som, kan die element ontleed word, soos in die illustrasie hieronder.
Verbindings gevorm deur rubidium
In die lug oksideer hierdie metaal, as gevolg van sy besonderse reaktiwiteit, hewig, met ontsteking (die vlam het 'n violet-pienk kleur); tydens die reaksie word superoksied en rubidiumperoksied gevorm, wat die eienskappe van sterk oksideermiddels vertoon:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oksied word gevorm as die toegang van suurstof tot die reaksie beperk is:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Dit is 'n geel stof wat met water, sure en suuroksiede reageer. In die eerste geval word een van die sterkste alkalieë gevorm - rubidiumhidroksied, in die res - soute, byvoorbeeld rubidiumsulfaat Rb2SO4, waarvan die meeste oplosbaar is.
Nog meer gewelddadig, gepaardgaande met 'n ontploffing (aangesien beide rubidium en die vrygestelde waterstof onmiddellik ontbrand), reageer die metaal met water, wat rubidiumhidroksied vorm, 'n uiters aggressiewe verbinding:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidium is 'n chemiese element wat ook direk met baie nie-metale kan reageer - met fosfor, waterstof, koolstof, silikon en halogene. Rubidiumhaliede - RbF, RbCl, RbBr, RbI - is maklik oplosbaar in water en in sommige organiese oplosmiddels, soos etanol of mieresuur. Die interaksie van metaal met swael (vryf met swaelpoeier) vind plofbaar plaas en lei tot die vorming van sulfied.
Daar is ook swak oplosbare verbindings van rubidium, soos perchloraat RbClO4, hulle word in ontledings gebruik om hierdie chemiese element te bepaal.
Being in die natuur
Rubidium is nie 'n seldsame element nie. Dit word byna oral gevind, ingesluit indie samestelling van baie minerale en gesteentes, en is ook vervat in die see, in ondergrondse en rivierwaters. In die aardkors bereik die inhoud van rubidium die totale waarde van die inhoud van koper, sink en nikkel. Maar, anders as baie baie skaarser metale, is rubidium 'n uiters spoorelement, sy konsentrasie in die rots is baie laag, en dit vorm nie sy eie minerale nie.
In die samestelling van minerale vergesel rubidium kalium oral. Die hoogste konsentrasie rubidium word gevind in lepidoliete, minerale wat ook dien as 'n bron van litium en sesium. Rubidium is dus altyd in klein hoeveelhede teenwoordig waar ander alkalimetale gevind word.
'n Bietjie oor die gebruik van rubidium
Kort beskrywing van chem. rubidium element kan aangevul word met 'n paar woorde oor die gebiede waarin hierdie metaal en sy verbindings gebruik word.
Rubidium word gebruik in die vervaardiging van fotoselle, in lasertegnologie, is deel van 'n paar spesiale legerings vir vuurpyltegnologie. In die chemiese industrie word rubidiumsoute gebruik as gevolg van hul hoë katalitiese aktiwiteit. Een van die kunsmatige isotope, rubidium-86, word gebruik in gammastraalfoutopsporing en boonop in die farmaseutiese industrie vir die sterilisasie van geneesmiddels.
Nog 'n isotoop, rubidium-87, word in geochronologie gebruik, waar dit gebruik word om die ouderdom van die oudste gesteentes te bepaal weens sy baie lang halfleeftyd (rubidium-strontium-metode).
As 'n paar dekadesTerwyl daar eens geglo is dat rubidium 'n chemiese element is waarvan die omvang waarskynlik nie sal uitbrei nie, kom nuwe vooruitsigte vir hierdie metaal nou na vore, byvoorbeeld in katalise, in hoëtemperatuurturbine-eenhede, in spesiale optika en in ander gebiede. Dus speel en sal rubidium 'n belangrike rol in moderne tegnologieë speel.
