Nel 1861, il metodo fisico recentemente inventato per lo studio delle sostanze - l'analisi spettrale - ha dimostrato ancora una volta la sua potenza e affidabilità, a garanzia di un grande futuro nella scienza e nella tecnologia. Con il suo aiuto è stato scoperto il secondo elemento chimico precedentemente sconosciuto, il rubidio. Poi, con la scoperta della legge periodica nel 1869 da parte di D. I. Mendeleev, il rubidio, insieme ad altri elementi, prese il suo posto nella tavola, che mise ordine nella scienza chimica.
Ulteriori studi sul rubidio hanno mostrato che questo elemento ha una serie di proprietà interessanti e preziose. Considereremo qui il più caratteristico e importante di loro.
Caratteristiche generali di un elemento chimico
Il rubidio ha un numero atomico di 37, cioè, nei suoi atomi, la composizione dei nuclei include proprio un tale numero di particelle cariche positivamente - i protoni. Rispettivamenteun atomo neutro ha 37 elettroni.
Simbolo elemento - Rb. Nel sistema periodico, il rubidio è classificato come elemento del gruppo I, il periodo è quinto (nella versione a breve periodo della tabella, appartiene al sottogruppo principale del gruppo I e si trova nella sesta riga). È un metallo alcalino, è una sostanza cristallina soffice, molto fusibile, bianco-argento.
Cronologia delle scoperte
L'onore di scoprire l'elemento chimico rubidio appartiene a due scienziati tedeschi: il chimico Robert Bunsen e il fisico Gustav Kirchhoff, gli autori del metodo spettroscopico per studiare la composizione della materia. Dopo che l'uso dell'analisi spettrale portò alla scoperta del cesio nel 1860, gli scienziati continuarono la loro ricerca e l'anno successivo, studiando lo spettro del minerale lepidolite, scoprirono due linee rosso scuro non identificate. È grazie alla caratteristica tonalità delle righe spettrali più forti, con cui è stato possibile stabilire l'esistenza di un elemento precedentemente sconosciuto, che ha preso il nome: la parola rubidus è tradotta dal latino come "cremisi, rosso scuro".
Nel 1863, Bunsen fu il primo a isolare il rubidio metallico dall'acqua minerale di sorgente facendo evaporare una grande quantità di soluzione, separando i sali di potassio, cesio e rubidio e infine riducendo il metallo usando la fuliggine. Successivamente, N. Beketov riuscì a recuperare il rubidio dal suo idrossido usando polvere di alluminio.
Caratteristiche fisiche dell'elemento
Il rubidio è un metallo leggero, sìdensità 1,53 g/cm3 (a temperatura zero). Forma cristalli con un reticolo cubico centrato sul corpo. Il rubidio fonde a soli 39 °C, cioè a temperatura ambiente, la sua consistenza è già quasi pastosa. Il metallo bolle a 687 °C ei suoi vapori sono blu-verdastri.
Rubidium è un paramagnete. In termini di conducibilità, è più di 8 volte superiore al mercurio a 0 ° C ed è quasi altrettante volte inferiore all'argento. Come altri metalli alcalini, il rubidio ha una soglia di effetto fotoelettrico molto bassa. Per eccitare una fotocorrente al suo interno, sono sufficienti raggi di luce rossa a lunghezza d'onda lunga (cioè a bassa frequenza e che trasportano meno energia). Sotto questo aspetto, solo il cesio lo supera in sensibilità.
Isotopi
Il rubidio ha un peso atomico di 85,468. Si presenta in natura sotto forma di due isotopi che differiscono per il numero di neutroni nel nucleo: il rubidio-85 costituisce la proporzione maggiore (72,2%) e in un importo molto più piccolo - 27,8% - rubidio-87. I nuclei dei loro atomi, oltre a 37 protoni, contengono rispettivamente 48 e 50 neutroni. L'isotopo più leggero è stabile, mentre il rubidio-87 ha un'enorme emivita di 49 miliardi di anni.
Al momento, sono state ottenute artificialmente diverse dozzine di isotopi radioattivi di questo elemento chimico: dal rubidio-71 ultraleggero al rubidio-102 sovraccarico di neutroni. L'emivita degli isotopi artificiali varia da pochi mesi a 30 nanosecondi.
Proprietà chimiche di base
Come notato sopra, in una serie di elementi chimici, il rubidio (come sodio, potassio, litio, cesio e francio) appartiene ai metalli alcalini. La particolarità della configurazione elettronica dei loro atomi, che ne determina le proprietà chimiche, è la presenza di un solo elettrone a livello di energia esterna. Questo elettrone lascia facilmente l'atomo e lo ione metallico allo stesso tempo acquisisce una configurazione elettronica energeticamente favorevole dell'elemento inerte di fronte ad esso nella tavola periodica. Per il rubidio, questa è la configurazione krypton.
Così, il rubidio, come altri metalli alcalini, ha spiccate proprietà riducenti e uno stato di ossidazione di +1. Le proprietà alcaline sono più pronunciate con l'aumento del peso atomico, poiché aumenta anche il raggio dell'atomo e, di conseguenza, il legame tra l'elettrone esterno e il nucleo si indebolisce, il che porta ad un aumento dell'attività chimica. Pertanto, il rubidio è più attivo del litio, del sodio e del potassio e il cesio, a sua volta, è più attivo del rubidio.
Riassumendo tutto quanto sopra sul rubidio, l'elemento può essere analizzato, come nell'illustrazione qui sotto.
Composti formati da rubidio
Nell'aria, questo metallo, per la sua eccezionale reattività, si ossida violentemente, con accensione (la fiamma ha un colore viola-rosato); durante la reazione si formano superossido e perossido di rubidio, che esibiscono le proprietà di forti agenti ossidanti:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Si forma ossido se l'accesso dell'ossigeno alla reazione è limitato:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Questa è una sostanza gialla che reagisce con acqua, acidi e ossidi acidi. Nel primo caso si forma uno degli alcali più forti - idrossido di rubidio, nel resto - sali, ad esempio solfato di rubidio Rb2SO4, la maggior parte dei quali sono solubili.
Ancora più violentemente, accompagnato da un'esplosione (poiché sia il rubidio che l'idrogeno rilasciato si accendono istantaneamente), il metallo reagisce con l'acqua, che forma idrossido di rubidio, un composto estremamente aggressivo:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Il rubidio è un elemento chimico che può anche reagire direttamente con molti non metalli: fosforo, idrogeno, carbonio, silicio e alogeni. Gli alogenuri di rubidio - RbF, RbCl, RbBr, RbI - sono facilmente solubili in acqua e in alcuni solventi organici, come l'etanolo o l'acido formico. L'interazione del metallo con lo zolfo (sfregamento con polvere di zolfo) avviene in modo esplosivo e porta alla formazione di solfuro.
Ci sono anche composti scarsamente solubili del rubidio, come il perclorato RbClO4, sono usati in analisi per determinare questo elemento chimico.
Essere nella natura
Il rubidio non è un elemento raro. Si trova quasi ovunque, incluso inla composizione di molti minerali e rocce, ed è contenuta anche nell'oceano, nelle acque sotterranee e fluviali. Nella crosta terrestre, il contenuto di rubidio raggiunge il valore totale del contenuto di rame, zinco e nichel. Tuttavia, a differenza di molti metalli molto più rari, il rubidio è un oligoelemento estremamente, la sua concentrazione nella roccia è molto bassa e non forma i propri minerali.
Nella composizione dei minerali, il rubidio accompagna ovunque il potassio. La più alta concentrazione di rubidio si trova nelle lepidoliti, minerali che fungono anche da fonte di litio e cesio. Quindi il rubidio è sempre presente in piccole quantità dove si trovano altri metalli alcalini.
Un po' sull'uso del rubidio
Breve descrizione della chimica. l'elemento rubidio può essere integrato con alcune parole sulle aree in cui vengono utilizzati questo metallo e i suoi composti.
Il rubidio viene utilizzato nella produzione di fotocellule, nella tecnologia laser, fa parte di alcune leghe speciali per la tecnologia missilistica. Nell'industria chimica vengono utilizzati sali di rubidio per la loro elevata attività catalitica. Uno degli isotopi artificiali, il rubidio-86, viene utilizzato nel rilevamento dei difetti dei raggi gamma e, inoltre, nell'industria farmaceutica per la sterilizzazione dei farmaci.
Un altro isotopo, il rubidio-87, viene utilizzato in geocronologia, dove viene utilizzato per determinare l'età delle rocce più antiche a causa della sua lunghissima emivita (metodo rubidio-stronzio).
Se diversi decenniMentre una volta si credeva che il rubidio fosse un elemento chimico la cui portata è improbabile che si espanda, ora stanno emergendo nuove prospettive per questo metallo, ad esempio nella catalisi, nelle turbine ad alta temperatura, nell'ottica speciale e in altri settori. Quindi il rubidio gioca e continuerà a svolgere un ruolo importante nelle moderne tecnologie.
