Что такое рубидий в химии

Рубидий как химический элемент таблицы Менделеева

Рубидий является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 37 и условным обозначением Rb. Рубидий представляет собой очень мягкий серебристо-белый металл из группы щелочных металлов.

Как был открыт Рубидий

Рубидий был открыт Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгофом в 1861 году в Гейдельберге (Германия). Этот химический элемент был обнаружен учеными в минерале лепидолите с помощью спектроскопии пламени. Из-за ярко-красных линий в его спектре излучения, они выбрали название, производное от латинского слова
rubidus, что означает «темно-красный».

Рубидий является второстепенным компонентом лепидолита. Немецкие ученые обработали 150 кг лепидолита, который содержит всего 0,24% монооксида рубидия Rb₂O. Калий и рубидий образуют нерастворимые соли с платинохлористоводородной кислотой, но эти соли имеют небольшую разницу в растворимости в горячей воде. Следовательно менее растворимый гексахлороплатинат рубидия может быть получен фракционной кристаллизацией.

После восстановления гексахлороплатината водородом в результате процесса было получено 0,51 грамм хлорида рубидия(RbCl), который использовался для дальнейших исследований. Бунзен и Кирхгоф начали свое первое крупномасштабное выделение соединений цезия и рубидия с 44 000 литров минеральной воды, что дало 7,3 грамма хлорида цезия и 9,2 грамма хлорида рубидия. Рубидий был вторым элементом (первым был цезий), который был открыт с помощью спектроскопии. Это произошло всего через год после изобретения спектроскопа Бунзеном и Кирхгофом.

Где и как добывают Рубидий

Добыча рубидия в год составляет порядка 2 — 3 тонн. Такое малое количество добычи объясняется тем, что применение этого металла не находит широкого распространения и минералов богатых этим химическим элементом не так уж и много. Существует несколько методов разделения рубидия, цезия и калия из квасцов. Фракционная кристаллизация является главным из них. Она заключается в обработке квасцов (Cs, Rb) Al(SO₄)₂·12H₂O. После 30 стадий очистки получается выделить чистый рубидий. Так же имеются сведения еще о двух методах получения. Речь идет о хлоростаннате и ферроцианидном процессе, но о применении этих процессов сведений нет.

В середине 50-х и 60-х годов основным источником получения рубидия был Алькарб, который является побочным продуктом получения калия. Алькарб содержал 21% рубидия, а остальное приходилось на цезий и калий. Сегодня рубидий добывают в основном как побочный продукт при получении цезия. Чистый рубидий получают из поллуцита. Основным источником рубидия является шахта Танко (Канада).

Распространенность Рубидия

Рубидий является 23 самым распространенным элементом в земной коре. Он распространен приблизительно так же как цинк и гораздо больше, чем медь. В естественных условиях его можно обнаружить в таких минералах как лейцит, поллуцит, карналлит и циннвальдит. Они все содержат до 0.1% рубидия. Самым главным коммерческим источником этого химического элемента является лепидолит. Он содержит от 0.3% до 3.5% рубидия. Так же его иногда обнаруживают в калиевых минералах и хлоридах калия в коммерчески важных количествах.

Морская вода содержит в среднем 125 мкг/л рубидия по сравнению с гораздо более высоким значением для калия 408 мг/л и гораздо более низким значением 0,3 мкг/л для цезия. Рубидий является 18-м элементом по содержанию в морской воде.

Применение Рубидия

Наиболее важным применением рубидия являются разработки и исследования в научной сфере и электронных приложениях. Так же рубидий иногда применяют в фейерверках, чтобы придать пурпурный цвет. Рубидий, особенно испаренный 87 Rb, является одним из наиболее часто используемых атомных частиц, используемых для >лазерного охлаждения и бозе-эйнштейновской конденсации. Его желательные особенности для этого применения включают легкую доступность недорогого диодного лазерного излучения с соответствующей длиной волны и умеренные температуры, необходимые для получения значительного давления пара.

Рубидий использовался для поляризации 3 He, создавая объемы намагниченного газа 3 He, причем ядерные спины выровнены, а не случайны. Пары рубидия оптически накачиваются лазером, и поляризованный Rb поляризует 3 He за счет сверхтонкого взаимодействия. Такие спин-поляризованные ячейки 3 He полезны для измерений поляризации нейтронов и для получения пучков поляризованных нейтронов для других целей.

Резонансный элемент в атомных часах использует сверхтонкую структуру энергетических уровней рубидия, а рубидий полезен для высокоточного отсчета времени. Он используется в качестве основного компонента вторичных эталонов частоты (рубидиевых генераторов) в передатчиках сотовых станций и другом электронном передающем, сетевом и испытательном оборудовании. Эти рубидиевые стандарты часто используются с GPS для создания «первичного стандарта частоты», который имеет большую точность и дешевле, чем цезиевые стандарты. Такие стандарты рубидия часто производятся серийно для телекоммуникационной отрасли.

Другие потенциальные или текущие применения рубидия включают рабочую жидкость в паровых турбинах, в качестве геттера в вакуумных трубках и в качестве компонента фотоэлемента. Рубидий также используется в качестве ингредиента в специальных типах стекла, в производстве супероксида путем сжигания в кислороде, при изучении каналов ионов калия в биологии и в качестве пара в атомных магнитометрах. В частности, 87 Rb используется с другими щелочными металлами при разработке магнитометров без спиновой релаксации (SERF).

Интересные факты

Интересных фактов связанных с рубидием достаточно много. Стоит начать с того, что рубидий является очень пожароопасным веществом. Он бурно реагирует с водой и способен вызвать пожар. Его хранят либо в сухом минеральном масле, либо в запечатанной стеклянной ампуле. Организм человека склонен рассматривать ионы Rb, как если бы они были ионами калия, и поэтому концентрирует рубидий во внутриклеточной жидкости организма (то есть внутри клеток).

Ионы не особенно токсичны. Человек весом 70 кг содержит в среднем 0,36 г рубидия, и увеличение этого значения от 50 до 100 раз не показало отрицательных эффектов у испытуемых. Биологический период полураспада рубидия в организме человека составляет 31 — 46 дней. Частичное замещение калия рубидием в организме человека возможно, но когда более 50% калия в мышечной ткани крыс было заменено рубидием — крысы погибли.

Источник

Рубидий: способы получения и химические свойства

Рубидий — это щелочной металл. Белый, мягкий, весьма легкоплавкий. Чрезвычайно реакционноспособный. Сильнейший восстановитель.

Относительная молекулярная масса M_r = 85,468; относительная плотность для твердого состояния d(т) = 1,532; относительная плотность для жидкого состояния d(ж) = 1, 472; t_пл = 39,3º C; t_кип = 696º C.

Способ получения

1. Рубидий получают в промышленности путем разложения гидрида рубидия при температуре выше 200º С, при этом образуются рубидий и водород :

2RbH = 2Rb + H₂

2. В результате электролиза жидкого гидроксида рубидия образуются рубидий, кислород и вода :

4RbOH → 4Rb + O₂↑ + 2H₂O

3. В результате разложения оксида рубидия при 400 — 550º С получается пероксид рубидия и рубидий:

4. Жидкий хлорид рубидия подвергают электролизу, в результате чего на выходе образуется рубидий и хлор:

2RbCl = 2Rb +Cl₂↑

Качественная реакция

Химические свойства

1.1. Рубидий легко реагирует с водородом при 300–350º C и повышенным давлением с образованием гидрида рубидия:

2Rb + H₂ = 2RbH

1.2. Рубидий сгорает в кислороде (воздухе) с образованием надпероксида рубидия:

а если сгоранием происходит в холодной среде, то образуется оксид рубидия:

2Rb + F₂ = 2RbF

2Rb + Cl₂ = 2RbCl

2Rb + Br₂ = 2RbBr

2Rb + I₂ = 2RbI

1.4. С серой рубидий реагирует при температуре 100–130º C с образованием сульфида рубидия:

2Rb + S = Rb₂S

2. Рубидий активно взаимодействует со сложными веществами:

2Rb 0 + 2 H₂ O = 2 Rb + OH + H₂ 0

2.2.1. Рубидий реагирует с разбавленной соляной кислотой, при этом образуются хлорид рубидия и водород :

2Rb + 2HCl = 2RbCl + H₂ ↑

2.2.2. При взаимодействии с разбавленной и холодной с ерной кислотой образуется сульфат рубидия, оксид серы (IV), осадок сера и вода:

2.2.3. Реагируя с разбавленной и холодной азотной кислотой рубидий образует нитрат рубидия, газ оксид азота (II), газ оксид азота (I), газ азот и воду:

2.2.4. В результате реакции насыщенной сероводородной кислоты и рубидия в бензоле образуется осадок гидросульфид рубидия и газ водород:

2Rb + 2H₂S = 2RbHS↓ + H₂↑

2.3. Рубидий может взаимодействовать с основаниями:

2.3.1. Рубидий взаимодействует с гидроксидом рубидия при температуре 400º С, при этом образуется оксид рубидия и водород:

2Rb + 2RbOH = 2Rb₂O + H₂

2.4. Рубидий вступает в реакцию с газом аммиаком при 40-60º С. В результате данной реакции образуется амид рубидия и водород:

2.5. Рубидий может вступать в реакцию с оксидами :

2.5.1. В результате взаимодействия рубидия и оксида кремния при температуре выше 300º С образуется силикат рубидия и кремний:

Источник

Рубидий

Руби́дий / Rubidium (Rb)
Атомный номер	37
Внешний вид	Мягкий, серебристо-белый, очень химически активный металл
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	85,4678 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	248 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	402,8 (4,17) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Kr] 5s 1
Химические свойства
Ковалентный радиус	216 пм
Радиус иона	(+1e)147 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	0,82
Электродный потенциал	0
Степени окисления	1
Термодинамические свойства
Плотность	1,532 г/см³
Удельная теплоёмкость	0,360 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	58,2 Вт/(м·K)
Температура плавления	312,2 K
Теплота плавления	2,20 кДж/моль
Температура кипения	961 K
Теплота испарения	75,8 кДж/моль
Молярный объём	55,9 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированая
Период решётки	5,590 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	n/a K

Содержание

История

Авторы открытия спектрального анализа (1859) — Бунзен и Кирхгофф — немедленно применили его в качестве вспомогательного метода при химическом анализе минералов и уже через год сообщили об открытии ими цезия. Продолжая исследования, они заинтересовались минералом лепидолитом (фторсиликат лития и алюминия) и, переработав 150 кг саксонского лепидолита, из фракции, содержащей щелочные металлы, выделили с помощью хлорплатиновой кислоты (H₂PtCl₆) двойные хлорплатинаты калия, цезия и рубидия. То обстоятельство, что калийные соли лучше растворяются в воде, чем рубидиевые и цезиевые, помогло исследователям отделить последние от калиевых солей. При спектроскопическом анализе остатка после удаления калия обнаружились две новые красные линии в красной части спектра. Эти линии Бунзен и Кирхгофф правильно отнесли к новому металлу, который назвали рубидием (лат. rubidus — красный) из-за цвета его спектральных линий. Получить рубидий в виде металла Бунзену удалось в 1863 г.

Происхождение названия

Название дано по цвету наиболее характерных красных линий спектра (от лат. rubidus — красный, тёмно-красный).

Получение

Физические свойства

Химические свойства

Применение

Применение рубидия многообразно и несмотря на то что по ряду своих областей применения он уступает своими важнейшими физическими характеристиками цезию, тем не менее этот редкий щелочной металл играет важную роль в современной технологии. Можно отметить следующие области применения рубидия: катализ, электронная промышленность, специальная оптика, атомная промышленность, медицина.

Рубидий используется не только в чистом виде, но и в виде ряда сплавов и химических соединений. Важно отметить что рубидий имеет очень хорошую и благоприятную сырьевую базу, но при этом положение в обеспеченности ресурсами гораздо более благоприятно нежели в случае с цезием и рубидий способен занять еще более важную роль например в катализе (где с успехом себя зарекомендовал).

Изотоп рубидий-86 широко используется в гамма-дефектоскопии, измерительной технике, а так же при стерилизации ряда важных лекарств и пищевых продуктов. Рубидий и его сплавы с цезием это весьма перспективный теплоноситель и рабочая среда для высокотемпературных турбоагрегатов (в этой связи рубидий и цезий в последние годы преобрели важное значение, и чрезвычайная дороговизна металлов уходит на второй план по отношению к возможностям резко увеличить КПД турбоагрегатов, а значит и снизить расходы топлива и загрязнение окружающей среды). Применяемые наиболее широко в качестве теплоносителей системы на основе рубидия это тройные сплавы:натрий-калий-рубидий, и натрий-рубидий-цезий.

В катализе рубидий используется как в органическом так и неорганическом синтезе. Каталитическая активность рубидия используется в основном для переработки нефти на ряд важных продуктов. Ацетат рубидия например используется для синтеза метанола и целого ряда высших спиртов из водяного газа, что в свою очередь чрезвычайно актуально в связи с подземной газификацией угля и производстве искусственного жидкого топлива для автомобилей и реактивного топлива. Ряд сплавов рубидия с теллуром обладают более высой чувствительностью в ультрафиолетовой области спектра чем соединения цезия, и в связи с этим он способен в этом случае составить конкуренцию цезию-133 как материал для фотопреобразователей. В составе специальных смазочных композиций (сплавов), рубидий применяется как высокоэффективная смазка в вакууме (ракетная и космическая техника).

Гидроксид рубидия применяется для приготовления электролита для низкотемпературных ХИТ а так же в качестве добавки к раствору гидроксида калия для улучшения его работоспособности при низких температурах и повышения электропроводности электролита. В гидридных топливных элементах находит применение металлический рубидий.

Хлорид рубидия в сплаве с хлоридом меди находит применение для измерения высоких температур (до 400°C).

Плазма рубидия находит применение для возбуждения лазерного излучения.

Хлорид рубидия применяется в топливных элементах в качестве электролита, то же можно сказать и о гидроксиде рубидия, который очень эффективен как электролит в топливных элементах, использующих прямое окисление угля.

Биологическая роль

Цезий и рубидий относят к малоизученым микроэлементам. Эти элементы находятся в окружающей среде и поступают в организм различными путями, в основном с пищей. Установлено их постоянное наличие в организме. Однако до сих пор эти элементы не считаются биотическими.

Рубидий и цезий найдены во всех исследованных органах млекопитающих и человека. Поступая в организм с пищей, они быстро всасываются из желудочно-кишечного тракта в кровь. Средний уровень рубидия в крови составляет 2,3—2,7 мг/л, причем его концентрация в эритроцитах почти в три раза выше, чем в плазме. Рубидий и цезий весьма равномерно распределяется в органах и тканях, причем, рубидий, в основном, накапливается в мышцах, а цезий поступает в кишечник и вновь реабсорбируется в нисходящих его отделах.

Известна роль рубидия и цезия в некоторых физиологических процессах. В настоящее время установлено стимулирующее влияние этих элементов на функции кровообращения и эффективность применения их солей при гипотониях различного происхождения. Исходя из выраженного гипертензивного и сосудосуживающего действия, соли цезия еще в 1888 г. впервые были применены С. С. Боткиным при нарушениях функции сердечно-сосудистой системы. В лаборатории И. П. Павлова С. С. Боткиным было установлено, что хлориды цезия и рубидия вызывают повышение артериального давления на длительное время и, что это действие связано, главным образом, с усилением сердечно-сосудистой деятельности и сужением периферических сосудов.

Установлено адреноблокирующее и симпатомиметическое действие солей цезия и рубидия на центральные и периферические адренореактивные структуры, которое особенно ярко выражено при подавлении тонуса симпатического отдела центральной нервной системы и дефиците катехоламинов. Солям этих металлов свойственен, главным образом, бета-адреностимулирующий эффект.

Соли рубидия и цезия оказывают влияние на неспецифические показатели иммунобиологической резистентности — они вызывают значительное увеличение титра комплемента, активности лизоцима, фагоцитарной активности лейкоцитов. Есть указание на стимулирующее влияние солей рубидия и цезия на функции кроветворных органов. В микродозах они вызывают стимуляцию эритро- и лейкопоэза (на 20—25 %), заметно повышают резистентность эритроцитов, увеличивают содержание гемоглобина в них.

Хлорид рубидия и хлорид цезия участвуют в газовом обмене, активируя деятельность окислительных ферментов, соли этих элементов повышают устойчивость организма к гипоксии.

Изотопы

Ссылки

Литература

af:Rubidium bg:Рубидий bs:Rubidijum ca:Rubidi co:Rubidiu cs:Rubidium cy:Rwbidiwm da:Rubidium de:Rubidium el:Ρουβίδιο en:Rubidium eo:Rubidio es:Rubidio et:Rubiidium fi:Rubidium fr:Rubidium gl:Rubidio (elemento) he:רובידיום hr:Rubidij hu:Rubídium id:Rubidium io:Rubidio is:Rúbidín it:Rubidio ja:ルビジウム jbo:xunsodna ko:루비듐 ku:Rûbîdyûm la:Rubidium lb:Rubidium lt:Rubidis lv:Rubīdijs nl:Rubidium nn:Rubidium no:Rubidium oc:Rubidi pl:Rubid pt:Rubídio ro:Rubidiu sh:Rubidijum simple:Rubidium sk:Rubídium sl:Rubidij sr:Рубидијум sv:Rubidium th:รูบิเดียม tr:Rubidyum ug:Rubidiy uk:Рубідій uz:Rubidiy wa:Rubidiom zh:铷

Источник

Рубидий

Название, символ, номерРубидий / Rubidium (Rb), 37Атомная масса
(молярная масса)85,4678(3) а. е. м. (г/моль)Электронная конфигурация[Kr] 5s 1Радиус атома248 пмКовалентный радиус216 пмРадиус иона(+1e)147 пмЭлектроотрицательность0,82 (шкала Полинга)Электродный потенциал−2,925Степени окисления0; +1Энергия ионизации
(первый электрон)402,8 (4,17) кДж/моль (эВ)Плотность (при н. у.)1,532 г/см³Температура плавления39,05 °CТемпература кипения688 °CУд. теплота плавления2,20 кДж/мольУд. теплота испарения75,8 кДж/мольМолярная теплоёмкость31,1 Дж/(K·моль)Молярный объём55,9 см³/мольСтруктура решёткикубическая объёмноцентрированаяПараметры решётки5,710 ÅТемпература Дебая56 KТеплопроводность(300 K) 58,2 Вт/(м·К)Номер CAS7440-17-7

Рубидий — элемент главной подгруппы первой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 37. Обозначается символом Rb (лат. Rubidium ). Простое вещество рубидий — мягкий легкоплавкий щелочной металл серебристо-белого цвета.

Металлический рубидий имеет сходство с металлическим калием и металлическим цезием по внешнему виду, мягкости и проводимости. Рубидий нельзя хранить на открытом воздухе, так как будет происходить сильно экзотермическая реакция, иногда даже приводящая к воспламенению металла. Рубидий является первым щелочным металлом в группе, плотность которого выше, чем у воды, поэтому он тонет, в отличие от металлов над ним в группе.

Содержание

История

В 1861 году немецкие учёные Роберт Вильгельм Бунзен и Густав Роберт Кирхгоф, изучая с помощью спектрального анализа природные алюмосиликаты, обнаружили в них новый элемент, впоследствии названный рубидием по цвету наиболее сильных линий спектра. Название, которое происходит от латинского слова rubidus, что означает «насыщенно красный».

Рубидий имел минимальную промышленную ценность до 1920-х годов. С тех пор наиболее важным применением рубидия являются исследования и разработки, главным образом в области химии и электроники. В 1995 году рубидий-87 был использован для получения конденсата Бозе-Эйнштейна, за который первооткрыватели Эрик Аллин Корнелл, Карл Виман и Вольфганг Кеттерле получили в 2001 году Нобелевскую премию по физике.

Обнаружение радиоактивности рубидия

Природная радиоактивность рубидия была открыта Кемпбеллом и Вудом в 1906 году с помощью ионизационного метода и подтверждена В. Стронгом в 1909 году с помощью фотоэмульсии. В 1930 году Л. В. Мысовский и Р. А. Эйхельбергер с помощью камеры Вильсона показали, что эта радиоактивность сопровождается испусканием бета-частиц. Позже было показано, что она обусловлена бета-распадом природного изотопа 87 Rb.

Происхождение названия

Название дано по цвету наиболее характерных красных линий спектра (от лат. rubidus — красный, тёмно-красный).

Нахождение в природе

Мировые ресурсы рубидия

Содержание рубидия в земной коре составляет 7,8⋅10 −3 %, что примерно равно суммарному содержанию никеля, меди и цинка. По распространённости в земной коре рубидий находится примерно на 23-м месте, примерно также распространённым как цинк, и более распространенным, чем медь. 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 0,3 %, а изредка и до 3,5 % (в пересчете на Rb₂O).

Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озёр. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 125 мкг/л, что меньше чем значение для калия — 408 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 перешёл 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·MgCl₂·6H₂O. Рубидий даёт соль аналогичного состава RbCl·MgCl₂·6H₂O, причём обе соли — калиевая и рубидиевая — имеют одинаковое строение и образуют непрерывный ряд твёрдых 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.

Месторождения

Минералы, содержащие рубидий (лепидолит, циннвальдит, поллуцит, амазонит), находятся на территории Германии, Чехии, Словакии, Намибии, Зимбабве, Туркмении и других странах.

В космосе

Аномально высокое содержание рубидия наблюдается в объектах Торна — Житков (состоящих из красного гиганта или сверхгиганта, внутри которого находится нейтронная звезда).

Получение

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 RbAl(SO₄)₂·12H₂O, KAl(SO₄)2·12H₂O, CsAl(SO₄)₂·12H₂O. Смесь разделяют многократной перекристаллизацией.

Рубидий также 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 Cs₃[Sb₂Cl₉]. Можно извлекать рубидий и из технологических растворов, образующихся при получении глинозёма 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 и в аккумуляторах в 2000-x привело к увеличению добычи лития, а, следовательно, и рубидия. Именно поэтому соединения рубидия стали более доступными.

Физические свойства

Рубидий образует серебристо-белые мягкие кристаллы, имеющие на свежем срезе металлический блеск. Твёрдость по Бринеллю 0,2 МН/м² (0,02 кгс/мм²).

Кристаллическая решётка рубидия кубическая объёмно-центрированная, а = 5,71 Å (при комнатной температуре).

Атомный радиус 2,48 Å, радиус иона Rb + 1,49 Å.

Плотность 1,525 г/см³ (0 °C), температура плавления 38,9 °C, температура кипения 703 °C.

Удельная теплоемкость 335,2 Дж/(кг·К) [0,08 кал/(г·°С)], термический коэффициент линейного расширения 9,0⋅10 −5 K −1 (при 0—38 °C), модуль упругости 2,4 ГН/м² (240 кгс/мм²), удельное объёмное электрическое сопротивление 11,29⋅10 −6 ом·см (при 20 °C); рубидий парамагнитен.

Химические свойства

Щелочной металл, крайне неустойчив на воздухе (реагирует с воздухом в присутствии следов воды с воспламенением). Образует все виды солей — большей частью легкорастворимые.

Соединения рубидия

Гидроксид рубидия RbOH — весьма агрессивное вещество к стеклу и другим конструкционным и контейнерным материалам, а расплавленный RbOH разрушает большинство металлов.

Применение

Хотя в ряде областей применения рубидий уступает цезию, этот редкий щелочной металл играет важную роль в современных технологиях. Можно отметить следующие основные области применения рубидия: катализ, электронная промышленность, специальная оптика, атомная промышленность, медицина (его соединения обладают нормотимическими свойствами).

Рубидий используется не только в чистом виде, но и в виде ряда сплавов и химических соединений. Он образует амальгамы с ртутью и сплавы с золотом, железом, цезием, натрием и калием, но не литием (хотя рубидий и литий находятся в одной группе). Рубидий имеет хорошую сырьевую базу, более благоприятную, чем для цезия. Область применения рубидия в связи с ростом его доступности расширяется.

Изотоп рубидий-86 широко используется в гамма-дефектоскопии, измерительной технике, а также при стерилизации лекарств и пищевых продуктов. Рубидий и его сплавы с цезием — это весьма перспективный теплоноситель и рабочая среда для высокотемпературных турбоагрегатов (в этой связи рубидий и цезий в последние годы приобрели важное значение, и чрезвычайная дороговизна металлов уходит на второй план по отношению к возможностям резко увеличить КПД турбоагрегатов, а значит, и снизить расходы топлива и загрязнение окружающей среды). Применяемые наиболее широко в качестве теплоносителей системы на основе рубидия — это тройные сплавы: натрий-калий-рубидий, и натрий-рубидий-цезий.

В катализе рубидий используется как в органическом, так и неорганическом синтезе. Каталитическая активность рубидия используется в основном для переработки нефти на ряд важных продуктов. Ацетат рубидия, например, используется для синтеза метанола и целого ряда высших спиртов из водяного газа, что актуально в связи с подземной газификацией угля и в производстве искусственного жидкого топлива для автомобилей и реактивного топлива. Ряд сплавов рубидия с теллуром обладают более высокой чувствительностью в ультрафиолетовой области спектра, чем соединения цезия, и в связи с этим он способен в этом случае составить конкуренцию цезию как материал для фотопреобразователей. В составе специальных смазочных композиций (сплавов) рубидий применяется как высокоэффективная смазка в вакууме (ракетная и космическая техника).

Гидроксид рубидия применяется для приготовления электролита для низкотемпературных химических источников тока, а также в качестве добавки к раствору гидроксида калия для улучшения его работоспособности при низких температурах и повышения электропроводности электролита. В гидридных топливных элементах находит применение металлический рубидий.

Хлорид рубидия в сплаве с хлоридом меди находит применение для измерения высоких температур (до 400 °C).

Пары рубидия используются как рабочее тело в лазерах, в частности, в рубидиевых атомных часах.

Хлорид рубидия применяется в топливных элементах в качестве электролита, то же можно сказать и о гидроксиде рубидия, который очень эффективен как электролит в топливных элементах, использующих прямое окисление угля.

Соединения рубидия иногда используются в фейерверках, чтобы придать им фиолетовый цвет.

Биологическая роль

Рубидий относится к элементам с недостаточно изученной биологической ролью. Обычно рубидий рассматривают совместно с цезием, поэтому их роль в организме человека изучается параллельно.

Рубидий в качестве микроэлемента

Метаболизм рубидия

Обмен рубидия в организме человека ещё не до конца изучен. Ежедневно в организм человека с пищей поступает до 1,5-4,0 мг рубидия. Через 60-90 минут при пероральном поступлении рубидия в организм, его можно обнаружить в крови. Средний уровень рубидия в крови составляет 2,3-2,7 мг/л.

Основные проявления дефицита рубидия в организме

Недостаточность рубидия изучена плохо. Его содержание ниже 250 мкг/л в корме у подопытных животных может привести к сокращению продолжительности жизни, снижению аппетита, задержан роста и развития, преждевременным родам, выкидышам.

Избыток рубидия

Меры предосторожности

Элементарный рубидий относится к потенциально токсичным химическим веществам. Опасен в обращении. Его, как правило, хранят в ампулах из стекла пирекс в атмосфере аргона или в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного масла (вазелинового, парафинового). Утилизируют рубидий обработкой остатков металла пентанолом.

Изотопы

В природе существуют два изотопа рубидия: стабильный 85 Rb (содержание в натуральной смеси: 72,2 %) и бета-радиоактивный 87 Rb (27,8 %). Период полураспада последнего равен 49,23 млрд лет (в 3 раза больше возраста Земли). Продукт распада — стабильный изотоп стронций-87. Постепенное накопление радиогенного стронция в минералах, содержащих рубидий, позволяет определять возраст этих минералов, измеряя содержание в них рубидия и стронция (см. Рубидий-стронциевый метод в геохронометрии). Благодаря радиоактивности 87 Rb природный рубидий обладает удельной активностью около 670 кБк/кг.

Искусственным путём получены 30 радиоактивных изотопов рубидия (в диапазоне массовых чисел от 71 до 102), не считая 16 возбуждённых изомерных состояний.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

H

He

2

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

3

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

4

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

6

Cs

Ba

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

7

Fr

Ra

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

8

Uue

Ubn

Ubu

Ubb

Ubt

Ubq

Ubp

Ubh

Ubs

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H₂,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Литий
Li
Атомный номер: 3
Атомная масса: 6,941
Темп. плавления: 453,85 К
Темп. кипения: 1615 К
Плотность: 0,534 г/см³
Электроотрицательность: 0,98

Натрий
Na
Атомный номер: 11
Атомная масса: 22,98976928
Темп. плавления: 371,15 К
Темп. кипения: 1156 К
Плотность: 0,97 г/см³
Электроотрицательность: 0,96

Калий
K
Атомный номер: 19
Атомная масса: 39,0983
Темп. плавления: 336,58 К
Темп. кипения: 1032 К
Плотность: 0,86 г/см³
Электроотрицательность: 0,82

Рубидий
Rb
Атомный номер: 37
Атомная масса: 85,4678
Темп. плавления: 312,79 К
Темп. кипения: 961 К
Плотность: 1,53 г/см³
Электроотрицательность: 0,82

Цезий
Cs
Атомный номер: 55
Атомная масса: 132,9054519
Темп. плавления: 301,59 К
Темп. кипения: 944 К
Плотность: 1,93 г/см³
Электроотрицательность: 0,79

Франций
Fr
Атомный номер: 87
Атомная масса: (223)
Темп. плавления:

950 К
Плотность: 1,87 г/см³
Электроотрицательность: 0,7

Источник