Рубидий
←  Криптон | Стронций  →
37 K ↑ Rb ↓ Cs 37 Rb
Внешний вид простого вещества
Образец рубидия
Свойства атома
Название, символ, номер	Руби?дий / Rubidium (Rb), 37
Группа , период , блок	1 (устар. IA), 5, s-элемент
Атомная масса ( молярная масса )	85,4678(3) [1]   а. е. м.  ( г / моль )
Электронная конфигурация	[Kr] 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1
Радиус атома	248 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	216  пм
Радиус иона	(+1e)147  пм
Электроотрицательность	0,82 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	?2,925
Степени окисления	?1, 0, +1
Энергия ионизации (первый электрон)	402,8 (4,17)  кДж / моль  ( эВ )
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у. )	1,532 г/см³
Температура плавления	312,2 К (39,05 °C)
Температура кипения	961,2 К (688,0 °C) [2]
Мол. теплота плавления	2,20 кДж/моль
Мол. теплота испарения	75,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	31,1 [3]  Дж/(K·моль)
Молярный объём	55,9  см ³/ моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	Кубическая объёмноцентрированая
Параметры решётки	5,710  A
Температура Дебая	56 [4]   K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 58,2 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-17-7
Эмиссионный спектр
Наиболее долгоживущие изотопы
Основная статья: Изотопы рубидия Изотоп Распростра- нённость Период полураспада Канал распада Продукт распада 83 Rb синт. 86,2 сут ЭЗ 83 Kr 84 Rb синт. 32,9 сут ЭЗ 84 Kr β + 84 Kr β ? 84 Sr 85 Rb 72,17% стабилен - - 86 Rb синт. 18,7 сут β ? 86 Sr 87 Rb 27,83% 4,88?10 10  лет β ? 87 Sr

Руби?дий ( химический символ  ? Rb, от лат.   Rubidium ) ? химический элемент 1-й группы (по устаревшей классификации  ? главной подгруппы первой группы, IA), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 37.

Простое вещество рубидий  ? мягкий легкоплавкий щелочной металл серебристо-белого цвета ^[5] .

В 1861 году немецкие учёные Роберт Бунзен и Густав 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≫ ^{[6] [7]} .

Рубидий имел минимальную промышленную ценность до 1920-х годов ^[8] . 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 ^[9] , за который первооткрыватели Эрик Аллин Корнелл , Карл Виман и Вольфганг Кеттерле получили в 2001 году Нобелевскую премию по физике ^[10] .

Природная радиоактивность рубидия была открыта Кемпбеллом ^[англ.] и Вудом ^[англ.] в 1906 году с помощью ионизационного метода ^[11] и подтверждена В. Стронгом в 1909 году с помощью фотоэмульсии ^[12] . В 1930 году Л. В. Мысовский и Р. А. Эйхельбергер с помощью камеры Вильсона показали, что эта радиоактивность сопровождается испусканием бета-частиц ^{[13] [14]} . Позже было показано, что она обусловлена бета-распадом природного изотопа ⁸⁷ Rb .

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

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 так же распространённым, как цинк, и более распространённым, чем медь ^[8] . 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 пересчёте на Rb ₂ О ) ^[15] .

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 ^[16] . 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 штасфуртских 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 даёт соль аналогичного состава RbCl·MgCl ₂ ·6H ₂ O, 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.

Минералы, содержащие рубидий ( лепидолит , циннвальдит , поллуцит , амазонит ), находятся на территории Германии , Чехии , Словакии , Намибии , Зимбабве , Туркменистана и других странах ^[17] .

Аномально высокое содержание рубидия наблюдается в объектах Торна ? Житков (состоящих из красного гиганта или сверхгиганта , внутри которого находится нейтронная звезда ) ^[18] .

Полная электронная конфигурация рубидия: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁶ 5s ¹ .

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 A (при комнатной температуре).

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

Плотность 1,525 г/см³ (0 °C), температура плавления 38,9 °C, температура кипения 688,0 °C ^[2] .

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 .

Металлический рубидий имеет сходство с калием и цезием по внешнему виду, мягкости и проводимости ^[19] . Рубидий не следует хранить на открытом воздухе, так как будет происходить реакция с выделением большого количества теплоты, иногда даже приводящая к воспламенению металла ^[20] . Рубидий является первым щелочным металлом в группе, плотность которого выше, чем у воды, поэтому он тонет в отличие от металлов над ним в группе.

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

Гидроксид рубидия RbOH ? одна из наиболее сильных щелочей , весьма агрессивен по отношению к стеклу и другим конструкционным и контейнерным материалам, а расплавленный RbOH разрушает большинство металлов.

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(SO ₄ ) ₂ ·12H ₂ O, KAl(SO ₄ )2·12H ₂ O, CsAl(SO ₄ ) ₂ ·12H ₂ O. 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 Cs ₃ [Sb ₂ Cl ₉ ]. 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. 2RbCl+Ca=2Rb(g)+CaCl2 (t°C) 2Ca2CO3+Zr=ZrO2+2CO2(g)+4Rb(g) (t°C)

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 ^[21] 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) ^[22] . 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 ^{[ источник не указан 4142 дня ]} , а также в качестве добавки к раствору гидроксида калия для улучшения его работоспособности при низких температурах и повышения электропроводности электролита ^{[ источник не указан 4142 дня ]} . 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 ^[23] .

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

Рубидий постоянно присутствует в тканях растений и животных. В земных растениях содержится всего около 0,000064 % рубидия, а в морских ? ещё меньше. Однако рубидий способен накапливаться в растениях, а также в мышцах и мягких тканях актиний, ракообразных, червей, рыб и иглокожих, причём величина коэффициента накопления составляет от 8 до 26. Наибольший коэффициент накопления (2600) искусственного радиоактивного изотопа ⁸⁶ Rb обнаружен у ряски Lemna polyrrhiza , а среди пресноводных беспозвоночных ? Galba palustris . Физиологическая роль рубидия заключается в его способности ингибировать простагландины PGE ₁ и PGE ₂ , PGE ₂ -альфа и в наличии антигистаминных свойств.

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.

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

Ионы рубидия при поступлении в организм человека накапливаются в клетках, так как организм относится к ним так же, как к ионам калия ^[24] . Однако рубидий малотоксичен, в организме человека массой 70 кг содержится 0,36 грамм рубидия, и даже при увеличении этого числа в 50?100 раз негативных эффектов не наблюдается ^[25] .

4

3

2

W

NFPA 704 для рубидия

Элементарный рубидий 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 .

В природе существуют два изотопа рубидия ^[26] : стабильный ⁸⁵ Rb (содержание в натуральной смеси: 72,2 %) и бета-радиоактивный ⁸⁷ Rb (27,8 %). Период полураспада последнего равен 49,23 млрд лет (почти в 11 раз 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 .

• Перельман Ф. М. Рубидий и цезий   (рус.) . ? 2-е изд., доп. и перераб.. ? Изд-во АН СССР, 1960. ? 140 с.
• Плющев В. Е., Степин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия   (рус.) . ? М. ? Л. : Химия, 1970. ? 407 с.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. ? М. : Мир, 1971. ? Т. 1. ? 561 с.
• Венецкий С.И. "Злой джин" (Рубидий) // О редких и рассеянных (Рассказы о металлах)   (рус.) . ? Москва: Металлургия, 1980. ? 184 с. ? 200 000 экз.

• Рубидий
• Рубидий на Webelements
• Рубидий в Популярной библиотеке химических элементов