Rubidis

rubidis

Rubidis – Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos I grupės elementas. Jo eilės numeris – 37, atominis svoris 85,47. Gamtoje rubidis susideda iš dviejų izotopų, kurių svorių skaičius – 85 (72,15%) ir 87 (27,85%); pastarasis pasižymi b radioaktyvumu (skilimo periodas T ½ = 5Ч1010 metų). Dirbtiniu būdu gauti izotopai (virš 10) yra nepatvarūs. Rubidžio išorinių elektronų konfiguracija P. 5s1. Jonizacijos energija:

Rbo ® Rb+ ® Rb+2 ® Rb+3 a

atitinkamai lygi 4, 176 ev; 27,5 ev; 40 ev.

Rubidį 1861 m. atrado R. Bunzenas iir B. Krichovas Vokietijoje spektrinės analizės metodu tyrinėdami Diurheimo mineralinio vandens šaltinius. Metalinį rubidį pirmą kartą išskyrė Bunzenas 1863 m. anglimi redukuodamas rubidžio hidrotartatą RbHC4H4O6.

Gamtoje rubidis gana paplitęs elementas. Jo kiekis litosferoje (Žemės žievėje) sudaro 3,1Ч10-2 masės procentų. Tai daugiau nei Ag, Au, Hg, Sn, Pb, As, Sb, Bi. Rubidis tipiškas litofilinis elementas. Jis randamas granito, bazolto kalkių ir kitų gruntų pavyzdžiuose, taip pat akmens anglies kloduose, grunte. Jūros bei žemės augaluose ir gyvuose organizmuose.

Joninis Rb+ skersmuo panašus į Cs+ iir K+, todėl jis randamas plačiai paplitusiuose kalio turinčiuose mineraluose, kurie yra prisotinti kalio aliumosilikatų. Savo mineralų rubidis neturi. Mineralai, kurie turi palyginus aukštą rubidžio koncentraciją – lepidolitas, biotitas, amazonitas, petalitas, cinvalditas, bezilas, leicitas, trifilinas ir labai retas avogadritas. Visi jjie išskyrus du paskutinius yra aliumosilikatai (dažniausiai kalio) ir randami beveik tik pegmatinėse gyslose, kurios susidarė prie palyginus žemų temperatūrų ir turi savo sudėtyje daug Pičio mineralų.

Praktinę reikšmę rubidžio išgavimui turi mineralai – lepidolitas ir cinvalditas. Lepidolite rubidžio koncentracija gali siekti 3,7 %, skaičiuojant pagal rubidžio oksidą, bet bet paprastai šis kiekis sudaro 0,6 – 0,8 % ir retai viršija 1 %. Cinvaldite maksimali rubidžio koncentracija – 0,8 – 0,9 %, bet paprastai ji būna daug mažesnė. Uolienose, kurios patenka į gamyklas rubidžio išgavimui, jo koncentracija būna dar žemesnė nei buvo paminėta.

Svarbiausi pramoniniai lepidolito telkiniai yra pietvakarinėje Afrikos dalyje ir pietų Rodezijoje; cinvaldito – Čekijoje ir Slovakijoje. Iš paviršinių uolienų rubidis patenka į mineralų šaltinius, jūros ir ežerų vandenį iir požeminį vandenį. Iš ten rubidis patenka į druskų klodus, kuo ir paaiškinamas rubidžio buvimas selitroje, kalio mineralo silvino KCl kloduose ir karnelite KCl · MgCl2 · 6H2O. Pastarasis mineralas gali turėti svarbią praktinę reikšmę, nes nežiūrint į gan nedidelį fosforo koncentraciją jame (0,015-0,04% fosforo chlorido) didžiuliais kiekiais Solikamske (Rusija) ir Stasfure (Voklietija) magniuo ir kalio junginių gavimui.

Fizinės ir cheminės sąvybės

Rubidis – sidabriniaibaltas mineralas, šviežiame pjūvyje turintis metalinį blizgesį. Vakuume ar inertinių dujų atmosferoje išsaugo metalinį blizgesį ir išvaizda nesiskiria nnuo kitų metalų, Rubidžio tankis 1,532 (20 oC) ir 1,475 (39 oC). Šaldomas jis kristalizuojasi. Atominis skersmuo – 2,48 Å, joninis skersmuo – Rb+ 1,49 Å.

Lydimosi temperatūra 39 oC, virimo temperatūra 696 oC. Kambario temperatūroje rubidis gana lakus. Tūrio pasikeitimas lydanti – +2,5 %. Rubidis gerai nudažo liepsna žydrai raudona spalva. Visuose junginiuose rubidis yra vienvalentis. Rubidžio jonas charakterizuojamas nedideliu poliarizacijos koeficiantu (0,5). Tai apsprendžia rubidžio druskų patvarumą lyginant su Li, Ka ir Na druskomis. Rubidis pasižymi dideliu aktyvumu, reakcijose su deguonimi jungiasi akimirksniu užsiliepsnodamas, reakcija prasideda esam žemam slėgiui. Pagrindinis reakcjos produktas yra Rb2O2 ir RbO2. Žinomas tarpinis junginys su deguonimi – Rb2O3 arba Rb4(O2)3 , kurį galima nagrinėti kaip dvigubą Rb2O2 · 2RbO2 . Rubidžio oksidas Rb2O susidaro esant rubidžiui specialiuose sąlygose esant nepakankamam deguonies kiekiui.

Su vandeniu rubidis reaguoja įpatingai aktyviai (paprastai sprogimu), reakcijos metu susidaro rubidžio hidroksidas ir išsiskiria H2, kuris akimirksniu užsiliepsnoja; reakcija vyksta pastebimu greičiu net esant žemesniai nei -100 oC temperatūrai, t.y. rubidis reaguoja netgi su ledu. Rubidžio hidroksidas RbOH – bespaliai kristalai, kurių lydimosi temperatūra 301 oC; iš vandens tirpalų išskiriamos kristalohidratų pavidale: monohidratas RbOH H2O krtistalizuojasi kai t>100 oC, dihidratas RbOH 2H2O, susidaro lėtai garinant tirpalą virš H2SO4 kai t=15 oC. HHidroksido tirpumas 1833 g/l (15 oC), temperatūrinis tirpumo koeficientas neigimas. Rubidžio hidroksidas ir jo koncentruoti tirpalai suardo stikla kambario temperatūroje. Kaitinamas jis pasireiškia kaip labai agresyvus junginys įvairių medžiagų atžvilgiu.

Rubidžio hidroksidas susidaro tirpale reaguojant (su liepsna) rubidžio sulfatui ir Be(OH)2.

Rubidis tiesiogiai jungiasi su halogenais sudarydamas halogenines rūgštis. Su siera rubidis jungiasi sprogdamas ir sudaro tirpų vandenyje rubidžio siulfatą Rb2S. Sąveikaudamas su H2 (t=300-350 oC, p=5-100 atm)dalyvaujant katalizatoriui rubidis sudaro hidridą RbH – bespalvę smulkių kristalų medžiagą su NaCL tipo gardele. Tai nepatvarus junginys, kuris veikiamas ore esančiu deguoniesoksiduojasi, skaido vandenilį ir spiritą išskirdamas H2 ir atitinkamai rubidžiohidroksidą ir alkoholidą.

Su fosforu rubidis esant įprastoms sąlygoms reaguoja sprogdamas; vakuume sudaro mažai ištiriėtą rubidžio fosfitą – RbP5. Kaitinamas rubidis reaguoja su anglimi sudarydamas rubidžio karbidą – Rb2C2. Šis karbidas reaguoja su vandeniu sudarydamas hidroksidą ir acitileną.

Rubidis sudaro lydinius su Hg, Sb, Bi, Au. Lydiniai su trimis paskutiniais metalais pasžymi elektronų emisija veikiant šviesai.

Rubidis labai aktyviai reaguoja su visomis rūgštimis išskirdamas H2 ir sudarydamas atitinkamas druskas. Iš druskų labiausiai ištirinėti halogenai, sulfatai, karbonatai ir kai kurios kitos.

Rubižio halogenidai gaunami iš rubidžio karbonato arba RbOH ir atitinkamų rūgščių, galima naudoti ir rubidžio sulfato reakciją su tirbiais bario halogenidais. Iš dvigubų druskų įpatingai įdomus yyra rubidžio karnalitas RbCl · MgCl2 · 6H2O; šioje formoje , kaip amforinė preimaiša, rubidis randamas paprastame (kalio) karnalite.

Rubidžio sulfatas Rb2SO4 – bespalvė kristalinė medžiaga, kurios lydimosi temperatūra – 1074 oC, virimo temperatūra 1708 oC; pastebimas garavimas tik esant 1000 oC ir aukštesniai temperatūrai. Veikiant Rb2SO4 sieros rūgštimi susidaro rubidžio hidrosulfatas RbHSO4. Rb2SO4 susidaro reaguojant RbOH su H2SO4.

Rubidžio karbonatas Rb2CO3 – bespalvė labai higroskopiška medžiaga. Lydimosi temperatūra 837 oC. Esant 900 oC temperatūrai pradeda pastebimai disocijuoti. Iš vandeninių tirpalų karbonatas kristalizuojasi Rb2CO3 · H2O pavidale. Rubidžio karbonatas naudojamas gauti beveik visiems rubidžio junginiams, taip pat ir dideliai klasei deguonies turinčioms neorganinėms rūgštimis.

Rubidžio nitratas susidaro vykstant terminei rūgščių nitratų RbNO3 · HNO3 ir RbNO3 · 2HNO3 destrukcijai.

Analitinis nustatymas

Kokybiškas rubidis gali būti aptiktas pagal tai , kaip jo lakios druskos nudažo degiklio liepsną. Ir taip pat pagal charakteringą 7800,2 Å spektrinę liniją. Rubidžiui aptikti taip pat galima naudoti labai jautrias mikrokristaloskopines reakcijas, kurių metu susidaro charakteringi (kartais stambūs ir spalvoti) sunkiai tirpių rubidžio junginių kristalai:

RbClO4, Rb2[PtCl6], C6H2(NO2)3ORb, Rb2AUPdCl7, Rb2[SnJ6].

Tačiau analogiški junginiai charakteringi ir ceziui, o daugelyje atvejų ir kaliui. Todėl rubidžio identifikacija dalyvaujant artimų sąvybių šarminiams metalams yra nepatikima.

Kiekybiniam rubidžio junginių nustaymui analizuojamuose pavyzdžiuose paprastai naudojami svėrimo metodai.

Rubidžio pramoninis

gavimas (gamyba)

Kadangi rubidis paplitęs gamtoje mikroskopiniais kukiais ir nesudaro savistovių mineralų, tai pramoninė rubidžio gavimo iš rūdos technologija neegzistuoja.

Jis gaunamas perdirbant karnalitą į kalio ar magnio junginius arba perdirbant lepidolitą išsaugant jo litį.

Rubidžio (kaip ir cezio) karnalitas mažai tirpus vandenyje ir skirtingai nuo gamtinio kalio karnalito vandenyje nesuįra. Ši įpatybė ir naudojama pramoniniame gamtinio karnalito perdirbime, kuris lengvai suįra vandenyje išskirdamas KCl, turintį savo sudėtyje mažyčius rubidžio ir cezio kiekius ir sudaro praturtintą rubidžiu (ir ceziu) dirbtinį karnalitą.

Daugkartinė pastarosios medžiagos ddestrukcija leidžia gauti per kristalizacijos produktus (koncentratus) praturtintus rubidžiu (ir ceziu).Ištirpdžius šiuos produktus, rubidį galima išsodinti netirpių kompleksinių junginių pavidale:

Rb2[SnCl6] – heksachlorstanatas;

2Rb2O · SiO2 · 12MoO3 · nH2O – siliciomolibdetas;

Rb3H4[P(Mo2O7)6] – fosferomolibdatas.

Apdorojant šiuos junginius aukštoje temperatūroje gaunamas Rb2CO3.

Gaunant rubidį iš lepidolito naudojami tie patys principai. Daug sunkesnis yra kalio, rubidžio ir cezio atskyrimas. Tam naudojami sudėtingi frakcinio parkristalizavimo metodai.

Panaudojimas

Pagrindinė rubidžio panaudojimo sfera – fotoelementų dirbančių matomoje spektro dalyje gamyba. Taip pat inertinėmis dujomis užpildytų šviestuvų gamyba. Rubidis naudojamas kaip mikroskopinių ooro likučių sugerėjas vakuuminėse lempose. Nedideliais kiekiais rubidžio junginiai naudojami medicinoje. Plačiai svarstomos galimybės panaudoti rubidį kaip katalizatorių.