1861'de, maddeleri incelemek için yakın zamanda icat edilen fiziksel yöntem - spektral analiz - bilim ve teknolojide büyük bir geleceğin garantisi olarak gücünü ve güvenilirliğini bir kez daha gösterdi. Onun yardımıyla, daha önce bilinmeyen ikinci kimyasal element olan rubidyum keşfedildi. Daha sonra 1869 yılında D. I. Mendeleev tarafından periyodik yasanın keşfi ile rubidyum diğer elementlerle birlikte kimya bilimine düzen getiren tablodaki yerini almıştır.
Rubidyumla ilgili daha fazla araştırma, bu elementin bir dizi ilginç ve değerli özelliğe sahip olduğunu gösterdi. Burada bunlardan en karakteristik ve önemli olanlarını ele alacağız.
Bir kimyasal elementin genel özellikleri
Rubidyum'un atom numarası 37'dir, yani atomlarında, çekirdeğin bileşimi tam da bu kadar çok sayıda pozitif yüklü parçacık - proton içerir. Sırasıylanötr bir atomun 37 elektronu vardır.
Öğe sembolü - Rb. Periyodik sistemde rubidyum grup I'in bir elementi olarak sınıflandırılır, periyot beşincidir (tablonun kısa dönemli versiyonunda, grup I'in ana alt grubuna aittir ve altıncı sırada bulunur). Bu bir alkali metaldir, yumuşak, çok eriyebilir, gümüş-beyaz kristal bir maddedir.
Keşif geçmişi
Rubidyum kimyasal elementini keşfetmenin onuru, maddenin bileşimini incelemek için spektroskopik yöntemin yazarları olan kimyager Robert Bunsen ve fizikçi Gustav Kirchhoff olmak üzere iki Alman bilim adamına aittir. Spektral analiz kullanımı 1860 yılında sezyumun keşfine yol açtıktan sonra, bilim adamları araştırmalarına devam ettiler ve ertesi yıl mineral lepidolitin spektrumunu incelerken tanımlanamayan iki koyu kırmızı çizgi keşfettiler. Adını, daha önce bilinmeyen bir elementin varlığını belirlemeyi mümkün kılan en güçlü spektral çizgilerin karakteristik gölgesi sayesinde almıştır: rubidus kelimesi Latince'den “kızıl, koyu kırmızı” olarak çevrilir.
1863'te Bunsen, büyük miktarda çözeltiyi buharlaştırarak, potasyum, sezyum ve rubidyum tuzlarını ayırarak ve son olarak metali kurum kullanarak indirgeyerek maden kaynak suyundan metalik rubidyumu izole eden ilk kişiydi. Daha sonra N. Beketov, alüminyum tozu kullanarak rubidyumu hidroksitinden kurtarmayı başardı.
Elementin fiziksel özelliği
Rubidyum hafif bir metaldir,yoğunluk 1.53g/cm3 (sıfır sıcaklıkta). Kübik gövde merkezli bir kafes ile kristaller oluşturur. Rubidyum sadece 39 °C'de erir, yani oda sıcaklığında kıvamı zaten macun kıvamına yakındır. Metal 687 °C'de kaynar ve buharları yeşilimsi-mavidir.
Rubidyum bir paramagnettir. İletkenlik açısından, 0 ° C'de cıvadan 8 kat daha üstündür ve gümüşten neredeyse birçok kat daha düşüktür. Diğer alkali metaller gibi rubidyum da çok düşük bir fotoelektrik etki eşiğine sahiptir. İçinde bir foto akımı uyarmak için uzun dalga boylu (yani düşük frekanslı ve daha az enerji taşıyan) kırmızı ışık ışınları yeterlidir. Bu bakımdan duyarlılıkta sadece sezyum onu geçmektedir.
İzotoplar
Rubidyum 85.468 atom ağırlığına sahiptir. Doğada, çekirdekteki nötron sayısı farklı olan iki izotop şeklinde oluşur: rubidyum-85 en büyük oranı (%72.2) oluşturur ve çok daha küçük miktar - %27.8 - rubidyum-87. Atomlarının çekirdeği, 37 protona ek olarak, sırasıyla 48 ve 50 nötron içerir. Daha hafif izotop stabildir, rubidyum-87 ise 49 milyar yıllık devasa bir yarı ömre sahiptir.
Şu anda, bu kimyasal elementin birkaç düzine radyoaktif izotopu yapay olarak elde edilmiştir: ultra hafif rubidyum-71'den nötronlarla aşırı yüklenmiş rubidyum-102'ye. Yapay izotopların yarı ömürleri birkaç ay ile 30 nanosaniye arasında değişir.
Temel kimyasal özellikler
Yukarıda belirtildiği gibi, bir dizi kimyasal elementte rubidyum (sodyum, potasyum, lityum, sezyum ve fransiyum gibi) alkali metallere aittir. Kimyasal özelliklerini belirleyen atomlarının elektronik konfigürasyonunun özelliği, dış enerji seviyesinde sadece bir elektronun varlığıdır. Bu elektron atomu kolayca terk eder ve aynı zamanda metal iyonu, periyodik tabloda önündeki atıl elementin enerjik olarak uygun bir elektronik konfigürasyonunu elde eder. Rubidyum için bu kripton konfigürasyonudur.
Böylece, rubidyum, diğer alkali metaller gibi, belirgin indirgeme özelliklerine ve +1 oksidasyon durumuna sahiptir. Alkali özellikler, artan atom ağırlığı ile daha belirgindir, çünkü atomun yarıçapı da artar ve buna bağlı olarak dış elektron ile çekirdek arasındaki bağ zayıflar, bu da kimyasal aktivitede bir artışa yol açar. Bu nedenle rubidyum lityum, sodyum ve potasyumdan daha aktiftir ve sezyum da rubidyumdan daha aktiftir.
Rubidyum hakkında yukarıdakilerin tümünü özetleyerek, öğe aşağıdaki çizimde olduğu gibi ayrıştırılabilir.
Rubidyumdan oluşan bileşikler
Havada, bu metal, olağanüstü reaktivitesi nedeniyle, tutuşma ile şiddetli bir şekilde oksitlenir (alev mor-pembemsi bir renge sahiptir); reaksiyon sırasında, güçlü oksitleyici ajanların özelliklerini sergileyen süperoksit ve rubidyum peroksit oluşur:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Reaksiyona oksijen erişimi sınırlıysa oksit oluşur:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Bu, su, asitler ve asit oksitlerle reaksiyona giren sarı bir maddedir. İlk durumda, en güçlü alkalilerden biri oluşur - geri kalanında rubidyum hidroksit - tuzlar, örneğin rubidyum sülfat Rb2SO4çoğu çözünür.
Daha da şiddetli bir şekilde, bir patlamanın eşlik ettiği (hem rubidyum hem de salınan hidrojen anında tutuştuğu için), metal su ile reaksiyona girer ve bu da son derece agresif bir bileşik olan rubidyum hidroksit oluşturur:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidyum, fosfor, hidrojen, karbon, silikon ve halojenler gibi birçok metal olmayanla da doğrudan reaksiyona girebilen kimyasal bir elementtir. Rubidyum halojenürler - RbF, RbCl, RbBr, RbI - suda ve etanol veya formik asit gibi bazı organik çözücülerde kolayca çözünür. Metalin kükürt ile etkileşimi (kükürt tozu ile sürtünme) patlayıcı bir şekilde gerçekleşir ve sülfür oluşumuna yol açar.
Perklorat RbClO4 gibi az çözünür rubidyum bileşikleri de vardır, bunlar analitikte bu kimyasal elementi belirlemek için kullanılır.
Doğada olmak
Rubidyum nadir bir element değildir. Dahil olmak üzere hemen hemen her yerde bulunur.birçok mineral ve kayanın bileşimi ve ayrıca okyanusta, yer altı ve nehir sularında bulunur. Yerkabuğunda rubidyum içeriği bakır, çinko ve nikel içeriğinin toplam değerine ulaşır. Ancak çok daha nadir bulunan birçok metalin aksine rubidyum son derece eser bir elementtir, kayadaki konsantrasyonu çok düşüktür ve kendi minerallerini oluşturmaz.
Minerallerin bileşiminde rubidyum potasyuma her yerde eşlik eder. En yüksek rubidyum konsantrasyonu, aynı zamanda bir lityum ve sezyum kaynağı olarak da hizmet eden mineraller olan lepidolitlerde bulunur. Bu nedenle rubidyum, diğer alkali metallerin bulunduğu yerlerde her zaman küçük miktarlarda bulunur.
Rubidyum kullanımı hakkında biraz
Kimyanın kısa açıklaması. rubidyum elementi bu metalin ve bileşiklerinin kullanıldığı alanlar hakkında birkaç kelime ile desteklenebilir.
Rubidyum, fotosel üretiminde, lazer teknolojisinde kullanılır, roket teknolojisi için bazı özel alaşımların bir parçasıdır. Kimya endüstrisinde, yüksek katalitik aktiviteleri nedeniyle rubidyum tuzları kullanılmaktadır. Yapay izotoplardan biri olan rubidyum-86, gama ışını kusur tespitinde ve ayrıca ilaç endüstrisinde ilaçların sterilizasyonu için kullanılır.
Başka bir izotop olan rubidyum-87, çok uzun yarılanma ömrü nedeniyle (rubidyum-stronsiyum yöntemi) en eski kayaçların yaşını belirlemek için kullanıldığı jeokronolojide kullanılır.
Eğer birkaç on yılBir zamanlar rubidyumun kapsamının genişlemesi muhtemel olmayan bir kimyasal element olduğuna inanılırken, şimdi bu metal için örneğin katalizde, yüksek sıcaklık türbin ünitelerinde, özel optiklerde ve diğer alanlarda yeni beklentiler ortaya çıkıyor. Yani rubidyum modern teknolojilerde önemli bir rol oynuyor ve oynamaya devam edecek.
