Rubidijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Rubidijum
Opšta svojstva
Ime, simbolrubidijum, Rb
Izgledsivo beo
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
K
↑
Rb
↓
Cs
kripton ← rubidijum → stroncijum ‍
Atomski broj (Z)37
Grupa, periodagrupa 1 (alkalni metali), perioda 5
Bloks-blok
Kategorija  alkalni metal
Rel. at. masa (Ar)85,4678(3)[1]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 8, 1
Fizička svojstva
Tačka topljenja312,45 K ​(39,30 °‍C, ​102,74 °F)
Tačka ključanja961 K ​(688 °‍C, ​1270 °F)
Gustina pri s.t.1,532 g/cm3
tečno st., na t.t.1,46 g/cm3
Trojna tačka312,41 K, ​? kPa[2]
Kritična tačka2093 K, 16 MPa (ekstrapolisano)[2]
Toplota fuzije2,19 kJ/mol
Toplota isparavanja69 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet31,060 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 434 486 552
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 641 769 958
Atomska svojstva
Elektronegativnost0,82
Energije jonizacije1: 403 kJ/mol
2: 2632,1 kJ/mol
3: 3859,4 kJ/mol
Atomski radijus248 pm
Kovalentni radijus220±9 pm
Valsov radijus303 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​unutrašnjecentr. kubična (BCC)
Unutrašnjecentr. kubična (BCC) kristalna struktura za rubidijum
Brzina zvuka tanak štap1300 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje90 µm/(m·K)[3] (na s.t.)
Topl. vodljivost58,2 W/(m·K)
Električna otpornost128 nΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni rasporedparamagnetičan[4]
Magnetna susceptibilnost (χmol)+17,0·10−6 cm3/mol (303 K)[5]
Jangov modul2,4 GPa
Modul stišljivosti2,5 GPa
Mosova tvrdoća0,3
Brinelova tvrdoća0,216 MPa
CAS broj7440-17-7
Istorija
OtkrićeRobert Bunzen i Gustaf Kirhof (1861)
Prva izolacijaĐerđ de Heveš
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
83Rb syn 86,2 d ε 83Kr
γ –
84Rb syn 32,9 d ε 84Kr
β+ 84Kr
γ –
β− 84Sr
85Rb 72,17% stabilni
86Rb syn 18,7 d β− 86Sr
γ –
87Rb 27,83% 4,9×1010 y β− 87Sr
reference • Vikipodaci

Rubidijum (Rb, lat. rubidium) alkalni je metal IA grupe.[6] Ima 30 izotopa čije se atomske mase nalaze između 75-98. Postojan je samo jedan — 85. U prirodi se javlja i njegov izotop 87. Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 90 ppm (engl. parts per million), u obliku minerala lepidolita (KLi2Al(OH, F)2Si4O10) i karmalita.[7]

Otkrili su ga Robert Bunzen i Gustav Robert Kirhof u Hajdelbergu, u Nemačkoj 1861. godine. Poznati su njegovi oksidi, soli neorganskih kiselina i nekoliko organometalnih kompleksa. Nijedno od tih jedinjenja nema praktičnu primenu. U čistom obliku rubidijum je metal srebrnosive boje. Ima slične hemijske osobine kao i kalijum, samo je još reaktivniji od njega. Na vazduhu se sam od sebe pali, a sa vodom reaguje eksplozivno.

Za rubidijum nije potpuno poznato da li je on neophodan za život živih organizama. Međutim, njegove jone živi organizmi mogu koristiti na način kako koriste jone kalijuma, tako što ih na primjer biljne i životinjske ćelije uzimaju zbog identičnog naboja rubidijuma i kalijuma.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Gustaf Kirhof (levo) i Robert Bunzen (sredina) su spektroskopski otkrili rubidijum. (Henri Enfild Rosko je na desnoj strani.)

Rubidijum su 1861. otkrili Robert Bunzen i Gustaf Kirhof u nemačkom gradu Hajdelbergu, u sastavu minerala lepidolita upotrebom spektroskopa. Zbog veoma jarkih crvenih linija u njegovom emisijskom spektru, odabrali su ime izvedeno iz latinske reči rubidus u značenju „tamno crveno”.[8][9] Rubidijum je prisutan kao sporedna komponenta u lepidolitu. Kirhof i Bunzen su morali da prerade oko 150 kg lepidolita koji je sadržavao samo 0,24% rubidijum-oksida (Rb2O). Kalijum i rubidijum grade nerastvorljive soli sa hloroplatinskom kiselinom, ali te soli iskazuju neznatnu razliku u rastvorljivosti u vreloj vodi. Zbog toga, nešto slabije rastvorljivi rubidijum-heksahloroplatinat (Rb2PtCl6) se može dobiti frakcionom kristalizacijom. Nakon redukcije heksahloroplatinata sa vodonikom, ovim procesom dobili su 0,51 grama rubidijum hlorida za daljnje proučavanje. Prvo izdvajanje rubidijumovih i cezijumovih jedinjenja u većem obimu se odigralo kada su Bunzen i Kirhof iz 44.000 litara mineralne vode dobili, pored 7,3 grama cezijum hlorida, takođe i 9,2 grama rubidijum hlorida.[8][9] Rubidijum je bio drugi element, nedugo nakon cezijuma, koji je otkriven spektroskopski, samo jednu godinu nakon što su Bunzen i Kirhof napravili prvi spektroskop.[10]

Ova dva naučnika su upotrebili rubidijum hlorid da bi izračunali približnu atomsku težinu novog elementa od 85,36 (danas prihvaćena vrednost iznosi 85,47).[8] Takođe, oni su pokušali da dobiju i elementarni rubidijum pomoću elektrolize istopljenog rubidijum hlorida, ali su umesto metala dobili plavkastu homogenu supstancu koja „ni golim okom, niti pod mikroskopom nije pokazivala metalne osobine ni u tragovima”. Stoga su zaključili da se radilo o subhloridu (Rb
2Cl). Ipak, proizvod tog procesa verovatno je bila koloidna smeša metala i rubidijum hlorida.[11] U drugom pokušaju da dobiju metalni rubidijum, Bunzen je uspeo da redukuje rubidijum zagrejavanjem ugljenisanog rubidijum tartarta. Iako je destilisani rubidijum bio piroforan, bilo je moguće odrediti gustinu i tačku topljenja ovog elementa. Kvalitet istraživanja obavljenih 1860-ih se može ilustrovati činjenicom da se gustina koju su oni tada izračunali razlikuje za 0,1 g/cm3, a tačka topljenja za manje od 1 °C od danas prihvaćenih vrednosti.[12]

Slaba radioaktivnost rubidijuma otkrivena je 1908. ali pre nego što je postavljena teorija izotopa 1910-ih, pa je njegova niska aktivnost zbog veoma dugog vremena poluraspada od preko 10 milijardi godina bila vrlo teška objašnjiva. Danas dokazani raspad rubidijuma 87Rb na stabilni 87Sr beta raspadom sve do kraja 1940-ih bio je predmet naučne diskusije.[13][14]

Rubidijum je pre 1920-ih imao vrlo ograničenu industrijsku vrednost.[15] Međutim, od tada su razvijene neke od vrlo važnih aplikacija rubidijuma u oblasti istraživanja i razvoja, kao i određene hemijske i elektroničke aplikacije. Godine 1995. izotop rubidijum-87 iskorišten je za pravljenje Boze-Ajnštajnovog kondenzata,[16] za koji su njegovi otkrivači Erik Kornel, Karl Viman i Volfgang Keterle dobili Nobelovu nagradu za fiziku 2001. godine.[17]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Rubidijum je veoma mek, duktilan, srebrnasto-sjajni metal.[18] Među neradioaktivnim alkalnim metalima, on je drugi najviše elektropozitivan metal, koji se topi na temperaturi od 39,31 °C. Slično kao i drugi alkalni metali, on vrlo burno reaguje s vodom, sa živom gradi amalgame kao i legure sa zlatom, željezom, cezijumom, natrijumom i kalijumom, ali ne i sa litijumom (iako su rubidijum i litijum u istoj grupi periodnog sistema).[19]

Kao i kod kalijuma (koji je neznatno manje reaktivan) i cezijuma (koji je nešto više reaktivan), reakcija rubidijuma s vodom je obično dovoljno burna da može zapaliti gas vodonik kojeg istiskuje iz vode.

Postoje izveštaji da se elementarni rubidijum može spontano zapaliti u dodiru sa vazduhom.[18] On ima veoma nisku energiju jonizacije do samo 406 kJ/mol.[20] Rubidijum i kalijum imaju dosta sličnu ružičastu boju pri testu plamena, zbog čega se za razlikovanje ova dva elementa neophodno koristiti spektroskopske metode.

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Iako je rubidijum, u strogo hemijskom aspektu, jednoizotopni element, prirodni rubidijum se sastoji iz dva izotopa: stabilnog 85Rb (udeo 72,2%) i radioaktivnog 87Rb (27,8%).[21] Rubidijum u prirodi je slabo radioaktivan sa specifičnom aktivnošću od 670 Bq/g, dovoljno da značajno izloži fotografski film za 110 dana.[22][23] Pored izotopa 85Rb i 87Rb, postoji još 24 poznata druga sintetička izotopa, čija vremena poluraspada iznose kraće od tri meseca, a većina njih su jako radioaktivna te nemaju mnogo aplikacija.

Izotop rubidijum-87 ima vreme poluraspada od 48,8 milijarde godine, što je više od tri puta duže od procenjene starosti svemira (13,799±0,021 milijardi godina)[24] te se on ubraja u primordijalne nuklide. On se vrlo lako zamjenjuje na mesto kalijuma u mineralima pa je stoga prilično rasprostranjen. Rb se često upotrebljava za datiranje stena; 87Rb se beta raspadom raspada na stabilni 87Sr. Tokom frakcionalne kristalizacije, stroncijum teži da se koncentriše u plagioklasu, ostavljajući Rb u tečnoj fazi. Zbog toga, odnos Rb/Sr u rezidualnoj magmi može tokom vremena porasti, tako da preostaju stene sa povećanim odnosom Rb/Sr zbog diferencijacije koja se odvija. Najviši odnosi (10 ili više) javljaju se u pegmatitima.

Ako je početna količina Sr poznata ili se može ekstrapolirati, tada se starost može odrediti merenjem koncentracija Rb i Sr, i odnosa izotopa 87Sr/86Sr. Vremena označavaju stvarnu starost minerala samo ako se te stene nisu kasnije menjale (npr. metamorfozom).[25][26]

Rubidijum-82, jedan od veštačkih izotopa elementa, nastaje raspadom putem elektronskog zahvata izotopa stroncijuma-82 sa vremenom poluraspada od 25,36 dana. Paralelni raspad rubidijuma-82 sa vremenom poluraspada od 76 sekundi do stabilnog kriptona-82 dešava se emisijom pozitrona.[21]

Rasprostranjenost[uredi | uredi izvor]

Test rubidijuma plamenom

Rubidijum je 23. element po rasprostranjenosti u Zemljinoj kori, ugrubo zastupljen kao i cink, a nešto više ga ima od bakra.[15] On se prirodno javlja u mineralima poput leucita, polucita, karnalita i zinvaldita, a koji može sadržavati i do 1% rubidijumovih oksida. Lepidolit sadrži između 0,3% i 3,5% rubidijuma, te predstavlja komercijalni izvor ovog elementa.[27] Neki kalijumovi minerali i kalijum hloridi takođe mogu da sadrže rubidijum u komercijalno značajnim količinama.[28] Morska voda prosečno sadrži 125 µg/L rubidijuma što je daleko manje u odnosu na prosečnu količinu kalijuma od 408 mg/L, ali je i znatno više od 0,3 µg/L koliko iznosi vrednost za cezijum.[29] Zbog velikog jonskog prečnika, rubidijum se u petrologiji i geohemiji smatra kao jedan od „nekompatibilnih elemenata”.[30] Tokom (frakcione) kristalizacije magme, rubidijum se koncentriše u tečnoj fazi zajedno sa svojim težim analogom cezijumom te se kristališe poslednji. Iz tih razloga, najveći depoziti rubidijuma i cezijuma su rudne zone pegmatita nastale u ovom procesu obogaćivanja. Pošto rubidijum supstituiše kalijum u procesu kristalizacije magme, obogaćenje je znatno manje efektivno nego u sličnom procesu kod cezijuma. Rudna zona pegmatita sadrži količine cezijuma koje su isplative za rudarenje u vidu polucita ili mineral litijuma lepidolita, koji su takođe i izvori rubidijuma kao nusproizvoda.[15]

Dva nešto značajnija izvora rubidijuma su bogati depoziti polucita kod jezera Bernik u kanadskoj provinciji Manitobi, te depoziti rubiklina ((Rb,K)AlSi3O8) nađeni kao nečistoće u polucitu na italijanskom ostrvu Elba, gde udeo rubidijuma iznosi 17,5%.[31] Oba ova depozita takođe su i izvori cezijuma.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ a b Haynes, William M., ur. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (92nd izd.). Boca Raton, FL: CRC Press. str. 4.122. ISBN 1439855110. 
  3. ^ Cverna, Fran (2002). „Ch. 2 Thermal Expansion”. ASM Ready Reference: Thermal properties of metals (PDF). ASM International. ISBN 978-0-87170-768-0. 
  4. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 17. 10. 2019. 
  5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  6. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  7. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  8. ^ a b v G. Kirchhoff; R. Bunsen (1861). „Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen”. Annalen der Physik. 189 (7): 337—381. Bibcode:1861AnP...189..337K. doi:10.1002/andp.18611890702. 
  9. ^ a b Weeks Mary Elvira (1932). „The discovery of the elements. XIII. Some spectroscopic discoveries”. Journal of Chemical Education. 9 (8): 1413—1434. Bibcode:1932JChEd...9.1413W. doi:10.1021/ed009p1413. 
  10. ^ Stephen K. Ritter (2003). „C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Cesium”. American Chemical Society. Pristupljeno 25. 2. 2010. 
  11. ^ Zsigmondy Richard (2007). Colloids and the Ultra Microscope. Read books. str. 69. ISBN 978-1-4067-5938-9. Pristupljeno 26. 9. 2010. 
  12. ^ Bunsen R. (1863). „Ueber die Darstellung und die Eigenschaften des Rubidiums”. Annalen der Chemie und Pharmacie. 125 (3): 367. doi:10.1002/jlac.18631250314. 
  13. ^ G.M. Lewis (1952). „The natural radioactivity of rubidium”. Philosophical Magazine Series 7. 43 (345): 1070—1074. doi:10.1080/14786441008520248. 
  14. ^ Campbell N. R.; Wood A. (1908). „The Radioactivity of Rubidium”. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 14: 15. 
  15. ^ a b v William C. Butterman; William E. Brooks; Robert G. Reese, Jr. (2003). „Mineral Commodity Profile: Rubidium” (PDF). United States Geological Survey. Pristupljeno 2010-12-04. 
  16. ^ „Press Release: The 2001 Nobel Prize in Physics”. Pristupljeno 1. 2. 2010. 
  17. ^ Levi Barbara Goss (2001). „Cornell, Ketterle, and Wieman Share Nobel Prize for Bose-Einstein Condensates”. Physics Today. Physics Today online. 54 (12): 14. Bibcode:2001PhT....54l..14L. doi:10.1063/1.1445529. 
  18. ^ a b Ohly Julius (1910). „Rubidium”. Analysis, detection and commercial value of the rare metals. Mining Science Pub. Co. 
  19. ^ Arnold F. Holleman; Wiberg Egon; Wiberg Nils (1985). „Vergleichende Übersicht über die Gruppe der Alkalimetalle”. Lehrbuch der Anorganischen Chemie (na jeziku: nemački) (91–100 izd.). Walter de Gruyter. str. 953—955. ISBN 3-11-007511-3. 
  20. ^ Moore, John W; Stanitski, Conrad L; Jurs, Peter C (2009). Principles of Chemistry: The Molecular Science. str. 259. ISBN 978-0-495-39079-4. 
  21. ^ a b Audi Georges; Bersillon O.; Blachot J.; Wapstra A.H. (2003). „The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729 (1): 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  22. ^ Strong WW (1909). „On the Possible Radioactivity of Erbium, Potassium and Rubidium”. Physical Review. Series I. 29 (2): 170—173. Bibcode:1909PhRvI..29..170S. doi:10.1103/PhysRevSeriesI.29.170. 
  23. ^ Lide, David R; Frederikse, HPR (1. 6. 1995). CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. str. 4—25. ISBN 978-0-8493-0476-7. 
  24. ^ Planck Collaboration (2015). „Planck 2015 rezultati. XIII. Cosmological parameters.”. arXiv:1502.01589 Slobodan pristup. 
  25. ^ H. G. Attendorn; Robert Bowen (1988). „Rubidium-Strontium Dating”. Isotopes in the Earth Sciences. Springer. str. 162—165. ISBN 978-0-412-53710-3. 
  26. ^ John Victor Walther (2009). „Rubidium-Strontium Systematics”. Essentials of geochemistry. Jones & Bartlett Learning. str. 383—385. ISBN 978-0-7637-5922-3. 
  27. ^ M. A. Wise (1995). „Trace element chemistry of lithium-rich micas from rare-element granitic pegmatites”. Mineralogy and Petrology. 55 (13): 203—215. Bibcode:1995MinPe..55..203W. doi:10.1007/BF01162588. 
  28. ^ Norton J. J. (1973). „Lithium, cesium, and rubidium—The rare alkali metals”. Ur.: Brobst, D. A.; Pratt, W. P. United States mineral resources. Paper 820. U.S. Geological Survey Professional. str. 365—378. Arhivirano iz originala 21. 07. 2010. g. Pristupljeno 17. 10. 2019. 
  29. ^ Bolter E; Turekian K; Schutz D (1964). „The distribution of rubidium, cesium and barium in the oceans”. Geochimica et Cosmochimica Acta. 28 (9): 1459. Bibcode:1964GeCoA..28.1459B. doi:10.1016/0016-7037(64)90161-9. 
  30. ^ McSween Jr. Harry Y; Huss, Gary R (2010). Cosmochemistry. str. 224. ISBN 978-0-521-87862-3. 
  31. ^ Teertstra David K.; Petr Cerny; Frank C. Hawthorne (1998). „Rubicline, a new feldspar from San Piero in Campo, Elba, Italy”. American Mineralogist. 83 (11–12 dio 1): 1335—1339. 
Greška kod citiranja: <ref> oznaka „Campbell” definisana u <references> grupi „” nema sadržaja.

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Meites, Louis (1963). Handbook of Analytical Chemistry (New York: McGraw-Hill Book Company, 1963)
  • Steck, Daniel A. „Rubidium-87 D Line Data” (PDF). Los Alamos National Laboratory (technical report LA-UR-03-8638). Arhivirano iz originala (PDF) 02. 11. 2013. g. Pristupljeno 17. 10. 2019. 

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Rubidijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Рубидијум&oldid=27548670”