Относительная атомная масса рубидия. Степень окисления рубидия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Рубидий - тридцать седьмой элемент Периодической таблицы. Обозначение - Rb от латинского «rubidium». Расположен в пятом периоде, IA группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 37.

В виде простого вещества представляет собой белый (рис. 1), мягкий, весьма низкоплавкий (температура плавления равна 39,3°С) металл. Пар рубидия окрашен в зеленовато-синий цвет. Растворяется в жидком аммиаке с образованием темно-синего раствора. Чрезвычайно реакционноспособный; сильнейший восстановитель. Энергично реагирует с кислородом воздуха и водой (идет воспламенение металла и выделяющегося водорода), разбавленными кислотами,неметаллами, аммиаком, сероводородом. Не реагирует с азотом. Хорошо сохраняется лишь под слоем парафинового или вазелинового масла. С ртутью образует амальгаму. Окрашивает пламя газовой горелки в фиолетовый цвет.

Рис. 1. Рубидий. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса рубидия

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии рубидий существует в виде одноатомных молекул Rb, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 85,4678.

Изотопы рубидия

Известно, что в природе рубидий может находиться в виде двух стабильных изотопов 85 Rb (72,2%) и 87 Rb (27,8%). Их массовые числа равны 85 и 87 соответственно. Ядро атома изотопа рубидия 85 Rb содержит тридцать семь протонов и сорок восемь нейтронов, а изотопа 85 Rb - столько же протонов и пятьдесят нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы рубидия с массовыми числами от 71-го до 102-х, а также шестнадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 86 Rb с периодом полураспада равным 18,642 суток.

Ионы рубидия

На внешнем энергетическом уровне атома рубидия имеется один электрон, который является валентным:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 1 .

В результате химического взаимодействия рубидий отдает свой валентный электрон, т.е. является его донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Rb 0 -1e → Rb + .

Молекула и атом рубидия

В свободном состоянии рубидий существует в виде одноатомных молекул Rb. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу рубидия:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Сплав состоит из рубидия и ещё одного щелочного металла. При взаимодействии 4,6 г сплава с водой получено 2,241 л водорода (н.у.). Какой металл является вторым компонентом сплава? Каковы массовые доли (%) компонентов сплава?
Решение	К щелочным металлам относятся литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Все щелочные металлы взаимодействуют с водой по следующей схеме: 2Me + 2H 2 O = 2MeOH + H 2 -. Найдем суммарное количество вещества выделившегося водорода: n(H 2) = V(H 2) / V m ; n(H 2) = 2,241 / 22,4 = 0,1 моль. Согласно уравнению реакции n(H 2) :n(Me) = 1:2, значит n(Me) = 2×n(H 2) = 2×0,1 = 0,2 моль. Средняя молярная масса вещества рассчитывается как: M = 4,6 / 0,2 = 23 г/моль, что соответствует относительной атомной массе натрия. Следовательно, вторым компонентом смеси должен быть щелочной металл с Ar< 23. Это литий. Сплав состоит из рубидия и лития. Известно, что n(Li) + n(Rb) = 0,2 моль; а m(Li) + m(Rb) = 4,6 г. Примем за «х» количество моль лития, тогда число моль рубидия будет равно (0,2-х). Решим уравнение: х×7 + (0,2-х)×85 = 4,6; 7х + 17 - 85х = 4,6; Значит количество вещества лития равно 0,16 моль, а рубидия - 0,04 моль. Тогда масса каждого из элементов равна 0,16×7=1,12 г - лития и 0,04×85=3,4 г. А массовые доли элементов в сплаве составляют: w(Li) = m(Li) / m alloy × 100% = 1,12 / 4,6 × 100% = 24%. w(Rb) = m(Rb) / m alloy × 100% = 3,4 / 4,6 × 100% = 76%.
Ответ	Массовая доля лития равна 24%, рубидия - 76%.

– (Rubidium) Rb, химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы. Щелочной элемент. Атомный номер 37, относительная атомная масса 85,4678. В природе встречается в виде смеси стабильного изотопа 85 Rb (72,15%) и радиоактивного изотопа 87 Rb (27,86%) с периодом полураспада 4,8 . 10 10 лет. Искусственно получено еще 26 радиоактивных изотопов рубидия с массовыми числами от 75 до 102 и периодами полураспада от 37 мс (рубидий-102) до 86 дней (рубидий-83).

Степень окисления +1.

Рубидий был открыт в 1861 немецкими учеными Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгоффом и стал одним из первых элементов, открытых методом спектроскопии, который был изобретен Бунзеном и Кирхгоффом в 1859. Название элемента отражает цвет наиболее яркой линии в его спектре (от латинского rubidus – глубокий красный).

Изучая с помощью спектроскопа различные минералы, Бунзен и Кирхгофф заметили, что один из образцов лепидолита, присланный из Розены (Саксония), дает линии в красной области спектра. (Лепидолит – минерал калия и лития, который имеет примерный состав K 2 Li 3 Al 4 Si 7 O 21 (OH,F) 3 .) Эти линии не встречались в спектрах ни одного из известных веществ. Вскоре аналогичные темно-красные линии были обнаружены в спектре осадка, полученного после испарения воды из образцов, взятых из минеральных источников Шварцвальда. Однако содержание нового элемента в опробованных образцах было ничтожным, и чтобы извлечь мало-мальски ощутимые количества, Бунзену пришлось выпаривать свыше 40 м 3 минеральных вод. Из упаренного раствора он осадил смесь хлороплатинатов калия, рубидия и цезия. Для отделения рубидия от его ближайших родственников (и особенно от большого избытка калия) Бунзен подверг осадок многократной фракционированной кристаллизации и получил хлориды рубидия и цезия из наименее растворимой фракции и затем перевел их в карбонаты и тартраты (соли винной кислоты), что позволило еще лучше очистить рубидий и освободить его от основной массы цезия. Бунзену удалось получить не только отдельные соли рубидия, но и сам металл. Металлический рубидий был впервые получен при восстановлении сажей кислой соли – гидротартрата рубидия.

Спустя четверть века русский химик Николай Николаевич Бекетов предложил другой способ получения металлического рубидия – восстановлением его из гидроксида алюминиевым порошком. Он проводил этот процесс в железном цилиндре с газоотводной трубкой, которая соединялась со стеклянным резервуаром-холодильником. Цилиндр подогревался на газовой горелке, и в нем начиналась бурная реакция, сопровождавшаяся выделением водорода и возгонкой рубидия в холодильник. Как писал сам Бекетов, «рубидий гонится постепенно, стекая, как ртуть, и сохраняя даже свой металлический блеск вследствие того, что снаряд во время операции наполнен водородом».

Распространение рубидия в природе и его промышленное извлечение. Содержание рубидия в земной коре составляет 7,8·10 –3 %. Это примерно столько же, как для никеля, меди и цинка. По распространенности в земной коре рубидий находится примерно на 20-м месте, 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 0,2%, а изредка и до 1–3% (в пересчете на Rb 2 О).

Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озер. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 100 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 перешел 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·MgCl 2 ·6H 2 O. Рубидий дает соль аналогичного состава RbCl·MgCl 2 ·6H 2 O, причем обе соли – калиевая и рубидиевая – имеют одинаковое строение и образуют непрерывный ряд твердых 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.

Тем не менее, 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 MAl(SO 4) 2 ·12H 2 O (M = Rb, K, Cs). Смесь разделяют многократной перекристаллизацией. Рубидий 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 . Можно извлекать рубидий и из технологических растворов, образующихся при получении глинозема 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 привело к уведичению добычи лития, а, следовательно, и рубидия и поэтому соединения рубидия стали более доступными.

Рубидий – один из немногих химических элементов, ресурсы и возможности добычи которого больше, чем нынешние потребности в нем. Официальная статистика по производству и использованию рубидия и его соединений отсутствует. Считают, что годовое производство рубидия составляет около 5 т.

Рынок рубидия очень мал. Активная торговля металлом не ведется, и рыночной цены на него нет. Цены, установленные компаниями, торгующими рубидием и его соединениями, различаются в десятки раз.

Характеристика простого вещества, промышленное получение и применение металлического рубидия. Рубидий – мягкий серебристо-белый металл. При обычной температуре он имеет почти пастообразную консистенцию. Плавится рубидий при 39,32° С, кипит при 687,2° С. Пары рубидия окрашены в зеленовато-синий цвет.

Рубидий обладает высокой реакционной способностью. На воздухе он мгновенно окисляется и воспламеняется, образуя надпероксид RbO 2 (с примесью пероксида Rb 2 O 2):

Rb + O 2 = RbO 2 , 2Rb + O 2 = Rb 2 O 2

С водой рубидий реагирует со взрывом c образованием гидроксида RbOH и выделением водорода: 2Rb + 2H 2 O = 2RbOH + H 2 .

Рубидий непосредственно соединяется с большинством неметаллов. Однако с азотом он в обычных условиях не взаимодействует. Нитрид рубидия Rb 3 N образуется при пропускании в жидком азоте электрического разряда между электродами, изготовленными из рубидия.

Рубидий восстанавливает оксиды до простых веществ. Он реагирует со всеми кислотами с образованием соответствующих солей, а со спиртами дает алкоголяты:

2Rb + 2C 2 H 5 OH = 2C 2 H 5 ORb + H 2

Рубидий растворяется в жидком аммиаке, при этом получаются синие растворы, содержащие сольватированные электроны и обладающие электронной проводимостью.

Со многими металлами рубидий образует сплавы и интерметаллические соединения. Соединение RbAu, в котором связь между металлами имеет частично ионный характер, является полупроводником.

Металлический рубидий получают, в основном, восстановлением соединений рубидия (обычно галогенидов), кальцием или магнием:

2RbCl + 2Ca = 2Rb + CaCl 2

Rb 2 CO 3 + 3Mg = 2Rb + 3MgO + C

Реакцию галогенида рубидия с магнием или кальцием проводят при 600–800° С и 0,1 Па. Продукт очищают от примесей ректификацией и вакуумной дистилляцией.

Можно получить рубидий электрохимическим способом из расплава галогенида рубидия на жидком свинцовом катоде. Из образовавшегося свинцово-рубидиевого сплава рубидий выделяют дистилляцией в вакууме.

В небольших количествах рубидий получают восстановлением хромата рубидия Rb 2 CrO 4 порошком циркония или кремния, а рубидий высокой чистоты – путем медленного термического разложения азида рубидия RbN 3 в вакууме при 390–395° С.

Металлический рубидий – компонент материала катодов для фотоэлементов и фотоэлектрических умножителей, хотя по чувствительности и диапазону действия рубидиевые фотокатоды уступают некоторым другим, в частности цезиевым. Он входит в состав смазочных композиций, используемых в реактивной и космической технике. Пары рубидия используют в разрядных электрических трубках.

Металлический рубидий является компонентом катализаторов (его наносят на активную окись алюминия, силикагель, металлургический шлак) доокисления органических примесей в ходе производства фталевого ангидрида, а также процесса получения циклогексана из бензола. В его присутствии реакция идет при более низких температурах и давлениях, чем при активации катализаторов натрием или калием, и ему почти не мешают «смертельные» для обычных катализаторов яды – вещества, содержащие серу.

Рубидий опасен в обращении. Хранят его в ампулах из специального стекла в атмосфере аргона или в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного минерального масла.

Соединения рубидия. Рубидий образует соединения со всеми обычными анионами. Почти все соли рубидия хорошо растворимы в воде. Как и у калия мало растворимы соли Rb 2 SiF 6 , Rb 2 PtCl 6 .

Популярная библиотека химических элементов . М., Наука, 1977
Greenwood N.N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements , Oxford: Butterworth, 1997

Найти "РУБИДИЙ " на

Рубидий – металл, имя которого напоминает название драгоценного камня . Минерал красный. Это оправдывает его имя, переводимое как «алый».

Рубидий же серебристо-серый. В чем подвох? В истории обнаружения металла. Его выделили из минерала .

Разложив камень по составным, химики «потеряли» 2,5% массы. Сначала, списали на испарившуюся при реакциях воду.

Потом, решили провести спектральный анализ. Обнаружилась линия темно-красного цвета.

Известные науки элементы такой не обладали. Так, в 1863-ем году и был открыт металл рубидий . Что человечеству удалось узнать о нем за полтора минувших столетия, расскажем далее.

Химические и физические свойства рубидия

Рубидий металлический образует кристаллы. Они напоминают кубы. Характерный для металлов просматривается лишь на срезе агрегатов.

Разрезать их не проблема, — материал мягкий, словно сыр. Это особенность большинства щелочных металлов, к коим относится и рубидий . Формула его характеризуется одним электроном на внешнем уровне.

Всего их 5. Неудивительно, что элемент является мощным восстановителем, активен в химическом плане. Отдаленный от ядра электрон легко замещается.

Так образуются все виды солей, к примеру, хлорид рубидия . Как и остальные соединения, он легко растворим в воде.

В природе выявлено два изотопа 37-го элемента . 85-ый атом рубидия стабилен, а вот 87-ой – радиоактивен, хоть и слабо.

После полного распада 87-ой изотоп преобразуется в стабильную разновидность . В искусственных условиях элемент рубидий дал 20 изотопов.

Все радиоактивные. Номера изотопов равны их атомной массе. Если она меньше 85-ти, испускаются лучи бета + .

Такой рубидий, зачастую, распадается за несколько минут, а порой, и секунд. Наиболее устойчив 81-ый изотоп.

Его полураспад составляет 4 часа. После, выделяется криптон. Это газ, тоже радиоактивный.

Если металл входит в соединения с другими, то всегда одновалентен, то есть образует лишь одну химическую связь с другим атомом.

Степень окисления при этом равна +1. Оксид рубидия образуется лишь в условиях нехватки кислорода.

Если же его достаточно, идет бурная реакция, итогом которой становится пероксид и надпероксид 37-го элемента.

В кислородной среде щелочной металл рубидий загорается. В этом и заключается буйство реакции.

Еще опаснее сочетание с водой. Происходит взрыв. Осторожничать приходится и с карбидом рубидия.

Химический элемент в веществе способен самовоспламениться в углекислой среде. В воде соединение, как и чистый металл, взрывается.

Рубидий, при этом, сгорает. Остается лишь углерод. Он выделяется в виде угля. Так что, это один из способов добычи топлива.

Применение рубидия

Первое применение элементу нашла природа. Она заложила 1 миллиграмм металла в организм каждого человека.

Рубидий есть в костях, легких, головном мозге, женских яичниках, . 37-ой элемент выполняет роль антиаллергена, оказывает противовоспалительное действие, слегка затормаживает, успокаивая .

В крови рубидий, цвет спектральной черты которого сливается с тоном эритроцитов, борется со свободными радикалами.

Металл снижает и действие окислителей. Благодаря этому, клетки крови живут дольше и лучше функционируют. Повышается иммунитет, уровень гемоглобина.

Медики прописывают препараты рубидия в качестве болеутоляющих и снотворных.

Кроме этого, 37-ой элемент получают эпилептики. Врачи рассчитывают на тормозящее нервные импульсы действие препарата.

Рубидий выводится из организма вместе с мочой. Поэтому, требуется восполнение. Суточная норма потребления элемента – 1-2 миллиграмма.

Получить их можно, употребляя бобовые, злаки, орехи, белые грибы, почти все фрукты и ягоды, особенно, черную смородину.

Вне организма рубидий присутствует в телевизионных трубках, устройствах, воспроизводящих оптические фонограммы и в фотокатодах.

Причина – фотоэффект. На него 37-ой элемент способен благодаря быстрой потере электронов под действием света.

Аналогично поведение цезия. Рубидий соперничает с ним за место на рынке фотоэлементов.

Фторид рубидия , как и прочие соли элемента, закладывают в топливные элементы. Соединения 37-го металла служит в них электролитом.

Электролитом является, так же, гидроксид рубидия . Он рекомендован для низкотемпературных химически источников тока.

Убыстрить его течение 37-ой элемент способен в качестве добавки к раствору гидроксида .

В роли катализатора выступает уже карбонат рубидия . Его закупают для производства синтетической нефти. Ее называют синтолом.

Специальные катализаторы с рубидием запатентованы для синтеза высших спиртов, стирола и бутадеина.

Нитрат рубидия признан средством для калибровки калориметров. Это приборы, замеряющие количество теплоты.

Техника засекает и ее выделение, и поглощение при различных химических, физических, биологических процессах.

Не обходится без рубидия и атомная промышленность. 37-ой элемент числится в составе металлических теплоносителей.

Они заключены в ядерных реакторах. Есть рубидий и в вакуумных радиолампах. Металл формирует положительные ионы на их нитях накаливания.

В космической отрасли металлический рубидий входит в состав смесей для смазки. Обнаружить 37-ой элемент можно даже в термометрах.

Речь не о ртутных образцах, а о моделях для измерения повышенных температур до 400-от градусов Цельсия. В таких термометрах находится смесь хлоридов и рубидия.

Электронная отрасль использует пары щелочного металла. С ними, в частности, связано изготовление высокочувствительных магнитометров. Ими пользуются при космических исследованиях и геофизических изыскания.

Добыча рубидия

Рубидий – рассеянный элемент. Это усложняет разработку солидных запасов. По распространенности в земной коре металл занимает 20-е место.

Однако, у него нет собственных минералов и руд, то есть пород, в которых рубидий является основой.

В том же лепидолите, из которого элемент когда-то выделили, он присутствует лишь в качестве примеси.

Искать рубидий приходится попутно с другими щелочными металлами. Можно использовать и морскую воду. В ней растворены соли 37-го элемента. Но, пока, этот ресурс не разрабатывается.

Промышленное получение рубидия – это выделение из электролита, оставшегося после производства магния. Его добывают из карналлита.

Остается осадок из ферроцианидов, железа и . Рубидий скрыт в первых. Ферроцианиды прокаливают, получая карбонат 37-го металла. Он загрязнен цезием и калием. Остается провести очистку.

Немало рубидия извлекают на производстве лития. После его выделения, 37-ой элемент осаждают из маточных растворов.

Итог операции – алюморубидиевые квасцы. После их многократной перекристаллизации удается разделить составляющие.

Поскольку с 50-ых годов прошлого века производство резко увеличилось, увеличилось и предложение на рубидий.

Он перестал быть дорогостоящим дефицитом. Узнаем, во сколько оценивают металл современники.

Цена рубидия

В России рубидий производят на Заводе редких металлов. Предприятие находится в Новосибирской области, реализует упаковки по 30 граммов и 1-му килограмму.

За последний объем придется выложить около 400 000 рублей. Частные продавцы предлагают рубидий, разделенный по граммам.

За один просят, как правило, 5-6 долларов США. Вот и посчитайте. При этом, раньше цены на 37-ой элемент были еще выше.

Но, рекордсменом рубидий, все же, не являлся. Передовик – калифорний. Это самый редкий и самый дорогой металл.

Стоимость грамма превышает 6 000 000 долларов. В сравнении с этим ценником, запросы поставщиков за рубидий кажутся незначительными.

Кстати, кроме Новосибирского завода 37-ым элементом торгует и Сервермед из Мурманской области.

Рубидий был открыт в 1861 немецкими учеными Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгоффом и стал одним из первых элементов, открытых методом спектроскопии, который был изобретен Бунзеном и Кирхгоффом в 1859. Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф добыли 150 кг лепидолита и получили несколько грамм солей рубидия для анализов, таким образом, они обнаружили новый элемент. Название элемента отражает цвет наиболее яркой линии в его спектре.

Мировые ресурсы рубидия

Содержание рубидия в земной коре составляет 7,8·10−3%, что примерно равно суммарному содержанию никеля, меди и цинка. По распространенности в земной коре рубидий находится примерно на 20-м месте, 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 0,2 %, а изредка и до 1—3 % (в пересчете на Rb2О).

Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озёр. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 100 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.

Получение рубидия

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. 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 привело к увеличению добычи лития, а, следовательно, и рубидия. Именно поэтому соединения рубидия стали более доступными.

Применение рубидия

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. 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 560 дней], 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.

Рубидий – щелочной металл, лёгкий и мягкий, серебристо-белый, хотя его название говорит совсем о другом цвете: на латыни «rubidus» означает «красный», или даже «тёмно-красный» - так назвали его учёные Густав Роберт Кирхгоф и Роберт Вильгельм Бунзен в 1861 году. Первый учёный был великим физиком, а второй – химиком-экспериментатором; они рассматривали минералы с помощью спектроскопа – прибора, изобретённого Киргофом, - заметили в одном из образцов минералов-концентраторов особые красные линии, и решили, что это неизвестный элемент. Так и оказалось, но выделить новый минерал оказалось трудно: Бунзену пришлось проделать огромную работу – химик неустанно трудился в течение 2-х лет, - прежде чем рубидий очистился и отделился от других элементов – солей калия, цезия и т.д.

Сегодня химики называют рубидий типичным рассеянным элементом, так как в земной коре его много, но он практически всегда является примесью других минералов; он часто содержится в вулканических породах; соли рубидия часто встречаются в минеральной воде разных источников, в воде морей и озёр (в том числе в подземных водах), и в минералах-концентраторах – в них различных химических элементов в десятки раз больше, чем в обычной руде.

Чистый рубидий – элемент во многом уникальный. Его можно хранить только в вакууме, в специальных запаянных стеклянных ампулах – на открытом воздухе он тут же воспламеняется, вступая в мгновенную реакцию с кислородом. Химическая активность рубидия вообще очень высока: он быстро вступает в реакцию практически со всеми известными химическими элементами – с металлами и неметаллами, а иногда даже взрывается при этом.

Об уникальности рубидия можно судить и по температуре его плавления – он плавится уже при температуре 39°C, так что, стоит только подержать некоторое время ампулу с этим металлом в руках, как он прямо «на глазах» станет полужидким – другие металлы этим не отличаются, кроме ртути – всем известно, что именно из-за этого свойства она с успехом используется в медицинских термометрах.

Разумеется, нас больше интересует роль рубидия в живых организмах, в том числе и в организме человека, однако и здесь этот элемент можно считать необычным – его роль в этом отношении не выяснена, и рассматривают его обычно вместе с цезием, параллельно изучая их воздействие на организм.

Источники рубидия

В тканях растений и животных рубидий есть, но его там очень мало: например, в листьях табака – растения, считающегося одним из его источников, рубидия в 1000 раз меньше, чем калия. В морских растениях – водорослях, его ещё меньше, однако в живой ткани он может накапливаться: в частности, он обнаружен в актиниях, морских червях, ракообразных, моллюсках, иглокожих и некоторых рыбах. В некоторых наземных растениях рубидий тоже накапливается – например, в определённых сортах свеклы и винограда.

Плохо изучен и обмен рубидия в организме, но мы с пищей получаем его каждый день до 1,5-4 мг, и в основном с чёрным чаем и кофе, а также с питьевой водой. В организме человека в норме должно быть около 1 г рубидия.

Роль рубидия в организме

В кровь рубидий попадает очень быстро, через 1-1,5 часа после того, как поступает в желудок; накапливается рубидий в головном мозге и скелетных мышцах, костях, лёгких, мягких тканях.

Рубидий обладает антигистаминными свойствами, а в прежние времена, в XIX веке, им лечили некоторые заболевания нервной системы – в частности, эпилепсию. В остальном физиологическая роль рубидия тоже изучена мало.

Рубидий относится к токсичным элементам 2-го класса опасности – вещества этого класса определяются, как высокоопасные для человека: например, к этому же классу относятся серная кислота и мышьяк.

О симптомах недостаточности рубидия, как и об их причинах, медики тоже знают мало – опыты проводились на некоторых животных. Если им не хватало рубидия в корме, то это отражалось на их способности к размножению: эмбрионы развивались плохо, наблюдались выкидыши и преждевременные роды. Также у животных замедлялись рост и развитие в целом, снижался аппетит, и уменьшалась продолжительность жизни.

При повышенном содержании рубидия наблюдаются те же симптомы – замедление роста и развития и сокращение срока жизни, однако для этого его нужно принимать очень много – около 1000 мг в сутки. Радиоактивный изотоп рубидия считается опасным для здоровья, но с точки зрения специальных наук – радиобиологии, радиационной химии и др., - данный элемент можно считать слаборадиоактивным или даже стабильным, так как его период полураспада по сравнению со временем человеческой жизни невообразимо огромен – это 4,923×1010 лет. Если попытаться перевести это на понятный нам язык, то получится около 50-60 миллиардов лет – даже наша планета ещё не просуществовала столько времени.

Тем не менее, считается рискованным для здоровья постоянно работать в определённых отраслях производства: в стекольной, химической и электронной промышленности, и к тому же рубидий может в больших количествах поступать в организм с пищей и водой – это зависит от геологических особенностей местности. При избытке рубидия могут возникать головные боли и нарушения сна, аритмия, хронические воспалительные заболевания дыхательных путей, местное раздражение слизистых оболочек и кожи, а также протеинурия – повышенное содержание белка в моче.

При отравлении рубидием обычно назначается симптоматическое лечение, предполагающее устранение отдельных симптомов, а также лечение комплексообразователями (обычно препаратами натрия и калия), образующими с токсичными и радиоактивными веществами водорастворимые соединения, которые потом выводятся через почки.

Однако стоит сказать и о том, что и современная медицина, и биология продолжают изучать возможности применения рубидия в лечении многих болезней.

Как правило, рубидий изучается параллельно с цезием: сегодня установлено, что они могут стимулировать кровообращение, и оказывать сосудосуживающее и гипертензивное действие. С этими целями их применял в XIX веке ещё известный русский учёный и врач С.С. Боткин: он доказал, что соли цезия и рубидия повышают давление, и держат его длительное время.

В отношении иммунной системы эти элементы тоже проявляют активность: они повышают сопротивляемость организма заболеваниям, так как увеличивают активность лейкоцитов и лизоцима – антибактериального агента, разрушающего стенки клеток болезнетворных бактерий и вызывающего этим их быструю гибель.

Соли рубидия и цезия также помогают организму легче переносить гипоксию – кислородную недостаточность, и в современной медицине рубидий всё-таки тоже применяется: его йодистые, бромистые и хлористые соли обладают успокаивающим и болеутоляющим действием.

Применение рубидия

Рубидий применяется в разных областях, однако нельзя сказать, что он используется активно: в мире его производится мало – счёт идёт на десятки, а не на сотни кг в год, а стоит он довольно дорого. Соединения рубидия применяются в аналитической химии, при изготовлении специальной оптики, измерительных приборов, в электронной и атомной промышленности.

Рубидий входит в состав специальных эффективных смазок, применяемых в ракетной и космической технике при работе в условиях вакуума.

В электротехнике применяются светящиеся трубки, при изготовлении которых используется рубидий; соединения рубидия используются при изготовлении специальных стёкол и в рентгеновской технике, а также в термоэлектрических генераторах и ионных двигателях.

В геохронологии, при определении геологического возраста пород и минералов, применяется так называемый стронциевый метод, позволяющий устанавливать этот возраст очень точно – специалисты определяют содержание в этих породах рубидия и 87Sr. Именно с помощью этого метода учёным удалось определить возраст древнейших пород американского континента – им 2 млрд. 100 млн. лет.

Гатаулина Галина
для женского журнала сайт

При использовании и перепечатке материала активная ссылка на женский онлайн журнал обязательна