Aastal 1861 demonstreeris hiljuti leiutatud füüsikaline meetod ainete uurimiseks – spektraalanalüüs – taas oma jõudu ja usaldusväärsust, mis on teaduse ja tehnoloogia suure tuleviku tagatis. Tema abiga avastati teine senitundmatu keemiline element rubiidium. Seejärel, kui D. I. Mendelejev avastas 1869. aastal perioodilise seaduse, võttis rubiidium koos teiste elementidega tabelis oma koha, mis tõi keemiateadusesse korra.
Rubiidiumi edasine uurimine näitas, et sellel elemendil on mitmeid huvitavaid ja väärtuslikke omadusi. Vaatleme siin neist kõige iseloomulikumat ja olulisemat.
Keemilise elemendi üldised omadused
Rubiidiumi aatomiarv on 37, see tähendab, et tema aatomites on tuumade koostises just selline hulk positiivselt laetud osakesi – prootoneid. Vastav altneutraalsel aatomil on 37 elektroni.
Elemendi sümbol – Rb. Perioodilises süsteemis klassifitseeritakse rubiidium I rühma elemendiks, periood on viies (tabeli lühiperioodi versioonis kuulub ta I rühma põhialarühma ja asub kuuendal real). See on leelismetall, pehme, väga sulav, hõbevalge kristalne aine.
Avastuste ajalugu
Keemilise elemendi rubiidiumi avastamise au kuulub kahele Saksa teadlasele – keemik Robert Bunsenile ja füüsik Gustav Kirchhoffile, aine koostise uurimise spektroskoopilise meetodi autoritele. Pärast seda, kui spektraalanalüüsi kasutamine viis 1860. aastal tseesiumi avastamiseni, jätkasid teadlased oma uurimistööd ning juba järgmisel aastal avastasid nad mineraali lepidoliidi spektrit uurides kaks tundmatut tumepunast joont. Tänu tugevaimate spektrijoonte iseloomulikule varjundile, mille abil oli võimalik kindlaks teha varem tundmatu elemendi olemasolu, sai see oma nime: sõna rubidus on ladina keelest tõlgitud kui "karmiinpunane, tumepunane".
Aastal 1863 eraldas Bunsen esimesena metallilise rubiidiumi mineraalveeallikast, aurustades suure koguse lahust, eraldades kaaliumi-, tseesiumi- ja rubiidiumisoolad ning lõpuks redutseerides metalli tahma abil. Hiljem õnnestus N. Beketovil alumiiniumipulbri abil rubiidium selle hüdroksiidist taastada.
Elemendi füüsikaline omadus
Rubiidium on kergmetall, tal ontihedus 1,53g/cm3 (nulltemperatuuril). Moodustab kuubikujulise kehakeskse võrega kristalle. Rubiidium sulab ainult 39 °C juures ehk toatemperatuuril on selle konsistents juba lähedane pastasele. Metall keeb temperatuuril 687 °C ja selle aurud on rohekassinised.
Rubiidium on paramagnet. Juhtivuse poolest on see 0 ° C juures enam kui 8 korda parem kui elavhõbe ja peaaegu sama palju kordi halvem kui hõbe. Nagu teistel leelismetallidel, on ka rubiidiumil väga madal fotoelektrilise efekti lävi. Selles fotovoolu ergastamiseks piisab pika lainepikkusega (st madala sagedusega ja vähem energiat kandvatest) punastest valguskiirtest. Selle tundlikkuse poolest ületab seda ainult tseesium.
Isotoobid
Rubiidiumi aatommass on 85 468. Looduses esineb see kahe isotoobi kujul, mis erinevad tuumas olevate neutronite arvu poolest: rubiidium-85 moodustab suurima osa (72,2%) ja palju väiksem kogus - 27,8% - rubiidium-87. Nende aatomite tuumad sisaldavad lisaks 37 prootonile vastav alt 48 ja 50 neutronit. Kergem isotoop on stabiilne, samas kui rubiidium-87 poolväärtusaeg on 49 miljardit aastat.
Praegu on kunstlikult saadud mitukümmend selle keemilise elemendi radioaktiivseid isotoope: ülikergest rubiidium-71-st kuni neutronitega ülekoormatud rubiidium-102-ni. Kunstlike isotoopide poolestusajad ulatuvad mõnest kuust 30 nanosekundini.
Põhi keemilised omadused
Nagu eespool märgitud, kuulub rubiidium (nagu naatrium, kaalium, liitium, tseesium ja frantsium) leelismetallide hulka. Nende aatomite elektroonilise konfiguratsiooni eripära, mis määrab keemilised omadused, on ainult ühe elektroni olemasolu välisenergia tasemel. See elektron lahkub kergesti aatomist ja metalliioon omandab samal ajal perioodilisustabelis tema ees oleva inertse elemendi energeetiliselt soodsa elektroonilise konfiguratsiooni. Rubiidiumi puhul on see krüptoni konfiguratsioon.
Seega on rubiidiumil, nagu ka teistel leelismetallidel, tugevad redutseerivad omadused ja oksüdatsiooniaste on +1. Leeliselised omadused on aatommassi suurenemisega rohkem väljendunud, kuna suureneb ka aatomi raadius ja vastav alt nõrgeneb side välise elektroni ja tuuma vahel, mis viib keemilise aktiivsuse suurenemiseni. Seetõttu on rubiidium aktiivsem kui liitium, naatrium ja kaalium ning tseesium omakorda aktiivsem kui rubiidium.
Võttes kokku kõik ül altoodud rubiidiumi kohta, saab elementi sõeluda, nagu alloleval joonisel.
Rubiidiumi moodustatud ühendid
Õhus oksüdeerub see metall oma erakordse reaktsioonivõime tõttu äged alt, süttides (leegil on lillakas-roosa värvus); reaktsiooni käigus moodustuvad superoksiid ja rubiidiumperoksiid, millel on tugevad oksüdeerivad ained:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Oksiid tekib, kui hapniku juurdepääs reaktsioonile on piiratud:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
See on kollane aine, mis reageerib vee, hapete ja happeoksiididega. Esimesel juhul moodustub üks tugevamaid leeliseid - rubiidiumhüdroksiid, ülejäänud - soolad, näiteks rubiidiumsulfaat Rb2SO4, millest enamik on lahustuvad.
Veelgi ägedam alt, millega kaasneb plahvatus (kuna nii rubiidium kui ka eralduv vesinik süttivad koheselt), reageerib metall veega, mis moodustab rubiidiumhüdroksiidi, äärmiselt agressiivse ühendi:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubiidium on keemiline element, mis võib reageerida vahetult ka paljude mittemetallidega – fosfori, vesiniku, süsiniku, räni ja halogeenidega. Rubiidiumhalogeniidid – RbF, RbCl, RbBr, RbI – lahustuvad hästi vees ja mõnes orgaanilises lahustis, nagu etanool või sipelghape. Metalli ja väävli koostoime (väävlipulbriga hõõrumine) toimub plahvatuslikult ja põhjustab sulfiidi moodustumist.
On ka rubiidiumi halvasti lahustuvaid ühendeid, nagu perkloraat RbClO4, neid kasutatakse selle keemilise elemendi määramiseks analüütikas.
Looduses viibimine
Rubiidium ei ole haruldane element. Seda leidub peaaegu kõikjal, kaasatudpaljude mineraalide ja kivimite koostis ning seda leidub ka ookeanis, maa-aluses ja jõevees. Maakoores ulatub rubiidiumi sisaldus vase, tsingi ja nikli sisalduse koguväärtuseni. Erinev alt paljudest palju haruldasematest metallidest on rubiidium siiski äärmiselt mikroelement, selle kontsentratsioon kivimites on väga madal ja see ei moodusta oma mineraale.
Mineraalide koostises saadab rubiidium kaaliumi kõikjal. Suurim rubiidiumi kontsentratsioon on leitud lepidoliitides, mineraalides, mis on ka liitiumi ja tseesiumi allikad. Seega leidub rubiidiumi alati väikestes kogustes seal, kus leidub teisi leelismetalle.
Natuke rubiidiumi kasutamisest
Keemi lühikirjeldus. rubiidiumi elementi võib täiendada mõne sõnaga valdkondade kohta, kus seda metalli ja selle ühendeid kasutatakse.
Rubiidiumi kasutatakse fotoelementide tootmisel, lasertehnoloogias, see on osa mõnest raketitehnoloogia spetsiaalsest sulamist. Keemiatööstuses kasutatakse rubiidiumisooli nende kõrge katalüütilise aktiivsuse tõttu. Ühte tehisisotoopi, rubiidium-86, kasutatakse gammakiirguse vigade tuvastamiseks ja lisaks kasutatakse ravimitööstuses ravimite steriliseerimiseks.
Teist isotoopi, rubiidium-87, kasutatakse geokronoloogias, kus seda kasutatakse väga pika poolestusaja tõttu vanimate kivimite vanuse määramiseks (rubiidium-strontsium meetod).
Kui mitu aastakümmetKui kunagi arvati, et rubiidium on keemiline element, mille ulatus tõenäoliselt ei laiene, siis nüüd on sellel metallil tekkimas uusi väljavaateid näiteks katalüüsis, kõrgtemperatuurilistes turbiiniagregaatides, spetsiaalses optikas ja muudes valdkondades. Nii et rubiidium mängib ja mängib ka edaspidi kaasaegsetes tehnoloogiates olulist rolli.
