Цвет рубидия. Знаешь как

С первого взгляда рубидий не производит особого впечатления. Правда, его демонстрируют не на черном бархате, а в запаянной и предварительно вакуумированной стеклянной ампуле. Своим внешним видом – блестящей серебристо-белой поверхностью этот щелочной металл напоминает большинство других металлов. Однако при более близком знакомстве выявляется ряд присущих ему необычайных, подчас уникальных особенностей.

Так, стоит лишь несколько минут подержать в руках ампулу с рубидием, как он превращается в полужидкую массу – ведь температура плавления рубидия всего 39°C.

Атомная масса рубидия средняя между атомными массами меди и серебра, но его свойства резко отличны от свойств металлов-«соседей». Впрочем, этого следовало ожидать, если учесть местоположение рубидия в периодической системе. Прежде всего он легок (плотность 1,5 г/см 3) и плохо проводит электрический ток. Но самое примечательное – это его исключительная химическая активность. В вакууме рубидий хранят не зря – на воздухе он моментально воспламеняется. При этом образуются соединения с высоким содержанием кислорода – перекиси и надперекиси рубидия. Не менее жадно (с воспламенением) соединяется он с хлором и другими галогенами, а с серой и фосфором – даже со взрывом.

Вообще рубидий вступает в реакцию почти со всеми элементами; в литературе описаны его соединения с водородом и азотом (гидриды и нитриды), с бором и кремнием (бориды и силициды), с золотом, кадмием и ртутью (ауриды, кадмиды, меркуриды) и многие другие.

При обычной температуре рубидий разлагает воду столь бурно, что выделяющийся водород тут же воспламеняется. При 300°C его пары разрушают стекло, вытесняя из него кремний.

Известно, что многие металлы обладают фотоэлектрическими свойствами. Свет, попадающий на катоды, изготовленные из этих металлов, возбуждает в цепи электрический ток. Но если в случае платины, например, для этого требуются лучи с очень малой длиной волны, то у рубидия, напротив, фотоэффект наступает под действием наиболее длинных волн видимого спектра – красных. Это значит, что для возбуждения тока в рубидиевом фотоэлементе требуются меньшие затраты энергии. В этом отношении рубидий уступает только цезию, который чувствителен не только к световым, но и к невидимым инфракрасным лучам.

Исключительно высокая активность рубидия проявляется и в том, что один из его изотопов – 87 Rb (а на его долю приходится 27,85% природных запасов рубидия) – радиоактивен: он самопроизвольно испускает электроны (бета-лучи) и превращается в изотоп стронция с периодом полураспада в 50...60 млрд лет.

Около 1% стронция образовалось на Земле именно этим путем, и если определить соотношение изотопов стронция и рубидия с атомной массой 87 в какой-либо горной породе, то можно с большой точностью вычислить ее возраст.

Такой метод пригоден применительно к наиболее древним породам и минералам. С его помощью установлено, например, что самые старые скалы американского континента возникли 2100 млн лет тому назад.

Как видите, у этого внешне непритязательного серебристого-белого металла есть немало интересных свойств.

Почему его назвали рубидием? Rubidus – по-латыни «красный». Казалось бы, это имя скорее подходит меди, чем очень обыкновенному по окраске рубидию. Но не будем спешить с выводами.

Это название было дано элементу №37 его первооткрывателями Кирхгофом и Бунзеном. Сто с лишним лет назад, изучая с помощью спектроскопа различные минералы, они заметили, что один из образцов лепидолита, присланный из Розены (Саксония), дает особые линии в темно-красной области спектра. Эти линии не встречались в спектрах ни одного известного вещества. Вскоре аналогичные темно-красные линии были обнаружены в спектре осадка, полученного после испарения целебных вод из минеральных источников Шварцвальда. Естественно было предположить, что эти линии принадлежат какому-то новому, до того неизвестному элементу. Так в 1861 г. был открыт рубидий. Но содержание его 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) ученый подверг осадок многократной фракционированной кристаллизации и получил из наименее растворимой фракции хлориды рубидия и цезия. Бунзен перевел их затем в карбонаты и тартраты (соли винной кислоты), что позволило еще лучше очистить рубидий и освободить его от основной массы цезия. Огромный труд и незаурядная изобретательность принесли свои плоды: Бунзену удалось разрешить весьма сложный вопрос и получить не только отдельные соли рубидия, но и сам элемент.

Металлический рубидий был впервые получен при восстановлении сажей кислого тартрата. В настоящее время наилучший способ извлечения рубидия – восстановление его хлорида металлическим кальцием. Реакцию ведут в железной пробирке, помещенной в трубчатый кварцевый прибор. В вакууме при 700...800°C рубидий отдает кальцию свой хлор, а сам возгоняется. Его пары собираются в специальном отростке прибора; там они охлаждаются, после чего весь отросток с заключенным в нем рубидием отпаивают. После повторной перегонки в вакууме при 365°C можно получить металлический рубидий высокой степени чистоты.

Сколько рубидия на земном шаре и где он встречается? На последний вопрос ответить легче: практически везде; а вот на первый ответы довольно противоречивы. Разные исследователи называют разные цифры. Сейчас принято считать, что содержание рубидия в земной коре составляет 1,5·10 –2 %. Это больше, чем у таких известнейших металлов, как медь, цинк, олово, свинец. Но выделить рубидий значительно сложнее, чем олово или свинец, и дело не только в большой химической активности элемента №37. Беда в том, что рубидий не образует скоплений, у него нет собственных минералов. Он крайне рассеян и встречается вместе с другими щелочными металлами, всегда сопутствуя калию.

Рубидий обнаружен в очень многих горных породах и минералах, но его концентрация там крайне низка. Только лепидолиты содержат несколько больше Rb 2 О, иногда 0,2%, а изредка и до 1...3%. Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озер. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 100 мкг/л. Значит, в мировом океане рубидия в сотни раз меньше, чем в земной коре. Впрочем, 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.

Рубидий найден в морских водорослях, в чае, кофе, в сахарном тростнике и табаке: в золе табачных листьев оказалось до 0,004% рубидия (а калия в них в 1000 раз больше).

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 представляет большого труда. Сейчас разработаны и описаны в литературе вполне рациональные и экономичные методы извлечения рубидия из карналлита, попутно с другими элементами.

Мощные залежи карналлита, несомненно, – один из наиболее перспективных источников рубидиевого сырья. Хотя концентрация рубидия здесь и невелика, но общие запасы солей таковы, что количество рубидия измеряется миллионами тонн.

Где применяется рубидий? Куда он идет и какую пользу приносит? Увы, читатель! Послужной список рубидия невелик. Мировое производство этого металла ничтожно (несколько десятков килограммов в год), а стоимость непомерно велика: 2,5 доллара за 1 г. Объясняется это главным образом ничтожными запасами рубидия в основных капиталистических странах. И все-таки совершенно «безработным» элементом его не назовешь.

Рубидиевые препараты иногда применяются в медицине как снотворные и болеутоляющие средства, а также при лечении некоторых форм эпилепсии. Отдельные его соединения используются в аналитической химии как специфические реактивы на марганец, цирконий, золото, палладий и серебро. Сам металл изредка употребляют для изготовления фотоэлементов, но по чувствительности и диапазону действия рубидиевые фотокатоды уступают некоторым другим, в частности цезиевым.

Между тем исследования, проведенные учеными различных стран, показали, что рубидий и его соединения обладают многими практически ценными качествами. Среди них первостепенное значение имеет каталитическая активность.

Еще в 1921 г. немецкие химики Фишер и Тропш нашли, что карбонат рубидия – превосходный компонент катализатора для получения синтетической нефти – синтола. Синтолом была названа смесь спиртов, альдегидов и кетонов, образующаяся из водяного газа (смеси водорода с окисью углерода) при 410°C и давления 140...150 атм в присутствии специального катализатора. После добавления бензола эту смесь можно было использовать в качестве моторного топлива. Катализатором служила железная стружка, пропитанная гидроокисью калия. Но если калий заменить рубидием, то эффективность процесса значительно повышается. Во-первых, выход маслянистых продуктов и высших спиртов становится вдвое больше; во-вторых, рубидиевый катализатор (в отличие от калиевого) не покрывается сажей и поэтому сохраняет свою первоначальную активность значительно дольше.

Позднее были запатентованы специальные катализаторы с рубидием для синтеза метанола и высших спиртов, а также стирола и бутадиена. Исходными продуктами служили: в первом случае – водяной газ, во втором – этилбензол и бутиленовая фракция нефти.

Стирол и бутадиен – исходные вещества для получения синтетического каучука и поэтому их производство занимает видное место в химической промышленности высокоразвитых стран. Обычно катализаторами здесь служат окислы железа с примесью окислов других металлов, главным образом меди, цинка, хрома, марганца или магния, пропитанные солями калия.

Но если вместо калия ввести в состав катализатора до 5% карбоната рубидия, то скорость реакции удваивается. Кроме того, значительно повышается так называемое селективное действие катализатора и его устойчивость, т.е. процесс идет в желаемом направлении, без образования побочных продуктов, а катализатор служит дольше и не требует частой смены.

В последние годы предложены катализаторы, содержащие в том или ином виде рубидий, для гидрогенизации, дегидрогенизации, полимеризации и некоторых других реакций органического синтеза. Так, например, металлический рубидий облегчает процесс получения циклогексана из бензола. В этом случае процесс идет при значительно более низких температурах и давлениях, чем при активации его натрием или калием, и ему почти не мешают «смертельные» для обычных катализаторов яды – вещества, содержащие серу.

Карбонат рубидия оказывает положительное действие на процесс полимеризации аминокислот; с его помощью получены синтетические полипептиды с молекулярной массой до 40000, причем реакция протекает без инерции, моментально.

Очень интересное исследование было проведено в США в связи с работами по изысканию новых видов авиационного топлива. Было найдено, что тартрат рубидия может быть катализатором при окислении сажи окислами азота, значительно снижая температуру этой реакции по сравнению с солями калия.

По некоторым данным, рубидий ускоряет изотопный обмен ряда элементов. В частности, его способность непосредственно соединяться как с водородом, так и с дейтерием может быть использована для получения тяжелого водорода, так как дейтерид рубидия обладает большей летучестью, чем обычный гидрид. Не исключено, что гидрид и особенно борогидриды рубидия смогут быть применены в качестве высококалорийных добавок к твердым топливам.

Известно, что соединения рубидия с сурьмой, висмутом, теллуром, пригодные для изготовления фотокатодов, обладают полупроводниковыми свойствами, а его однозамещенные фосфаты и арсенаты могут быть получены в виде пьезоэлектрических кристаллов.

Наконец у эвтектических* смесей хлоридов рубидия с хлоридами меди, серебра или лития электрическое сопротивление падает с повышением температуры столь резко, что они могут стать весьма удобными термисторами в различных электрических установках, работающих при температуре 150...290°C.

* Эвтектикой называется наиболее легкоплавкий состав из двух (или нескольких) веществ, взятых в определенном соотношении.

Таков далеко не полный перечень тех возможностей, которыми располагает рубидий...

На Северном Урале среди дремучих лесов расположен старинный русский город Соликамск. За годы Советской власти на высоком берегу Камы, вблизи старого Соликамска, вырос новый, сияющий огнями город. Здесь находится одна из первых шахт Соликамского калийного комбината. Спускаясь в эту шахту, попадаешь на довольно широкую площадку, чем-то напоминающую станцию метро. Здесь так же светло, и уютно, а стены «облицованы» блестящим, как мрамор, калийно-натриевым минералом сильвинитом. Сильвинит окрашен в различные цвета: то он снежно-белый (чистейший сильвин – хлорид калия), то переливается всеми оттенками от светло-розового до почти красного и от светло-голубого до темно-синего. Он пронизан прозрачными и бесцветными кристаллами хлорида натрия. Но среди них иногда попадаются крупные блестящие и совершенно черные кубики.

Откуда взялась поваренная соль черного цвета?

Полагают, что это – почерк рубидия, что хлорид натрия почернел под действием радиоактивных излучений 87 Rb. Так рубидий напоминает о себе, дает знать о своем существовании.

Не только спектрографисты

Первооткрыватели рубидия и цезия немецкие ученые Р. Бунзен и Г. Кирхгоф прославились не только как создатели спектрального анализа. Каждому из них принадлежит немало и интересных работ и открытий.

Кирхгоф

Густав Роберт Кирхгоф – физик с мировым именем. Он установил закономерности течения электрического тока в разветвленных цепях, ввел в физику понятие абсолютно черного тела, сформулировал основной закон теплового излучения.

В 1861 г. Кирхгоф установил, что Солнце состоит из раскаленной жидкой массы, окруженной атмосферой паров, и высказал правильные предположения о химическом составе этих паров. Всю жизнь Кирхгоф был убежденным материалистом. Спектральный анализ, основы которого заложены Кирхгофом и Бунзеном, стал важнейшим физико-химическим методом научных исследований. Он широко применяется и в наше время.

Бунзен

Роберт Вильгельм Бунзен – выдающийся немецкий химик XIX в. Первой крупной работой Буизена было исследование органических соединений мышьяка. В 1841 г. он изобрел угольно-цинковый гальванический элемент, электродвижущая сила которого достигала 1,7 в. По тем временам это был самый мощный гальванический элемент. Используя батарею таких элементов, Бунзен получил электролизом из расплавов солей магний, кальций, литий, стронций, барий.

Много внимания уделял ученый определению физических констант важнейших веществ. Он разработал точные методы газового анализа, изобрел и усовершенствовал многие лабораторные приборы и оборудование. Разовыми горелками и колбами Бунзена для фильтрования до сих пор пользуются в лабораториях всего мира.

Бунзен был самоотверженно предан науке. Работая с мышьяком, он тяжело отравился, во время одного из взрывов в лаборатории потерял глаз.

Заслуги ученого были признаны всем миром. В 1862 г. Российская Академия наук избрала его иностранным членом-корреспондентом.

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.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Рубидий расположен в пятом периоде I группе главной (А) подгруппе Периодической таблицы. Обозначение – Rb. Рубидий в виде простого вещества представляет собой металл серебристо-белого цвета с объемно-центрированной кристаллической решеткой.

Плотность - 1,5 г/см 3 . Температура плавления 39,5 o С, кипения - 750 o С. Мягкий, легко режется ножом. На воздухе самовоспламеняется.

Степень окисления рубидия в соединениях

Рубидий - элемент IA группы Периодической системы Д.И. Менделеева. Он входит в группу щелочных металлов, которые в своих соединениях проявляют постоянную и положительную единственно возможную степень окисления равную (+1) , например Rb +1 Cl -1 , Rb +1 H -1 , Rb +1 2 O -2 , Rb +1 O -2 H +1 , Rb +1 N +5 O -2 3 и др.

Рубидий также существует в виде простого вещества - металла, а степень окисления металлов в элементарном состоянии равна нулю , так как распределение электронной плотности в них равномерно.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	В каком ряду все элементы могут проявлять степени окисления (-1) и (+5): Rb, Ca, Li; H, Si, F; Cl, I, Br; As, N, Te.
Решение	Для того, чтобы найти правильный ответ на поставленный вопрос будем поочередно проверять каждый из предложенных вариантов. а) Все указанные химические элементы имеют только одну степень окисления, которая равна номеру группы Периодической таблицы Д.И. Менделеева, в которой они расположены, со знаком «+». Т.е. степень окисления рубидия и лития равна (+1), а кальция - (+2). Ответ неверный. б) Для фтора характерна только одно значение степени окисления, равное (-1), поэтому этот вариант ответа неверный и проверять оставшиеся химические элементы не имеет смысла. в) Все указанные элементы относятся к группе галогенов, и для них характерны степени окисления (-1), 0, (+1), (+3), (+5) и (+7), т.е. это правильный ответ.
Ответ	Вариант 3.

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%.