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Rubidium

37 Krypton Rubidium Strontium
K

Rb

Cs
Periodensystem - Erweitertes Periodensystem
Allgemein
Name , Symbol, Zahl Rubidium, Rb, 37
Chemische Reihe Alkali Metalle
Gruppe, Periode, Block 1, 5, s
Aussehen grau weiß
Atommasse 85,4678 (3) g/mol
Elektronenkonfiguration [ NOK ] 5 Sek 1
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 8, 1
Physikalische Eigenschaften
Phase fest
Dichte (nahe RT) 1,532 g·cm −3
Flüssigkeitsdichte bei m.p. 1,46 g·cm −3
Schmelzpunkt 312,46 K
(39,31 °C, 102,76 °F)
Siedepunkt 961K
(688 ° C, 1270 ° F)
Kritischer Punkt (hochgerechnet)
2093 K, 16 MPa
Schmelzwärme 2,19 kJ·mol −1
Verdampfungswärme 75,77 kJ·mol −1
Wärmekapazität (25 °C) 31,060 J·mol −1 ·K −1
P / Brunnen 1 10 100 1 k 10 k 100 k
bei T /K 434 486 552 641 769 958
Atomare Eigenschaften
Kristallstruktur kubisch körperzentriert
Oxidationszustände 1
(stark basisches Oxid)
Elektronegativität 0,82 (Pauling-Skala)
Ionisationsenergien
( mehr)
1.: 403,0 kJ·mol −1
2.: 2633 kJ·mol −1
3.: 3860 kJ mol −1
Atomradius 235 Uhr
Atomradius (berechnet) 265 Uhr
Kovalenter Radius 211 Uhr
Van-der-Waals-Radius 244 Uhr
Sonstig
Magnetische Bestellung datiert nicht
Elektrischer widerstand (20 °C) 128 nΩ·m
Wärmeleitfähigkeit (300 K) 58,2 W·m −1 ·K −1
Schallgeschwindigkeit (dünner Stab) (20 °C) 1300 m/s
Elastizitätsmodul 2,4 GPa
Bulk-Modul 2,5 GPa
Mohs-Härte 0,3
Brinellhärte 0,216 MPa
CAS-Registrierungsnummer 7440-17-7
Ausgewählte Isotope
iso DAS Halbwertszeit DM VON DP
83 Rb seine 86.2 d e - 83 NOK
c 0,52, 0,53,
0,55
-
84 Rb seine 32,9 d e - 84 NOK
b + 1,66, 0,78 84 NOK
c 0,881 -
b - 0,892 84 Sr
85 Rb 72.168% Rb ist stabil bei 48 Neutronen
86 Rb seine 18,65 d b - 1.775 86 Sr
c 1,0767 -
87 Rb 27,835 % 4,88 × 10 10 Y b - 0,283 87 Sr
Verweise

Rubidium (EINSCHLAG: /ruːˈbɪdiem, rəˈbɪdiem/ ) ist ein Chemisches Element in dem Periodensystem das hat das Symbol Rb und Ordnungszahl 37. Rb ist ein weiches, silbrig-weißes metallisches Element der Alkalimetallgruppe. Rb-87, ein natürlich vorkommendes Isotop, ist (leicht) radioaktiv. Rubidium ist sehr weich und hochreaktiv, mit ähnlichen Eigenschaften wie andere Elemente der Gruppe 1, wie schnelle Oxidation Luft .

Bemerkenswerte Eigenschaften

Rubidium ist das zweitstärkste elektropositive der stabilen alkalischen Elemente und verflüssigt sich bei hoher Umgebungstemperatur (102,7 F = 39,3 C). Wie andere Elemente der Gruppe 1 reagiert dieses Metall heftig in Wasser. Wie bei Kalium und Cäsium ist diese Reaktion normalerweise heftig genug, um das freigesetzte zu entzünden Wasserstoff . Es wurde auch berichtet, dass sich Rubidium an der Luft spontan entzündet. Ebenso wie andere Alkalimetalle bildet es Amalgame mit Merkur und es kann Legierungen mit bilden Gold , Cäsium , Natrium , und Kalium . Das Element gibt einer Flamme eine rötlich-violette Farbe, daher der Name.



Verwendet

Mögliche oder aktuelle Verwendungen von Rubidium umfassen:

  • Ein Arbeitsmedium in Dampfturbinen.
  • Ein Getter in Vakuumröhren.
  • Eine Fotozellenkomponente.
  • Das resonante Element in Atomuhren. Dies liegt an der Hyperfeinstruktur der Energieniveaus von Rubidium.
  • Eine Zutat in speziellen Arten von Glas .
  • Die Erzeugung von Superoxid durch Einbrennen Sauerstoff .
  • Das Studium der Kalium Ionenkanäle in der Biologie.

Rubidium lässt sich leicht ionisieren, daher wurde es für die Verwendung in Ionenmotoren für Raumfahrzeuge in Betracht gezogen (aber Cäsium und Xenon sind für diesen Zweck effizienter).

Rubidiumverbindungen werden manchmal in Feuerwerkskörpern verwendet, um ihnen eine violette Farbe zu verleihen.

Rb Bei 4 ich 5 hat die höchste Raumtemperaturleitfähigkeit aller bekannten Ionenkristalle. Diese Eigenschaft könnte in Dünnschichtbatterien und anderen Anwendungen nützlich sein.

Rubidium wurde auch für die Verwendung in einem thermoelektrischen Generator unter Verwendung des magnetohydrodynamischen Prinzips in Betracht gezogen, bei dem Rubidiumionen durch Hitze bei hoher Temperatur gebildet und durch ein Magnetfeld geleitet werden. Diese Verhalten Elektrizität und wirken wie ein Anker eines Generators, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird.

Besonders Rubidium 87 Rb ist in Form von Dampf eine der am häufigsten verwendeten Atomarten, die für die Laserkühlung und Bose-Einstein-Kondensation verwendet wird. Seine wünschenswerten Merkmale für diese Anwendung umfassen die leichte Verfügbarkeit von billigem Diodenlaserlicht bei der relevanten Wellenlänge und die moderaten Temperaturen, die erforderlich sind, um beträchtliche Dampfdrücke zu erhalten.

Rubidium wurde zum Polarisieren verwendet 3 Er (das heißt, er produziert Bände von magnetisierten 3 He-Gas, wobei die Kernspins in eine bestimmte Richtung im Raum ausgerichtet sind und nicht zufällig). Rubidiumdampf wird durch einen Laser optisch gepumpt und das polarisierte Rb polarisiert 3 Er durch die Hyperfeinwechselwirkung. Spin-polarisiert 3 He - Zellen werden immer beliebter für Neutronenpolarisationsmessungen und zum Erzeugen polarisierter Neutronenstrahlen für andere Zwecke .

Geschichte

Rubidium ( L Rote Haare , tiefstes Rot) wurde 1861 von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff in der entdeckt Mineral Lepidolith durch die Verwendung eines Spektroskops. Dieses Element hatte jedoch bis in die 1920er Jahre nur minimale industrielle Verwendung. Historisch gesehen war die wichtigste Verwendung für Rubidium die Forschung und Entwicklung, hauptsächlich in chemischen und elektronischen Anwendungen.

Auftreten

Dieses Element gilt als das 16. häufigste Element in der Erde 's Kruste. Es kommt natürlicherweise in den Mineralien Leucit, Pollucit und Zinnwaldit vor, das Spuren von bis zu 1 % seines Oxids enthält. Lepidolith enthält 1,5 % Rubidium und dies ist die kommerzielle Quelle des Elements. Etwas Kalium Mineralien und Kaliumchloride enthalten das Element ebenfalls in kommerziell bedeutenden Mengen. Eine bemerkenswerte Quelle sind auch die ausgedehnten Pollucitvorkommen am Bernic Lake, Manitoba. Rubidiummetall kann durch Reduktion von Rubidiumchlorid mit hergestellt werden Kalzium unter anderen Methoden. Rubidium bildet mindestens vier Oxide: Rb zwei Ö , Rb zwei Ö zwei , Rb zwei Ö 3 , RbO zwei . 1997 kostete dieses Metall in kleinen Mengen etwa 25 US-Dollar/Gramm.

Isotope

Es sind 24 Isotope von Rubidium bekannt, wobei natürlich vorkommendes Rubidium aus nur zwei Isotopen besteht; Rb-85 (72,2 %) und das radioaktive Rb-87 (27,8 %). Normale Rubidiummischungen sind radioaktiv genug, um fotografische Filme in etwa 30 bis 60 Tagen zu beschlagen.

Rb-87 hat eine Halbwertszeit von 48,8 × 10 9 Jahre. Es ersetzt leicht Kalium in Mineralien , und ist daher ziemlich weit verbreitet. Rb wurde ausgiebig bei der Datierung von Gesteinen verwendet; Rb-87 zerfällt zu stabil Strontium -87 durch Emission eines negativen Beta-Teilchens. Während der fraktionierten Kristallisation neigt Sr dazu, sich im Plagioklas zu konzentrieren, wodurch Rb in der flüssigen Phase verbleibt. Daher das Rb/Sr-Verhältnis im Rest Magma kann im Laufe der Zeit zunehmen, was zu Gesteinen mit zunehmenden Rb/Sr-Verhältnissen mit zunehmender Differenzierung führt. Die höchsten Verhältnisse (10 oder höher) treten in Pegmatiten auf. Wenn die Anfangsmenge an Sr bekannt ist oder extrapoliert werden kann, kann das Alter durch Messung der Rb- und Sr-Konzentration und des Sr-87/Sr-86-Verhältnisses bestimmt werden. Die Daten geben nur dann das wahre Alter der Mineralien an, wenn die Gesteine ​​nicht nachträglich verändert wurden. Siehe Rubidium-Strontium-Datierung für eine ausführlichere Diskussion.

Die häufigsten Verbindungen von Rubidium sind RbCl, RbF und Rb zwei ALSO 4 .

Vorsichtsmaßnahmen

Rubidium reagiert heftig mit Wasser und kann Brände verursachen. Um sowohl Sicherheit als auch Reinheit zu gewährleisten, muss dieses Element unter trockenem Mineralöl, im Vakuum oder in einem Inertgas aufbewahrt werden Atmosphäre .

Biologische Wirkungen

Rubidium befindet sich wie Natrium und Kalium fast immer in der Oxidationsstufe +1. Der menschliche Körper neigt dazu, Rb zu behandeln + Ionen, als ob sie Kaliumionen wären, und konzentriert daher Rubidium in der Elektrolytflüssigkeit des Körpers. Die Ionen sind nicht besonders giftig und werden relativ schnell über Schweiß und Urin ausgeschieden. Im Übermaß eingenommen kann es jedoch gefährlich sein.