1861 жылы заттарды зерттеудің жақында ойлап табылған физикалық әдісі – спектрлік талдау – ғылым мен техникадағы үлкен болашақтың кепілі ретінде өзінің күші мен сенімділігін тағы бір рет көрсетті. Оның көмегімен бұрын белгісіз екінші химиялық элемент рубидий ашылды. Содан кейін 1869 жылы Д. И. Менделеевтің периодтық заңның ашылуымен рубидий басқа элементтермен бірге кестеден орын алып, химия ғылымын ретке келтірді.
Рубидийді одан әрі зерттеу бұл элементтің бірқатар қызықты және құнды қасиеттері бар екенін көрсетті. Біз осы жерде олардың ең сипатты және маңыздысын қарастырамыз.
Химиялық элементтің жалпы сипаттамасы
Рубидийдің атомдық нөмірі 37, яғни оның атомдарында ядролардың құрамына дәл осындай оң зарядталған бөлшектер – протондар кіреді. Сәйкесіншебейтарап атомда 37 электрон бар.
Элемент таңбасы - Rb. Периодтық жүйеде рубидий I топтың элементі ретінде жіктеледі, период бесінші болып табылады (кестенің қысқа мерзімді нұсқасында ол I топтың негізгі кіші тобына жатады және алтыншы қатарда орналасқан). Бұл сілтілі металл, жұмсақ, өте балқитын, күміс-ақ кристалды зат.
Табу тарихы
Рубидий химиялық элементін ашу құрметі екі неміс ғалымы – химик Роберт Бунсен мен физик Густав Кирхгофқа, зат құрамын зерттеудің спектроскопиялық әдісінің авторларына тиесілі. Спектральды талдауды қолдану 1860 жылы цезийдің ашылуына әкелгеннен кейін ғалымдар зерттеулерін жалғастырды, ал келесі жылы лепидолит минералының спектрін зерттеу кезінде олар анықталмаған екі қою қызыл сызықты тапты. Бұл бұрын белгісіз элементтің бар екенін анықтауға мүмкіндік беретін ең күшті спектрлік сызықтардың тән реңктерінің арқасында ол өз атауын алды: рубидус сөзі латын тілінен «қызыл, қою қызыл» деп аударылады.
1863 жылы Бунсен бірінші болып минералды бұлақ суынан металл рубидийді көп мөлшерде ерітіндіні буландыру, калий, цезий және рубидий тұздарын бөлу және күйе арқылы металды қалпына келтіру арқылы бөліп алды. Кейінірек Н. Бекетов алюминий ұнтағының көмегімен рубидийді гидроксидінен қалпына келтіре алды.
Элементтің физикалық сипаттамасы
Рубидий жеңіл металл, оның бартығыздығы 1,53 г/см3(нөлдік температурада). Текше денеге бағытталған торы бар кристалдар түзеді. Рубидий небәрі 39 °C температурада ериді, яғни бөлме температурасында оның консистенциясы қазірдің өзінде паста тәрізді болады. Металл 687 °C температурада қайнайды және оның булары жасыл-көк болады.
Рубидий - парамагнетик. Өткізгіштігі бойынша ол 0 ° C температурада сынаптан 8 есе артық және күмістен бірнеше есе дерлік төмен. Басқа сілтілік металдар сияқты, рубидий өте төмен фотоэффект шегіне ие. Ондағы фототокты қоздыру үшін ұзын толқынды (яғни төмен жиілікті және энергиясы аз) қызыл жарық сәулелері жеткілікті. Бұл жағынан сезімталдығы бойынша тек цезий ғана асып түседі.
Изотоптар
Рубидийдің атомдық салмағы 85,468. Ол табиғатта ядродағы нейтрондар саны бойынша ерекшеленетін екі изотоп түрінде кездеседі: рубидий-85 ең үлкен үлесті (72,2%) құрайды, ал әлдеқайда аз сома - 27,8% - рубидий-87. Олардың атомдарының ядроларында 37 протоннан басқа, сәйкесінше 48 және 50 нейтрон болады. Жеңілірек изотоп тұрақты, ал рубидий-87 жартылай ыдырау периоды 49 миллиард жыл.
Қазіргі уақытта бұл химиялық элементтің бірнеше ондаған радиоактивті изотоптары жасанды түрде алынды: аса жеңіл рубидий-71-ден нейтрондармен шамадан тыс жүктелген рубидий-102-ге дейін. Жасанды изотоптардың жартылай ыдырау периоды бірнеше айдан 30 наносекундқа дейін ауытқиды.
Негізгі химиялық қасиеттері
Жоғарыда айтылғандай, химиялық элементтер қатарында рубидий (натрий, калий, литий, цезий және франций сияқты) сілтілі металдарға жатады. Олардың атомдарының электрондық конфигурациясының химиялық қасиеттерін анықтайтын ерекшелігі сыртқы энергетикалық деңгейде бір ғана электронның болуы. Бұл электрон атомнан оңай шығады, ал металл ионы бір уақытта периодтық жүйеде оның алдындағы инертті элементтің энергетикалық қолайлы электрондық конфигурациясын алады. Рубидий үшін бұл криптон конфигурациясы.
Осылайша, рубидий, басқа сілтілік металдар сияқты, айқын тотықсыздандырғыш қасиетке және +1 тотығу дәрежесіне ие. Сілтілік қасиеттер атом салмағының жоғарылауымен айқынырақ болады, өйткені атомның радиусы да артады, сәйкесінше сыртқы электрон мен ядро арасындағы байланыс әлсірейді, бұл химиялық белсенділіктің жоғарылауына әкеледі. Сондықтан рубидий литий, натрий және калийге қарағанда белсендірек, ал цезий өз кезегінде рубидийге қарағанда белсендірек.
Рубидий туралы жоғарыда айтылғандардың барлығын қорытындылайтын болсақ, төмендегі суреттегідей элементті талдауға болады.
Рубидийден түзілген қосылыстар
Ауада бұл металл өзінің ерекше реактивтілігіне байланысты тұтану кезінде қатты тотығады (жалын күлгін-қызғылт түсті болады); реакция кезінде күшті тотықтырғыштардың қасиеттерін көрсететін супероксид пен рубидий пероксиді түзіледі:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Оксид реакцияға оттегінің қолжетімділігі шектелген жағдайда түзіледі:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Бұл сумен, қышқылдармен және қышқыл оксидтерімен әрекеттесетін сары зат. Бірінші жағдайда ең күшті сілтілердің бірі түзіледі - рубидий гидроксиді, қалғандарында - тұздар, мысалы, рубидий сульфаты Rb2SO4, олардың көпшілігі ериді.
Одан да күштірек, жарылыспен бірге (себебі рубидий де, бөлінген сутегі де бірден тұтанады) металл сумен әрекеттеседі, ол рубидий гидроксиді, өте агрессивті қосылыс түзеді:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Рубидий - көптеген бейметалдармен - фосформен, сутегімен, көміртегімен, кремниймен және галогендермен тікелей әрекеттесе алатын химиялық элемент. Рубидий галогенидтері - RbF, RbCl, RbBr, RbI - суда және кейбір органикалық еріткіштерде, мысалы этанолда немесе құмырсқа қышқылында оңай ериді. Металлдың күкіртпен әрекеттесуі (күкірт ұнтағымен үйкеліс) жарылғыш жолмен жүреді және сульфидтің түзілуіне әкеледі.
Сондай-ақ рубидийдің нашар еритін қосылыстары бар, мысалы перхлорат RbClO4, олар аналитикада осы химиялық элементті анықтау үшін қолданылады.
Табиғатта болу
Рубидий сирек элемент емес. Ол барлық жерде дерлік кездеседі, кіредікөптеген минералдар мен тау жыныстарының құрамы, сонымен қатар мұхитта, жер асты және өзен суларында болады. Жер қыртысында рубидийдің мөлшері мыс, мырыш және никель мазмұнының жалпы мәніне жетеді. Дегенмен, көптеген сирек кездесетін металдардан айырмашылығы, рубидий өте микроэлемент болып табылады, оның тау жынысындағы концентрациясы өте төмен және ол өзінің минералдарын түзбейді.
Минералдардың құрамында рубидий барлық жерде калиймен бірге жүреді. Рубидийдің ең жоғары концентрациясы липидолиттерде, литий мен цезийдің көзі ретінде қызмет ететін минералдарда кездеседі. Сондықтан рубидий басқа сілтілі металдар табылған жерлерде әрқашан аз мөлшерде болады.
Рубидийді қолдану туралы аздап
Химияның қысқаша сипаттамасы. рубидий элементін осы металл және оның қосылыстары қолданылатын аймақтары туралы бірнеше сөзбен толықтыруға болады.
Рубидий фотоэлементтерді өндіруде, лазерлік технологияда қолданылады, ракеталық технологияға арналған кейбір арнайы қорытпалардың бөлігі болып табылады. Химия өнеркәсібінде рубидий тұздары жоғары каталитикалық белсенділікке байланысты қолданылады. Жасанды изотоптардың бірі рубидий-86 гамма-сәулелік ақауларды анықтауда, сонымен қатар фармацевтика өнеркәсібінде дәрілік заттарды зарарсыздандыру үшін қолданылады.
Тағы бір изотоп рубидий-87 геохронологияда қолданылады, мұнда жартылай ыдырау мерзімі өте ұзақ болғандықтан (рубидий-стронций әдісі) ең көне жыныстардың жасын анықтау үшін қолданылады.
Егер бірнеше ондаған жылдар болсаБір кездері рубидий қолданылу аясы кеңеюі екіталай химиялық элемент деп есептелсе, қазір бұл металдың жаңа перспективалары, мысалы, катализде, жоғары температуралы турбиналық қондырғыларда, арнайы оптикада және басқа салаларда пайда болуда. Сонымен, рубидий заманауи технологияларда маңызды рөл атқарады және ойнай береді.
