لون الروبيديوم. العنصر الكيميائي روبيديوم: الخصائص والخصائص والمركبات

عنصر الروبيديوم هو معدن قلوي أبيض مع لمعان معدني (انظر الصورة). تتم هذه العملية بسهولة الذوبان عند درجة حرارة 39 درجة مئوية فقط. يشبه العنصر في جميع خصائصه البوتاسيوم والصوديوم. اسم Rubidium هو اللات. لم يتم منح اللون الأحمر الداكن بسبب لونه الطبيعي. قام العلماء الألمان بنسن وكيرشوف بفحص المادة الجديدة في مطياف ولاحظوا خطوطًا حمراء.

يعتبر الروبيديوم عنصرًا نشطًا للغاية ، لكن ميزته المميزة هي أن معظم التفاعلات تحدث مع انفجار ، ويصاحب الاحتراق لهب بنفسجي لامع. بطريقة مماثلة ، هناك تفاعل مع جميع العناصر المعروفة ، بغض النظر عن طبيعتها (معادن - غير معدنية). قم بتخزينه في أوعية بها كيروسين جاف أو في فراغ. بالإضافة إلى كونه نشطًا ، يعتبر الروبيديوم أيضًا عنصرًا مشعًا يتحول تدريجياً إلى السترونشيوم.

هذه المادة ، بطبيعتها ، فريدة جدًا. عند تعرضه للضوء ، يصبح مصدرًا للتيار الكهربائي. تسمى هذه الظاهرة التأثير الكهروضوئي ، وتسمح باستخدام العنصر لتصنيع الخلايا الضوئية المستخدمة في التصوير السينمائي والتلفزيون والتحكم عن بعد في الأتمتة. تم تصنيف الروبيديوم بدرجة عالية جدًا ، وبالتالي فإن استخدامه صغير جدًا (عدة عشرات من الكيلوجرامات في السنة).

كما أنها تستخدم في تصنيع أدوات القياس ، كمكونات لمواد تشحيم الصواريخ وتكنولوجيا الفضاء التي تعمل في ظل فراغ ، في معدات الأشعة السينية. بفضل محتوى الروبيديوم والسترونشيوم في الصخور ، يستطيع الجيولوجيون تحديد عمرهم.

الروبيديوم شائع جدًا في الطبيعة ، ولكن فقط في شكل شوائب. غالبًا ما توجد أملاحه في الينابيع المعدنية والصخور البركانية.

عمل الروبيديوم ودوره البيولوجي

يرتبط تأثير عنصر كبير على كائن حيوي بتركيزه في أعضاء معينة: نسيج العظام ، والرئتين ، والدماغ ، والمبيضين. استيعابها من الغذاء يحدث في الجهاز الهضميوتفرز مع إفرازات طبيعية.

لم يدرس العلماء بعد بشكل كافٍ تأثير العنصر على البشر ، لكن دون شك ، يلعب دورًا مهمًا في الجسم وله مثل هذا التأثير:

• يمكن أن يحل محل البوتاسيوم إلى حد ما ويلعب دوره في تنشيط الإنزيمات ؛
• له تأثير مضاد للهستامين (يكافح آثار مسببات الحساسية) ؛
• يضعف العمليات الالتهابية في الخلايا والجسم ككل ؛
• يعيد توازن الجهاز العصبي المركزي ، له تأثير مهدئ.

يدرس العلماء اليوم تأثير العنصر على تنشيط الدورة الدموية واستخدام هذه الخصائص لعلاج انخفاض ضغط الدم. لاحظ طبيب معروف آخر س.بوتكين في عام 1898 أن كلوريد الروبيديوم كان قادرًا على زيادة الضغط في الشرايين وربط ذلك بعملية تضيق الأوعية وتفعيل نظام القلب والأوعية الدموية.

ويلاحظ أيضًا أن الجرعات الصغيرة من العنصر قادرة على التسبب في مقاومة كريات الدم الحمراء للتأثيرات الضارة ، وزيادة كتلة الهيموجلوبين فيها. وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة المناعة.

في أغلب الأحيان ، تتم دراسة الروبيديوم بالاشتراك مع السيزيوم. تساعد أملاح هذه العناصر على تحمل نقص الأكسجة - نقص الأكسجين.

نأمل أن يكشف هذا العنصر الكثير من قدراته الفريدة للعالم الطبي والعلمي.

تقييم يومي

يبلغ المدخول اليومي من المغذيات الكبيرة للشخص البالغ حوالي 1-2 مجم. يمتصه الجسم بسرعة كبيرة - بعد 1-1.5 ساعة يمكنك العثور على محتواه في الدم. في المجموع ، تحتوي الأنسجة والأعضاء البشرية على حوالي 1 جرام من الروبيديوم.

نقص عنصر كيميائي في الجسم

لم تتم دراسة نقص المغذيات الكبيرة وتأثيرها على جسم الإنسان عمليًا. أجريت التجارب على الحيوانات فقط وكان رد فعلها كما يلي:

• قلة الشهية ، وحتى الرفض التام للأكل ؛
• توقف النمو ، بطء النمو ، تقصير متوسط \u200b\u200bالعمر المتوقع ؛
• الولادة المبكرة والإجهاض.
• تشوهات في نمو الجنين وانخفاض الخصوبة.

الروبيديوم الزائد

يمكن أن يسبب الإفراط في المغذيات الكبيرة مضاعفات خطيرة بسبب حقيقة أن الروبيديوم ينتمي إلى نفس فئة العناصر السامة والسامة مثل الزرنيخ وحمض الكبريتيك. يمكن أن تؤدي الجرعة الزائدة إلى ضرر كبير على الصحة وحتى الموت.

سبب ذلك جرعات كبيرة العمل في المؤسسات حيث يمكن استخدام مركبات المواد التي تدخل الجسم مع الأبخرة والغبار. من الناحية النظرية ، يمكن أن يكون أحد الأسباب الإفراط عنصر مصنوع من الطعام والماء.

يمكن أن تؤدي الزيادة الطفيفة في مستوى المغذيات الكبيرة إلى الإصابة بالصداع النصفي ، والأرق ، وأمراض والتهاب الرئتين والأعضاء التنفسية ، وتكرار ضربات القلب (عدم انتظام ضربات القلب) ، وأمراض الجلد التحسسية ، وزيادة مستويات البروتينات في البول. إذا كان التسمم ناتجًا عن تراكم الكتل الحرجة للعنصر ، فإن العواقب مماثلة لتلك الناجمة عن نقص العنصر: تباطؤ النمو والتطور ، وتقصير العمر.

التفرد مرة أخرى؟ والخبر السار هو أنه لكي تظهر هذه الأعراض ، يجب أن تتناول أكثر من 1000 مجم يوميًا ، وهو أمر صعب للغاية بالفعل.

يتم علاج التسمم بالمواد التي ، عند التفاعل مع السموم ، تشكل مركبات تذوب بسهولة في الماء وتفرزها الكلى. وهو أساسًا عامل معقد يعتمد على البوتاسيوم أو الصوديوم. كما أنهم يستخدمون الأدوية التي تعد طرقًا لتخفيف الأعراض المميزة.

ما هي مصادر العنصر؟

تتكون قائمة الأطعمة التي تحتوي على الروبيديوم أساسًا من الأطعمة النباتية. فيما يلي أبسطها: الباذنجان والزنجبيل والبطاطس والبنجر والطماطم والثوم والبصل والفطر (الفطر والفطر. فطر أبيض) ، العديد من الفواكه والفواكه المجففة ، المكسرات (اللوز ، الجوز ، الصنوبر ، البندق ، الفستق) ، بذور عباد الشمس ، الحبوب ، البقوليات. يتلقى جسمنا أكبر كمية مع الشاي والقهوة (حوالي 40٪ من الكمية الإجمالية) و مياه معدنية حسب الأصل.

هذا العنصر قادر على التراكم في الأنسجة الحية ، وخاصة في الكائنات البحرية. لذلك ، فإن تناول المأكولات البحرية سيساعدك في الحصول على الكمية المطلوبة من الروبيديوم.

مؤشرات للتعيين

تستند مؤشرات تعيين عنصر كبير على طبيعة التأثير على جسم الإنسان. الغرض الطبي الرئيسي هو علاج اضطرابات الجهاز العصبي. حتى قبل 100 عام ، كان يستخدم بنشاط للتخلص من الصرع. اليوم يستخدم كدواء موجه للأعصاب لتقوية الجهاز العصبي.

وقد يكون ضروريًا أيضًا في علاج أمراض الحساسية وضعف العضلات وفقر الدم.

(Rubidium ؛ من Lat. rubidus - أحمر ، أحمر غامق) ، Rb - كيم. عنصر المجموعة الأولى من النظام الدوري للعناصر] في. ن. 37 ، في. م .85.47. معدن أبيض فضي. في المركبات ، تظهر حالة أكسدة + 1. يتكون R. الطبيعي من نظير مستقر 85Rb (72.15٪) والنظير المشع 87Rb (27.85٪) بعمر نصف يبلغ 5 10 10 سنوات. تم الحصول على أكثر من 20 نظيرًا مشعًا ، منها النظير 86Rb مع عمر نصف 18.66 يومًا يستخدم على نطاق واسع. افتتح ر (1861) عليه. الكيميائي R. V. Bunsen و it. الفيزيائي GR Kirkhhoff في دراسة طيف سداسي كلور الفلزات القلوية المترسبة من السائل الأم بعد تحلل إحدى عينات الليبيدوليت.

تم الحصول على الروبيديوم المعدني لأول مرة (1863) بواسطة R.V.Bunsen عن طريق تقليل طرطرات الروبيديوم المائية بالكربون. R. هو أحد العناصر النادرة والمتناثرة للغاية. محتواها في القشرة الأرضية 1.5 10 -2٪. في الحالة الحرة ، لا يحدث في الطبيعة بسبب مادة كيميائية كبيرة. نشاط. إنه جزء من 97 معدنًا ، منها الزينفالديت هو أيضًا مصدر R. يحتوي على الصخور النارية والقلوية والرسوبية ، والبغماتيت الجرانيت ، والتربة ، في العديد من الأنواع الأخرى. الأملاح في مياه البحر والكائنات الحية والنباتات في الفحم. الشبكة البلورية لـ R. هي مكعب محوره الجسم مع فترة A - 5.70 A (t-ra 0P C). نصف القطر الذري 2.48 أ ، نصف القطر الأيوني لـ Rb + 1.49 أ. الكثافة (t-ra 0 ° C) 1.5348 جم / سم 3 ؛ النائب 38.7 درجة مئوية ؛ تغلي 703 درجة مئوية ؛ الأربعاء معامل حراري التوسع الخطي في الفاصل الزمني t-p 0-38 درجة مئوية يساوي 9.0 10 -5 درجة -1 ؛ السعة الحرارية عند t-pax 0 و 25 ° C تساوي 7.05 و 7.43 cal / g-atom deg ، على التوالي ؛ المقاومة الكهربائية النوعية عند t-re 0 ° C هي 11.25 mkom سم. المعدن R. هو مغناطيسي متوازي. R. هو معدن ناعم مطيل. صلابة مقياس موس - 0.3 ؛ HB \u003d 0.022 ؛ معامل المعايير ، المرونة 240 كجم / مم 2 ؛ ضغط التدفق للخارج لـ pr و t-re 22 ° C هو 0.08 kgf / mm2 ؛ الانضغاطية في درجة حرارة الغرفة 5.20 · 10 -3 كجم ق / مم 2. أزواج R. لونها البرتقالي.

مركبات الروبيديوم المتطايرة تلون لهب موقد الغاز باللون الأحمر المزرق (الأرجواني). الروبيديوم شديد التفاعل ، يتجاوز تفاعل البوتاسيوم والصوديوم والليثيوم. في الهواء ، يتأكسد المعدن على الفور بالاشتعال ، مكونًا فوق أكسيد Rb202 و superperoxide Rb02. مع الأكسجين ، اعتمادًا على ظروف الأكسدة ، فإنه يعطي أكسيد Rb20 ، Rb202 peroxide ، Rb02 superoxide ، Rb03 ozonide و RbOH hydroxide. عند التفاعل مع الهيدروجين ، يتشكل Hydride RbH - مادة بلورية بيضاء ، تتميز بمواد كيميائية كبيرة. نشاط. يجمع R. مباشرة (مع الاشتعال) مع الهالوجينات ، مكونًا بلورات RbF و RbCl و RbBr و Rbl - وهي بلورات عديمة اللون ، قابلة للذوبان في الماء بسهولة ، وغيرها الكثير. مادة متفاعلة. في النيتروجين السائل مع الكهرباء. التفريغ بين الأقطاب الكهربائية المصنوعة من P ينتج نيتريد Rb3N ، مسحوق أخضر أو \u200b\u200bأزرق غير مستقر للغاية. تفاعل التبادل بين أزيد الباريوم وكبريتات R. ، يعطي تفاعل R. أميد مع أكسيد النيتروز أزيد RbN3. مركبات الروبيديوم المعروفة بالكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم - كالكوينيدات. كبريتيد Rb2S 4H20 - مسحوق بلوري أبيض ناعم ، ينتشر في الهواء ؛ Rb2S اللامائي عبارة عن مسحوق بلوري أحمر غامق. يتحلل مسحوق بلوري أبيض لسيلينيد Rb2Se ومسحوق أصفر فاتح من بيئة تطوير متكاملة Rb2Te في الهواء. مع الكربون R. أشكال أسيتيل Rb2C2 ، مركبات C8Rb ، C24Rb ، إلخ ؛ مع الفوسفور - Rb2P5 ، RbPHa ، مع السيليكون - السيليسيد RbSi. عند استبدال الهيدروجين غير العضوي بـ - تحصل على R. تحصل على الملح المقابل - كبريتات ، كربونات ، نترات ، إلخ. مع العديد من الأنواع الأخرى. المعادن ، بما في ذلك الفلزات القلوية ، وأشكال R.

في التفاعلات مع المركبات غير العضوية ، يتصرف كعامل مختزل. في الصناعة ، يتم الحصول على الروبيديوم المعدني بشكل أساسي عن طريق الاختزال الحراري الفراغي ، الذي يعمل على أملاح R. للهاليدات والمغنيسيوم والكالسيوم عندما ارتفاع t-pax في الفراغ. لإنتاج R. ، يلجأون أيضًا إلى الطريقة الكهروكيميائية. عند التحليل الكهربائي ، على سبيل المثال ، ذوبان كلوريد RbCl وكاثود الرصاص السائل ، يتم الحصول على سبيكة من الرصاص والروبيديوم ، يتم عزل المعدن عن طريق التقطير في فراغ. يتم الحصول على كمية صغيرة من المعدن النقي جدًا عن طريق تسخين أزيد R. إلى درجة حرارة 390-395 درجة مئوية في فراغ. تُستخدم أبخرة R. في الليزر ، في أجهزة قياس المغنطيسية الحساسة ، والضرورية لاستكشاف الفضاء ، والتنقيب الجيوفيزيائي عن النفط ، وما إلى ذلك ، وتستخدم مصابيح الضغط المنخفض مع أبخرة R. كمصادر للإشعاع الرنان. يستخدم الإشعاع المعدني في خلايا وقود الهيدريد ؛ وهو جزء من المبردات المعدنية للمفاعلات النووية ، ويستخدم في صنع أنابيب مضاعفة ضوئية عالية الكفاءة ، ويستخدم في أنابيب الراديو المفرغة كجامع ولإنشاء أيونات موجبة على الخيوط. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الروبيديوم في الجيروسكوبات النووية ، والتي يتم من خلالها تحديد التغيير في الوضع الزاوي أو السرعة الزاوية في معايير التردد فائقة الاستقرار ؛ جزء من مواد التشحيم المستخدمة في تكنولوجيا الطائرات والفضاء ؛ يستخدم أكسيد RbaO في الكاثودات الضوئية المعقدة ؛ إنه جزء من زجاج الأقطاب الكهربائية ، وعدادات الأس الهيدروجيني يستخدم خليط من كلوريد R. والنحاس في تصنيع الثرمستورات ل زيادة آر (حتى 290 درجة مئوية).

خاصية العنصر

في عام 1861 ، أثناء دراسة ملح الينابيع المعدنية عن طريق التحليل الطيفي ، اكتشف روبرت بونزي عنصرًا جديدًا. تم إثبات وجوده من خلال خطوط حمراء داكنة في الطيف ، والتي لم تعطها العناصر الأخرى. وفقًا للون هذه الخطوط ، تم تسمية العنصر روبيديوم (روبيديوس - أحمر غامق). في عام 1863 حصل ر. بنسن على هذا المعدن في صورة نقية عن طريق تقليل طرطرات الروبيديوم (ملح الطرطرات) بالسخام.

ميزة العنصر هي سهولة استثارة ذراته. يظهر الانبعاث الإلكتروني منه تحت تأثير الأشعة الحمراء للطيف المرئي. هذا بسبب الاختلاف الطفيف في طاقات الذرة 4د و 5 س مداري. من بين جميع العناصر القلوية المستقرة ، يحتوي الروبيديوم (مثل السيزيوم) على واحد من أكبر نصف قطر ذري وإمكانية تأين صغيرة. تحدد هذه المعلمات طبيعة العنصر: إيجابية كهربائية عالية ، نشاط كيميائي شديد ، نقطة انصهار منخفضة (39 درجة مئوية) ومقاومة منخفضة للتأثيرات الخارجية.

خواص المواد والمركبات البسيطة

الروبيديوم المضغوط ظاهريًا هو معدن أبيض فضي لامع. في درجات الحرارة العادية ، تشبه حالتها عجينة. إنه خفيف الوزن حيث أن كثافته 1.5 جرام / سم فقط³ ، التيار الكهربائي سيئ التوصيل ، أبخرته زرقاء مخضرة. في المركبات ، يكون الكاتيون حصريًا مع حالة أكسدة +1. تكون الرابطة أيونية بنسبة 100٪ تقريبًا ، حيث تتميز ذرة الروبيديوم بقابلية استقطاب عالية وغياب تأثير الاستقطاب على معظم الذرات والأيونات. يؤدي نشاطه العالي إلى حقيقة أنه يشتعل على الفور في الهواء ويتفاعل بعنف مع الجليد حتى في درجات حرارة أقل من -100 درجة مئوية. ينتج عن أكسدة هذا المعدن البيروكسيد Rb2 O 2 والأكسيد الفائق Rb 2 O 4. أكسيد Rb 2 يتكون O في ظل ظروف خاصة. هيدروكسيد RbOH - بلورات عديمة اللون معر رر \u003d 301 درجة مئوية. ينطلق RbOH من المحاليل على شكل هيدرات بلورية· H 2 O و RbOH · 2H 2 O.

مع الهالوجينات والكبريت والفوسفور ، وأول أكسيد الكربون (IV) ورابع كلوريد الكربون ، يتفاعل المعدن مع انفجار. في شحنة كهربائية هادئة مع النيتروجين تشكل نيتريد Rb3 ن. فوق 300 درجة مئوية ، يكون المعدن قادرًا على التدمير ، والحد من SiO2 :

2Rb + SiO 2 \u003d Rb 2 O 2 + Si

عند تسخين الروبيديوم المنصهر في الغلاف الجويهيدروجين يتشكل هيدريد غير مستقر RbH ، والذي يتأكسد بالاشتعال تحت تأثير رطوبة الهواء.

الحصول على الروبيديوم واستخدامه

الروبيديوم منتشر في الطبيعة: محتواه في مربع الأرض 3.1· 10 ˉ ² ٪. ومع ذلك ، فإنه لا يشكل المعادن الخاصة به ويوجد مع المعادن القلوية الأخرى (مصحوبة دائمًا بالبوتاسيوم). يتم استخراجه على طول الطريق أثناء معالجة المواد الخام المعدنية ، ولا سيما الليبيدوليت والكارناليت ، من أجل استخراج مركبات البوتاسيوم والمغنيسيوم. تستخدم أدوية الروبيديوم أحيانًا طبيًا كمنومات ومسكنات للألم ، وفي علاج بعض أشكال الصرع. في الكيمياء التحليلية تستخدم مركبات الروبيديوم ككواشف محددة لـ

في عام 1861 اخترع حديثا الطريقة الفيزيائية أثبت البحث في المواد - التحليل الطيفي - مرة أخرى قوته وموثوقيته كضمان لمستقبل عظيم في العلوم والتكنولوجيا. بمساعدتها ، تم اكتشاف العنصر الكيميائي الثاني غير المعروف سابقًا ، الروبيديوم. بعد ذلك ، مع اكتشاف القانون الدوري في عام 1869 من قبل دي مينديليف ، احتل الروبيديوم ، إلى جانب عناصر أخرى ، مكانه في الجدول ، مما أدى إلى تنظيم العلوم الكيميائية.

أظهرت دراسة أخرى للروبيديوم أن هذا العنصر له عدد من الخصائص القيمة والمثيرة للاهتمام. سننظر هنا في أهمها وأهمها.

الخصائص العامة للعنصر الكيميائي

يحتوي الروبيديوم على عدد ذري \u200b\u200b37 ، أي في ذراته ، تحتوي النواة على عدد من الجسيمات موجبة الشحنة - البروتونات. وفقًا لذلك ، تحتوي الذرة المحايدة على 37 إلكترونًا.

رمز العنصر هو Rb. يُصنف الروبيديوم كعنصر من عناصر المجموعة الأولى ، الفترة هي الخامسة (في نسخة الفترة القصيرة من الجدول ، تنتمي إلى المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الأولى وتقع في الصف السادس). إنه معدن قلوي ، مادة بلورية ناعمة منخفضة الذوبان للغاية ذات لون أبيض فضي.

تاريخ الاكتشاف

يعود شرف اكتشاف العنصر الكيميائي روبيديوم إلى اثنين من العلماء الألمان - الكيميائي روبرت بنسن والفيزيائي غوستاف كيرشوف ، واضعا الطريقة الطيفية لدراسة تكوين المادة. بعد أن أدى تطبيق التحليل الطيفي إلى اكتشاف السيزيوم في عام 1860 ، واصل العلماء أبحاثهم ، وفي العام التالي ، عند دراسة طيف معدن lepidolite ، اكتشفوا خطين غير معروفين من اللون الأحمر الداكن. بفضل الظل المميز لأقوى الخطوط الطيفية ، والذي من خلاله كان من الممكن إثبات وجود عنصر غير معروف سابقًا ، حصل على اسمه: تُرجمت كلمة rubidus من اللاتينية على أنها "قرمزي ، أحمر غامق".

في عام 1863 ، قام بنسن أولاً بعزل الروبيديوم المعدني من مياه نبع معدني عن طريق تبخير كمية كبيرة من المحلول ، وفصل أملاح البوتاسيوم والسيزيوم والروبيديوم ، وأخيراً ، تقليل المعدن باستخدام السخام. في وقت لاحق ، تمكن N. Beketov من تقليل الروبيديوم من هيدروكسيده باستخدام مسحوق الألمنيوم.

الخصائص الفيزيائية للعنصر

الروبيديوم معدن خفيف بكثافة 1.53 جم / سم 3 (عند درجة حرارة صفر). تشكل بلورات مع شعرية مكعبة محور الجسم. يذوب الروبيديوم عند 39 درجة مئوية فقط ، أي عند درجة حرارة الغرفة اتساقها قريب بالفعل من المعجنات. يغلي المعدن عند 687 درجة مئوية ، ولأبخرته لون أزرق مخضر.

الروبيديوم هو بارامغناطيسي. من حيث الموصلية ، فهو أعلى بـ 8 مرات من الزئبق عند 0 درجة مئوية وتقريباً عدة مرات أقل من الفضة. مثل المعادن القلوية الأخرى ، فإن الروبيديوم له عتبة منخفضة جدًا للتأثير الكهروضوئي. لإثارة التيار الضوئي فيه ، تكون أشعة الضوء الأحمر كافية بالفعل (أي التردد المنخفض وتحمل طاقة أقل). في هذا الصدد ، فقط السيزيوم هو الأفضل في الحساسية.

النظائر

يبلغ وزن الروبيديوم الذري 85.468. في الطبيعة ، يحدث في شكل نظيرين يختلفان في عدد النيوترونات في النواة: الروبيديوم -85 يشكل الحصة الأكبر (72.2٪) ، وكمية أقل بكثير - 27.8٪ - الروبيديوم -87. تحتوي نوى ذراتها ، بالإضافة إلى 37 بروتونًا ، على 48 و 50 نيوترونًا على التوالي. والنظير الأخف مستقر ، والروبيديوم 87 له عمر نصف ضخم يبلغ 49 مليار سنة.

في الوقت الحاضر ، تم الحصول على عدة عشرات من النظائر المشعة لهذا العنصر الكيميائي بشكل مصطنع: من الروبيديوم الخفيف جدًا 71 إلى الروبيديوم 102 المحمّل بالنيوترونات. تتراوح أعمار النصف للنظائر الاصطناعية من بضعة أشهر إلى 30 نانوثانية.

الخصائص الكيميائية الأساسية

كما هو مذكور أعلاه ، من بين العناصر الكيميائية ، ينتمي الروبيديوم (مثل الصوديوم والبوتاسيوم والليثيوم والسيزيوم والفرانسيوم) إلى الفلزات القلوية. خصوصية التكوين الإلكتروني لذراتهم التي تحدد الخواص الكيميائية - هذا هو وجود إلكترون واحد فقط على مستوى الطاقة الخارجية. يترك هذا الإلكترون الذرة بسهولة ، بينما يكتسب أيون المعدن طاقة مواتية التكوين الإلكترونية يقف أمامه في الجدول الدوري للعنصر الخامل. بالنسبة للروبيديوم ، هذا هو تكوين الكريبتون.

وهكذا ، فإن الروبيديوم ، مثله مثل المعادن القلوية الأخرى ، قد أوضح خصائص الاختزال وحالة الأكسدة +1. تكون الخواص القلوية أكثر وضوحًا مع زيادة الوزن الذري ، حيث يزداد أيضًا نصف قطر الذرة ، وبالتالي تضعف رابطة الإلكترون الخارجي بالنواة ، مما يؤدي إلى زيادة النشاط الكيميائي. لذلك ، فإن الروبيديوم أكثر نشاطًا من الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم ، والسيزيوم بدوره أكثر نشاطًا من الروبيديوم.

بتلخيص كل ما سبق بشأن الروبيديوم ، يمكن تحليل العنصر كما في الرسم التوضيحي أدناه.

المركبات التي شكلتها الروبيديوم

في الهواء ، يتأكسد هذا المعدن بعنف ، بسبب تفاعله الاستثنائي ، مع الاشتعال (الشعلة لها لون بنفسجي وردي) ؛ أثناء التفاعل ، يتم تكوين أكسيد الروبيديوم الفائق والبيروكسيد ، والتي تظهر خصائص العوامل المؤكسدة القوية:

• Rb + O 2 → RbO 2.
• 2Rb + O 2 → Rb 2 O 2.

يتكون الأكسيد عندما يكون وصول الأكسجين إلى التفاعل محدودًا:

• 4Rb + O 2 → 2Rb 2 O.

إنها مادة صفراء تتفاعل مع الماء والأحماض والأكاسيد الحمضية. في الحالة الأولى ، يتم تكوين واحدة من أقوى القلويات - هيدروكسيد الروبيديوم ، في الباقي - الأملاح ، على سبيل المثال ، كبريتات الروبيديوم Rb 2 SO 4 ، ومعظمها قابل للذوبان.

بشكل أكثر عنفًا ، مصحوبًا بانفجار (حيث يشتعل كل من الروبيديوم والهيدروجين المنطلق فورًا) ، يتفاعل المعدن مع الماء ، حيث يتكون هيدروكسيد الروبيديوم ، وهو مركب شديد العدوانية:

• 2Rb + 2H 2 O → 2RbOH + H 2.

الروبيديوم عنصر كيميائي يمكنه أيضًا التفاعل بشكل مباشر مع العديد من غير المعادن - مع الفوسفور والهيدروجين والكربون والسيليكون والهالوجينات. هاليدات الروبيديوم - RbF ، RbCl ، RbBr ، RbI - قابلة للذوبان في الماء وفي بعض المذيبات العضوية ، على سبيل المثال ، في الإيثانول أو حمض الفورميك. تفاعل المعدن مع الكبريت (الطحن بمسحوق الكبريت) متفجر ويؤدي إلى تكوين الكبريتيد.

هناك أيضًا مركبات روبيديوم ضعيفة الذوبان ، مثل فوق كلورات RbClO 4 ، يتم استخدامها في التحليلات لتحديد هذا العنصر الكيميائي.

التواجد في الطبيعة

الروبيديوم عنصر غير نادر. توجد في كل مكان تقريبًا ، وهي جزء من العديد من المعادن والصخور ، وتوجد أيضًا في المحيط ، في المياه الجوفية ومياه الأنهار. في قشرة الأرض ، يصل محتوى الروبيديوم إلى القيمة الإجمالية لمحتوى النحاس والزنك والنيكل. ومع ذلك ، على عكس العديد من المعادن النادرة ، يعتبر الروبيديوم عنصرًا ضئيلًا للغاية ، وتركيزه في الصخر منخفض جدًا ، ولا يشكل المعادن الخاصة به.

في تكوين المعادن ، الروبيديوم موجود في كل مكان بالبوتاسيوم. يتميز أعلى تركيز للروبيديوم بـ lepidolites - المعادن التي تعمل أيضًا كمصدر للليثيوم والسيزيوم. لذلك يوجد الروبيديوم دائمًا بكميات صغيرة حيث توجد معادن قلوية أخرى.

قليلا عن استخدام الروبيديوم

وصف موجز للكيمياء. يمكن استكمال عنصر الروبيديوم ببضع كلمات حول المناطق التي يستخدم فيها هذا المعدن ومركباته.

يستخدم الروبيديوم في إنتاج الخلايا الضوئية ، في تكنولوجيا الليزر ، وهو جزء من بعض السبائك الخاصة لتكنولوجيا الصواريخ. في الصناعة الكيميائية ، تستخدم أملاح الروبيديوم بسبب نشاطها التحفيزي العالي. يستخدم أحد النظائر الاصطناعية ، وهو الروبيديوم 86 ، في اكتشاف عيوب أشعة جاما ، بالإضافة إلى صناعة الأدوية لتعقيم الأدوية.

يستخدم نظير آخر ، الروبيديوم -87 ، في علم الأرض الجيولوجي ، حيث يتم استخدامه لتحديد عمر الصخور القديمة نظرًا لعمر نصف طويل جدًا (طريقة الروبيديوم والسترونتيوم).

إذا كان يعتقد قبل بضعة عقود أن الروبيديوم عنصر كيميائي من غير المرجح أن يتوسع مجال تطبيقه ، فهناك الآن آفاق جديدة لهذا المعدن ، على سبيل المثال ، في الحفز ، في وحدات التوربينات ذات درجة الحرارة العالية ، في البصريات الخاصة وفي مجالات أخرى لذا يلعب الروبيديوم وسيستمر في لعب دور مهم في التقنيات الحديثة.

روبيديوم تم اكتشافه عام 1861 من قبل العالمين الألمان روبرت بنسن وجوستاف كيرشوف وأصبح أحد العناصر الأولى التي تم اكتشافها بواسطة التحليل الطيفي ، والذي اخترعه بنسن وكيرتشوف في عام 1859. روبرت بنسن وجوستاف كيرشوف قاما بالتنقيب عن 150 كجم من الليبيدوليت وحصلا على عدة جرامات من أملاح الروبيديوم للتحليل ، وهكذا اكتشفوا عنصرًا جديدًا. يعكس اسم العنصر لون الخط الأكثر سطوعًا في طيفه.

موارد الروبيديوم العالمية

يبلغ محتوى الروبيديوم في القشرة الأرضية 7.8 × 10−3٪ ، وهو ما يعادل تقريبًا إجمالي محتوى النيكل والنحاس والزنك. من حيث الوفرة في قشرة الأرض ، يحتل الروبيديوم المرتبة العشرين تقريبًا ، ولكنه في الطبيعة في حالة مبعثرة ، والروبيديوم عنصر نموذجي مبعثر. المعادن الجوهرية للروبيديوم غير معروفة. تم العثور على الروبيديوم مع العناصر القلوية الأخرى ، وهو دائمًا يصاحب البوتاسيوم. توجد في العديد من الصخور والمعادن الموجودة ، على وجه الخصوص ، في أمريكا الشمالية وجنوب إفريقيا وروسيا ، لكن تركيزها منخفض للغاية هناك. تحتوي الليبيدوليت فقط على نسبة أكبر قليلاً من الروبيديوم ، أحيانًا 0.2٪ ، وأحيانًا تصل إلى 1-3٪ (من حيث Rb2O).

تذوب أملاح الروبيديوم في مياه البحار والمحيطات والبحيرات. تركيزهم منخفض جدًا هنا ، في المتوسط \u200b\u200b، حوالي 100 ميكروغرام / لتر. في بعض الحالات ، يكون محتوى الروبيديوم في الماء أعلى: في مصبات أوديسا ، اتضح أنه 670 ميكروغرام / لتر ، وفي بحر قزوين - 5700 ميكروغرام / لتر. زيادة المحتوى تم العثور على الروبيديوم في بعض الينابيع المعدنية في البرازيل.

ينتقل الروبيديوم من مياه البحر إلى رواسب ملح البوتاس ، وخاصة الكرناليت. في كارناليت ستراسفورت وسوليكامسك ، يتراوح محتوى الروبيديوم من 0.037 إلى 0.15٪. الكرناليت المعدني مركب كيميائي معقد يتكون من كلوريد البوتاسيوم والمغنيسيوم بالماء ؛ صيغتها هي KCl · MgCl2 · 6H2O. روبيديوميعطي ملحًا بتركيبة مماثلة RbCl · MgCl2 · 6H2O ، وكلا الأملاح - البوتاسيوم والروبيديوم - لهما نفس البنية ويشكلان سلسلة متصلة من المحاليل الصلبة ، تتبلور معًا. كارناليت قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء ، لذا فإن فتح المعدن ليس بالأمر الصعب. تم الآن تطوير الطرق العقلانية والاقتصادية لاستخراج الروبيديوم من الكرناليت ، إلى جانب العناصر الأخرى ، ووصفها في الأدبيات.

الحصول على الروبيديوم

يتم الحصول على معظم الروبيديوم المستخرج كمنتج ثانوي في إنتاج الليثيوم من الليبيدوليت. بعد عزل الليثيوم على شكل كربونات أو هيدروكسيد ، يتم ترسيب الروبيديوم من السوائل الأم على شكل خليط من الألوموروبيديوم ، وألومينا البوتاسيوم ، وشب السيزيوم RbAl (SO4) 2 12H2O ، KAl (SO4) 2 12H2O ، CsAl (SO4) 2 12H2O. يتم فصل الخليط عن طريق إعادة التبلور المتكرر.

يتم عزل الروبيديوم أيضًا من الإلكتروليت المستهلك ، الذي يتم الحصول عليه عن طريق الحصول على المغنيسيوم من الكرناليت. يتم عزل الروبيديوم منه عن طريق الامتصاص على رواسب الحديد أو فيروسيانيد النيكل. ثم يتم تحميص فيروسيانيدات ويتم الحصول على كربونات الروبيديوم مع شوائب البوتاسيوم والسيزيوم. عندما يتم الحصول على السيزيوم من الملوثات ، يتم استرداد الروبيديوم من السوائل الأم بعد ترسيب Cs3. يمكن أيضًا استخلاص الروبيديوم من الحلول التكنولوجية المتكونة أثناء إنتاج الألومينا من النفلين.
لاستخراج الروبيديوم ، يتم استخدام طرق الاستخراج وكروماتوغرافيا التبادل الأيوني. يتم تحضير مركبات الروبيديوم عالية النقاء باستخدام البولي هاليدات.

يتم عزل جزء كبير من الروبيديوم المنتج أثناء إنتاج الليثيوم ، لذلك أدى ظهور الاهتمام الكبير بالليثيوم لاستخدامه في العمليات النووية الحرارية في الخمسينيات من القرن الماضي إلى زيادة إنتاج الليثيوم ، وبالتالي الروبيديوم. لهذا السبب أصبحت مركبات الروبيديوم متاحة بسهولة أكبر.

تطبيق الروبيديوم

على الرغم من أن الروبيديوم أدنى من السيزيوم في عدد من التطبيقات ، إلا أن هذا المعدن القلوي النادر يلعب دورًا مهمًا في التقنيات الحديثة. يمكن ملاحظة المجالات الرئيسية التالية لتطبيق الروبيديوم: الحفز ، الصناعة الإلكترونية ، البصريات الخاصة ، الصناعة النووية ، الطب (مركباتها لها خصائص طبيعية).
يستخدم الروبيديوم ليس فقط في شكله النقي ، ولكن أيضًا في شكل عدد من السبائك و مركبات كيميائية... يحتوي الروبيديوم على قاعدة جيدة من المواد الخام ، وهو أكثر ملاءمة من السيزيوم. يتوسع مجال تطبيق الروبيديوم بسبب نمو توافره.

يستخدم نظير الروبيديوم -86 على نطاق واسع في الكشف عن عيوب أشعة جاما ، وتكنولوجيا القياس ، وكذلك في تعقيم الأدوية والمواد الغذائية. يعتبر الروبيديوم وسبائكه مع السيزيوم سائل تبريد ووسيط عمل واعد جدًا لوحدات التوربينات عالية الحرارة (في هذا الصدد ، الروبيديوم والسيزيوم في السنوات الاخيرة اكتسبت أهمية كبيرة ، والتكلفة الباهظة للمعادن تذهب بعيدًا فيما يتعلق بإمكانيات زيادة كفاءة وحدات التوربينات بشكل كبير ، وبالتالي تقليل استهلاك الوقود والتلوث البيئي). الأنظمة القائمة على الروبيديوم الأكثر استخدامًا كعوامل نقل حرارة هي السبائك الثلاثية: الصوديوم والبوتاسيوم والروبيديوم والصوديوم - الروبيديوم - السيزيوم.

في التحفيز ، يستخدم الروبيديوم في كل من التخليق العضوي وغير العضوي. يستخدم النشاط التحفيزي للروبيديوم بشكل أساسي في منتجات مهمة... على سبيل المثال ، تُستخدم أسيتات الروبيديوم في تصنيع الميثانول وعدد من الكحوليات الأعلى من غاز الماء ، وهو أمر مهم فيما يتعلق بتغويز الفحم تحت الأرض وفي إنتاج الوقود السائل الصناعي للسيارات ووقود الطائرات. يحتوي عدد من سبائك الروبيديوم مع التيلوريوم على حساسية أعلى في منطقة الأشعة فوق البنفسجية من الطيف من مركبات السيزيوم ، وفي هذا الصدد ، فهي قادرة في هذه الحالة على منافسة السيزيوم كمادة للمحولات الضوئية. كجزء من تركيبات التشحيم الخاصة (السبائك) ، يُستخدم الروبيديوم كمواد تشحيم عالية الكفاءة في الفراغ (تكنولوجيا الصواريخ والفضاء).

يستخدم هيدروكسيد الروبيديوم لتحضير المنحل بالكهرباء لدرجة الحرارة المنخفضة مصادر كيميائية الحالي [المصدر غير محدد 560 يومًا] ، وأيضًا كمادة مضافة لمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم لتحسين أدائه في درجات الحرارة المنخفضة وزيادة التوصيل الكهربائي للإلكتروليت. يستخدم معدن الروبيديوم في خلايا وقود الهيدريد.

يستخدم كلوريد الروبيديوم في سبيكة مع كلوريد النحاس لقياس درجات الحرارة المرتفعة (حتى 400 درجة مئوية).
تُستخدم أبخرة الروبيديوم كوسيط عمل في الليزر ، على وجه الخصوص ، في الساعات الذرية للروبيديوم.
يستخدم كلوريد الروبيديوم في خلايا الوقود كإلكتروليت ، ويمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لهيدروكسيد الروبيديوم ، وهو فعال جدًا كإلكتروليت في خلايا الوقود باستخدام الأكسدة المباشرة للفحم.