En 1861, el método físico recientemente inventado para el estudio de sustancias, el análisis espectral, demostró una vez más su poder y confiabilidad, como garantía de un gran futuro en ciencia y tecnología. Con su ayuda, se descubrió el segundo elemento químico previamente desconocido, el rubidio. Luego, con el descubrimiento de la ley periódica en 1869 por D. I. Mendeleev, el rubidio, junto con otros elementos, tomó su lugar en la tabla, lo que puso orden en la ciencia química.
Un estudio adicional del rubidio mostró que este elemento tiene varias propiedades interesantes y valiosas. Consideraremos aquí los más característicos e importantes de ellos.
Características generales de un elemento químico
El rubidio tiene un número atómico de 37, es decir, en sus átomos, la composición de los núcleos incluye tal cantidad de partículas cargadas positivamente: protones. Respectivamenteun átomo neutro tiene 37 electrones.
Símbolo del elemento - Rb. En el sistema periódico, el rubidio se clasifica como un elemento del grupo I, el período es quinto (en la versión de período corto de la tabla, pertenece al subgrupo principal del grupo I y se ubica en la sexta fila). Es un metal alcalino, es una sustancia cristalina blanda, muy fusible, de color blanco plateado.
Historial de descubrimientos
El honor de descubrir el elemento químico rubidio pertenece a dos científicos alemanes: el químico Robert Bunsen y el físico Gustav Kirchhoff, los autores del método espectroscópico para estudiar la composición de la materia. Después de que el uso del análisis espectral condujo al descubrimiento del cesio en 1860, los científicos continuaron su investigación y al año siguiente, al estudiar el espectro del mineral lepidolita, descubrieron dos líneas rojas oscuras no identificadas. Es gracias al tono característico de las líneas espectrales más fuertes, por las cuales fue posible establecer la existencia de un elemento previamente desconocido, que obtuvo su nombre: la palabra rubidus se traduce del latín como "carmesí, rojo oscuro".
En 1863, Bunsen fue el primero en aislar el rubidio metálico del agua mineral de manantial al evaporar una gran cantidad de solución, separar las sales de potasio, cesio y rubidio y finalmente reducir el metal usando hollín. Más tarde, N. Beketov logró recuperar el rubidio de su hidróxido utilizando polvo de aluminio.
Característica física del elemento
El rubidio es un metal ligero, tienedensidad 1,53 g/cm3 (a temperatura cero). Forma cristales con una red cúbica centrada en el cuerpo. El rubidio se funde a solo 39 °C, es decir, a temperatura ambiente, su consistencia ya es casi pastosa. El metal hierve a 687 °C y sus vapores son de color azul verdoso.
El rubidio es un paramagneto. En términos de conductividad, es más de 8 veces superior al mercurio a 0°C y casi tantas veces inferior a la plata. Como otros metales alcalinos, el rubidio tiene un umbral de efecto fotoeléctrico muy bajo. Para excitar una fotocorriente en él, los rayos de luz roja de longitud de onda larga (es decir, de baja frecuencia y con menos energía) son suficientes. En este sentido, sólo el cesio lo supera en sensibilidad.
Isótopos
El rubidio tiene un peso atómico de 85,468. Se presenta en la naturaleza en forma de dos isótopos que difieren en el número de neutrones en el núcleo: el rubidio-85 constituye la mayor proporción (72,2%), y en un cantidad mucho menor - 27,8% - rubidio-87. Los núcleos de sus átomos, además de 37 protones, contienen 48 y 50 neutrones, respectivamente. El isótopo más ligero es estable, mientras que el rubidio-87 tiene una enorme vida media de 49 mil millones de años.
En la actualidad se han obtenido artificialmente varias decenas de isótopos radiactivos de este elemento químico: desde el ultraligero rubidio-71 hasta el rubidio-102 sobrecargado de neutrones. La vida media de los isótopos artificiales oscila entre unos pocos meses y 30 nanosegundos.
Propiedades químicas básicas
Como se señaló anteriormente, en una serie de elementos químicos, el rubidio (como el sodio, el potasio, el litio, el cesio y el francio) pertenece a los metales alcalinos. La peculiaridad de la configuración electrónica de sus átomos, que determina las propiedades químicas, es la presencia de un solo electrón a nivel de energía externa. Este electrón abandona fácilmente el átomo y, al mismo tiempo, el ion metálico adquiere una configuración electrónica energéticamente favorable del elemento inerte que tiene delante en la tabla periódica. Para el rubidio, esta es la configuración de criptón.
Así, el rubidio, como otros metales alcalinos, tiene propiedades reductoras pronunciadas y un estado de oxidación de +1. Las propiedades alcalinas son más pronunciadas con el aumento del peso atómico, ya que el radio del átomo también aumenta y, en consecuencia, el enlace entre el electrón exterior y el núcleo se debilita, lo que conduce a un aumento de la actividad química. Por lo tanto, el rubidio es más activo que el litio, el sodio y el potasio, y el cesio, a su vez, es más activo que el rubidio.
Resumiendo todo lo anterior sobre el rubidio, el elemento se puede analizar, como en la siguiente ilustración.
Compuestos formados por rubidio
En el aire, este metal, debido a su excepcional reactividad, se oxida violentamente, con ignición (la llama tiene un color violeta-rosado); durante la reacción, se forman superóxido y peróxido de rubidio, exhibiendo las propiedades de agentes oxidantes fuertes:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Se forma óxido si se limita el acceso de oxígeno a la reacción:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Esta es una sustancia amarilla que reacciona con agua, ácidos y óxidos de ácidos. En el primer caso, se forma uno de los álcalis más fuertes: hidróxido de rubidio, en el resto, sales, por ejemplo, sulfato de rubidio Rb2SO4, la mayoría de los cuales son solubles.
Aún más violentamente, acompañado de una explosión (ya que tanto el rubidio como el hidrógeno liberado se encienden instantáneamente), el metal reacciona con el agua, lo que forma hidróxido de rubidio, un compuesto extremadamente agresivo:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
El rubidio es un elemento químico que también puede reaccionar directamente con muchos no metales, con fósforo, hidrógeno, carbono, silicio y halógenos. Los haluros de rubidio (RbF, RbCl, RbBr, RbI) son fácilmente solubles en agua y en algunos disolventes orgánicos, como el etanol o el ácido fórmico. La interacción del metal con el azufre (roce con polvo de azufre) se produce de forma explosiva y conduce a la formación de sulfuro.
También hay compuestos de rubidio poco solubles, como el perclorato RbClO4, que se utilizan en análisis para determinar este elemento químico.
Estar en la naturaleza
El rubidio no es un elemento raro. Se encuentra en casi todas partes, incluido enla composición de muchos minerales y rocas, y también está contenida en el océano, en las aguas subterráneas y fluviales. En la corteza terrestre, el contenido de rubidio alcanza el valor total del contenido de cobre, zinc y níquel. Sin embargo, a diferencia de muchos metales mucho más raros, el rubidio es un elemento extremadamente traza, su concentración en la roca es muy baja y no forma sus propios minerales.
En la composición de los minerales, el rubidio acompaña al potasio en todas partes. La mayor concentración de rubidio se encuentra en las lepidolitas, minerales que también sirven como fuente de litio y cesio. Por lo tanto, el rubidio siempre está presente en pequeñas cantidades donde se encuentran otros metales alcalinos.
Un poco sobre el uso del rubidio
Breve descripción de la química. El elemento rubidio se puede complementar con algunas palabras sobre las áreas en las que se utilizan este metal y sus compuestos.
El rubidio se utiliza en la producción de fotocélulas, en la tecnología láser, forma parte de algunas aleaciones especiales para la tecnología de cohetes. En la industria química se utilizan las sales de rubidio por su alta actividad catalítica. Uno de los isótopos artificiales, el rubidio-86, se utiliza en la detección de defectos por rayos gamma y, además, en la industria farmacéutica para la esterilización de fármacos.
Otro isótopo, el rubidio-87, se usa en geocronología, donde se usa para determinar la edad de las rocas más antiguas debido a su larga vida media (método rubidio-estroncio).
Si varias décadasSi bien alguna vez se creyó que el rubidio es un elemento químico cuyo alcance es poco probable que se expanda, ahora están surgiendo nuevas perspectivas para este metal, por ejemplo, en catálisis, en unidades de turbinas de alta temperatura, en óptica especial y en otras áreas. Así que el rubidio juega y seguirá jugando un papel importante en las tecnologías modernas.
