Em 1861, o método físico recém-inventado para estudar substâncias - análise espectral - demonstrou mais uma vez seu poder e confiabilidade, como garantia de um grande futuro em ciência e tecnologia. Com sua ajuda, o segundo elemento químico até então desconhecido, o rubídio, foi descoberto. Então, com a descoberta da lei periódica em 1869 por D. I. Mendeleev, o rubídio, junto com outros elementos, tomou seu lugar na tabela, o que trouxe ordem à ciência química.
Um estudo mais aprofundado do rubídio mostrou que este elemento tem várias propriedades interessantes e valiosas. Consideraremos aqui os mais característicos e importantes deles.
Características gerais de um elemento químico
Rubidium tem um número atômico de 37, ou seja, em seus átomos, a composição dos núcleos inclui exatamente esse número de partículas carregadas positivamente - prótons. Respectivamenteum átomo neutro tem 37 elétrons.
Símbolo do elemento - Rb. No sistema periódico, o rubídio é classificado como elemento do grupo I, o período é o quinto (na versão de período curto da tabela, pertence ao subgrupo principal do grupo I e está localizado na sexta linha). É um metal alcalino, é uma substância cristalina branca prateada macia, muito fusível.
Histórico de descobertas
A honra de descobrir o elemento químico rubídio pertence a dois cientistas alemães - o químico Robert Bunsen e o físico Gustav Kirchhoff, autores do método espectroscópico para estudar a composição da matéria. Depois que o uso da análise espectral levou à descoberta do césio em 1860, os cientistas continuaram suas pesquisas e, no ano seguinte, ao estudar o espectro do mineral lepidolita, descobriram duas linhas vermelhas escuras não identificadas. É graças à tonalidade característica das linhas espectrais mais fortes, pelas quais foi possível estabelecer a existência de um elemento até então desconhecido, que recebeu esse nome: a palavra rubidus é traduzida do latim como “carmesim, vermelho escuro”.
Em 1863, Bunsen foi o primeiro a isolar o rubídio metálico da água mineral, evaporando uma grande quantidade de solução, separando os sais de potássio, césio e rubídio e, finalmente, reduzindo o metal usando fuligem. Mais tarde, N. Beketov conseguiu recuperar rubídio de seu hidróxido usando pó de alumínio.
Característica física do elemento
Rubidium é um metal leve, possuidensidade 1,53g/cm3 (em temperatura zero). Forma cristais com uma rede cúbica de corpo centrado. O rubídio derrete a apenas 39°C, ou seja, em temperatura ambiente, sua consistência já é próxima a pastosa. O metal ferve a 687 °C e seus vapores são azul-esverdeados.
Rubidium é um paraímã. Em termos de condutividade, é mais de 8 vezes superior ao mercúrio a 0 ° C e é quase tantas vezes inferior à prata. Como outros metais alcalinos, o rubídio tem um limiar de efeito fotoelétrico muito baixo. Para excitar uma fotocorrente nele, raios de luz vermelha de comprimento de onda longo (ou seja, baixa frequência e carregando menos energia) são suficientes. Nesse aspecto, apenas o césio o supera em sensibilidade.
Isótopos
O rubídio tem um peso atômico de 85,468. Ele ocorre na natureza na forma de dois isótopos que diferem no número de nêutrons no núcleo: o rubídio-85 compõe a maior proporção (72,2%), e em um quantidade muito menor - 27,8% - rubídio-87. Os núcleos de seus átomos, além de 37 prótons, contêm 48 e 50 nêutrons, respectivamente. O isótopo mais leve é estável, enquanto o rubídio-87 tem uma enorme meia-vida de 49 bilhões de anos.
Atualmente, várias dezenas de isótopos radioativos desse elemento químico foram obtidos artificialmente: do ultraleve rubídio-71 ao rubídio-102 sobrecarregado com nêutrons. As meias-vidas dos isótopos artificiais variam de alguns meses a 30 nanossegundos.
Propriedades químicas básicas
Como observado acima, em uma série de elementos químicos, o rubídio (como sódio, potássio, lítio, césio e frâncio) pertence aos metais alcalinos. A peculiaridade da configuração eletrônica de seus átomos, que determina as propriedades químicas, é a presença de apenas um elétron no nível de energia externa. Esse elétron sai facilmente do átomo e o íon metálico ao mesmo tempo adquire uma configuração eletrônica energeticamente favorável do elemento inerte à sua frente na tabela periódica. Para rubídio, esta é a configuração de criptônio.
Assim, o rubídio, como outros metais alcalinos, possui propriedades redutoras pronunciadas e um estado de oxidação de +1. As propriedades alcalinas são mais pronunciadas com o aumento do peso atômico, pois o raio do átomo também aumenta e, consequentemente, a ligação entre o elétron externo e o núcleo é enfraquecida, o que leva a um aumento na atividade química. Portanto, o rubídio é mais ativo que o lítio, sódio e potássio, e o césio, por sua vez, é mais ativo que o rubídio.
Resumindo tudo o que foi dito acima sobre o rubídio, o elemento pode ser analisado, como na ilustração abaixo.
Compostos formados por rubídio
Ao ar, este metal, devido à sua excepcional reatividade, oxida violentamente, com ignição (a chama tem uma cor violeta-rosada); durante a reação, superóxido e peróxido de rubídio são formados, exibindo as propriedades de agentes oxidantes fortes:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
O óxido é formado se o acesso do oxigênio à reação for limitado:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Esta é uma substância amarela que reage com água, ácidos e óxidos ácidos. No primeiro caso, um dos álcalis mais fortes é formado - hidróxido de rubídio, no restante - sais, por exemplo, sulfato de rubídio Rb2SO4, a maioria dos quais são solúveis.
Ainda mais violentamente, acompanhado de uma explosão (já que tanto o rubídio quanto o hidrogênio liberado se inflamam instantaneamente), o metal reage com a água, formando hidróxido de rubídio, um composto extremamente agressivo:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Rubidium é um elemento químico que também pode reagir diretamente com muitos não-metais - com fósforo, hidrogênio, carbono, silício e halogênios. Os haletos de rubídio - RbF, RbCl, RbBr, RbI - são facilmente solúveis em água e em alguns solventes orgânicos, como etanol ou ácido fórmico. A interação do metal com o enxofre (fricção com pó de enxofre) ocorre de forma explosiva e leva à formação de sulfeto.
Há também compostos pouco solúveis de rubídio, como o perclorato RbClO4, que são usados em análises para determinar esse elemento químico.
Estar na natureza
Rubidium não é um elemento raro. Encontra-se em quase todos os lugares, incluindoa composição de muitos minerais e rochas, e também está contido no oceano, nas águas subterrâneas e fluviais. Na crosta terrestre, o teor de rubídio atinge o valor total do teor de cobre, zinco e níquel. No entanto, ao contrário de muitos metais muito mais raros, o rubídio é um elemento extremamente traço, sua concentração na rocha é muito baixa e não forma seus próprios minerais.
Na composição dos minerais, o rubídio acompanha o potássio em todos os lugares. A maior concentração de rubídio é encontrada nas lepidolitas, minerais que também servem como fonte de lítio e césio. Assim, o rubídio está sempre presente em pequenas quantidades onde outros metais alcalinos são encontrados.
Um pouco sobre o uso do rubídio
Breve descrição da química. elemento rubídio pode ser complementado com algumas palavras sobre as áreas em que este metal e seus compostos são usados.
O rubídio é utilizado na produção de fotocélulas, na tecnologia a laser, faz parte de algumas ligas especiais para tecnologia de foguetes. Na indústria química, os sais de rubídio são utilizados devido à sua alta atividade catalítica. Um dos isótopos artificiais, o rubídio-86, é usado na detecção de falhas de raios gama e, além disso, na indústria farmacêutica para esterilização de medicamentos.
Outro isótopo, rubídio-87, é usado em geocronologia, onde é usado para determinar a idade das rochas mais antigas devido à sua meia-vida muito longa (método rubídio-estrôncio).
Se várias décadasSe antes se acreditava que o rubídio é um elemento químico cuja abrangência dificilmente se expande, agora estão surgindo novas perspectivas para esse metal, por exemplo, em catálise, em unidades de turbinas de alta temperatura, em ópticas especiais e em outras áreas. Assim, o rubídio desempenha e continuará a desempenhar um papel importante nas tecnologias modernas.
