En 1861, la méthode physique récemment inventée pour l'étude des substances - l'analyse spectrale - a une fois de plus démontré sa puissance et sa fiabilité, gage d'un grand avenir pour la science et la technologie. Avec son aide, le deuxième élément chimique jusque-là inconnu, le rubidium, a été découvert. Puis, avec la découverte de la loi périodique en 1869 par D. I. Mendeleev, le rubidium, avec d'autres éléments, a pris sa place dans le tableau, qui a mis de l'ordre dans la science chimique.
Une étude plus approfondie du rubidium a montré que cet élément possède un certain nombre de propriétés intéressantes et précieuses. Nous considérerons ici les plus caractéristiques et les plus importantes d'entre elles.
Caractéristiques générales d'un élément chimique
Rubidium a un numéro atomique de 37, c'est-à-dire que dans ses atomes, la composition des noyaux comprend un tel nombre de particules chargées positivement - les protons. Respectivementun atome neutre a 37 électrons.
Symbole d'élément - Rb. Dans le système périodique, le rubidium est classé comme élément du groupe I, la période est cinquième (dans la version à courte période du tableau, il appartient au sous-groupe principal du groupe I et se situe dans la sixième ligne). C'est un métal alcalin, c'est une substance cristalline douce, très fusible, blanc argenté.
Historique des découvertes
L'honneur de découvrir l'élément chimique rubidium appartient à deux scientifiques allemands - le chimiste Robert Bunsen et le physicien Gustav Kirchhoff, les auteurs de la méthode spectroscopique pour étudier la composition de la matière. Après que l'utilisation de l'analyse spectrale ait conduit à la découverte du césium en 1860, les scientifiques ont poursuivi leurs recherches et l'année suivante, en étudiant le spectre de la lépidolite minérale, ils ont découvert deux lignes rouge foncé non identifiées. C'est grâce à la nuance caractéristique des raies spectrales les plus fortes, par laquelle il a été possible d'établir l'existence d'un élément jusque-là inconnu, qu'il tire son nom: le mot rubidus est traduit du latin par « pourpre, rouge foncé ».
En 1863, Bunsen a été le premier à isoler le rubidium métallique de l'eau de source minérale en évaporant une grande quantité de solution, en séparant les sels de potassium, de césium et de rubidium, et enfin en réduisant le métal à l'aide de suie. Plus tard, N. Beketov a réussi à récupérer le rubidium de son hydroxyde à l'aide de poudre d'aluminium.
Caractéristiques physiques de l'élément
Rubidium est un métal léger, il adensité 1.53g/cm3 (à température zéro). Forme des cristaux avec un réseau cubique centré sur le corps. Le rubidium fond à seulement 39 °C, c'est-à-dire qu'à température ambiante, sa consistance est déjà proche de la pâte. Le métal bout à 687 °C et ses vapeurs sont bleu verdâtre.
Rubidium est un paramagnétique. En termes de conductivité, il est plus de 8 fois supérieur au mercure à 0°C et est presque autant de fois inférieur à l'argent. Comme les autres métaux alcalins, le rubidium a un seuil d'effet photoélectrique très bas. Pour y exciter un photocourant, des rayons lumineux rouges de grande longueur d'onde (c'est-à-dire de basse fréquence et portant moins d'énergie) sont suffisants. A cet égard, seul le césium le surpasse en sensibilité.
Isotopes
Rubidium a un poids atomique de 85,468. Il se présente dans la nature sous la forme de deux isotopes qui diffèrent par le nombre de neutrons dans le noyau: le rubidium-85 constitue la plus grande proportion (72,2 %), et dans un quantité beaucoup plus petite - 27,8% - rubidium-87. Les noyaux de leurs atomes, en plus de 37 protons, contiennent respectivement 48 et 50 neutrons. L'isotope le plus léger est stable, tandis que le rubidium-87 a une énorme demi-vie de 49 milliards d'années.
À l'heure actuelle, plusieurs dizaines d'isotopes radioactifs de cet élément chimique ont été obtenus artificiellement: du rubidium-71 ultra-léger au rubidium-102 surchargé de neutrons. Les demi-vies des isotopes artificiels vont de quelques mois à 30 nanosecondes.
Propriétés chimiques de base
Comme indiqué ci-dessus, dans une série d'éléments chimiques, le rubidium (comme le sodium, le potassium, le lithium, le césium et le francium) appartient aux métaux alcalins. La particularité de la configuration électronique de leurs atomes, qui détermine les propriétés chimiques, est la présence d'un seul électron au niveau d'énergie externe. Cet électron quitte facilement l'atome et l'ion métallique acquiert en même temps une configuration électronique énergétiquement favorable de l'élément inerte devant lui dans le tableau périodique. Pour le rubidium, c'est la configuration du krypton.
Ainsi, le rubidium, comme les autres métaux alcalins, a des propriétés réductrices prononcées et un état d'oxydation de +1. Les propriétés alcalines sont plus prononcées avec l'augmentation du poids atomique, car le rayon de l'atome augmente également et, par conséquent, la liaison entre l'électron externe et le noyau est affaiblie, ce qui entraîne une augmentation de l'activité chimique. Par conséquent, le rubidium est plus actif que le lithium, le sodium et le potassium, et le césium, à son tour, est plus actif que le rubidium.
Résumant tout ce qui précède sur le rubidium, l'élément peut être analysé, comme dans l'illustration ci-dessous.
Composés formés par le rubidium
Dans l'air, ce métal, du fait de sa réactivité exceptionnelle, s'oxyde violemment, avec inflammation (la flamme a une couleur violacée-rosée); au cours de la réaction, du superoxyde et du peroxyde de rubidium se forment, présentant les propriétés d'agents oxydants puissants:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
L'oxyde se forme si l'accès de l'oxygène à la réaction est limité:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Il s'agit d'une substance jaune qui réagit avec l'eau, les acides et les oxydes d'acide. Dans le premier cas, l'un des alcalis les plus puissants se forme - l'hydroxyde de rubidium, dans le reste - des sels, par exemple le sulfate de rubidium Rb2SO4, dont la plupart sont solubles.
Encore plus violemment, accompagné d'une explosion (puisque le rubidium et l'hydrogène libéré s'enflamment instantanément), le métal réagit avec l'eau, ce qui forme de l'hydroxyde de rubidium, un composé extrêmement agressif:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Le rubidium est un élément chimique qui peut également réagir directement avec de nombreux non-métaux - avec le phosphore, l'hydrogène, le carbone, le silicium et les halogènes. Les halogénures de rubidium - RbF, RbCl, RbBr, RbI - sont facilement solubles dans l'eau et dans certains solvants organiques, tels que l'éthanol ou l'acide formique. L'interaction du métal avec le soufre (frottement avec de la poudre de soufre) se produit de manière explosive et conduit à la formation de sulfure.
Il existe également des composés peu solubles du rubidium, comme le perchlorate RbClO4, ils sont utilisés en analyse pour déterminer cet élément chimique.
Être dans la nature
Rubidium n'est pas un élément rare. On le trouve presque partout, y compris dansla composition de nombreux minéraux et roches, et est également contenue dans l'océan, dans les eaux souterraines et fluviales. Dans la croûte terrestre, la teneur en rubidium atteint la valeur totale de la teneur en cuivre, zinc et nickel. Cependant, contrairement à de nombreux métaux beaucoup plus rares, le rubidium est un élément extrêmement trace, sa concentration dans la roche est très faible et il ne forme pas ses propres minéraux.
Dans la composition des minéraux, le rubidium accompagne partout le potassium. La plus forte concentration de rubidium se trouve dans les lépidolites, des minéraux qui servent également de source de lithium et de césium. Le rubidium est donc toujours présent en petites quantités là où se trouvent d'autres métaux alcalins.
Un peu sur l'utilisation du rubidium
Brève description de chem. L'élément rubidium peut être complété par quelques mots sur les domaines dans lesquels ce métal et ses composés sont utilisés.
Le rubidium est utilisé dans la production de photocellules, dans la technologie laser, fait partie de certains alliages spéciaux pour la technologie des fusées. Dans l'industrie chimique, les sels de rubidium sont utilisés en raison de leur activité catalytique élevée. L'un des isotopes artificiels, le rubidium-86, est utilisé dans la détection des défauts par rayons gamma et, en outre, dans l'industrie pharmaceutique pour la stérilisation des médicaments.
Un autre isotope, le rubidium-87, est utilisé en géochronologie, où il est utilisé pour déterminer l'âge des roches les plus anciennes en raison de sa très longue demi-vie (méthode rubidium-strontium).
Si plusieurs décenniesAlors que l'on croyait autrefois que le rubidium était un élément chimique dont le champ d'application ne devrait pas s'élargir, de nouvelles perspectives pour ce métal se dessinent désormais, par exemple en catalyse, dans les turbines à haute température, en optique spéciale et dans d'autres domaines. Le rubidium joue donc et continuera de jouer un rôle important dans les technologies modernes.
