1861 թվականին նյութերի ուսումնասիրման համար վերջերս հայտնագործված ֆիզիկական մեթոդը՝ սպեկտրային վերլուծությունը, ևս մեկ անգամ ցույց տվեց իր ուժն ու հուսալիությունը՝ որպես գիտության և տեխնիկայի մեծ ապագայի երաշխիք: Նրա օգնությամբ հայտնաբերվեց նախկինում անհայտ երկրորդ քիմիական տարրը՝ ռուբիդիումը։ Այնուհետև, 1869 թվականին Դ. Ի. Մենդելեևի կողմից պարբերական օրենքի հայտնաբերմամբ, ռուբիդիումը, այլ տարրերի հետ միասին, իր տեղը զբաղեցրեց աղյուսակում, որը կարգի բերեց քիմիական գիտությունը:
Ռուբիդիումի հետագա ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ այս տարրն ունի մի շարք հետաքրքիր և արժեքավոր հատկություններ: Այստեղ մենք կդիտարկենք դրանցից ամենաբնորոշն ու կարևորը։
Քիմիական տարրի ընդհանուր բնութագրերը
Ռուբիդիումը ունի 37 ատոմային թիվ, այսինքն՝ իր ատոմներում միջուկների կազմը ներառում է դրական լիցքավորված մասնիկների հենց այդպիսի քանակություն՝ պրոտոններ։ Համապատասխանաբարչեզոք ատոմն ունի 37 էլեկտրոն։
Տարրի խորհրդանիշ - Rb. Պարբերական համակարգում ռուբիդիումը դասակարգվում է որպես I խմբի տարր, պարբերությունը հինգերորդն է (աղյուսակի կարճաժամկետ տարբերակում այն պատկանում է I խմբի հիմնական ենթախմբին և գտնվում է վեցերորդ շարքում)։ Այն ալկալիական մետաղ է, փափուկ, շատ հալվող, արծաթասպիտակ բյուրեղային նյութ է։
Հայտնաբերման պատմություն
Ռուբիդիում քիմիական տարրի հայտնաբերման պատիվը պատկանում է երկու գերմանացի գիտնականների՝ քիմիկոս Ռոբերտ Բունսենին և ֆիզիկոս Գուստավ Կիրխհոֆին, որոնք նյութի բաղադրությունն ուսումնասիրելու սպեկտրոսկոպիկ մեթոդի հեղինակներն են։ Այն բանից հետո, երբ սպեկտրային վերլուծության օգտագործումը հանգեցրեց ցեզիումի հայտնաբերմանը 1860 թվականին, գիտնականները շարունակեցին իրենց հետազոտությունները, իսկ հաջորդ տարի, երբ ուսումնասիրեցին հանքային լեպիդոլիտի սպեկտրը, նրանք հայտնաբերեցին երկու անհայտ մուգ կարմիր գծեր: Ամենաուժեղ սպեկտրային գծերի բնորոշ երանգի շնորհիվ է, որով հնարավոր է եղել հաստատել նախկինում անհայտ տարրի գոյությունը, այն ստացել է իր անվանումը. ռուբիդուս բառը լատիներենից թարգմանվում է որպես «կարմիր, մուգ կարմիր»:
1863 թվականին Բունսենն առաջինն էր, ով մեկուսացրեց մետաղական ռուբիդիումը հանքային աղբյուրների ջրից՝ գոլորշիացնելով մեծ քանակությամբ լուծույթ, առանձնացնելով կալիումի, ցեզիումի և ռուբիդիումի աղերը և վերջապես նվազեցնելով մետաղը՝ օգտագործելով մուր: Հետագայում Ն. Բեկետովին հաջողվեց վերականգնել ռուբիդիումը դրա հիդրօքսիդից՝ օգտագործելով ալյումինի փոշի։
տարրի ֆիզիկական բնութագիրը
Ռուբիդիումը թեթև մետաղ է, ունիխտությունը 1,53 գ/սմ3(զրոյական ջերմաստիճանում): Ձևավորում է բյուրեղներ մարմնի վրա կենտրոնացած խորանարդ վանդակով: Ռուբիդիումը հալվում է ընդամենը 39 °C-ում, այսինքն՝ սենյակային ջերմաստիճանում, դրա խտությունն արդեն մոտ է մածուցիկին։ Մետաղը եռում է 687 °C-ում, իսկ գոլորշիները կանաչավուն-կապույտ են։
Ռուբիդիումը պարամագնիս է: Հաղորդունակության առումով այն ավելի քան 8 անգամ գերազանցում է սնդիկը 0 ° C ջերմաստիճանում և գրեթե նույնքան անգամ զիջում է արծաթին: Ինչպես մյուս ալկալիական մետաղները, ռուբիդիումը ունի շատ ցածր ֆոտոէլեկտրական ազդեցության շեմ: Դրանում ֆոտոհոսանք գրգռելու համար բավական են երկար ալիքի (այսինքն՝ ցածր հաճախականությամբ և ավելի քիչ էներգիա կրող) կարմիր լույսի ճառագայթները։ Այս առումով զգայունությամբ նրան գերազանցում է միայն ցեզիումը։
Իզոտոպներ
Ռուբիդիումը ունի 85,468 ատոմային զանգված: Այն բնության մեջ հանդիպում է երկու իզոտոպների տեսքով, որոնք տարբերվում են միջուկում նեյտրոնների քանակով. ռուբիդիում-85-ը կազմում է ամենամեծ բաժինը (72,2%), իսկ շատ ավելի փոքր քանակություն՝ 27,8%՝ ռուբիդիում-87։ Նրանց ատոմների միջուկները, բացի 37 պրոտոնից, պարունակում են համապատասխանաբար 48 և 50 նեյտրոններ։ Ավելի թեթև իզոտոպը կայուն է, մինչդեռ ռուբիդիում-87-ն ունի հսկայական կիսամյակ՝ 49 միլիարդ տարի:
Ներկայումս արհեստականորեն ստացվել են այս քիմիական տարրի մի քանի տասնյակ ռադիոակտիվ իզոտոպներ՝ գերթեթև ռուբիդիում-71-ից մինչև նեյտրոններով գերբեռնված ռուբիդիում-102: Արհեստական իզոտոպների կես կյանքը տատանվում է մի քանի ամսից մինչև 30 նանվայրկյան։
Հիմնական քիմիական հատկություններ
Ինչպես նշվեց վերևում, մի շարք քիմիական տարրերի մեջ ռուբիդիումը (ինչպես նատրիումը, կալիումը, լիթիումը, ցեզիումը և ֆրանցիումը) պատկանում է ալկալային մետաղներին: Նրանց ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայի առանձնահատկությունը, որը որոշում է քիմիական հատկությունները, արտաքին էներգիայի մակարդակում միայն մեկ էլեկտրոնի առկայությունն է։ Այս էլեկտրոնը հեշտությամբ հեռանում է ատոմից, և մետաղի իոնը միևնույն ժամանակ ստանում է պարբերական աղյուսակում իր առջև գտնվող իներտ տարրի էներգետիկորեն բարենպաստ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան: Ռուբիդիումի համար սա կրիպտոնի կոնֆիգուրացիան է։
Այսպիսով, ռուբիդիումը, ինչպես և մյուս ալկալիական մետաղները, ունի ընդգծված վերականգնող հատկություններ և +1 օքսիդացման աստիճան: Ալկալային հատկություններն ավելի արտահայտված են ատոմային քաշի աճով, քանի որ ատոմի շառավիղը նույնպես մեծանում է, և, համապատասխանաբար, արտաքին էլեկտրոնի և միջուկի միջև կապը թուլանում է, ինչը հանգեցնում է քիմիական ակտիվության բարձրացման: Հետևաբար, ռուբիդիումն ավելի ակտիվ է, քան լիթիումը, նատրիումը և կալիումը, իսկ ցեզիումը, իր հերթին, ավելի ակտիվ է, քան ռուբիդիումը:
Ամփոփելով վերը նշվածը ռուբիդիումի մասին՝ տարրը կարելի է վերլուծել, ինչպես ստորև ներկայացված նկարում:
Ռուբիդիումով առաջացած միացություններ
Օդում այս մետաղը, իր բացառիկ ռեակտիվության շնորհիվ, բուռն օքսիդանում է բռնկման ժամանակ (բոցն ունի մանուշակագույն-վարդագույն գույն); ռեակցիայի ընթացքում առաջանում են սուպերօքսիդ և ռուբիդիումի պերօքսիդ, որոնք դրսևորում են ուժեղ օքսիդացնող նյութերի հատկություններ՝
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
Օքսիդ առաջանում է, եթե սահմանափակվում է թթվածնի հասանելիությունը ռեակցիային:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
Սա դեղին նյութ է, որը փոխազդում է ջրի, թթուների և թթվային օքսիդների հետ։ Առաջին դեպքում առաջանում է ամենաուժեղ ալկալիներից մեկը՝ ռուբիդիումի հիդրօքսիդը, մնացածում՝ աղեր, օրինակ՝ ռուբիդիումի սուլֆատ Rb2SO4., որոնցից շատերը լուծելի են.
Ավելի ուժգին, ուղեկցվելով պայթյունով (քանի որ և՛ ռուբիդիումը, և՛ արտազատվող ջրածինը ակնթարթորեն բռնկվում են), մետաղը փոխազդում է ջրի հետ, որը ձևավորում է ռուբիդիումի հիդրօքսիդ՝ չափազանց ագրեսիվ միացություն:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
Ռուբիդիումը քիմիական տարր է, որը կարող է նաև ուղղակիորեն արձագանքել շատ ոչ մետաղների՝ ֆոսֆորի, ջրածնի, ածխածնի, սիլիցիումի և հալոգենների հետ: Ռուբիդիումի հալոգենիդները՝ RbF, RbCl, RbBr, RbI, հեշտությամբ լուծվում են ջրի մեջ և որոշ օրգանական լուծիչներում, ինչպիսիք են էթանոլը կամ մածուցիկ թթուն: Մետաղի փոխազդեցությունը ծծմբի հետ (շփումը ծծմբի փոշու հետ) տեղի է ունենում պայթյունավտանգ և հանգեցնում է սուլֆիդի առաջացման։
Կան նաև ռուբիդիումի վատ լուծվող միացություններ, ինչպիսիք են պերքլորատը RbClO4, դրանք օգտագործվում են վերլուծության մեջ այս քիմիական տարրը որոշելու համար:
Լինելով բնության մեջ
Ռուբիդիումը հազվադեպ տարր չէ: Այն հանդիպում է գրեթե ամենուր, ներառված էշատ օգտակար հանածոների և ժայռերի բաղադրություն, ինչպես նաև պարունակվում է օվկիանոսում, ստորգետնյա և գետերի ջրերում: Երկրակեղևում ռուբիդիումի պարունակությունը հասնում է պղնձի, ցինկի և նիկելի պարունակության ընդհանուր արժեքին։ Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն շատ ավելի հազվագյուտ մետաղների, ռուբիդիումը չափազանց հետագծային տարր է, նրա կոնցենտրացիան ժայռերում շատ ցածր է և այն չի ստեղծում իր սեփական հանքանյութերը:
Հանքանյութերի բաղադրության մեջ ռուբիդիումն ամենուր ուղեկցում է կալիումին։ Ռուբիդիումի ամենաբարձր կոնցենտրացիան հանդիպում է լեպիդոլիտներում, հանքանյութեր, որոնք նաև ծառայում են որպես լիթիումի և ցեզիումի աղբյուր: Այսպիսով, ռուբիդիումը միշտ առկա է փոքր քանակությամբ, որտեղ հայտնաբերվում են այլ ալկալիական մետաղներ:
Մի փոքր ռուբիդիումի օգտագործման մասին
Համառոտ նկարագրություն քիմ. ռուբիդիումի տարրը կարելի է լրացնել մի քանի բառով այն տարածքների մասին, որոնցում օգտագործվում են այս մետաղը և նրա միացությունները:
Ռուբիդիումը օգտագործվում է ֆոտոբջիջների արտադրության մեջ, լազերային տեխնոլոգիայի մեջ, հրթիռային տեխնոլոգիայի որոշ հատուկ համաձուլվածքների մի մասն է: Քիմիական արդյունաբերության մեջ ռուբիդիումի աղերը օգտագործվում են բարձր կատալիտիկ ակտիվության շնորհիվ։ Արհեստական իզոտոպներից մեկը՝ ռուբիդիում-86-ը, օգտագործվում է գամմա ճառագայթների թերությունների հայտնաբերման և, ի լրումն, դեղագործական արդյունաբերության մեջ՝ դեղերի մանրէազերծման համար։
Մեկ այլ իզոտոպ՝ ռուբիդիում-87, օգտագործվում է աշխարհագրության մեջ, որտեղ այն օգտագործվում է որոշելու ամենահին ապարների տարիքը՝ շնորհիվ իր շատ երկար կիսամյակի (ռուբիդիում-ստրոնցիումի մեթոդ):
Եթե մի քանի տասնամյակԹեև ժամանակին համարվում էր, որ ռուբիդիումը քիմիական տարր է, որի շրջանակը դժվար թե ընդլայնվի, այժմ այս մետաղի նոր հեռանկարներ են ի հայտ գալիս, օրինակ՝ կատալիզում, բարձր ջերմաստիճանի տուրբինային բլոկներում, հատուկ օպտիկայի և այլ ոլորտներում: Այսպիսով, ռուբիդիումը կարևոր դեր է խաղում և կշարունակի խաղալ ժամանակակից տեխնոլոգիաների մեջ:
