Рубидий

Распространение в природе

Физические свойства

Химические свойства

Получение

Применение

Рубидий в организме

Рубидий (лат. Rubidium), Rb, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 37, атомная масса 85,4678; серебристо-белый металл, относится к щелочным металлам. Природный Рубидий представляет собой смесь двух изотопов: стабильного ⁸⁵Rb (72,15%) и слаборадиоактивного ⁸⁷Rb (период полураспада Т_½4,8·10¹⁰ лет). При β-распаде ⁸⁷Rb образуется стабильный ⁸⁷Sr. Определение содержания ⁸⁷Sr и Рубидия в горных породах и минералах (стронциевый метод) дает возможность надежно установить их геологический возраст. Искусственно получено около 20 радиоактивных изотопов Рубидия. Рубидий открыли в 1861 году Р. Бунзен и Г. Кирхгоф при спектральном исследовании солей, выделенных из минеральных вод. Название элементу дано по цвету наиболее характерных красных линий спектра (от лат. rubidus - красный, темнокрасный). Металлический Рубидий получил впервые в 1863 году Бунзен.

Распространение Рубидия в природе. Рубидий - типичный рассеянный элемент. Несмотря на сравнительно высокое содержание в земной коре (кларк) 1,5·10^-2% по массе, то есть больше, чем у Cu, Pb, Zn и многих других металлов, Рубидий не образует собственных минералов и преимущественно входит как изоморфная примесь в минералы калия и цезия (сильвин, карналлит, микроклин, Rb-мусковит и т. д.). Рубидий, подобно калию, содержится в кислых изверженных породах (гранитоидах) и особенно в пегматитах (до 1-3% Рубидий). В ультраосновных и основных породах Рубидий мало (2·10^-4 и 4,5·10^-3% соответственно). Воды морей и океанов содержат от 1,0·10^-5 до 2,1·10^-5% Рубидия. Соли Рубидия входят в состав вод многих минеральных источников.

Наиболее богаты Рубидием так называемых минералы-концентраторы: лепидолит, циннвалъдит, поллуцит. Месторождения литиевых и калиевых минералов, содержащих Рубидий, имеются в СССР, Чехословакии, Германии, Намибии, Зимбабве и других странах. Космическая распространенность Рубидия - 6,5 атомов на 10⁶ атомов кремния.

Физические свойства Рубидия. Рубидий образует серебристо-белые мягкие кристаллы, имеющие на свежем срезе металлический блеск. Твердость по Бринеллю 0,2 Мн/м² (0,02 кгс/мм²). Кристаллическая решетка Рубидия кубическая объемно-центрированная, а=5,70Å (0 °С). Атомный радиус 2,48 Å, радиус иона Rb⁺ 1,49 Å. Плотность 1,525 г/см³ (0 °С), t_пл 38,9 °С, t_кип 703 °С. Удельная теплоемкость 335,2 дж/(кг·К) [0,08 кал/(г·°С)], термический коэффициент линейного расширения 9,0·10^-5 град^-1 (0-38 °С), модуль упругости 2,4 Гн/м² (240 кгс/мм²), удельное объемное электрическое сопротивление 11,29·10^-6 ом·см (20 °С); Рубидий парамагнитен.

Химические свойства Рубидия. Атом Rb легко отдает единственный электрон внешней оболочки (ее конфигурация 5s¹). Электроотрицательность Рубидий 0,89, первый потенциал ионизации 4,176 эв. Во всех химических соединениях Рубидий одновалентен (степень окисления +1). Химическая активность Рубидия очень высока. С кислородом соединяется бурно, давая пероксид Rb₂O₂ и надпероксид RbO₂ (при недостатке кислорода образуется оксид Rb₂O). С водой Рубидий реагирует со взрывом, причем выделяется водород и образуется раствор гидрооксида Рубидия, RbOH. По свойствам RbOH сильно напоминает гидрооксид калия КОН. Со многими неметаллами Рубидий соединяется непосредственно; бурно взаимодействует с большинством кислот. Почти все соли Рубидия хорошо растворимы в воде. Мало растворимы перхлорат RbClO₄, хлороплатинат Rb₂[PtCl₅] и некоторые другие; они используются для аналитического определения Rb наряду с методом пламенной фотометрии, основанным на свойстве паров Rb и его соединений окрашивать пламя в ярко-красный цвет.

Получение Рубидия. Соли Rb получают как побочный продукт в производстве солей Li, Mg и К. Металлический Рубидий получают восстановлением в вакууме RbCl при 700-800 °С кальцием. Вследствие высокой реакционной способности Рубидий хранят в металлических сосудах под слоем парафинового масла или в запаянных стеклянных ампулах в инертной атмосфере.

Применение Рубидия. Применяют Рубидий главным образом в производстве катодов для фотоэлементов; добавляют также в газоразрядные аргоновые и неоновые трубки для усиления интенсивности свечения. Иногда Рубидий вводят в специальные сплавы (геттеры). Соли Рубидия используют как катализаторы в органических синтезе.

Рубидий в организме. Рубидий постоянно присутствует в тканях растений и животных. В наземных растениях содержится около 0,00064% Рубидия, в водных - в 2 раза меньше. Рубидий накапливается в растениях, а также в мышцах и мягких тканях актиний, червей, моллюсков, ракообразных, иглокожих и рыб (коэффициент накопления 8-26). Наибольший коэффициент накопления (2600) искусственного радиоактивного изотопа ⁸⁶Rb у ряски Lemna polyrrhiza, а среди пресноводных беспозвоночных у моллюска Galba palustris - 370. В золе грудных мышц птиц содержится 0,0112-0,0135%. Обмен Рубидия в организме изучен слабо.