Rubidis

Vilniaus Antakalnio vid. m-klos

XII a klasės mokinio

Vykinto Bartkaus

chemijos referatas

Rubidis

Vilnius

1998

Rubidis

Rubidis – Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos I grupės
elementas. Jo eilės numeris – 37, atominis svoris 85,47. Gamtoje rubidis
susideda iš dviejų izotopų, kurių svorių skaičius – 85 (72,15%) ir 87
(27,85%); pastarasis pasižymi ( radioaktyvumu (skilimo periodas T ½ =
5(1010 metų). Dirbtiniu būdu gauti izotopai (virš 10) yra nepatvarūs.
Rubidžio išorinių elektronų konfigūracija P. 5s1. Jonizacijos energija:

Rbo ( Rb+ ( Rb+2 ( Rb+3 a
atitinkamai lygi 4, 176 ev; 27,5 ev; 40 ev.
Rubidį 1861 m. atrado R. Bunzenas ir B. Krichovas Vokietijoje spektrinės
analizės metodu tyrinėdami Diurheimo mineralinio vandens šaltinius.
Metalinį rubidį pirmą kartą išskyrė Bunzenas 1863 m. a anglimi redukuodamas
rubidžio hidrotartatą RbHC4H4O6.

Gamtoje rubidis gana paplitęs elementas. Jo kiekis litosferoje (Žemės
žievėje) sudaro 3,1(10-2 masės procentų. Tai daugiau nei Ag, Au, Hg, Sn,
Pb, As, Sb, Bi. Rubidis tipiškas litofilinis elementas. Jis randamas
granito, bazolto kalkių ir kitų gruntų pavyzdžiuose, taip pat akmens
anglies kloduose, grunte. Jūros bei žemės augaluose ir gyvuose
organizmuose.

Joninis Rb+ skersmuo panašus į Cs+ ir K+, todėl jis randamas plačiai
paplitusiuose kalio turinčiuose mineraluose, kurie yra prisotinti kalio
aliumosilikatų. Savo mineralų rubidis neturi. Mineralai, kurie turi
palyginus aukštą rubidžio koncentraciją – lepidolitas, biotitas,
amazonitas, petalitas, cinvalditas, bezilas, le eicitas, trifilinas ir labai
retas avogadritas. Visi jie išskyrus du paskutinius yra aliumosilikatai
(dažniausiai kalio) ir randami beveik tik pegmatinėse gyslose, kurios
susidarė prie palyginus žemų temperatūrų ir turi savo sudėtyje daug Pičio
mineralų.

Praktinę reikšmę rubidžio išgavimui turi mineralai – lepidolitas ir
cinvalditas. Lepidolite rubidžio koncentracija

gali siekti 3,7 %,
skaičiuojant pagal rubidžio oksidą, bet bet paprastai šis kiekis sudaro 0,6
– 0,8 % ir retai viršija 1 %. Cinvaldite maksimali rubidžio koncentracija
– 0,8 – 0,9 %, bet paprastai ji būna daug mažesnė. Uolienose, kurios
patenka į gamyklas rubidžio išgavimui, jo koncentracija būna dar žemesnė
nei buvo paminėta.

Svarbiausi pramoniniai lepidolito telkiniai yra pietvakarinėje
Afrikos dalyje ir pietų Rodezijoje; cinvaldito – Čekijoje ir Slovakijoje.
Iš paviršinių uolienų rubidis patenka į mineralų šaltinius, jūros ir ežerų
vandenį ir požeminį vandenį. Iš ten rubidis patenka į druskų klodus, kuo ir
paaiškinamas rubidžio buvimas selitroje, kalio mineralo silvino KCl
kloduose ir karnelite KCl ( MgCl2 ( 6H2O. Pastarasis mineralas gali turėti
svarbią praktinę reikšmę, nes nežiūrint į gan nedidelį fosforo
koncentraciją jame (0,015-0,04% fosforo chlorido) didžiuliais kiekiais
Solikamske (Rusija) ir Stasfure (Voklietija) magnio ir kalio junginių
gavimui.

Fizinės ir cheminės savybės

Rubidis – sidabriniaibaltas mineralas, šviežiame pjūvyje turintis
metalinį blizgesį. Vakuume ar inertinių dujų atmosferoje išsaugo m metalinį
blizgesį ir išvaizda nesiskiria nuo kitų metalų, Rubidžio tankis 1,532 (20
oC) ir 1,475 (39 oC). Šaldomas jis kristalizuojasi. Atominis skersmuo –
2,48 Å, joninis skersmuo – Rb+ 1,49 Å.

Lydymosi temperatūra 39 oC, virimo temperatūra 696 oC. Kambario
temperatūroje rubidis gana lakus. Tūrio pasikeitimas lydanti – +2,5 %.
Rubidis gerai nudažo liepsna žydrai raudona spalva. Visuose junginiuose
rubidis yra vienvalentis. Rubidžio jonas charakterizuojamas nedideliu
poliarizacijos koeficientu (0,5). Tai apsprendžia rubidžio druskų patvarumą
lyginant su Li, Ka ir Na druskomis. Rubidis pasižymi dideliu aktyvumu,
reakcijose su deguonimi jungiasi akimirksniu užsiliepsnodamas, reakcija
prasideda esam žemam slėgiui. Pagrindinis reakcijos produktas yra Rb2O2 ir
RbO2. Žinomas ta

arpinis junginys su deguonimi – Rb2O3 arba Rb4(O2)3 , kurį
galima nagrinėti kaip dvigubą Rb2O2 ( 2RbO2 . Rubidžio oksidas Rb2O
susidaro esant rubidžiui specialiuose sąlygose esant nepakankamam deguonies
kiekiui.

Su vandeniu rubidis reaguoja ypatingai aktyviai (paprastai sprogimu),
reakcijos metu susidaro rubidžio hidroksidas ir išsiskiria H2, kuris
akimirksniu užsiliepsnoja; reakcija vyksta pastebimu greičiu net esant
žemesnei nei -100 oC temperatūrai, t.y. rubidis reaguoja netgi su ledu.
Rubidžio hidroksidas RbOH – bespalviai kristalai, kurių lydymosi
temperatūra 301 oC; iš vandens tirpalų išskiriamos kristalohidratų
pavidale: monohidratas RbOH H2O kristalizuojasi kai t>100 oC, dihidratas
RbOH 2H2O, susidaro lėtai garinant tirpalą virš H2SO4 kai t=15 oC.
Hidroksido tirpumas 1833 g/l (15 oC), temperatūrinis tirpumo koeficientas
neigimas. Rubidžio hidroksidas ir jo koncentruoti tirpalai suardo stiklą
kambario temperatūroje. Kaitinamas jis pasireiškia kaip labai agresyvus
junginys įvairių medžiagų atžvilgiu.

Rubidžio hidroksidas susidaro tirpale reaguojant (su liepsna)
rubidžio sulfatui ir Be(OH)2.

Rubidis tiesiogiai jungiasi su halogenais sudarydamas halogenines
rūgštis. Su siera rubidis jungiasi sprogdamas ir sudaro tirpų vandenyje
rubidžio sulfatą Rb2S. Sąveikaudamas su H2 (t=300-350 oC, p=5-100
atm)dalyvaujant katalizatoriui rubidis sudaro hidridą RbH – bespalvę
smulkių kristalų medžiagą su NaCL tipo gardele. Tai nepatvarus junginys,
kuris veikiamas ore esančiu deguoniesoksiduojasi, skaido vandenilį ir
spiritą išskirdamas H2 ir atitinkamai rubidžiohidroksidą ir alkoholidą.

Su fosforu rubidis esant įprastoms sąlygoms reaguoja sprogdamas;
vakuume sudaro mažai ištyrinėtą rubidžio fosfitą – RbP5. Kaitinamas rubidis
reaguoja su anglimi sudarydamas rubidžio karbidą – Rb2C2. Šis karbidas
reaguoja su vandeniu sudarydamas hidroksidą ir acitileną.

Rubidis sudaro lydinius s
su Hg, Sb, Bi, Au. Lydiniai su trimis
paskutiniais metalais pasižymi elektronų emisija veikiant šviesai.

Rubidis labai aktyviai reaguoja su visomis rūgštimis išskirdamas H2
ir sudarydamas atitinkamas druskas. Iš druskų labiausiai ištyrinėti
halogenai, sulfatai, karbonatai ir kai kurios kitos.

Rubidžio halogenidai gaunami iš rubidžio karbonato arba RbOH ir
atitinkamų rūgščių, galima naudoti ir rubidžio sulfato reakciją su tirpiais
bario halogenidais. Iš dvigubų druskų ypatingai įdomus yra rubidžio
karnalitas RbCl ( MgCl2 ( 6H2O; šioje formoje , kaip amforinė priemaiša,
rubidis randamas paprastame (kalio) karnalite.

Rubidžio sulfatas Rb2SO4 – bespalvė kristalinė medžiaga, kurios
lydymosi temperatūra – 1074 oC, virimo temperatūra 1708 oC; pastebimas
garavimas tik esant 1000 oC ir aukštesnei temperatūrai. Veikiant Rb2SO4
sieros rūgštimi susidaro rubidžio hidrosulfatas RbHSO4. Rb2SO4 susidaro
reaguojant RbOH su H2SO4.

Rubidžio karbonatas Rb2CO3 – bespalvė labai higroskopiška medžiaga.
Lydymosi temperatūra 837 oC. Esant 900 oC temperatūrai pradeda pastebimai
disocijuoti. Iš vandeninių tirpalų karbonatas kristalizuojasi Rb2CO3 ( H2O
pavidale. Rubidžio karbonatas naudojamas gauti beveik visiems rubidžio
junginiams, taip pat ir dideliai klasei deguonies turinčioms neorganinėms
rūgštimis.

Rubidžio nitratas susidaro vykstant terminei rūgščių nitratų RbNO3 (
HNO3 ir RbNO3 ( 2HNO3 destrukcijai.

Analitinis nustatymas

Kokybiškas rubidis gali būti aptiktas pagal tai , kaip jo lakios
druskos nudažo degiklio liepsną. Ir taip pat pagal charakteringą 7800,2 Å
spektrinę liniją. Rubidžiui aptikti taip pat galima naudoti labai jautrias
mikrokristaloskopines reakcijas, kurių metu susidaro charakteringi (kartais
stambūs ir spalvoti) sunkiai tirpių rubidžio junginių kristalai:

RbClO4, Rb2[PtCl6], C6H2(NO2)3ORb, Rb2AUPdCl7, Rb2[SnJ6].

Tačiau analogiški junginiai charakteringi ir ceziui, o d

daugelyje
atvejų ir kaliui. Todėl rubidžio identifikacija dalyvaujant artimų savybių
šarminiams metalams yra nepatikima.

Kiekybiniam rubidžio junginių nustatymui analizuojamuose pavyzdžiuose
paprastai naudojami svėrimo metodai.

Rubidžio pramoninis gavimas (gamyba)

Kadangi rubidis paplitęs gamtoje mikroskopiniais kukiais ir nesudaro
savistovių mineralų, tai pramoninė rubidžio gavimo iš rūdos technologija
neegzistuoja.

Jis gaunamas perdirbant karnalitą į kalio ar magnio junginius arba
perdirbant lepidolitą išsaugant jo litį.

Rubidžio (kaip ir cezio) karnalitas mažai tirpus vandenyje ir
skirtingai nuo gamtinio kalio karnalito vandenyje nesuyra. Ši ypatybė ir
naudojama pramoniniame gamtinio karnalito perdirbime, kuris lengvai suyra
vandenyje išskirdamas KCl, turintį savo sudėtyje mažyčius rubidžio ir cezio
kiekius ir sudaro praturtintą rubidžiu (ir ceziu) dirbtinį karnalitą.

Daugkartinė pastarosios medžiagos destrukcija leidžia gauti per
kristalizacijos produktus (koncentratus) praturtintus rubidžiu (ir
ceziu).Ištirpdžius šiuos produktus, rubidį galima išsodinti netirpių
kompleksinių junginių pavidale:

Rb2[SnCl6] – heksachlorstanatas;

2Rb2O ( SiO2 ( 12MoO3 ( nH2O – siliciomolibdetas;

Rb3H4[P(Mo2O7)6] – fosferomolibdatas.

Apdorojant šiuos junginius aukštoje temperatūroje gaunamas Rb2CO3.

Gaunant rubidį iš lepidolito naudojami tie patys principai. Daug
sunkesnis yra kalio, rubidžio ir cezio atskyrimas. Tam naudojami sudėtingi
frakcinio parkristalizavimo metodai.

Panaudojimas

Pagrindinė rubidžio panaudojimo sfera – fotoelementų dirbančių
matomoje spektro dalyje gamyba. Taip pat inertinėmis dujomis užpildytų
šviestuvų gamyba. Rubidis naudojamas kaip mikroskopinių oro likučių
sugėrėjas vakuuminėse lempose. Nedideliais kiekiais rubidžio junginiai
naudojami medicinoje. Plačiai svarstomos galimybės panaudoti rubidį kaip
katalizatorių.

Literatūra

1. Trumpa chemijos enciklopedija, Maskva, 1965;
2. Chemijos vadovėlis 11 klasei, G. Rudzys, F. Feldmanas, Kaunas “Šviesa”,

1992;
3. Rubidis ir cezis, F. M. Perelmanas, Maskva 1960;
4. Mellor, v. 2, L, New York, Toronto,1946;
5. Mokytojos Miliukštienės chemijos pamokų konspektai, 1996-1998.

Leave a Comment