Nguyên tố Rubiđi doc

Rubidi rất mềm và có độ hoạt động hóa học cao, với các tính chất tương tự như các nguyên tố khác trong nhóm 1, chẳng hạn nhanh chóng bị ôxi hóa trong không khí... Về mặt lịch sử, sử dụng

Nguyên tố Rubiđi

37 Rubidi → Stronti

K

↑

Rb

↓

Cs

Bảng đầy đủ

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số Rubidi, Rb, 37

Nhóm, Chu kỳ, Khối 1, 5, s

Khối lượng riêng, Độ cứng 1.532 kg/m³, 0,3

Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử 85,4678(3) đ.v.C

Bán kính nguyên tử (calc.) 235 (265) pm

Bán kính cộng hoá trị 211 pm

Bán kính van der Waals 244 pm

Cấu hình electron [Kr]5s1

e- trên mức năng lượng 2, 8, 18, 8, 1

Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 1 (bazơ mạnh)

Cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối

Tính chất vật lý

Trạng thái vật chất rắn

Điểm nóng chảy 312,46 K (102,76 °F)

Trạng thái trật tự từ không có dữ liệu

Thể tích phân tử ×10-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi 75,77 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy 2,19 kJ/mol

Áp suất hơi 100000 Pa tại 958 K

Vận tốc âm thanh m/s tại 293,15 K

Thông tin khác

Độ âm điện 0,82 (thang Pauling)

Nhiệt dung riêng 363,4116 J/(kg·K)

Độ dẫn điện 7,8125x106 /Ω·m

Năng lượng ion hóa 1 403 kJ/mol

2 2.633 kJ/mol

3 3.860 kJ/mol

Chất đồng vị ổn định nhất

Bài chi tiết: Đồng vị rubidi

83

Rb tổng hợp 86,2 ngày

γ 0,52; 0,53; 0,55 —

84

Rb tổng hợp 32,9 ngày

β+ 1,66; 0,78 84Kr

γ 0,881 —

β- 0,892 84Sr

85

Rb 72,168% Ổn định có 48 nơtron

β- 1,775 86Sr

86

Rb tổng hợp 18,65 ngày

87

Rb 27,835% 4,88×1010 năm β- 0,283 87Sr

Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú

Rubidi (hay rubiđi) là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu

Rb và số nguyên tử bằng 37 Rubidi là một nguyên tố kim loại màu trắng bạc,

mềm trong nhóm các kim loại kiềm Rb87, một đồng vị nguồn gốc tự nhiên, có tính phóng xạ (một chút) Rubidi rất mềm và có độ hoạt động hóa học cao, với các tính chất tương tự như các nguyên tố khác trong nhóm 1, chẳng hạn nhanh chóng bị ôxi hóa trong không khí

Lịch sử

Rubidi (từ tiếng Latinh rubidus, đỏ thẫm) được Robert Bunsen và Gustav

Kirchhoff phát hiện năm 1861 trong khoáng vật lepidolit bằng cách sử dụng phương pháp phân tích quang phổ Tuy nhiên, nguyên tố này chỉ có các ứng dụng công nghiệp tối thiểu cho tới tận thập niên 1920 Về mặt lịch sử, sử dụng quan trọng nhất của rubidi là trong nghiên cứu và phát triển (R&D), chủ yếu là trong các ứng dụng hóa học và điện học

Đặc trưng

Rubiđi Hóa lỏng trên tay người

Rubidi là nguyên tố có độ âm điện đứng hàng thứ hai trong số các kim loại kiềm

ổn định (sau xêzi, do franxi là nguyên tố phóng xạ) và nó bị hóa lỏng ở nhiệt độ 39,3 °C (102,7 °F) Giống như các nguyên tố nhóm 1 khác, kim loại này phản ứng

dữ dội với nước để sinh ra hiđrô Giống như kali và xêzi, phản ứng này tỏa nhiệt rất dữ dội, đủ để kích cháy hiđrô mới sinh ra Người ta cũng thông báo rằng rubidi

bị kích cháy tự phát trong không khí Giống như các kim loại kiềm khác, nó tạo ra các hỗn hống với thủy ngân và có thể tạo ra các hợp kim với vàng, xêzi, natri và kali Nguyên tố này tạo ra màu tím ánh đỏ cho ngọn lửa, vì thế mà có tên gọi của

nó

Sử dụng

Các sử dụng hiện tại hay tiềm năng của rubidi là:

 Trong ngưng tụ Bose-Einstein

 Chất lưu hoạt động trong các tua bin hơi

 Chất thu khí trong các ống chân không

 Thành phần của tế bào quang điện

 Thành phần cộng hưởng trong các đồng hồ nguyên tử

 Thành phần trong một vài loại thủy tinh đặc biệt

 Sản xuất superoxit bằng cách đốt cháy trong ôxy

 Trong nghiên cứu các kênh ion kali trong sinh học

 Hơi rubidi được sử dụng làm từ kế nguyên tử Rb87 hiện tại được sử dụng, cùng các kim loại kiềm khác, trong phát triển một dạng từ kế là SERF (spin-exchange relaxation-free: trao đổi spin hồi phục tự do) [1]

Rubidi rất dễ bị ion hóa, vì thế nó được xem xét để sử dụng trong các động cơ ion cho tàu vũ trụ (nhưng xêzi và xenon có hiệu quả cao hơn cho mục đích này)

Các hợp chất của rubidi đôi khi cũng được sử dụng trong pháo hoa để tạo cho nó màu tím

RbAg4I5 có độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng là cao nhất trong số các tinh thể ion đã biết Thuộc tính này có thể là hữu ích trong các loại pin màng mỏng và trong các ứng dụng điện khác

Rubidi cũng được xem xét để sử dụng trong các máy phát điện dựa trên hiện tượng nhiệt điện sử dụng nguyên lý từ thủy động lực học, trong đó các ion rubidi được tạo ra bằng cách đốt nóng ở nhiệt độ cao và cho di chuyển qua từ trường Các ion này dẫn điện và đóng vai trò tương tự như của phần ứng điện trong máy phát điện,

vì thế sinh ra dòng điện

Rubidi, cụ thể là Rb87, trong dạng hơi, là một trong các dạng nguyên tử được sử dụng rộng rãi nhất trong làm mát laser và ngưng tụ Bose-Einstein Các đặc trưng mong muốn của nó cho các ứng dụng này bao gồm khả năng sẵn có để dùng của ánh sáng diod laser không đắt tiền ở bước sóng thích hợp cũng như nhiệt độ vừa phải cần phải có để thu được các áp suất hơi đáng kể

Rubidi cũng đã từng được dùng để phân cực He3 (nghĩa là tạo ra một thể tích của khí He3 đã từ hóa, với các spin hạt nhân hướng về phía một hướng cụ thể nào đó trong không gian, thay vì ngẫu nhiên) Hơi rubidi được kích thích quang học bởi laser và Rb đã phân cực sẽ phân cực He3 bằng tương tác hyperfine [2], các tế bào

He3 phân cực spin đang trở thành phổ biến cho các phép đo sự phân cực nơtron cũng như để sản xuất các chùm nơtron phân cực cho các mục đích khác [3]

Phổ biến

Nguyên tố này được coi là đứng thứ 16 trong số các nguyên tố phổ biến nhất trong lớp vỏ Trái Đất Trong tự nhiên, nó có mặt trong các khoáng vật như leucit,

pollucit và zinnwaldit, trong đó có chứa tới 1% ôxít của nó Lepidolit chứa khoảng 1,5% rubidi và đây là nguồn thương mại của nguyên tố này Một số khoáng vật của kali và clorua kali cũng chứa rubidi với khối lượng đáng kể về mặt thương mại Một trong các nguồn đáng chú ý là trong các trầm tích của pollucit tại hồ Bernic, Manitoba Rubidi kim loại có thể tạo ra nhờ khử clorua rubidi bằng canxi hay bằng một vài phương pháp khác Rubidi tạo ra ít nhất là 4 ôxít, bao gồm:

Rb2O, Rb2O2, Rb2O3, RbO2 Năm 1997, giá thành của kim loại này ở lượng nhỏ là khoảng 25 USD/gam

Đồng vị

Rubidi có 24 đồng vị đã biết với rubidi nguồn gốc tự nhiên chỉ là hỗn hợp của 2 đồng vị là Rb85 (72,2%) và Rb87 (27,8%, có tính phóng xạ) Hỗn hợp thông thường của rubidi có tính phóng xạ nhẹ, đủ để làm mờ các cuộn phim trong khoảng thời gian 30-60 ngày

Rb87 có chu kỳ bán rã là 4,88×1010 năm Nó dễ dàng thay thế cho kali trong các khoáng vật, và vì thế là tương đối phổ biến Rb đã từng được sử dụng nhiều trong xác định niên đại đá; Rb87 phân rã thành stronti87 ổn định bằng cách bức xạ một hạt beta âm Trong kết tinh phân đoạn, stronti có xu hướng tích lũy trong

plagiocla, để lại rubidi trong pha lỏng Vì vậy, tỷ lệ Rb/Sr trong macma còn sót lại

có thể tăng lên theo thời gian, tạo ra trong các loại đá với các tỷ lệ Rb/Sr tăng lên, phụ thuộc vào sự phân hóa gia tăng của đá Các tỷ lệ cao (10 hay hơn thế) có trong pegmatit Nếu như lượng stronti ban đầu là đã biết hay có thể ngoại suy ra được thì niên đại của đá có thể xác định bằng cách đo hàm lượng Rb và Sr cũng như tỷ

lệ của Sr87/Sr86 Niên đại chỉ có thể chỉ ra chính xác tuổi của khoáng vật nếu như

đá đó không bị biến đổi sau này Xem cụ thể tại bài Xác định niên đại bằng

Rubidi-Stronti để có thêm chi tiết

Các hợp chất phổ biến nhất của rubidi là RbCl, RbF và Rb2SO4

Cảnh báo

Rubidi phản ứng mạnh với nước và có thể gây cháy Để đảm bảo an toàn và độ tinh khiết của nó, rubidi cần được bảo quản trong dầu khoáng khô, trong chân không hay trong môi trường của các khí trơ

Sinh học

Rubidi, tương tự như natri và kali, gần như luôn luôn có trạng thái ôxi hóa +1 Cơ thể người có xu hướng coi các ion Rb+ như là các ion kali, và vì thế tích lũy rubidi trong chất điện giải của cơ thể Các ion rubidi nói chung là không độc hại và tương đối nhanh chóng bị loại bỏ trong mồ hôi hay nước tiểu Tuy nhiên, một lượng dư thừa rubidi có thể gây nguy hiểm