Vilniaus Antakalnio vid. m-klos
XII a klasės mokinio
Vykinto Bartkaus
chemijos referatas
Rubidis
Vilnius
1998
RubidisRubidis – 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. 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, leicitas, 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 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 tarpinis 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)