რუბიდიუმი

რუბიდიუმის (სიმბოლო Rb) ატომური ნომერია 37. საერთო ჟანგვის რიცხვი +1. იგი არის რბილი, მოთეთრო-მოვერცხლისფრო მეტალი, რომელიც მიეკუთვნება ქიმიური ელემენტების ტუტე მეტალთა ჯგუფს. დასახელება მინიჭებულია ფერის მიხედვით, რომელიც ძირითადად დამახასიათებელია სპექტრის წითელი ზოლებისათვის (ლათ. Rubidium ნიშნავს - წითელი, მეწამური).

ისტორია

გუსტავ კირხჰოფმა და რობერტ ბუნზენმა ბუნებრივი ალუმოსილიკატების სპექტრალური ანალიზის შესწავლის საფუძველზე, 1861 წელს აღმოაჩინეს მასში შემავალი ახალი ელემენტი, რომელიც შემდგოში დასახელებულ იქნა რუბიდიუმად, ხოლო სახელწოდება „რუბიდიუმი“ მიიღო ფერის დამახასიათებელი სპექტრის ზოლის -მეწამური ფერის გამო.

ლ. მ. მისოვსკის და რ.ა. ეიხელბერგმა ერთობლივი გამოკვლევებით 1930 წელს ატარებდნენ ცდებს რუბიდიუმზე და ვილსონის კამერაში დაფიქსირებულ იქნა b-ნაწილაკების გამოფრქვევა. მოგვიანებით იქნა აღმოჩენილი ბუნებრივი რადიოაქტიური იზოტოპი- ⁸⁷Rb.

ბუნზენმა პირველად 1883 წელს მიიღო მეტალური რუბიდიუმი.

ბუნებაში გავრცელება

რუბიდიუმის მსოფლიო რესურსები

ბუნებაში რუბიდიუმი გავრცელებულია ნაერთების სახით. დედამიწის წიაღში მისი შემცველობა უდრის 8.3 ´10^-3%. ეს დაახლოებით ნიკელის, სპილენძის და თუთიის შემცველობის ტოლია. ის დედმიწის ქერქში გავრცელების მიხედვით იმყოფება დაახლოებით მე-20 ადგილზე, თუმცა ბუნებაში იგი იმყოფება გაფანტულ მდგომარეობაში. რუბიდიუმი - ტიპიური განბნეული ელემენტია. რუბიდიუმი გვხვდება სხვა ტუტე ელემენტებთან ერთად, ის ყოველთვის თან ახლავს კალიუმს. რუბიდიუმი აღმოჩენილია ძალიან ბევრ მთის ქანებში და მინერალებში, რომელიც ნაპოვნია ჩრდილოეთ ამერიკაში, სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში და რუსეთში, სადაც მისი კონცენტრაცია ძალიან დაბალია. მხოლოდ ლეპიდოლიტები შეიცავენ შედარებით მეტ რუბიდიუმს, ზოგჯერ 0.2%, ხოლო იშვიათად 1-3%-მდე (Rb₂О-ზე გადაანგარიშებით).

რუბიდიუმის მარილები გახსნილია ზღვის წყლებში, ოკეანეებსა და ტბებში. აქაც მათი კონცენტრაცია ძალიან დაბალია, საშუალოდ 100მკგ/ლ რიგის. ზოგიერთ შემთხვევაში რუბიდიუმის შემცველობა წყალში უფრო მეტია. შავი ზღვის ოდესის ყურეში იგი აღმოჩნდა 670 მკგ/ლ-ის ტოლი, ხოლო კასპიის ზღვაში - 5700 მკგ/ლ. რუბიდიუმი შედარებით მეტი რაოდენობით აღმოჩნდა ბრაზილიის ზოგიერთ მინერალურ წყაროში. გარდა ზღვის წყლებისა, იგი აგრეთვე აღმოჩენილია კალიუმის მარილების საბადოებში, ძირითადად კარნალიტში. მეტწილად სილიციუმისა და ალუმინის ოქსიდებთან ერთად კარნალიტი მცირე რაოდენობით შეიცავს რუბიდიუმის ქლორიდს. მინერალი კარნალიტი - რთული ქიმიური ნაერთია, რომელიც წარმოქმნილია კალიუმისა და მაგნიუმის ქლორიდების წყალთან ურთიერთქმედებით, მისი ფორმულაა KCl•MgCl₂•6H₂O. რუბიდიუმიც იძლევა ანალოგიური შემადგენლობის მარილს RbCl•MgCl₂•6H₂O, ამასთან კალიუმის და რუბიდიუმის ორივე მარილს გააჩნიათ ერთნაირი აღნაგობა და წარმოქმნიან მყარი ხსნარების უწყვეტ რიგს, რომლიდანაც გამოკრისტალდებიან ერთდროულად. კარნალიტი კარგად იხსნება წყალში, ამიტომ მინერალის გახსნა დიდ სიძნელეს არ წარმოადგენს. დღესდღეობით ლიტერატურაში შემუშავებული და აღწერილია კარნალიტიდან რუბიდიუმის, სხვა ელემენტების პარალელურად, ამოღების რაციონალური და ეკონომიური მეთოდი. ნივთიერებები, რომელიც შეიცავს რუბიდიუმს არის გერმანიის, ჩეხეთის, სლოვაკეთის, ნამიბიის, ზიმბამბვეს, თურქმენეთის და სხვ. ქვეყნების ტერიტორიაზე.

მიღება

რუბიდიუმის მისაღებად, მისი შემცველი მადნები გადაჰყავთ ხსნადი მარილის - ქლორიდის, სულფატის ან ნიტრატის მდგომარეობაში, საიდანაც სპეციფიკური რეაქციების გამოყენებით გამოყოფენ რუბიდიუმს ნაერთის სახით. მეტალურ რუბიდიუმს ღებულობენ მისი ნაერთის ნალღობის ელექტროლიზით ვაკუუმში, ან აგრეთვე, მას ღებულობენ ინერტული აირის გარემოში, მისი ჰიდროქსიდის აღდგენით:

2RbOH+2Mg = 2Rb+2MgO+H₂ (900°C)

2RbOH+2Ca = 2Rb+2CaO+H₂ (700°C)

რუბიდიუმის მოსაპოვებელ დიდ ნაწილს ღებულობენ, როგორც თანაურ პროდუქტს ლეპიტოლიტიდან ლითიუმის წარმოების დროს. ლითიუმის გამოყოფის შემდეგ დედა ხსნარებიდან ალუმორუბიდიუმის, ალუმოკალიუმის და ალუმოცეზიუმის შაბების (RbAl(SO₄)₂ •12H₂O, KAl(SO₄)₂ •12H₂O, CsAl(SO₄)₂ •12H₂O) ნარევიდან გამოლექავენ რუბიდიუმს კარბონატის ან ჰიდროქსიდის სახით, საიდანაც რუბიდიუმს გამოლექავენ და ნარევს აცილებენ მრავალჯერადი გადაკრისტალებით.

რუბიდიუმს ასევე ღებულობენ გამოყენებული ელექტროლიტიდან, რომელიც მიღებულია კარნალიტიდან მაგნიუმის მიღების დროს. რუბიდიუმს, რკინის ფეროციანიდების ან ნიკელის ნალექიდან სორბციულად გამოყოფენ, შემდგომ ხდება ფეროციანიდების შეცხობა და ღებულობენ რუბიდიუმის კარბონატს კალიუმისა და ცეზიუმის მინარევებით. ცეზიუმის პოლუციტიდან (პოლუციტი - პოლუქსი, ცეზიუმის და ნატრიუმის ალუმოსილიკატის წყლიანი მინერალი შემადგენლობით (Cs,Na) [AlSi₂O₆] • nH₂O, (Cs,Na)₂Al₂Si₄O₁₂ • H₂O )) მიღების დროს, რუბიდიუმს გამოყოფენ დედა ხსნარიდან Cs₃[Sb₂Cl₉] გამოლექვის შემდეგ. რუბიდიუმის გამოყოფა ასევე შესაძლებელია ტექნოლოგიური ხსნარებიდან, რომელიც წარმოიქმნება გლინოზიმის (ალუმინის ოქსიდი Al₂O₃), რომელიც ბუნებაში გავრცელებულია როგორც გლინოზიმის (არასტექიომეტრიუ¬ლი ნარევი ალუმინის, კალიუმის, ნატრიუმის, მაგნიუმის და ა.შ. ოქსიდებისა) მიღებით ნეფელინიდან (ელეოლიტი - კალიუმისა და ნატრიუმის ალუმოსილიკატის ორთოსილიციუმ¬მჟავა (Na,K)AlSiO₄.).

რუბიდიუმის გამოსაყოფად იყენებენ ექსტრაქციისა და იონმიმოცვლის ქრომატოგრაფიულ მეთოდებს. მაღალი სისუფთავის რუბიდიუმის ნაერთებს ღებულობენ პოლიჰალოგენიდების გამოყენებით.

რუბიდიუმის მნიშვნელოვან ნაწილს გამოყოფენ ლითიუმის მიღების დროს, ამიტომაც ლითიუმის თერმობირთვული პროცესების გამოყენებამ დიდი დაინტერესება გამოიწვია და 1950 წელს ლითიუმისა და შესაბამისად რუბიდიუმის მოპოვების რაოდენობა გაიზარდა. ამიტომაც, რუბიდიუმის ნაერთები უფრო ხელმისაწვდომი გახდა.

ფიზიკური თვისებები

რუბიდიუმი არის რბილი, მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის მეტალი. რუბიდიუმი წარმოქმნის მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის რბილ კრისტალებს, რომლის ახლად გაჭრილ ზედაპირზე შეიმჩნევა მეტალური ბზინვარება. ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე პასტისებური კონსისტენციისაა. რუბიდიუმი მსუბუქი ელემენტია, სიმკვრივე 1,532გ/სმ³(0°C), დნობის ტემპერატურა - Tლღ= 38.9 °C, დუღილის ტემპერატურა - T დუღ= 703 °C. ვერცხლისფერი მოცულობა ცენტრისებური კუბური ფორმის ნივთიერებაა, ახასიათებს პარამაგნიტური თვისებები. რუბიდიუმი რადიოაქტიურია და ახასიათებს β გამოსხივება. ხაზოვანი გაფართოების თერმული კოეფიციენტი 9.0×10−⁵ გრად−¹ (0-38 °C), რუბიდიუმი პარამაგნიტურია.

ქიმიური თვისებები

რუბიდიუმის რეაქციისუნარიანობა ძალიან მაღალია. ქიმიური თვისებებით რუბიდიუმი უფრო აქტიური ლითონია, ვიდრე ლითიუმი, ნატრიუმი და კალიუმი. რუბიდიუმი რიგი ქიმიური თვისებებით, ახლოს არის კალიუმის ქიმიურ თვისებებთან.

მეტალური რუბიდიუმის ვერცხლის ტიგელში ჟანგბადით დაჟანგვისას ღებულობენ რუბიდიუმის ოქსიდს Rb₂O:

2Rb+1/2O₂=Rb₂O

რუბიდიუმის ოქსიდს ასევე ღებულობენ შემდეგი სქემის მიხედვით:

2RbNO₃+10Rb = 6Rb₂O+N₂

სუფთა რუბიდიუმის ოქსიდის მისაღებად მეტალურ რუბიდიუმს ვერცხლის ტიგელში მშრალ ჟანგბადთან ერთად ახურებენ ვაკუუმში. წარმოიქმნება Rb₂O, რომელიც კუბური კრისტალების სახით რჩება ტიგელში, ხოლო ჭარბი რაოდენობის რუბიდიუმი ორთქლდება და კონდენსირდება ჭურჭლის ცივ ზედაპირზე. რუბიდიუმის ოქსიდი Rb₂O 400°C-მდე გახურებით განიცდის დისპროპორციონირებას რუბიდიუმის ზეჟანგად და რუბიდიუმად:

2Rb₂O=Rb₂O₂+2Rb

რუბიდიუმი სუფთა ჟანგბადში იწვის აალებით Rb₂O₄-ის წარმოქმნით. ის აქტიურად ურთიერთქმედებს წყალთან წყალბადის გამოყოფით, ეს რეაქცია იმდენად ენერგიულია, რომ მიმდინარეობს -180 °C-ზეც კი. (წყალთან ურთიერთქმედება მიმდინარეობს აფეთქებით):

2Rb + 2H₂O = 2RbOH + H₂

რუბიდიუმის ზეჟანგდი Rb₂O₂ შეიძლება მივიღოთ რუბიდიუმის ჟანგბადთან ურთიერთქმედებით:

2Rb+O₂=Rb₂O₂ +107კკალ/მოლი

Rb₂O₂ მკრთალი მოყვითალო ფერის კუბური ფორმის მდგრადი კრისტალური ნივთიერებაა, სიმკვრივე d=3.65 გ/სმ³. რუბიდიუმის ზეჟანგის გახურებით ვერცხლის ნავში, 300 °C წარმოიქმნება შავი ფერის ზეჟანგი Rb₂O₃, შემდეგ კი RbO₂ (Rb₂O₄).

Rb₂O₄ მოყვითალო-ნარინჯისფერი მყარი კრისტალური ნივთიერებაა, ვაკუუმში ხანგრძლივად შენახვისას იშლება Rb₂O₃ და ჟანგბადად. Rb₂O₄-ზე წყლის მოქმედებით მიმდინარეობს რეაქცია:

Rb₂O₄ +2H₂O = 2RbOH + H₂O₂ + O₂

რუბიდიუმი მაღალი წნევის პირობებში გაცხელებით ურთიერთქმედებს წყალბადთან და წარმოქმნის ჰიდრიდს RbH.

რუბიდიუმის ჰიდროქსიდი RbOH წყალში კარგად ხსნადი ძლიერი ფუძეა, ისევე იქცევა როგორც KOH და NaOH. იგი მიიღება მეტალურ რუბიდიუმზე ან მის ოქსიდზე წყლის მოქმედებით;

2Rb+2H₂O=2RbOH+H₂

Rb₂O+H₂O=2RbOH

RbOH- თეთრი ფერის ამორფული, მყარი, ძლიერ ჰიგროსკოპიული ნივთიერებაა.

რუბიდიუმი პირდაპირ ურთიერთქმედებს ჰალოგენებთან, გოგირდთან კი წარმოქმნის სულფიდს Rb₂S. რუბიდიუმი აალდება ფტორისა და ქლორის ატმოსფეროში, ბრომთან კი რეაქცია აფეთქებით მიმდინარეობს და წარმოიქმნება შესაბამისი ჰალოგენიდები. აზოტთან ჩვეულებრივ პირობებში არ ურთიერთქმედებს, ხოლო რუბიდიუმის ნიტრიდი Rb₃N მიიღება რუბიდიუმის ელექტროდებს შორის ელექტრული მუხტის გატარებით, რომელიც ჩაშვებულია თხევად აზოტში. რუბიდიუმი გაცხელებით ურთიერთქმედებს წითელ ფოსფორთან, რუბიდიუმის ფოსფიდის Rb₂P₅ წარმოქმნით. რუბიდიუმი გაცხელებით რეაგირებს გრაფიტთან, ამავდროულად რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე, წარმოიქმნება შემდეგი შემადგენლობის კარბიდები: C₈Rb და C₂₄Rb. აცეტილენთან კი წარმოქმნის რუბიდიუმის აცეტილენიდს Rb₂C₂. მეტალურ რუბიდიუმს აქვს უნარი აღადგინოს სილიციუმი მინიდან და SiO₂-დან. სპირტებზე მეტალური რუბიდიუმის მოქმედებისას, რეაქცია ენერგიულად წარიმართება და ადგილი აქვს წყალბადისა და ალკოპოლატების მიღებას. რუბიდიუმისათვის დამახასიათებელია ამიაკთან ურთიერთქმედება და წარმოქმნის რუბიდიუმის ამიდს RbNH₂. რუბიდიუმის მარილები რადიოაქტიურია, ისინი კარგად იხსნებიან წყალში. ძნელად ხსნადია რუბიდიუმის შემდეგი მარილები: RbClO₄, Rb₃Sb₂Cl₉, Rb₂[SnCl₆] და სხვ.

რუბიდიუმი ბევრ მეტალთან წარმოქმნის ინტერმეტალოიდებს.

გამოყენება

რუბიდიუმს იყენებენ- ფოტოელემენტების კათოდების, დღის სინათლის ნათურების და სხვ. წარმოებაში, ნატრიუმთან, კალიუმთან, ცეზიუმთან და სხვ. ლითონებთან შენადნობების დასამზადებლად. იგი უმცირესი რაოდენობით მოიპოვება მცენარისა და ცხოველის ქსოვილებში.

გამოყენება

რუბიდიუმი მთელ რიგ სფეროში გამოყენების თვალსაზრისით უთმობს ცეზიუმს. ეს იშვიათი ტუტე ლითონი მნიშვნელოვან როლს თამაშობს თანამედროვე ტექნოლოგიებში. შეიძლება აღინიშნოს რუბიდიუმის გამოყენების შემდეგი ძირითადი სფეროები: კატალიზი, ელექტრონული მრეწველობა, სპეციალური ოპტიკა, ატომური მრეწველობა, მედიცინა.

რუბიდიუმს ძირითადად იყენებენ ფოტოელემენტებისათვის კათოდების წარმოებაში, მას ასევე უმატებენ აირგანმუხტვადი არგონისა და ნეონის მილებში ნათების ინტენსივობის გასაზრდელად. ზოგჯერ, რუბიდიუმი შეჰყავთ სპეციალურ შენადნობებში (ჰეტერები). რუბიდიუმის მარილები გამოიყენება, როგორც კატალიზატორები ორგანულ სინთეზში.

რუბიდიუმი გამოიყენება არა მარტო სუფთა, არამედ მთელი რიგი მისი შენადნობებისა და ქიმიური ნაერთების სახით. რუბიდიუმს აქვს ნედლეულის კარგი ბაზა და უფრო ხელსაყრელია ვიდრე ცეზიუმი. რუბიდიუმის გამოყენების არეალი, მისი ხელმისაწვდომობის ზრდასთან ერთად ფართოვდება.

რუბიდიუმის იზოტოპი -⁸⁶Rb ფართოდ გამოიყენება g-დეფექტოსკოპიაში, გაზომვით ტექნიკაში,ასევე წამლების და კვებითი პროდუქტების სტერილიზაციის დროს. რუბუდიუმი და მისი შენადნობები ცეზიუმთან - ეს არის საკმაოდ პერსპექტიული თბოგადამტანი და სამუშაო გარემო მაღალტემპერატურული ტურბოაგრეგატებისათვის (ამასთან დაკავშირებით რუბიდიუმმა და ცეზიუმმა მოიპოვა დიდი მნიშვნელობა და როგორც, მეტალების უკიდურესად მაღალმა ღირებულებამ, მეორე პლანზე გადაიწია). ყველაზე ფართო გამოყენება მოიპოვა, რუბიდიუმის საფუძველზე თბოგადამტანმა სისტემებმა - ეს არის სამმაგი შენადნობი ნატრიუმი-კალიუმი-რუბიდიუმი და ნატრიუმი-რუბიდიუმი-ცეზიუმი.

რუბიდიუმი გამოიყენება კატალიზში, როგორც ორგანულ ისე არაორგანულ სინთეზში. რუბიდიუმის კატალიზური აქტიურობა ძირითადად გამოიყენება ნავთობპროდუქტებისა და მთელი რიგი მნიშვნელოვანი პროდუქტების გადამუშავებისათვის. მაგ., რუბიდიუმის აცეტატი გამოიყენება მეთანოლისა და მთელი რიგი მაღალმოლეკულური სპირტების სინთეზისათვის წყალგაზიდან, რაც აქტუალურია ქვანახშირის მიწისქვეშა გაზიფიცირებისათვის, ასევე ავტომობილების ხელოვნური თხევადი საწვავისა და რეაქტიული საწვავის წარმოებისათვის. რუბიდიუმის ტელურთან შენადნობებს ახასიათებს უფრო მაღალი მგრძნობელობა სპექტრის ულტრაიისფერ უბანში, ვიდრე ცეზიუმის ნაერთს, ამასთან დაკავშირებით, მას შეუძლია კონკურენცია გაუწიოს ამ შემთხვევაში ცეზიუმს, როგორც ფოტოგარდამქმნელმა მასალამ. სპეციალური საპოხი კომპოზიციების შემადგენლობაში (შენადნობები) რუბიდიუმი გამოიყენება, როგორც მაღალეფექტური საპოხი საშუალება ვაკუუმისათვის (სარაკეტო და კოსმოსური ტექნიკა).

რუბიდიუმის ჰიდროქსიდი გამოიყენება ელექტროლიტების მოსამზადებლად, დაბალ ტემპერატურული დენის ქიმიური წყაროების, ასევე დანამატის სახით კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში მისი რეაქციისუნარიანობის გასაზრდელად დაბალ ტემპერატურაზე და ელექტროლიტის ელექტროგამტარობის ასამაღლებლად.

რუბიდიუმის ქლორიდისა და სპილენძის ქლორიდის შენალღობს იყენებენ მაღალი ტემპერატურების გასაზომად (400 °C-მდე).

რუბიდიუმის ორთქლი გამოიყენება, როგორც სამუშაო სხეული ლაზერებში, ნაწილობრივ, რუბიდიუმის ატომურ საათებში.

რუბიდიუმის ქლორიდი გამოიყენება გამათბობელ ელემენტებში ელექტროლიტების სახით. იგივე ითქმის, აგრეთვე რუბიდიუმის ჰიდროქსიდზეც, რომელიც ძალიან ეფექტურია როგორც ელექტროლიტი გამათბობელ ელემენტებში, ნახშირის პირდაპირი ჟანგვის გამოყენებით.

იზოტოპები

რუბიდიუმი ბუნებაში არსებობს ორი იზოტოპის სახით, სტაბილური ⁸⁵Rb და b-რადიოაქტიური ⁸⁷Rb (მისი ნახევრადდაშლის პერიოდი ტოლია 4.923×10¹⁰ წელი, ეს არის ერთ-ერთი იზოტოპი - გეოქრონომეტრიის). ხელოვნური გზით მიღებულია რუბიდიუმის 30 რადიოაქტიური იზოტოპი (მასური რიცხვის დიაპაზონში 71-დან 102-მდე), 16 აღგზნებული იზომერული მდგომარეობის არ ჩათვლით.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით