რუბიდიუმი
რუბიდიუმის (სიმბოლო Rb) ატომური ნომერია 37. 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).
გუსტავ კირჰოფმა (მარცხნივ) და რობერტ ბუნზენმა (შუაში) რუბიდიუმი აღმოაჩინეს სპექტროსკოპულად
ისტორია
გუსტავ კირხჰოფმა და რობერტ ბუნზენმა ბუნებრივი ალუმოსილიკატების სპექტრალური ანალიზის შესწავლის საფუძველზე, 1861 წელს აღმოაჩინეს მასში შემავალი ახალი ელემენტი, რომელიც შემდგომში მისცეს დასახელება რუბიდიუმი მისი სპექტრის ზოლისათვის ფერის დამახასიათებელი მეწამური ფერის გამო.
ლ. მ. მისოვსკი და რ.ა. ეიხელბერგ ატარებდნენ ერთობლივ გამოკვლევებს 1930 წელს რუბიდიუმზე და ვილსონის კამერაში დააფიქსირეს b-ნაწილაკების გამოფრქვევა. მოგვიანებით იქნა აღმოჩენილი ბუნებრივი რადიოაქტიური იზოტოპი 87Rb.
მეტალური რუბიდიუმი პირველად ბუნზენმა მიიღო 1883 წელს.
ბუნებაში გავრცელება
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 მისი საბადოები გაფანტულია.
რუბიდიუმი გვხვდება სხვა ტუტე ელემენტებთან ერთად და ის ყოველთვის თან ახლავს კალიუმს. რუბიდიუმი აღმოჩენილია ძალიან ბევრ მთის ქანებში და მინერალებში, რომელიც ნაპოვნია ჩრდილოეთ ამერიკაში, სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში და რუსეთში, თუმცა მისი კონცენტრაცია ძალიან დაბალია. მხოლოდ ლეპიდოლიტები შეიცავენ შედარებით მეტ რუბიდიუმს, რომელშიც რუბიდიუმის შემცველობა იშვიათად აღწევს 1-3%-მდე (Rb2О-ზე გადაანგარიშებით).
რუბიდიუმის მარილები გახსნილია ზღვის წყლებში, ოკეანეებსა და ტბებში. აქაც მათი კონცენტრაცია ძალიან დაბალია და საშუალოდ შეადგენს 100 მკგ/ლ, თუმცა შავი ზღვის ოდესის ყურეში იგი აღმოჩნდა 670 მკგ/ლ-ის ტოლი, ხოლო კასპიის ზღვაში - 5700 მკგ/ლ. რუბიდიუმი შედარებით მეტი რაოდენობით შედის ბრაზილიის ზოგიერთ მინერალურ წყაროში.
გარდა ზღვის წყლებისა, რუბიდიუმი 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 შემუშავებული და აღწერილია კარნალიტიდან რუბიდიუმის, სხვა ელემენტების პარალელურად, ამოღების რაციონალური და ეკონომიური მეთოდი.
მინერალები, რომელიც შეიცავს რუბიდიუმს, არის გერმანიის, ჩეხეთის, სლოვაკეთის, ნამიბიის, ზიმბამბვეს, თურქმენეთის და სხვ. ქვეყნების ტერიტორიაზე.
იზოტოპები
რუბიდიუმი ბუნებაში არსებობს ორი იზოტოპის სახით: სტაბილური 85Rb და b-რადიოაქტიური 87Rb (მისი ნახევრადდაშლის პერიოდი ტოლია 4.923×1010 წელი). ხელოვნური გზით მიღებულია რუბიდიუმის 30 რადიოაქტიური იზოტოპი (მასური რიცხვის დიაპაზონში 71-დან 102-მდე).
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 პასტისებრი კონსისტენციისაა. რუბიდიუმი მსუბუქი ელემენტია, რომლის სიმკვრივეა 1.532 გ/სმ3 (0°C). მისი დნობის ტემპერატურაა Tლღ 38.9 °C, ხოლო დუღილის ტემპერატურა კი Tდუღ 703 °C.
ვერცხლისფერი მოცულობით ცენტრირებული კუბური კრისტალური მესრის მქონე ნივთიერებაა პარამაგნიტური თვისებებით. რუბიდიუმი რადიოაქტიურია და ახასიათებს β გამოსხივება. ხაზოვანი გაფართოების თერმული კოეფიციენტია 9.0×10−5 გრად−1 (0-38 °C).
ქიმიური თვისებები
რუბიდიუმის რეაქციისუნარიანობა ძალიან მაღალია. ქიმიური თვისებებით რუბიდიუმი უფრო აქტიური ლითონია, ვიდრე ლითიუმი, ნატრიუმი და კალიუმი.
მეტალური რუბიდიუმის ვერცხლის ტიგელში ჟანგბადით დაჟანგვისას ღებულობენ რუბიდიუმის ოქსიდს Rb2O:
2 Rb + ½ O2 → Rb2O
რუბიდიუმის ოქსიდს ასევე ღებულობენ შემდეგი სქემის მიხედვით:
2 RbNO3 + 10 Rb → 6 Rb2O + 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:
2 Rb2O → Rb2O2 + 2 Rb
რუბიდიუმი სუფთა ჟანგბადში იწვის აალებით Rb2O4-ის წარმოქმნით.
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).
რუბიდიუმი აქტიურად ურთიერთქმედებს წყალთან წყალბადის გამოყოფით. ეს რეაქცია იმდენად ენერგიულია, რომ მიმდინარეობს -180 °C-ზეც კი. წყალთან ურთიერთქმედება მიმდინარეობს აფეთქებით:
2 Rb + 2 H2O → 2 RbOH + H2
Rb2O4 მოყვითალო-ნარინჯისფერი მყარი კრისტალური ნივთიერებაა, ვაკუუმში ხანგრძლივად შენახვისას იშლება Rb2O3 და ჟანგბადად. Rb2O4-ზე წყლის მოქმედებით მიმდინარეობს რეაქცია:
Rb2O4 + 2 H2O → 2 RbOH + H2O2 + O2
რუბიდიუმი მაღალი წნევის პირობებში გაცხელებით ურთიერთქმედებს წყალბადთან და წარმოქმნის ჰიდრიდს RbH.
რუბიდიუმის ჰიდროქსიდი RbOH წყალში კარგად ხსნადი ძლიერი ფუძეა, იგი ისევე იქცევა როგორც KOH და NaOH. RbOH მიიღება მეტალურ რუბიდიუმზე ან მის ოქსიდზე წყლის მოქმედებით;
2 Rb + 2 H2O → 2 RbOH + H2
Rb2O + H2O → 2 RbOH
RbOH- თეთრი ფერის ამორფული, მყარი, ძლიერ ჰიგროსკოპიული ნივთიერებაა.
რუბიდიუმი პირდაპირ ურთიერთქმედებს ჰალოგენებთან. რუბიდიუმი აალდება ფთორისა და ქლორის ატმოსფეროში, ბრომთან კი რეაქცია აფეთქებით მიმდინარეობს და წარმოიქმნება შესაბამისი ჰალოგენიდები. გოგირდთან წარმოქმნის სულფიდს Rb2S. 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.
გაცხელებით რეაგირებს გრაფიტთან. რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე წარმოიქმნება შემდეგი შემადგენლობის კარბიდები: C8Rb და C24Rb.
რუბიდიუმი აცეტილენთან ურთიერთქმედებით 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, რომლის დროსაც წარმოიქმნება რუბიდიუმის ამიდი RbNH2.
რუბიდიუმის მარილები რადიოაქტიურია, ისინი კარგად იხსნებიან წყალში. ძნელად ხსნადია რუბიდიუმის შემდეგი მარილები: RbClO4, Rb3Sb2Cl9, Rb2[SnCl6] და სხვ.
რუბიდიუმი ბევრ მეტალთან წარმოქმნის ინტერმეტალოიდებს.
მიღება
რუბიდიუმის მისაღებად, მისი შემცველი მადნები გადაჰყავთ ხსნადი მარილის - ქლორიდის, სულფატის ან ნიტრატის მდგომარეობაში, საიდანაც სპეციფიკური რეაქციების გამოყენებით გამოყოფენ რუბიდიუმს ნაერთის სახით. მეტალურ რუბიდიუმს იღებენ მისი რომელიმე ნაერთის ნალღობის ელექტროლიზით ვაკუუმში ან ინერტული აირის გარემოში მისი ჰიდროქსიდის აღდგენით:
2 RbOH + 2 Mg → 2 Rb + 2 MgO + H2 (900°C)
2 RbOH + 2Ca → 2 Rb + 2 CaO + H2 (700°C)
რუბიდიუმი, როგორც წესი, მოიპოვებენ თანაური პროდუქტის სახით 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 გამოყოფენ და ნარევს ასუფთავებენ მრავალჯერადი გადაკრისტალებით.
რუბიდიუმს ასევე ღებულობენ გამოყენებული ელექტროლიტიდან, რომელიც მიიღება კარნალიტიდან მაგნიუმის მიღების დროს.
რუბიდიუმის მიღება შესაძლებელია რკინის ფეროციანიდების ან ნიკელის ნალექიდან სორბციული მეთოდით, რომლის დროსაც ფეროციანიდებს შეაცხობენ 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] გამოლექვით.
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. შესაბამისად, რუბიდიუმის ნაერთები უფრო ხელმისაწვდომი გახდა.
რუბიდიუმის შადრევნის ატომური საათი. ნავალის ობსერვატორია. აშშ
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 კატალიზატორებად 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.
რუბიდიუმი და მისი შენადნობები ცეზიუმთან და ზოგიერთ სხვა მეტალთან არის საკმაოდ პერსპექტიული თბოგადამტანი მასალები მაღალტემპერატურული ტურბოაგრეგატებისათვის. ამ კუთხით, ყველაზე ფართო გამოყენება მოიპოვა სამმაგმა შენადნობმა ნატრიუმი-კალიუმი-რუბიდიუმი და ნატრიუმი-რუბიდიუმი-ცეზიუმი საფუძველზე.
რუბიდიუმი გამოიყენება კატალიზატორებად როგორც ორგანულ, ისე არაორგანულ სინთეზში. რუბიდიუმის კატალიზური აქტიურობა ძირითადად გამოიყენება ნავთობპროდუქტებისა და მთელი რიგი მნიშვნელოვანი პროდუქტების გადამუშავებისათვის. მაგ., რუბიდიუმის აცეტატი გამოიყენება მეთანოლისა და სხვა მაღალმოლეკულური სპირტების სინთეზისათვის წყალგაზიდან. მეთოდი 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. ამიტომ, 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.
მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით
