Rubidium

Rubidium (chemická značka Rb, Rubidium) je prvkem z řady alkalických kovů, vyznačuje se velkou reaktivitou a mimořádně nízkým redoxním potenciálem.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Kovové rubidium Rubidium je měkký, lehký a stříbrolesklý kov, který lze krájet nožem, asi jako vosk. +more Na rozdíl od předchozích alkalických kovů má větší hustotu než voda. Velmi dobře vede elektrický proud a teplo. Ve srovnání s ostatními kovy má nízkou teplotu tání a varu. V jeho parách se kromě jednoatomových částic vyskytují i dvouatomové molekuly. Páry mají zelenomodrou až zelenou barvu. Elementární kovové rubidium lze dlouhodobě uchovávat pod vrstvou alifatických uhlovodíků jako petrolej nebo nafta, s kterými nereaguje.

Rubidium mimořádně rychle až explozivně reaguje s kyslíkem na superoxid rubidný a s vodou na hydroxid rubidný. Reakce rubidia s vodou je natolik exotermní, že unikající vodík reakčním teplem samovolně explozivně vzplane. +more V přírodě se proto vyskytuje pouze ve sloučeninách a jenom v oxidačním stupni Rb+. Rubidium se také za mírného zahřátí slučuje s vodíkem na hydrid rubidný RbH, s dusíkem na nitrid rubidný Rb3N nebo azid rubidný RbN3. Nepřímo se také slučuje s uhlíkem. Soli rubidia barví plamen světle fialově.

Historický vývoj

Rubidium bylo objeveno roku 1861 německým chemikem Robertem W. Bunsenem a německým fyzikem Gustavem R. +more Kirchhoffem za použití jimi objevené spektrální analýzy, kteří rubidium našli v dürkheimských minerálních vodách spolu s cesiem. Rubidium bylo pojmenováno podle svých dvou červených čar ve spektru jako tmavočervený - rubidus. Kovové rubidium bylo poprvé získáno jeho objevitelem Robertem W. Bunsenem elektrolýzou roztaveného chloridu rubidného.

Výskyt v přírodě

Díky své velké reaktivitě se v přírodě setkáváme pouze se sloučeninami rubidia a to pouze v mocenství Rb+. Obsah rubidia v zemské kůře je poměrně vysoký, předpokládá se, že zemská kůra obsahuje 100-300 mg/kg, což odpovídá 78 ppm (parts per milion = počet částic látky na 1 milion všech částic) a ve výskytu se řadí na stejnou úroveň jako nikl, měď nebo zinek. +more Průměrný obsah v mořské vodě je přibližně 0,12 mg/l. Ve vesmíru se předpokládá výskyt 1 atomu rubidia na přibližně 6 miliard atomů vodíku.

V minerálech provází rubidium obvykle ostatní alkalické kovy. Patrně nejvýznamnější výskyt je uváděn v minerálu lepidolitu, což je poměrně značně komplikovaný hlinito-křemičitan lithno-draselný KLi2[AlSi3O6](OH,F)2. +more V tomto minerálu se obsah rubidia pohybuje kolem hodnoty 1,5 %. V malých množstvích (asi okolo 0,015 %) se vyskytuje v karnalitu KCl·MgCl2·6H2O.

Výroba

Elementární rubidium se průmyslově vyrábí elektrolýzou roztavené směsi 60 % chloridu vápenatého a 40 % chloridu rubidného při teplotě 750 °C. Vápník vzniklý elektrolýzou ve sběrné nádobě tuhne, protože jeho teplota tání je vyšší než rubidia a tím se od rubidia odděluje. +more Elektrolýza probíhá na železné katodě a grafitové anodě, na které vzniká plynný chlor. Tento způsob pro tento kov však není úplně nejlepší. V současné době se vyrábí okolo 5 tun rubidia ročně.

:Železná katoda 2 Rb+ + 2 e− → 2 Rb :Grafitová anoda 2 Cl− → Cl2 + 2 e−

Lepší je příprava chemickou cestou, zahříváním hydroxidu rubidného nebo oxidu rubidného s kovovým hořčíkem v proudu vodíku nebo s kovovým vápníkem ve vakuu. Jedno z nejlepších redukovadel je zirkonium.

Malé množství rubidia lze připravit zahříváním chloridu rubidného s azidem barnatým za vysokého tlaku. Baryum vzniklé rozkladem azidu vytěsňuje z chloridu rubidného rubidium, které v podobě svých par kondenzuje na chladnějších stěnách nádoby.

Využití

Vzhledem ke své mimořádné nestálosti a reaktivitě má kovové rubidium jen minimální praktické využití.

* Jeho nízký ionizační potenciál dává možnost jeho uplatnění ve fotočláncích sloužících pro přímou přeměnu světelné energie v elektrickou. Zároveň je proto perspektivním médiem pro iontové motory jako pohonné jednotky kosmických plavidel.

* Při výrobě katodových trubic, pracujících s nízkotlakou náplní inertního plynu, se užívá rubidia jako getru, tj. látky sloužící k zachycení a odstranění posledních zbytků přimíšených reaktivních plynů.

* Soli rubidia se přidávají do směsí zábavní pyrotechniky a barví vzniklé světelné efekty do fialova.

* Izotop 87Rb s přirozeným výskytem 27,8 % je mírně radioaktivní, rozpadá se s poločasem 4,92×1010 roku za vzniku izotopu 87Sr a uvolnění β-záření. Toho se v geologii využívá k datování stáří hornin.

Sloučeniny

Anorganické sloučeniny

Hydrid rubidný RbH je bílá krystalická látka, které lze využít jako velmi silné redukční činidlo. Na vzduchu je nestálý, reaguje s kyslíkem i se vzdušnou vlhkostí. +more Připravuje se reakcí mírně zahřátého kovového rubidia ve vodíkové atmosféře.

* Superoxid rubidný neboli hyperoxid rubidný RbO2 je tmavěhnědý prášek, na vlhkém vzduchu nestabilní. Lze ho využít jako silného oxidačního činidla, které jemnou redukcí odštěpí jeden kyslík a přejde v peroxid rubidný a silnější redukcí odštěpí dva kyslíky a přejde v oxid rubidný. +more Reakcí rubidia s kyslíkem vzniká superoxid rubidný - vzniká hořením rubidia na vzduchu nebo i za pokojové teploty při jeho samovolné oxidaci vzdušným kyslíkem.

: Rb + O2 → RbO2

* Hydroxid rubidný RbOH je bílá krystalická látka, která je na rozdíl od analogických sloučenin sodíku a draslíku málo hygroskopická a je jen velmi omezeně rozpustná ve vodě. Je to velmi silná zásada, která má velmi silné žíravé účinky. +more Připravuje se reakcí rubidia, oxidu rubidného, peroxidu rubidného nebo superoxidu rubidného s vodou nebo elektrolýzou roztoku chloridu rubidného.

Soli

Rubidné soli jsou ve vodě obecně velmi dobře rozpustné a jen několik je nerozpustných, všechny mají bílou barvu, pokud není anion soli barevný (manganistany, chromany). Rubidné soli vytváří snadno podvojné soli, ale velmi nesnadno komplexy. +more Ještě před 50 lety nebyly známy žádné komplexy alkalických kovů, o kterých se předpokládalo, že nejsou vůbec schopny tvořit komplexy (podobně jako se předpokládalo, že vzácné plyny nejsou schopny tvořit sloučeniny).

* Chlorid rubidný RbCl je bílá krystalická látka. Chlorid rubidný i ostatní rubidné halogenidy mají silný sklon k tvorbě polyhalogenidů. +more Chlorid rubidný se vyrábí reakcí kyseliny chlorovodíkové s uhličitanem rubidným nebo hydroxidem rubidným. Ostatní halogenidy až na jodid rubidný, který se někdy využívá někdy v lékařství místo více škodlivého jodidu draselného, nemají praktické využití.

* Dusičnan rubidný RbNO3 je bílá krystalická látka, která se svými vlastnostmi velmi podobá dusičnanu draselnému. Vyrábí se reakcí kyseliny dusičné s hydroxidem nebo uhličitanem rubidným.

* Uhličitan rubidný Rb2CO3 je bílá krystalická, silně hygroskopická, látka. Snadno se rozpouští ve vodě, ale ne v ethanolu. +more Nejlépe se připravuje reakcí síranu rubidného s hydroxidem barnatým a následným odpařením s uhličitanem amonným. Dá se také připravit reakcí hydroxidu rubidného se vzdušným oxidem uhličitým.

* Síran rubidný Rb2SO4 je bílá krystalická látka, která se svými vlastnostmi podobá síranu draselnému. Velmi snadno tvoří podvojné sloučeniny, popřípadě smíšené soli. +more Připravuje se reakcí uhličitanu rubidného nebo hydroxidu rubidného s kyselinou sírovou.

Organické sloučeniny

Mezi organické sloučeniny rubidia patří zejména rubidné soli organických kyselin a rubidné alkoholáty. K dalším rubidným sloučeninám patří organické komplexy rubidných sloučenin tzv. +more crowny a kryptandy. Zcela zvláštní skupinu organických rubidných sloučenin tvoří organokovové sloučeniny.

Odkazy

Reference

Literatura

Cotton F. A. +more, Wilkinson J. :Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973 * Holzbecher Z. :Analytická chemie, SNTL, Praha 1974 * Jursík F. : [url=http://vydavatelstvi. vscht. cz/knihy/uid_isbn-80-7080-417-3/pages-img/anotace. html]Anorganická chemie nekovů[/url]. 1. vyd. 2002. * Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961 * N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993.

Externí odkazy

Kategorie:Chemické prvky Kategorie:Kovy