Rubidium (Rb) – Egenskaper, användning och upptäckt

Upptäck Rubidium (Rb) — egenskaper, användningar och upptäckt. Från atomstruktur och fysikaliska egenskaper till industriella och vetenskapliga tillämpningar. Läs historien från 1861.

Rubidium är det kemiska elementet 37 i det periodiska systemet. Dess symbol är Rb. Dess atommassa är 85,47. Det har 37 protoner och 37 elektroner. Det är en mjuk silverfärgad metall. Det upptäcktes första gången 1861 av Robert Bunsen och Gustav Kirchoff i Heidelberg i Tyskland.

Egenskaper

Rubidium är ett alkalimetalliskt grundämne i grupp 1 och period 5. Elektronkonfigurationen är [Kr] 5s¹, vilket ger ett enda valenselektron och därmed oxidationstalet +1 i de vanligaste föreningarna. Rubidium är mjukt, lätt att skära med kniv och har en karakteristiskt silvervit glans som mörknar snabbt i luft eftersom metallen angrips av syre och fukt.

• Smälttemperatur: omkring 39,3 °C (smälter nära rumstemperatur).
• Kokpunkt: cirka 688 °C.
• Täthet: ungefär 1,53 g/cm³ vid rumstemperatur.
• Reaktivitet: mycket reaktivt, reagerar våldsamt med vatten och bildar rubidiumhydroxid (RbOH) och vätgas.
• Färg i lågfärgprov: violett–lila.

Kemiska egenskaper och föreningar

Rubidium bildar huvudsakligen föreningar i oxidationstillståndet +1, till exempel RbCl, RbBr och RbOH. Rb₂O (oxiden) och olika saltsammansättningar liknar de hos andra alkalimetaller men med något större atomradie och lägre joniseringsenergi än kalium. Många rubidiumföreningar är lösliga i vatten och ger basiska lösningar.

Förekomst och framställning

Rubidium är relativt ovanligt men förekommer i spårmängder i jordskorpan. Det återfinns i mineral som lepidolit, pollucit och andra kaliumnära mineral, samt i saltbriner. Industrin framställer rubidium oftast genom elektrolytisk separation från potash- eller litiumrika mineral och genom fraktionerad destillation eller reduktion av rubidiumföreningar.

Användningsområden

• Rubidium används i atomur (rubidium-atomur) för tidssynkronisering i telekommunikation och nätverk där kostnadseffektiv stabil tidreferens krävs.
• I forskning används rubidium (särskilt isotopen Rb-87) i experiment med Bose–Einstein‑kondensat och kvantoptik.
• Rubidiumföreningar används i optiska glasblandningar, som katalysatorer och i vissa fotoelektriska celler.
• Rubidiumsalter ger lila färg i fyrverkerier och används ibland i specialkemikalier.

Isotoper och tillämpningar

Naturligt rubidium består huvudsakligen av två isotoper: Rb‑85 (stabil, cirka 72 %) och Rb‑87 (radioaktiv med mycket lång halveringstid, cirka 27–28 %). Rb‑87 används i geokronologi för rubidium-strontium-datering eftersom den sönderfaller till Sr‑87 över mycket långa tidsskalor. Rb‑87 är också den isotop som ofta utnyttjas i atomur och kvantfysikexperiment.

Historia

Rubidium upptäcktes 1861 av Bunsen och Kirchhoff med hjälp av spektroskopi: de observerade karakteristiska färgade linjer i provets emissionsspektrum. Namnet kommer från latinets rubidus (djup röd), efter de röda linjerna i spektrumet som markerade ett nytt grundämne.

Säkerhet och hantering

Rubidiummetall är mycket reaktiv och måste förvaras under inert atmosfär eller i olja för att undvika kontakt med luft och fukt. Vid kontakt med vatten sker en kraftig reaktion som kan ge brand- eller explosionsrisk. Rubidiumhydroxid är frätande. Hantering kräver skyddsutrustning (handskar, skyddsglasögon) och rutiner för hantering av reaktiva metaller och basiska ämnen.

Sammanfattning

Rubidium är en mjuk, silvrig alkalimetall med atomnummer 37 och atommassan cirka 85,47. Den är mycket reaktiv, används i tekniska och vetenskapliga tillämpningar som atomur och kvantfysik, och förekommer i naturliga mineral i små mängder. Upptäckten med spektroskopi av Bunsen och Kirchhoff 1861 belyste både dess kemiska särdrag och gav namn åt elementet.

Egenskaper

Fysiska egenskaper

Rubidium smälter vid mycket låg temperatur, till exempel kan det smälta i en människas hand. Rubidium är en alkalimetall. Den kan bilda ett amalgam med kvicksilver.

Kemiska egenskaper

Rubidium är mycket reaktivt. Det antänds i luften eftersom det reagerar med många andra ämnen i luften, som syre och kväve. Rubidium reagerar mycket våldsamt med vatten och bildar väte och rubidiumhydroxid, en starkt frätande bas. Reaktionen är normalt sett mycket het så att vätet antänds.

Kemiska föreningar

Rubidium bildar kemiska föreningar i endast ett oxidationstillstånd: +1. Vissa rubidiumföreningar har dock ett blandat oxidationstillstånd. Rubidiumklorid är den vanligaste rubidiumföreningen. Rubidiumhydroxid och rubidiumkarbonat används också ofta. Rubidiumföreningar ger en rödviolett färg i en låga. De flesta rubidiumföreningar är färglösa. Rubidiumföreningar är inte lika vanliga som andra alkalimetallföreningar, till exempel natriumföreningar. I övrigt är de likartade.

• Rubidiumklorid, liknar natriumklorid.
• Rubidiumhydrid, starkt reduktionsmedel
• Rubidiumhydroxid, kraftfull bas
• Rubidiumnitrat, starkt oxiderande medel
• Rubidiumoxid, gul, stark bas vid upplösning i vatten

 
Rubidiumklorid  

Sök med bokstav