Rubidium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Rb und Atomnummer 37. Rubidium ist ein weiches, silberfarben-weißes metallisches Element der alkalischen Metallgruppe, mit einer Atommasse 85.4678. Elementares Rubidium ist mit Eigenschaften hoch reaktiv, die denjenigen anderer Elemente in der Gruppe 1, wie sehr schnelle Oxydation in Luft ähnlich sind. Rubidium hat nur ein stabiles Isotop, Rb, mit dem Isotop Rb, der fast 28 % natürlich vorkommenden Rubidiums zusammensetzt, mit einer Halbwertzeit von 49 Milliarden Jahren — mehr als dreimal länger ein bisschen radioaktiv seiend, als das geschätzte Alter des Weltalls.

Deutsche Chemiker Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff haben Rubidium 1861 durch die kürzlich entwickelte Methode der Flamme-Spektroskopie entdeckt.

Die Zusammensetzungen von Rubidium haben verschiedene chemische und elektronische Anwendungen. Rubidium-Metall wird leicht verdunstet und hat eine günstige geisterhafte Absorptionsreihe, es ein häufiges Ziel für die Lasermanipulation von Atomen machend.

bekannt, ist Rubidium für keine lebenden Organismen notwendig. Jedoch, wie Cäsium, werden Rubidium-Ionen durch lebende Kalium-Ionen gewissermaßen ähnliche Organismen behandelt, von Werken und durch Tierzellen aktiv aufgenommen.

Eigenschaften

Rubidium ist ein sehr weiches, hämmerbares, silberfarbenes Weißmetall. Es ist der grösste Teil von electropositive der nichtradioaktiven alkalischen Metalle zweit und schmilzt bei einer Temperatur dessen. Ähnlich anderen alkalischen Metallen reagiert Rubidium-Metall gewaltsam mit Wasser, Form-Amalgamen mit Quecksilber und Legierung mit Gold, Eisen, Cäsium, Natrium, und Kalium, aber nicht Lithium (ungeachtet der Tatsache dass Rubidium und Lithium in derselben Gruppe sind). Als mit dem Kalium (der ein bisschen weniger reaktiv ist) und Cäsium (der ein bisschen mehr reaktiv ist) ist die Reaktion von Rubidium mit Wasser gewöhnlich kräftig genug, um das Wasserstoffbenzin zu entzünden, das es befreit. Wie man auch berichtet hat, hat sich Rubidium spontan in Luft entzündet. Rubidium hat eine sehr niedrige Ionisationsenergie von nur 406 kJ/mol. Rubidium und Kalium zeigen eine sehr ähnliche violette Farbe im Flamme-Test, der Spektroskopie-Methoden notwendig macht, um die zwei Elemente zu unterscheiden.

Zusammensetzungen

Rubidium-Chlorid (RbCl) ist wahrscheinlich die am meisten verwendete Rubidium-Zusammensetzung; es wird in der Biochemie verwendet, um Zellen zu veranlassen, DNA aufzunehmen, und weil ein biomarker, da es bis dazu sogleich genommen wird, Kalium ersetzt, und in nur kleinen Mengen in lebenden Organismen vorkommt. Andere allgemeine Rubidium-Zusammensetzungen sind das zerfressende Rubidium-Hydroxyd (RbOH), das Ausgangsmaterial für die meisten Rubidium-basierten chemischen Prozesse; Rubidium-Karbonat (RbCO), der in einer optischen Brille, und Rubidium-Kupfersulfat, RbSO verwendet wird · CuSO · 6HO. Rubidium-Silber iodide (RbAgI) hat das höchste Raumtemperaturleitvermögen jedes bekannten ionischen Kristalls, ein Eigentum, das in dünnen Filmbatterien und anderen Anwendungen ausgenutzt wird.

Rubidium hat mehrere Oxyde, einschließlich des Rubidium-Monoxyds (RbO), RbO und RbO, die sich formen, wenn Rubidium-Metall ausgestellt wird, um zu lüften; das Rubidium in Übersauerstoff gibt SuperoxydrbO. Rubidium bildet Salze mit Halogeniden, Rubidium-Fluorid, Rubidium-Chlorid, Rubidium-Bromid und Rubidium iodide machend.

Isotope

Natürlich vorkommendes Rubidium wird aus zwei Isotopen zusammengesetzt: stabiler Rb (72.2 %) und radioaktiver Rb (27.8 %). Natürliches Rubidium ist mit der spezifischen Tätigkeit von ungefähr 670 Bq/g radioaktiv, um genug einen fotografischen Film in 110 Tagen bedeutsam auszustellen. Beiseite von Rb und Rb sind weitere 24 synthetisch erzeugte Isotope oder Rubidium mit Halbzeiten von weniger als 3 Monaten bekannt; die meisten von diesen sind hoch radioaktiv und haben wenigen Nutzen.

Rubidium 87 hat eine Halbwertzeit von 48.8 Jahren, die mehr als dreimal das Alter des Weltalls 13.75 ± 0.11 Jahre ist, es einen Primordialen nuclide machend. Es wechselt sogleich das Kalium in Mineralen aus, und ist deshalb ziemlich weit verbreitet. Rb ist umfassend in der Datierung auf Felsen verwendet worden; Rb verfällt zu stabilem Sr durch die Emission einer negativen Beta-Partikel. Während der Bruchkristallisierung neigt Sr dazu, konzentriert in plagioclase zu werden, Rb in der flüssigen Phase verlassend. Folglich kann das Rb/Sr Verhältnis im restlichen Magma mit der Zeit zunehmen, auf Felsen mit Rb/Sr Hochverhältnissen wegen der fortschreitenden Unterscheidung hinauslaufend. Die höchsten Verhältnisse (10 oder mehr) kommen in pegmatites vor. Wenn der anfängliche Betrag von Sr bekannt ist oder extrapoliert werden kann, dann kann das Alter durch das Maß der Konzentrationen von Rb und Sr und des Sr/Sr Verhältnisses bestimmt werden. Die Daten zeigen das wahre Alter der Minerale nur an, wenn die Felsen nachher nicht verändert worden sind (sieh Rubidium-Strontium datieren).

Rubidium 82, eines der nichtnatürlichen Isotope des Elements, wird durch den Elektronfestnahme-Zerfall von Strontium 82 mit einer Halbwertzeit von 25.36 Tagen erzeugt. Der nachfolgende Zerfall von Rubidium 82 mit einer Halbwertzeit von 76 Sekunden zum stabilen Krypton 82 geschieht durch die Positron-Emission.

Ereignis

Rubidium ist das dreiundzwanzigste reichlichste Element in der Kruste der Erde, grob so reichlich wie Zink und eher üblicher als Kupfer. Es kommt natürlich in den Mineralen leucite, pollucite, carnallite, und zinnwaldite vor, die bis zu 1 % seines Oxyds enthalten. Lepidolite enthält zwischen 0.3-%- und 3.5-%-Rubidium, und ist die kommerzielle Quelle des Elements. Einige Kalium-Minerale und Kaliumchloride enthalten auch das Element in gewerblich bedeutenden Beträgen.

Meerwasser enthält einen Durchschnitt von 125 µg/L von Rubidium im Vergleich zum viel höheren Wert für das Kalium von 408 mg/L und dem viel niedrigeren Wert von 0.3 µg/L für Cäsium

Wegen seines großen ionischen Radius ist Rubidium eines der "unvereinbaren Elemente." Während der Magma-Kristallisierung wird Rubidium zusammen mit seinem schwereren Entsprechungscäsium in der flüssigen Phase konzentriert und kristallisiert letzt. Deshalb sind die größten Ablagerungen von Rubidium und Cäsium Zone pegmatite durch diesen Bereicherungsprozess gebildete Erzkörper. Weil Rubidium das Kalium in der Kristallisierung des Magmas auswechselt, ist die Bereicherung viel weniger wirksam als im Fall von Cäsium. Zone pegmatite Erzkörper, die mineable Mengen von Cäsium als pollucite oder die Lithiumminerale lepidolite enthalten, ist auch eine Quelle für Rubidium als ein Nebenprodukt.

Zwei bemerkenswerte Quellen von Rubidium sind die reichen Ablagerungen von pollucite an Bernic Lake, Manitoba, Kanada und der rubicline ((Rb, K) AlSiO) gefunden als Unreinheiten in pollucite auf der italienischen Insel Elba mit einem Rubidium-Inhalt von 17.5 %. Beide dieser Ablagerungen sind auch Quellen von Cäsium.

Produktion

Obwohl Rubidium in der Kruste der Erde reichlicher ist, als Cäsium, die beschränkten Anwendungen und der Mangel an Mineralreichen in Rubidium die Produktion von Rubidium-Zusammensetzungen zu 2 bis 4 Tonnen pro Jahr beschränken. Mehrere Methoden sind verfügbar, um Kalium, Rubidium und Cäsium zu trennen. Die Bruchkristallisierung eines Rubidium- und Cäsium-Alauns (Cs, Rb) Al (SO) · 12HO Erträge nach 30 nachfolgenden Schritten reiner Rubidium-Alaun. Zwei andere Methoden, werden der Chlorostannate-Prozess und der Eisenzyanid-Prozess berichtet.

Seit mehreren Jahren in den 1950er Jahren und 1960er Jahren war ein Nebenprodukt der Kalium-Produktion genannt Alkarb eine Hauptquelle für Rubidium. Alkarb hat 21-%-Rubidium mit dem Rest enthalten, der Kalium und ein kleiner Bruchteil von Cäsium ist. Heute erzeugen die größten Erzeuger von Cäsium, wie die Tanco Mine, Manitoba, Kanada, Rubidium als Nebenprodukt von pollucite.

Geschichte

Rubidium wurde 1861 von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff, in Heidelberg, Deutschland, im Mineral lepidolite durch den Gebrauch eines Spektroskops entdeckt. Wegen der hellroten Linien in seinem Emissionsspektrum haben sie gewählt ein Name ist auf das lateinische Wort rubidus zurückzuführen gewesen, "dunkelrot" bedeutend.

Rubidium ist als ein geringer Bestandteil in lepidolite da. Kirchhoff und bearbeitete 150 Bunsen-Kg eines lepidolite, der nur 0.24 % Rubidium-Oxyd (RbO) enthält. Sowohl Kalium als auch Rubidium bilden unlösliche Salze mit chloroplatinic Säure, aber diese Salze zeigen einen geringen Unterschied in der Löslichkeit in heißem Wasser. Deshalb weniger - konnte auflösbares Rubidium hexachloroplatinate (RbPtCl) durch die Bruchkristallisierung erhalten werden. Nach der Verminderung des hexachloroplatinate mit Wasserstoff konnte Rubidium durch den Unterschied in der Löslichkeit ihrer Karbonate in Alkohol getrennt werden. Dieser Prozess hat 0.51 Gramme des Rubidium-Chlorids für weitere Studien nachgegeben. Die erste in großem Umfang Isolierung von Cäsium- und Rubidium-Zusammensetzungen, die von 44,000 Litern Mineralwasser durch den Bunsen- und Kirchhoff durchgeführt sind, nachgegeben, außer 7.3 Grammen des Cäsium-Chlorids, auch 9.2 Grammen des Rubidium-Chlorids. Rubidium war das zweite Element kurz nach Cäsium, um spektroskopisch, nur ein Jahr nach der Erfindung des Spektroskops durch den Bunsen- und Kirchhoff entdeckt zu werden.

Die zwei Wissenschaftler haben das Rubidium-Chlorid verwendet, das so erhalten ist, um das Atomgewicht des neuen Elements als 85.36 zu schätzen (der zurzeit akzeptierte Wert ist 85.47). Sie haben versucht, elementares Rubidium durch die Elektrolyse des geschmolzenen Rubidium-Chlorids zu erzeugen, aber statt eines Metalls haben sie eine blaue homogenous Substanz erhalten, die "weder unter dem nackten Auge noch unter dem Mikroskop die geringste Spur der metallischen Substanz gezeigt hat." Sie haben es als ein Subchlorid zugeteilt; jedoch war das Produkt wahrscheinlich eine gallertartige Mischung des Metall- und Rubidium-Chlorids. In einem zweiten Versuch, metallisches Rubidium, Bunsen-zu erzeugen, ist im Stande gewesen, Rubidium durch die Heizung von verkohltem Rubidium tartrate zu reduzieren. Obwohl das destillierte Rubidium pyrophoric war, war es möglich, die Dichte und den Schmelzpunkt von Rubidium zu bestimmen. Die Qualität der Forschung getan kann in den 1860er Jahren durch die Tatsache abgeschätzt werden, dass sich ihre entschlossene Dichte weniger als 0.1 g/cm und der Schmelzpunkt durch weniger als 1 °C von den jetzt akzeptierten Werten unterscheidet.

Die geringe Radioaktivität von Rubidium wurde 1908 entdeckt, aber bevor die Theorie von Isotopen in den 1910er Jahren und die niedrige Tätigkeit wegen der langen Halbwertzeit von obengenannten 10 Jahren gemachte komplizierte Interpretation gegründet wurde. Der jetzt bewiesene Zerfall von Rb zu stabilem Sr durch den Beta-Zerfall war noch unter der Diskussion gegen Ende der 1940er Jahre.

Rubidium hatte minimalen Industriewert vor den 1920er Jahren. Seitdem ist der wichtigste Gebrauch von Rubidium in der Forschung und Entwicklung in erster Linie in chemischen und elektronischen Anwendungen gewesen. 1995 wurde Rubidium 87 verwendet, um ein Kondensat von Bose-Einstein zu erzeugen, für das die Entdecker den 2001-Nobelpreis in der Physik gewonnen haben.

Anwendungen

Rubidium-Zusammensetzungen werden manchmal im Feuerwerk verwendet, um ihnen eine purpurrote Farbe zu geben. Rubidium ist auch für den Gebrauch in einem thermoelektrischen Generator mit dem magnetohydrodynamic Grundsatz betrachtet worden, wo Rubidium-Ionen durch die Hitze bei der hohen Temperatur gebildet werden und ein magnetisches Feld durchgeführt haben. Diese führen Elektrizität und Tat wie eine Armatur eines Generators, der dadurch einen elektrischen Strom erzeugt. Rubidium, hat besonders Rb verdunstet, ist eine der meistens verwendeten Atomarten, die für das Laserabkühlen und die Kondensation von Bose-Einstein verwendet sind. Seine wünschenswerten Eigenschaften für diese Anwendung schließen die bereite Verfügbarkeit des billigen Diode-Laserlichtes an der relevanten Wellenlänge und die gemäßigten Temperaturen ein, die erforderlich sind, wesentlichen Dampf-Druck zu erhalten.

Rubidium ist verwendet worden, um Ihn zu polarisieren, Volumina von magnetisierten Er Benzin mit den Kerndrehungen erzeugend, die zu einer besonderen Richtung im Raum, aber nicht zufällig ausgerichtet sind. Rubidium-Dampf wird durch einen Laser optisch gepumpt, und polarisierter Rb polarisiert Ihn durch die hyperfeine Wechselwirkung. Drehungspolarisiert Er werden Zellen populär für Neutronpolarisationsmaße und um polarisierte Neutronbalken zu anderen Zwecken zu erzeugen.

Rubidium ist der Hauptbestandteil von sekundären Frequenzverweisungen (Rubidium-Oszillatoren), um Frequenzgenauigkeit in Zellseite-Sendern und dem anderen elektronischen Übertragen, dem Netzwerkanschluss und der Testausrüstung aufrechtzuerhalten. Diese Rubidium-Standards werden häufig mit GPS verwendet, um einen "primären Frequenzstandard" zu erzeugen, der größere Genauigkeit hat und weniger teuer ist als Cäsium-Standards. Rubidium-Standards werden für die Fernmeldeindustrie serienmäßig hergestellt.

Anderer potenzieller oder aktueller Gebrauch von Rubidium schließt eine Arbeitsflüssigkeit in Dampf-Turbinen, einen Hauer in Vakuumtuben und einen Fotozelle-Bestandteil ein. Das widerhallende Element in Atomuhren verwertet die Hyperfeinstruktur der Energieniveaus von Rubidium. Rubidium wird auch als eine Zutat in speziellen Typen des Glases, in der Produktion von Superoxyd durch das Brennen in Sauerstoff, in der Studie von Kalium-Ion-Kanälen in der Biologie, und als der Dampf verwendet, um Atommagnetometer zu machen. Insbesondere Rb wird zurzeit mit anderen alkalischen Metallen in der Entwicklung von Magnetometern des ohne Entspannungen Drehungsaustausches (SERF) verwendet.

Rubidium 82 wird für die Positron-Emissionstomographie verwendet. Rubidium ist dem Kalium sehr ähnlich, und deshalb wird das Gewebe mit dem hohen Kalium-Inhalt auch das radioaktive Rubidium ansammeln. Einer des Hauptgebrauches ist in myocardial perfusion Bildaufbereitung. Die sehr kurze Halbwertzeit von 76 Sekunden macht es notwendig, das Rubidium 82 vom Zerfall von Strontium 82 in der Nähe vom Patienten zu erzeugen. Infolge Änderungen in der Blutgehirnbarriere in Gehirngeschwülsten versammelt sich Rubidium mehr in Gehirngeschwülsten als normales Gehirngewebe, dem Gebrauch von Radioisotop-Rubidium 82 in der Kernmedizin erlaubend, Gehirngeschwülste ausfindig zu machen und darzustellen.

Rubidium wurde für den Einfluss auf manische Depression und Depression geprüft. Dialyse-Patienten, die unter Depression leiden, zeigen eine Erschöpfung in Rubidium, und deshalb kann eine Ergänzung während Depression helfen. In einigen Tests wurde das Rubidium als Rubidium-Chlorid mit bis zu 720 Mg verwaltet.

Vorsichtsmaßnahmen und biologische Effekten

Rubidium reagiert gewaltsam mit Wasser und kann Feuer verursachen. Um Sicherheit und Reinheit zu sichern, wird dieses Metall gewöhnlich unter einem trockenen Mineralöl behalten oder in Glasampullen in einer trägen Atmosphäre gesiegelt. Rubidium bildet Peroxyde auf der Aussetzung sogar vom kleinen Betrag von Luft, die sich in Öl verbreitet, und ist so ähnlichen Peroxyd-Vorsichtsmaßnahmen als Lagerung des metallischen Kaliums unterworfen.

Rubidium, wie Natrium und Kalium, hat fast immer +1 Oxydationsstaat, wenn aufgelöst, in Wasser einschließlich seiner Anwesenheit in allen biologischen Systemen. Der menschliche Körper neigt dazu, Ionen von Rb zu behandeln, als ob sie Kalium-Ionen waren, und deshalb Rubidium in der intrazellulären Flüssigkeit des Körpers (d. h., innerhalb von Zellen) konzentriert. Die Ionen sind nicht besonders toxisch; eine 70-Kg-Person enthält auf durchschnittlichen 0.36 g von Rubidium, und eine Zunahme in diesem Wert vor 50 bis 100 Malen hat negative Effekten in Testpersonen nicht gezeigt. Die biologische Halbwertzeit von Rubidium in Menschen wurde als 31-46 Tage gemessen. Obwohl ein teilweiser Ersatz des Kaliums durch Rubidium möglich ist, sind Ratten mit mehr als 50 % ihres im Muskelgewebe eingesetzten Kaliums gestorben.

Siehe auch

Weiterführende Literatur

• Louis Meites, Handbuch der Analytischen Chemie (New York: McGraw-Hill Book Company, 1963)