Rubidium (Deutsch)

Rubidium (chemisches Symbol Rb, Ordnungszahl 37) ist ein weiches, silbrig-weißes metallisches Element der Alkalimetallgruppe. Rb-87, ein natürlich vorkommendes Isotop, ist (leicht) radioaktiv. Rubidium ist sehr weich und hochreaktiv, mit ähnlichen Eigenschaften wie andere Elemente in Gruppe eins, wie schnelle Oxidation in Luft.

Vorkommen

Dieses Element gilt als das sechzehnhäufigste Element in der Erdkruste. Es kommt natürlich in den Mineralien Leucit, Pollucit und Zinnwaldit vor, die Spuren von bis zu einem Prozent seines Oxids enthalten., Lepidolith enthält 1,5 Prozent Rubidium und dies ist die kommerzielle Quelle des Elements. Einige Kaliummineralien und Kaliumchloride enthalten das Element auch in kommerziell signifikanten Mengen. Eine bemerkenswerte Quelle ist auch in den umfangreichen Ablagerungen von Pollucit am Bernic Lake, Manitoba.

Rubidiummetall kann unter anderem durch Reduktion von Rubidiumchlorid mit Calcium hergestellt werden. Rubidium bildet mindestens vier Oxide: Rb2O, Rb2O2, Rb2O3, RbO2.,

Geschichte

Rubidium (L rubidus, tiefstes Rot) wurde 1861 von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff im Mineral Lepidolit mithilfe eines Spektroskops entdeckt. Dieses Element hatte jedoch bis in die 1920er Jahre nur einen minimalen industriellen Einsatz. Historisch gesehen war die wichtigste Verwendung für Rubidium in Forschung und Entwicklung, vor allem in chemischen und elektronischen Anwendungen.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Rubidium ist das zweitstärkste elektropositiv der stabilen alkalischen Elemente und verflüssigt sich bei hoher Umgebungstemperatur (102,7 F = 39,3 C)., Wie andere Elemente der Gruppe eins reagiert dieses Metall heftig im Wasser. Gemeinsam mit Kalium und Cäsium ist diese Reaktion normalerweise stark genug, um den freigesetzten Wasserstoff zu entzünden. Es wurde auch berichtet, dass sich Rubidium spontan in der Luft entzündet. Wie andere Alkalimetalle bildet es auch Amalgame mit Quecksilber und kann Legierungen mit Gold, Cäsium, Natrium und Kalium bilden. Das Element verleiht einer Flamme eine rötlich-violette Farbe, daher der Name.

Wenn metallisches Rubidium wie beim Anlaufen mit Sauerstoff reagiert, erzeugt es das bronzefarbene Rb6O und das kupferfarbene Rb9O2., Das Endprodukt ist hauptsächlich das Superoxid RbO2, das dann mit überschüssigem Rubidiummetall zu Rb2O reduziert werden kann.

Isotope

Es sind 24 Isotope von Rubidium bekannt, wobei natürlich vorkommendes Rubidium aus nur zwei Isotopen besteht; Rb-85 (72,2 Prozent) und das radioaktive Rb-87 (27,8 Prozent). Normale Mischungen von Rubidium sind radioaktiv genug, um den Film in etwa 30 bis 60 Tagen zu beschlagen.

Rb-87 hat eine Halbwertszeit von 48,8×109 Jahre. Es ersetzt leicht Kalium in Mineralien und ist daher ziemlich weit verbreitet., Rb wurde ausgiebig in Dating Gesteine; Rb-87 zerfällt durch Emission eines negativen Betateilchens zu stabilem Strontium-87. Während der fraktionierten Kristallisation neigt Sr dazu, sich in Plagioklas zu konzentrieren und Rb in der flüssigen Phase zu belassen. Daher kann das Rb / Sr-Verhältnis in Restmagma mit der Zeit zunehmen, was zu Gesteinen mit zunehmenden Rb/Sr-Verhältnissen mit zunehmender Differenzierung führt. Höchste Verhältnisse (zehn oder höher) treten bei Pegmatiten auf. Wenn die anfängliche Menge an Sr bekannt ist oder extrapoliert werden kann, kann das Alter durch Messung der Rb-und Sr-Konzentrationen und des Sr-87/Sr-86-Verhältnisses bestimmt werden., Die Daten geben nur dann das wahre Alter der Mineralien an, wenn die Gesteine nicht nachträglich verändert wurden. Siehe Rubidium-Strontium dating für eine detailliertere Diskussion.

Verbindungen

• Rubidiumchlorid (rbcL): In seiner Gasphase existiert dieses Salz als zweiatomige Moleküle, aber als Feststoff kann es eine von drei Anordnungen (oder Polymorphen) annehmen, wie mit holographischer Bildgebung bestimmt. Feste rbcL ist hygroskopisch (nimmt Feuchtigkeit aus der Luft auf) und wird daher normalerweise mit einem Trockengerät vor atmosphärischer Feuchtigkeit geschützt. Es wird hauptsächlich in Forschungslabors verwendet., Zum Beispiel ist es ein guter Elektrolyt für elektrochemische Experimente. Für die biologische und biomedizinische Forschung wird es verwendet, um die genetische Transformation von Zellen und als nichtinvasiver Biomarker zu testen. Die Infusion von Tumorzellen mit Rubidiumchlorid erhöht ihren pH-Wert.

• Rubidiumhydroxid (RbOH): Es ist ein starkes Alkali, das durch Lösen von Rubidiumoxid in Wasser gebildet wird. Es ist eine hochreaktive und korrosive Verbindung, die die Haut bei Kontakt sofort verbrennt. Es muss daher mit äußerster Sorgfalt mit Schutzkleidung, Handschuhen und Augen-Gesichtsschutz behandelt werden., Es wird hauptsächlich in der wissenschaftlichen Forschung. Die Synthese fast aller Rubidiumverbindungen beinhaltet Rubidiumhydroxid als Zwischenprodukt. Rubidiumoxid wird zu Wasser gegeben, und die beiden reagieren, um das lösliche Hydroxid zu produzieren.

• Rubidiumoxid (Rb2O): Dieser gelb gefärbte Feststoff (STP) ist das einfachste Oxid von Rubidium. Wie andere Alkalimetalloxide ist es eine starke Basis. Es reagiert so schnell mit Wasser zu Rubidiumhydroxid (RbOH), wodurch Wärme freigesetzt wird. Rubidiumoxid ist potenziell gefährlich, da Hautkontakt wie andere stark alkalische Verbindungen Verbrennungen verursachen kann.,

Anwendungen

Mögliche oder aktuelle Anwendungen von Rubidium umfassen:

• Ein Arbeitsfluid in Dampfturbinen.
• Ein getter in Elektronenröhren.
• Eine Fotozelle Komponente.
• Das Resonanzelement in Atomuhren. Dies ist auf die hyperfeine Struktur der Rubidium-Energieniveaus zurückzuführen.
• Eine Zutat in speziellen Glassorten.
• Die Produktion von Superoxid durch Verbrennung in Sauerstoff.
• Die Untersuchung von Kaliumionenkanälen in der Biologie.,

Rubidium ist leicht ionisiert, so dass es für den Einsatz in Ionenmotoren für Raumfahrzeuge in Betracht gezogen wurde (aber Cäsium und Xenon sind für diesen Zweck effizienter).

Rubidiumverbindungen werden manchmal in Feuerwerkskörpern verwendet, um ihnen eine violette Farbe zu verleihen.

RbAg4I5 hat die höchste Raumtemperaturleitfähigkeit eines bekannten ionischen Kristalls. Diese Eigenschaft könnte in Dünnschichtbatterien und in anderen Anwendungen nützlich sein.,

Rubidium wurde auch für die Verwendung in einem thermoelektrischen Generator nach dem magnetohydrodynamischen Prinzip in Betracht gezogen, bei dem Rubidiumionen durch Wärme bei hoher Temperatur gebildet und durch ein Magnetfeld geleitet werden. Diese leiten Strom und wirken wie ein Anker eines Generators, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird.

Rubidium, insbesondere 87Rb, in Form von Dampf, ist eine der am häufigsten verwendeten Atomarten, die für die Laserkühlung und die Bose-Einstein-Kondensation verwendet werden., Seine wünschenswerten Eigenschaften für diese Anwendung umfassen die fertige Verfügbarkeit von kostengünstigem Diodenlaserlicht bei der relevanten Wellenlänge und die moderaten Temperaturen, die erforderlich sind, um erhebliche Dampfdrücke zu erhalten.

Rubidium wurde zum Polarisieren von 3He verwendet (dh zum Erzeugen von Volumina magnetisiertem 3He-Gas, wobei die Kernspins eher auf eine bestimmte Richtung im Raum ausgerichtet sind als zufällig). Rubidiumdampf wird optisch durch einen Laser gepumpt und der polarisierte Rb polarisiert 3He durch die hyperfeine Wechselwirkung., Spinpolarisierte 3He-Zellen werden immer beliebter für Neutronenpolarisationsmessungen und zur Herstellung polarisierter Neutronenstrahlen für andere Zwecke.

Biologische Wirkungen

Rubidium befindet sich wie Natrium und Kalium fast immer in seinem +1-Oxidationszustand. Der menschliche Körper neigt dazu, Rb + – Ionen so zu behandeln, als wären sie Kaliumionen, und konzentriert daher Rubidium in der elektrolytischen Flüssigkeit des Körpers. Die Ionen sind nicht besonders giftig und werden relativ schnell im Schweiß und Urin entfernt. Im Übermaß genommen kann es jedoch gefährlich sein.,

Vorsichtsmaßnahmen

Rubidium reagiert heftig mit Wasser und kann Brände verursachen. Um sowohl Sicherheit als auch Reinheit zu gewährleisten, muss dieses Element unter einem trockenen Mineralöl, im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre aufbewahrt werden.

Siehe auch

• Alkalimetall
• Chemisches Element
• Metall
• Periodensystem

Anmerkungen

• Greenwood, N. N. und A. Earnshaw. 1998. Chemie der Elemente, 2. Auflage. Oxford, England; Burlington, Massachusetts: Butterworth-Heinemann, Elsevier Science. ISBN 0750633654
• Holleman, A. F. und E. Wiberg., „Anorganische Chemie“. Academic Press: San Diego, 2001.
• Meites, Louis. Handbuch der Analytischen Chemie. New York: McGraw-Hill Book Company, 1963.
• Nechamkin H. Die Chemie der Elemente. New York: McGraw-Hill, 1968.
• Rubidium Los Alamos National Laboratory. Aktualisiert: 06.08.15-15: 09
• Rubidium oxide an Engineering-Datenbank Abgerufen 6. Januar 2008.
• Rubidium oxide bei WebElements Abgerufen 6. Januar 2008.
• Rubidiumoxid bei Fisher Scientific Abgerufen am 6. Januar 2008.
• Rubidiumhydroxid bei Chemexperiment.,

Alle Links abgerufen August 31, 2019.

• WebElements.com -Rubidium