Rubidi – Wikipedia tiếng Việt

Rubidi (hay rubiđi) là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Rb và số nguyên tử bằng 37. Rubidi là một nguyên tố kim loại màu trắng bạc, mềm trong nhóm các kim loại kiềm. Rubidi trong tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: 85Rb, là đồng vị bền duy nhất chiếm 72%. Đồng vị còn lại chiếm 28% và có tính phóng xạ là 87Rb có chu kỳ bán rã 49 tỉ năm—gấp 3 lần tuổi ước tính của vũ trụ. Rubidi rất mềm và có độ hoạt động hóa học cao, với các tính chất tương tự như các nguyên tố khác trong nhóm 1, chẳng hạn nhanh chóng bị oxy hóa trong không khí.

Các nhà hóa học người Đức Robert Bunsen và Gustav Kirchhoff đã phát hiện ra rubidi năm 1861 bằng một giải pháp mới tăng trưởng là quang phổ ngọn lửa .

Rubidi (từ tiếng Latinh rubidus, đỏ thẫm) được Robert Bunsen và Gustav Kirchhoff phát hiện năm 1861 trong khoáng vật lepidolit bằng cách sử dụng phương pháp phân tích quang phổ. Do nó cho ra các vạch đỏ tươi trong quang phổ phát xạ của nó, chúng được chọn tên có nguồn gốc từ tiếng Latinh rubidus, nghĩa là “đỏ thẫm”.[2][3]

Rubidi có mặt với lượng nhỏ trong lepidolit. Kirchhoff và Bunsen đã xử lý 150 kg lepidolit nhưng chỉ chứa 0,24% rubidi oxide (Rb2O). Cả kali và rubidi đều tạo thành các muối không tan với acid cloroplatinic, nhưng các muối này thể nhiệt mức độ hòa tan hơi khác nhau trong nước nóng. Vì thế, rubidi hexachloroplatinat (Rb2PtCl6) ít tan hơn có thể thu được bằng kết tinh phân đoạn. Sau khi khử hexachloroplatinat với hydro, quá trình này tạo ra 0,51 gram rubidi chloride cho các nghiên cứu tiếp theo. Việc cô lập các hợp chất caesi và rubidi quy mô lớn đầu tiên được tiến hành trên 44.000 lit nước khoáng được thực hiện bởi Bunsen và Kirchhoff, tạo ra 7,3 gram caesi chloride, 9,2 gram rubidi chloride.[2][3] Rubidi là nguyên tố thứ hai, sau caesi được phát hiện trong quang phổ, chỉ một năm sau khi phát minh ra kính quang phổ bởi Bunsen và Kirchhoff.[4]

Hai nhà khoa học đã sử dụng rubidi chloride thu được để ước tính khối lượng nguyên tử của nguyên tố mới là 85,36 (giá trị hiện nay được chấp nhận là 85,47).[2] Họ đã cố gắng tạo ra rubidi nguyên tố bằng cách điện phân nóng chảy rubidi chloride, nhưng thay vì ra được kim loại thì họ nhận được một chất đồng nhất màu xanh theo đó “nhìn bằng mắt thường hoặc kính hiển vi cũng không thấy kim loại ở dạng vết.” Họ đặt cho nó là một subchlorua (Rb
2Cl); tuy nhiên, sản phẩm này có thể là một hỗn hợp colloid của kim loại và rubidi chloride.[5] Lần thử thứ hai để tạo ra kim loại rubidi, Bunsen đã có thể khử rubidi bằng cách nung cháy rubidi tartrat. Mặc dù rubidi được chưng cất là một pyrophoric, nên có thể xác định tỷ trọng và điểm nóng chảy của rubidi. Chất lượng của nghiên cứu được thực hiện trọng thập niên 1860 có thể được thẩm định bởi sự thật rằng tỉ trọng được xác định của chúng khác nhau dưới 0,1 g/cm³ và điểm nóng chảy nhỏ hơn 1 °C theo giá trị hiện được chấp nhận.[6]

Tính phóng xạ nhẹ của rubidi đã được phát hiện năm 1908, trước khi triết lý về đồng vị được xác lập vào thập niên 1910 và hoạt tính thấp là do chu kỳ luân hồi bán rã dài của nó trên 1010 năm nên việc giải đoán trở nên phức tạp. Phân rã 87R b lúc bấy giờ được chứng tỏ so với cặp đồng vị bền 87S r qua quy trình phân rã beta vẫn được đàm đạo vào cuối thập niên 1940. [ 7 ] [ 8 ]Tuy nhiên, nguyên tố này chỉ có những ứng dụng công nghiệp tối thiểu cho tới tận thập niên 1920. [ 9 ] Kể từ đó, ứng dụng quan trọng nhất của rubidi là trong điều tra và nghiên cứu và tăng trưởng, đa phần là những ứng dụng hóa và điện tử. Năm 1995, rubidi-87 đã được sử dụng để tạo ra ngưng tụ Bose-Einstein, [ 10 ] với những phát hiện này, Eric Allin Cornell, Carl Edwin Wieman và Wolfgang Ketterle đã giành giải Nobel vật lý năm 2001. [ 11 ]
Rubiđi Hóa lỏng trên tay người .Rubidi là một sắt kẽm kim loại màu trắng bạc, mềm và dẻo. [ 12 ] Rubidi là nguyên tố có độ âm điện đứng hàng thứ hai trong số những sắt kẽm kim loại kiềm không thay đổi ( sau xêzi, do franci là nguyên tố phóng xạ ) và nó bị hóa lỏng ở nhiệt độ 39,3 °C ( 102,7 °F ). Giống như những nguyên tố nhóm 1 khác, sắt kẽm kim loại này phản ứng kinh hoàng với nước để sinh ra hiđrô, tạo ra những hỗn hống với thủy ngân và tạo kim loại tổng hợp với vàng, sắt, caesi, natri, và kali, nhưng không tạo kim loại tổng hợp với lithi ( mặc dầu rubidi và lithi cùng một nhóm ). [ 13 ] Giống như kali và xêzi, phản ứng này tỏa nhiệt rất kinh hoàng, đủ để kích cháy hiđrô mới sinh ra. Người ta cũng thông tin rằng rubidi bị kích cháy tự phát trong không khí. [ 12 ] Rubidi có nguồn năng lượng ion hóa rất thấp, chỉ khoảng chừng 406 kJ / mol. [ 14 ] Rubidi và kali khi cháy có màu tím rất giống nhau, do đó cần phải triển khai những phép thử bằng quang phổ để phân biệt chúng .

Rb

9

O

2

Ô mạngRubidi chloride ( RbCl ) có lẽ rằng là hợp chất được sử dụng phổ cập nhất của rubidi ; nó được sử dụng trong sinh hóa để làm cho những tế bào bắt DNA và chất sinh học ghi lại vì nó chuẩn bị sẵn sàng giữ và thay thế sửa chữa kali, và xuất hiện ở một lượng nhỏ trong sinh vật sống. Các hơp chất thông dụng khác của rubidi như rubidi hydroxide ăn mòn ( RbOH ), vật tư bắt đầu cho hầu hết những quy trình hóa học gốc rubidi ; rubidi carbonat ( Rb2CO3 ), được sử dụng trong một số ít thủy tinh quang học, và rubidi đồng sunphat, Rb2SO4 · CuSO4 · 6H2 O. Rubidi bạc iodide ( RbAg4I5 ) là chất bán dẫn ở nhiệt độ phòng cao nhất trong bất kể thủy tinh ion đã được biết, một giá trị được khai thác trong những pin film mỏng dính và những ứng dụng khác. [ 15 ] [ 16 ]Rubidi có nhiều oxide như rubidi monoxide ( Rb2O ), Rb6O và Rb9O2, được tạo thành khi sắt kẽm kim loại rubidi tiếp xúc với không khí ; rubidi trong môi trường tự nhiên có nhiều oxy tạo thành superoxide RbO2. Rubidi tạo thành những muối halide như rubidi fluoride, rubidi chloride, rubidi bromide, và rubidi iodide .
Rubidi có 24 đồng vị đã biết với rubidi nguồn gốc tự nhiên chỉ là hỗn hợp của 2 đồng vị là Rb85 ( 72,2 % ) và Rb87 ( 27,8 %, có tính phóng xạ ). [ 17 ] Hỗn hợp thường thì của rubidi có tính phóng xạ nhẹ ( khoảng chừng 670 Bq / g ), đủ để làm mờ những cuộn phim trong khoảng chừng thời hạn 110 ngày. [ 18 ] [ 19 ]

Rb87 có chu kỳ bán rã là 4,88×1010 năm, gấp 3 lần tuổi của vũ trụ,[20]. Nó dễ dàng thay thế cho kali trong các khoáng vật, và vì thế là tương đối phổ biến. Rb đã từng được sử dụng nhiều trong xác định niên đại đá; Rb87 phân rã thành stronti87 ổn định bằng cách bức xạ một hạt beta âm. Trong kết tinh phân đoạn, stronti có xu hướng tích lũy trong plagioclase, để lại rubidi trong pha lỏng. Vì vậy, tỷ lệ Rb/Sr trong macma còn sót lại có thể tăng lên theo thời gian, tạo ra trong các loại đá với các tỷ lệ Rb/Sr tăng lên, phụ thuộc vào sự phân dị mácma. Các tỷ lệ cao (10 hay hơn thế) có trong pecmatit. Nếu như lượng stronti ban đầu là đã biết hay có thể ngoại suy ra được thì niên đại của đá có thể xác định bằng cách đo hàm lượng Rb và Sr cũng như tỷ lệ của Sr87/Sr86. Niên đại chỉ có thể chỉ ra chính xác tuổi của khoáng vật nếu như đá đó không bị biến đổi sau này. Xem cụ thể tại bài Xác định niên đại bằng Rubidi-Stronti để có thêm chi tiết.[21][22]

Nguyên tố này được coi là đứng thứ 23 trong số những nguyên tố thông dụng nhất trong lớp vỏ Trái Đất. [ 23 ] Trong tự nhiên, nó xuất hiện trong những khoáng vật như leucit, pollucit và zinnwaldit, trong đó có chứa tới 1 % oxide của nó. Lepidolit chứa khoảng chừng 0,3 % đến 3,5 % rubidi và đây là nguồn thương mại của nguyên tố này. [ 24 ] Một số khoáng vật của kali và chloride kali cũng chứa rubidi với khối lượng đáng kể về mặt thương mại. [ 25 ] Nước biển chứa trung bình125 µg / L rubidi cao hơn nhiều so với kali 408 mg / L và thấp hơn giá trị của casei 0,3 µg / L. [ 26 ]Do có nửa đường kính ion lớn nên rubidi là một nguyên tố không tương hợp. ” [ 27 ] Trong quy trình kết tinh phân đoạn mácma, rubidi tập hợp cùng với nguyên tố tương đương và nặng hơn nó là caesi trong pha lỏng và kết tinh ở đầu cuối. Do vậy, những mỏ rubidi và caesi lớn nhất là những thân quặng trong đới pecmatit được làm giàu qua quy trình này. Do rubidi sửa chữa thay thế vị trí của kali trong kết tinh mácma, quy trình làm giàu ít tác động ảnh hưởng đến trường hợp của caesi. Các thân quặng trong đới pegmatit chứa một lượng khoáng vật caesi ở dạng pollucit hay những khoáng vật lithi như lepidolit, loại này là một mẫu sản phẩm phụ phân phối rubidi. [ 23 ]Hai nguồn nguồn rubidi đáng quan tâm là trong những trầm tích của pollucit tại hồ Bernic, Manitoba, Canada, và rubiclin ( ( Rb, K ) AlSi3O8 ) được tìm thấy ở dạng tạp chất trong pollucit trên hòn đảo Elba của Ý, với hàm lương rubidi đạt 17,5 %. [ 28 ] Cả hai nguồn này cũng là nguồn phân phối caesi .
Mặc dù rubidi nhiều mẫu mã trong vỏ Trái Đất hơn caesium, những ứng dụng hạn chế của nó và thiếu những nguồn quặng giàu rubidi nên việc sản xuất rubidi rất hạn chế, chỉ đạt khoảng chừng 2 đến 4 tấn mỗi năm. [ 23 ] Nhiều chiêu thức hiện đã được vận dụng để tách rubidi, kali và caesi. Kết tinh phân đoạn của rubidi và caesi ( Cs, Rb ) Al ( SO4 ) 2 · 12H2 O tải qua sau 30 bước để có rubidi tinh khiết. Hai chiêu thức khác cũng đã được xem xét là clorostannat và ferrocyanua. [ 23 ] [ 29 ]Trong nhiều năm trong khoảng chừng thập niên 1950 đến 1960, một loại sản phẩm phụ trong khai thác kali được gọi là Alkarb là một nguồn phân phối rubidi chính. Alkarb chứa 21 % rubidi, với phần còn lại là kali và một tỉ lệ nhỏ caesi. [ 30 ] Ngày ngay những nhà phân phối caesi lớn nhất như Tanco Mine, Manitoba, Canada, sản xuất ra rubidi ở dạng loại sản phẩm phụ từ pollucit. [ 23 ]
Các sử dụng hiện tại hay tiềm năng của rubidi là :
Rubidi rất dễ bị ion hóa, vì vậy nó được xem xét để sử dụng trong những động cơ ion cho tàu ngoài hành tinh ( nhưng xêzi và xenon có hiệu suất cao cao hơn cho mục tiêu này ) .Các hợp chất của rubidi đôi lúc cũng được sử dụng trong pháo hoa để tạo cho nó màu tím .Rb Ag 4 I 5 có độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng là cao nhất trong số những tinh thể ion đã biết. Thuộc tính này hoàn toàn có thể là hữu dụng trong những loại pin màng mỏng mảnh và trong những ứng dụng điện khác .Rubidi cũng được xem xét để sử dụng trong những máy phát điện dựa trên hiện tượng kỳ lạ nhiệt điện sử dụng nguyên tắc từ thủy động lực học, trong đó những ion rubidi được tạo ra bằng cách đốt nóng ở nhiệt độ cao và cho chuyển dời qua từ trường. Các ion này dẫn điện và đóng vai trò tựa như như của phần ứng điện trong máy phát điện, vì vậy sinh ra dòng điện .Rubidi, đơn cử là Rb87, trong dạng hơi, là một trong những dạng nguyên tử được sử dụng thoáng rộng nhất trong làm mát laser và ngưng tụ Bose-Einstein. Các đặc trưng mong ước của nó cho những ứng dụng này gồm có năng lực sẵn có để dùng của ánh sáng diode laser không đắt tiền ở bước sóng thích hợp cũng như nhiệt độ vừa phải cần phải có để thu được những áp suất hơi đáng kể .

Rubidi cũng đã từng được dùng để phân cực He3 (nghĩa là tạo ra một thể tích của khí He3 đã từ hóa, với các spin hạt nhân hướng về phía một hướng cụ thể nào đó trong không gian, thay vì ngẫu nhiên). Hơi rubidi được kích thích quang học bởi laser và Rb đã phân cực sẽ phân cực He3 bằng tương tác hyperfine,[32] các tế bào He3 phân cực spin đang trở thành phổ biến cho các phép đo sự phân cực neutron cũng như để sản xuất các chùm neutron phân cực cho các mục đích khác.[33]

Cảnh báo và hiệu ứng sinh học.

Rubidi phản ứng mạnh với nước và hoàn toàn có thể gây cháy. Để bảo vệ bảo đảm an toàn và độ tinh khiết của nó, rubidi cần được dữ gìn và bảo vệ trong dầu khoáng khô, trong chân không hay trong môi trường tự nhiên của những khí trơ. Rubidi tạo thành những peroxide khi tiếp xúc với một lượng không khí nhỏ khi khuếch tán vào trong dầu, và do đó những cảnh báo nhắc nhở về peroxide tương tự như như tàng trữ sắt kẽm kim loại kali. [ 34 ]Rubidi, tương tự như như natri và kali, gần như là luôn luôn có trạng thái oxy hóa + 1. Cơ thể người có xu thế coi những ion Rb + như là những ion kali, và do đó tích góp rubidi trong chất điện giải của khung hình. [ 35 ] Các ion rubidi nói chung là không ô nhiễm ; một người cân nặng 70 kg chứa trung bình khoảng chừng 0,36 g rubidi, và giá trị này tăng lên 50 đến 100 lần không biểu lộ những hiệu ứng xấu đi ở những người tham gia thử nghiệm. [ 36 ] Chu kỳ bán rã sinh học của rubidi ở người là 31 – 46 ngày. [ 37 ] Mặc dù một phần bị thay thế sửa chữa kali bởi rubidi là có năng lực, những con chuột có hơn 50 % kali bị sửa chữa thay thế trong những tế bào thì bị chết. [ 38 ] [ 39 ]

Liên kết ngoài.