Rubidi

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Rubidi
37Rb
criptórubidiestronci
K

Rb

Cs
Aspecte
Blanc grisós



Línies espectrals del rubidi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Rubidi, Rb, 37
Categoria d'elements Metalls alcalins
Grup, període, bloc 15, s
Pes atòmic estàndard 85,4678(3)
Configuració electrònica [Kr] 5s1
2, 8, 18, 8, 1
Configuració electrònica de Rubidi
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
1,532 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
1,46 g·cm−3
Punt de fusió 312,46 K, 39,31 °C
Punt d'ebullició 961 K, 688 °C
Punt crític (extrapolat) 2.093 K, 16 MPa
Entalpia de fusió 2,19 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 75,77 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 31,060 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 434 486 552 641 769 958
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 1
(òxid bàsic fort)
Electronegativitat 0,82 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 403 kJ·mol−1
2a: 2.632,1 kJ·mol−1
3a: 3.859,4 kJ·mol−1
Radi atòmic 248 pm
Radi covalent 220±9 pm
Radi de Van der Waals 303 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Cúbica centrada en la cara
Rubidi té una estructura cristal·lina cúbica centrada en la cara
Ordenació magnètica Paramagnètic[1]
Resistivitat elèctrica (20 °C) 128 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 58,2 W·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 1.300 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 2,4 GPa
Mòdul de compressibilitat 2,5 GPa
Duresa de Mohs 0,3
Duresa de Brinell 0,216 MPa
Nombre CAS 7440-17-7
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del rubidi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
83Rb sin 86,2 d ε - 83Kr
γ 0,52
0,53

0,55
-
84Rb sin 32,9 d ε - 84Kr
β+ 1,66
0,78
84Kr
γ 0,881 -
β 0,892 84Sr
85Rb 72,168% 85Rb és estable amb 48 neutrons
86Rb sin 18,65 d β 1,775 86Sr
γ 1,0767 -
87Rb 27,835% 4,88×1010 a β 0,283 87Sr

El rubidi és un element químic de la taula periòdica, el símbol del qual és el Rb i el seu nombre atòmic és 37. El rubidi és un element metàl·lic tou, blanc argentat, del grup dels metalls alcalins. L'isòtop Rb-87 és un isòtop natural del rubidi, lleugerament radioactiu. El rubidi és altament reactiu, amb propietats similars als altres elements del grup 1, com encendre's espontàniament en presència d'aire.

Història[modifica]

Dibuix de l'espectroscopi de Bunsen i Kirchhoff que apareix al llibre de Charles Vibert Précis de Toxicologie clinique & médico-légale, 2a ed., Baillière & fils, 1907

El descobriment del rubidi fou anunciat el 23 de febrer de 1861 en una reunió a Berlín de l'Acadèmia de les Ciències Leopoldina per part del químic alemany Robert Wilhelm Bunsen (1811–1899) i del físic alemany Gustav Robert Kirchhoff (1824–1907) de la Universitat de Heidelberg. Aquests científics analitzaren una mostra de lepidolita, un mineral del grup de les miques, mitjançant espectroscòpia d'emissió atòmica amb l'espectroscopi que havien inventat un any abans. Sabien que contenia liti i potassi i suposaven que contenia un altre element alcalí. Detectar les dues ratlles vermelles en l'espectre d'emissió que no corresponien a cap element conegut i que són la raó del seu nom «rubidi», del llatí rubĭdus, 'vermell fosc'. La primera mostra de rubidi pur no fou preparada fins al 1928 pel químic francès Louis Hackspill (1880–1963).[2]

El 1995 Eric A. Cornell (1961) i Carl Wieman (1951) refredaren vapors de l'isòtop rubidi 87 a 170 nK i observaren un nou estat de la matèria, el condensat de Bose-Einstein, predit el 1924 per Satyendra Nath Bose (1894–1974) i Albert Einstein (1879–1955).[3]

Estat natural i obtenció[modifica]

Rubiclina

És el 16è element més abundant de l'escorça terrestre,[4] amb una concentració mitjana superior als 90 mg/kg. A l'aigua de la mar només hi és present en uns 0,1 ng/kg i a l'atmosfera no se'l troba.[2] Només hi ha tres minerals que el contenen en un percentatge alt: la ramanita-(Rb) (25,17 %), la rubiclina (20,47 %) i la voloshinita (19,31 %). En traces superiors a l'1 % apareix a la pautovita (1,27 %) i a la pol·lucita (1,20 %).[5]

No hi havia fonts oficials de dades de producció de rubidi. La producció se sap que té lloc a Namíbia i Zimbàbue i es creu que és extret a la Xina. La producció de la pol·lucita cessà al llac Bernic a Manitoba, Canadà, a finals de 2015. Els recursos minerals que contenen rubidi es troben en pegmatites zonificades. La lepidolita i la pol·lucita són els principals minerals d'on s'extreu el rubidi, i poden contenir fins a un 3,5 % i un 1,5 % d’òxid de rubidi , respectivament. Les reserves mundials més importants es troben a Namíbia (50 000 t), Zimbàbue (30 000 t) i al Canadà (12 000 t). Altres 10 000 t es troben als Estats Units, Afganistan, Austràlia, la Xina, Dinamarca, Alemanya, Japó, el Kazakhstan, Perú, Rússia, i al Regne Unit.[6]

El metall s'obté, entre altres mètodes, reduint el clorur de rubidi amb calci en buit o escalfant el seu hidròxid amb magnesi en corrent d'hidrogen. Petites quantitats poden obtenir-se escalfant els seus composts amb clor barrejats amb òxid de bari en buit. La puresa del metall comercialitzat varia entre 99 i 99,8%.

Característiques[modifica]

El rubidi es pot fondre en contacte amb la mà

Propietats físiques[modifica]

El rubidi és un metall alcalí tou, de color argentat blanc brillant que s'entela ràpidament en aire, la seva densitat a 20 °C (sòlid) és 1532 g/cm³ i a 39 °C (líquid) 1475 °C, el punt de fusió és 39,30 °C i el d'ebullició 688 °C. Per tant és un metall que se'l pot trobar en estat líquid a temperatura ambient.[4]

Propietats químiques[modifica]

El rubidi és molt reactiu, ja que és el segon element alcalí més electropositiu després del cesi. Igual que els altres elements del grup 1, pot cremar espontàniament en presència d'aire amb flama de color violeta groguenc, reacciona violentament amb l'aigua desprenent hidrogen i forma amalgames amb mercuri. Pot formar aliatges amb or, els altres metalls alcalins, i alcalinoterris, antimoni i bismut.

Igual que els altres metalls alcalins, presenta un únic estat d'oxidació (+1) i reacciona amb diòxid de carboni, hidrogen, nitrogen, sofre i halògens. Amb l'oxigen forma almenys quatre òxids: Rb2O, Rb2O2, Rb2O3, RbO2.

Isòtops[modifica]

Es coneixen 24 isòtops de rubidi, trobant-se'n en la natura només dos, el Rb-85 i el radioactiu Rb-87. Les mescles normals de rubidi són lleugerament radioactives.

L'isòtop Rb-87, que té una vida mitjana de 4,75E 10 anys, s'ha usat molt per a la datació radiomètrica de roques. El Rb-87 decau a Sr-87 estable emetent una partícula beta negativa. Durant la cristal·lització fraccionada, l'estronci tendeix a concentrar-se en la plagioclasa quedant el rubidi en la fase líquida, de manera que la ràtio Rb/Sr al magma residual s'incrementa al llarg del temps. Les majors ràtios, de 10 o més, es troben en les pegmatites. Si la quantitat inicial d'estronci és coneguda o pot extrapolar-se, mesurant les concentracions de Rb i Sr i el quocient Sr-87/Sr-86 pot determinar-se l'edat de la roca. Evidentment l'edat mesurada serà la de la roca, si aquesta no ha sofert alteracions després de la seva formació.

La freqüència de ressonància de l'àtom de Rb-87 s'usa com a referència en normes i oscil·ladors utilitzats en transmissors de ràdio i televisió, en la sincronització de xarxes de telecomunicació i en la navegació i comunicació via satèl·lit. L'isòtop s'empra a més en la construcció de rellotges atòmics.

L'isòtop Rb-82 s'utilitza en l'obtenció d'imatges del cor mitjançant tomografia per emissió de positrons. A causa de la seua curta vida mitjana (1,273 minuts) se sintetitza -abans de la seva administració- a partir d'estronci-82, ja que amb tan sols un dia es desintegra pràcticament per complet.

Aplicacions[modifica]

El rubidi es pot ionitzar amb facilitat pel que s'ha estudiat el seu ús en motors iònics per a naus espacials, encara que xenó i el cesi han demostrat una major eficàcia per a aquest propòsit. S'utilitza principalment en la fabricació de vidres especials per a sistemes de telecomunicacions de fibra òptica i equips de visió nocturna.

Altres usos són:

En moltes aplicacions pot substituir-se pel cesi (o el compost de cesi corresponent) per la seva semblança química.

Precaucions[modifica]

El rubidi reacciona violentament amb l'aigua podent provocar la inflamació de l'hidrogen després en la reacció:

2 Rb + 2 H2O → 2 Rb(OH) + H2

Per assegurar la puresa del metall i la seguretat en la seva manipulació s'emmagatzema en oli mineral sec, en buit o en atmosfera inerta.

Referències[modifica]

  1. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press.
  2. 2,0 2,1 Emsley, John.. Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5. 
  3. Mínguez Espallargas, G. «Z = 37, rubidio, Rb. Un nuevo estado de la materia: el condensado de Bose-Einstein». An. Quim., 115, 2, 2019, pàg. 99.
  4. 4,0 4,1 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics (en anglès). Ninety-sixth edition. Boca Raton: CRC Press, 2015. ISBN 978-1-4822-6097-7. 
  5. «Mineral Species sorted by the element Rb Rubidium». [Consulta: 28 desembre 2020].
  6. «Cesium and Rubidium Statistics and Information» (en anglès). Geological Survey, 2020. [Consulta: 28 desembre 2020].

Enllaços externs[modifica]