Rubidium
Inhoudsopgave
Rubidium is een zilverwit en erg zacht metaal, het is een van de meest reactieve elementen in het periodiek systeem. Rubidium heeft een dichtheid van ongeveer anderhalf keer die van water en is bij kamertemperatuur vast. Het metaal smelt echter al bij een iets hogere temperatuur.
Net zoals de andere alkalimetalen (lithium, natrium, kalium, cesium en francium) reageert rubidium heftig met water en oxideert het bij reactie met zuurstof en ontbrandt het door vocht in de lucht. Het element moet daarom zeer voorzichtig worden behandeld.
Chemische gegevens
| Symbool | Rb |
| Volledige naam | Rubidium |
| Atoomnummer | 37 |
| Atoommassa (g.mol-1 ) | 85,4678 |
| Groep | Alkalimetalen |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 0,82 |
| Dichtheid (g.cm-3 bij 20 °C) | 1,532 |
| Smeltpunt (°C) | 39,3 |
| Kookpunt (°C) | 688 |
| Vanderwaalstraal (nm) | 0,303 |
| Ionstraal (nm) | 0,149 (+1) |
| Isotopen | 2 stabiel |
| Elektronen per schil | 2, 8, 18, 8, 1 |
| Elektronenconfiguratie | [Kr]5s1 |
| Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 403 |
| Tweede ionisatie potentiaal (kJ.mol-1 ) | 2632,1 |
| Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 3859,4 |
| Standaard potentiaal (V) | -2,99 |
| Ontdekt door | 1861 door Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff |
Bohr – Rutherford diagram
Isotopen
| Nummer | Naam | Symbool | Atoommassa (u) | Abundantie (%) |
|---|---|---|---|---|
| 37 | Rubidium | 85 Rb | 84,911789 | 72,17 |
| 87 Rb | 86,909183 | 27,83 |
Radioisotopen
| Nuclide | Isotopische massa (u) | Halfwaardetijd |
|---|---|---|
| 73Rb | 72,95056 | < 30 ns |
| 74Rb | 73,94426 | 64,76 ms |
| 75Rb | 74,93857 | 19,0 s |
| 76Rb | 75,93507 | 36,5 s |
| 77Rb | 76,93040 | 3,77 min |
| 78Rb | 77,92814 | 17,66 min |
| 79Rb | 78,92398 | 22,9 min |
| 80Rb | 79,92251 | 33,4 s |
| 81Rb | 80,91899 | 4,570 uur |
| 82Rb | 81,91820 | 1,273 min |
| 83Rb | 82,91511 | 86,2 dagen |
| 84Rb | 83,91438 | 33,1 dagen |
| 86Rb | 85,91116 | 18,642 dagen |
| 87Rb | 86,90918 | 4,923 * 1010 jaar |
| 88Rb | 87,91131 | 17,773 min |
| 89Rb | 88,91227 | 15,15 min |
| 90Rb | 89,91480 | 158 s |
| 91Rb | 90,91653 | 58,4 s |
| 92Rb | 91,91972 | 4,492 s |
| 93Rb | 92,92204 | 5,84 s |
| 94Rb | 93,92640 | 2,702 s |
| 95Rb | 94,92930 | 377,5 ms |
| 96Rb | 95,93427 | 202,8 ms |
| 97Rb | 96,93735 | 169,9 ms |
| 98Rb | 97,94179 | 114 ms |
| 99Rb | 98,94538 | 50,3 ms |
| 100Rb | 99,94987 | 51 ms |
| 101Rb | 100,9532 | 32 ms |
| 102Rb | 101,9588 | 37 ms |
Geschiedenis
Rubidium is in 1861 ontdekt door de Duitse chemici Gustav Kirchhoff en Robert Bunsen toen ze het spectrum van het mineraal lepidoliet bestudeerden terwijl het randde. Het spectrum van rubidium vertoonde twee donkerrode lijnen. De wetenschappers vernoemden het nieuw ontdekte alkalimetaal naar het Latijnse woord voor “dieprood”.
Rubidium werd met behulp van elektrolyse uit het omringende mineraal gehaald. Er was ongeveer 150 kilogram lepidolieterts nodig om voldoende rubidium (ongeveer 1,5% van het mineraal is rubidium) te extraheren om de eigenschappen ervan te bestuderen. De wetenschappers ontdekten dat rubidium elektropositiever was (dit betekent dat rubidium de neiging heeft om sneller positieve ionen te vormen) dan kalium, een ander alkalimetaal, en heftig reageerde met water. Tijdens die reactie komt waterstof vrij.
Tot de jaren ’20 van de vorige eeuw was er weinig vraag naar rubidium. Hierna steeg het gebruik toen het vaker werd toegepast in onderzoek, chemische reacties en elektronische applicaties.
Weetjes
Rubidium is het 25ste meest voorkomende element in de aardkorst. Ongeveer 90 ppm van de aardkorst is rubidium en ongeveer 30 ppm in ons zonnestelsel.
Alkalimetalen zijn zeer reactief. Ze hebben één elektron in hun buitenste schil. Ze komen niet vrij voor in de natuur. Alkalimetalen zijn ook erg kneedbaar en buigzaam. Het zijn bovendien uitstekende warmte- en elektrische geleiders.
Rubidium vormt met andere alkalimetalen legeringen en met elementen zoals kwik en goud ontstaan er amalgaamverbindingen.
Rubidium wordt wel gebruikt als een “vangstof” in vacuümbuizen. Vanwege de bereidheid van rubidium om zich aan verschillende gassen te binden wordt het gebruikt om sporengassen te verwijderen nadat vacuümbuizen zijn gemaakt.
Zuiver rubidium is moeilijk te extraheren want het wordt altijd aangetroffen in aanwezigheid van cesium en andere alkalimetalen. Het scheiden van alkalimetalen is lastig vanwege de vergelijkbare aard van veel van de alkalimetalen.
Als rubidium wordt blootgesteld aan de lucht dan ontbrandt het spontaan. Hierbij komt waterstof vrij dat ook onmiddellijk ontbrandt. Rubidium moet daarom onder minerale olie of in een inert gas worden bewaard.
Er zijn niet veel commerciële toepassingen van rubidium maar we komen het tegen in vacuümturbines, vacuümbuizen, in fotocellen, atoomklokken, in sommige soorten glas en met kaliumionen in verschillende soorten toepassingen.
Rubidium en strontium worden gebruikt om rotsen, mineralen en meteorieten radioactief te dateren. Rubidium-87 is een instabiel isotoop met een halfwaardetijd van ongeveer 50 miljard jaar en het vervalt tot strontrium-87, een stabiel isotoop van strontium. Radioactieve datering wordt uitgevoerd door de verhouding tussen strontrium-87 en strontium-86 te bestuderen.
Rubidium wordt ook in vuurwerk toegepast waar het zorgt voor een paarsrode kleur.
Vanwege de gemakkelijke ionisatie van rubidium is het overwogen voor gebruik in ionenmotoren voor de ruimtevaart. Cesium en xenon blijken echter veel efficiënter te zijn.
Hoewel de seconde wordt gedefinieerd door de oscillaties van een cesiumatoom wordt rubidium vanwege zijn lagere prijskaartje vaak gebruikt in atoomklokken. Verschillende onderzoeken, waaronder die van de ESA en Chinese onderzoekers, bespreken het gebruik van rubidiumklokken in satellieten, ruimtesondes en in lasergeleidingssystemen waar nauwkeurige timing nodig is.
Spectra
Absoptiespectrum
Emissiespectrum
