Рубидијум

Рубидијум су 1861. открили Роберт Бунзен и Густаф Кирхоф у немачком граду Хајделбергу, у саставу минерала лепидолита употребом спектроскопа. Због веома јарких црвених линија у његовом емисијском спектру, одабрали су име изведено из латинске речи rubidus у значењу „тамно црвено”.^[8][9] Рубидијум је присутан као споредна компонента у лепидолиту. Кирхоф и Бунзен су морали да прераде око 150 kg лепидолита који је садржавао само 0,24% рубидијум-оксида (Rb₂O). Калијум и рубидијум граде нерастворљиве соли са хлороплатинском киселином, али те соли исказују незнатну разлику у растворљивости у врелој води. Због тога, нешто слабије растворљиви рубидијум-хексахлороплатинат (Rb₂PtCl₆) се може добити фракционом кристализацијом. Након редукције хексахлороплатината са водоником, овим процесом добили су 0,51 грама рубидијум хлорида за даљње проучавање. Прво издвајање рубидијумових и цезијумових једињења у већем обиму се одиграло када су Бунзен и Кирхоф из 44.000 литара минералне воде добили, поред 7,3 грама цезијум хлорида, такође и 9,2 грама рубидијум хлорида.^[8][9] Рубидијум је био други елемент, недуго након цезијума, који је откривен спектроскопски, само једну годину након што су Бунзен и Кирхоф направили први спектроскоп.^[10]

Ова два научника су употребили рубидијум хлорид да би израчунали приближну атомску тежину новог елемента од 85,36 (данас прихваћена вредност износи 85,47).^[8] Такође, они су покушали да добију и елементарни рубидијум помоћу електролизе истопљеног рубидијум хлорида, али су уместо метала добили плавкасту хомогену супстанцу која „ни голим оком, нити под микроскопом није показивала металне особине ни у траговима”. Стога су закључили да се радило о субхлориду (Rb
2Cl). Ипак, производ тог процеса вероватно је била колоидна смеша метала и рубидијум хлорида.^[11] У другом покушају да добију метални рубидијум, Бунзен је успео да редукује рубидијум загрејавањем угљенисаног рубидијум тартарта. Иако је дестилисани рубидијум био пирофоран, било је могуће одредити густину и тачку топљења овог елемента. Квалитет истраживања обављених 1860-их се може илустровати чињеницом да се густина коју су они тада израчунали разликује за 0,1 g/cm³, а тачка топљења за мање од 1 °C од данас прихваћених вредности.^[12]

Слаба радиоактивност рубидијума откривена је 1908. али пре него што је постављена теорија изотопа 1910-их, па је његова ниска активност због веома дугог времена полураспада од преко 10 милијарди година била врло тешка објашњива. Данас доказани распад рубидијума ⁸⁷Rb на стабилни ⁸⁷Sr бета распадом све до краја 1940-их био је предмет научне дискусије.^[13][14]

Рубидијум је пре 1920-их имао врло ограничену индустријску вредност.^[15] Међутим, од тада су развијене неке од врло важних апликација рубидијума у области истраживања и развоја, као и одређене хемијске и електроничке апликације. Године 1995. изотоп рубидијум-87 искориштен је за прављење Бозе-Ајнштајновог кондензата,^[16] за који су његови откривачи Ерик Корнел, Карл Виман и Волфганг Кетерле добили Нобелову награду за физику 2001. године.^[17]

Рубидијум је веома мек, дуктилан, сребрнасто-сјајни метал.^[18] Међу нерадиоактивним алкалним металима, он је други највише електропозитиван метал, који се топи на температури од 39,31 °C. Слично као и други алкални метали, он врло бурно реагује с водом, са живом гради амалгаме као и легуре са златом, жељезом, цезијумом, натријумом и калијумом, али не и са литијумом (иако су рубидијум и литијум у истој групи периодног система).^[19]

Као и код калијума (који је незнатно мање реактиван) и цезијума (који је нешто више реактиван), реакција рубидијума с водом је обично довољно бурна да може запалити гас водоник којег истискује из воде.

Постоје извештаји да се елементарни рубидијум може спонтано запалити у додиру са ваздухом.^[18] Он има веома ниску енергију јонизације до само 406 kJ/mol.^[20] Рубидијум и калијум имају доста сличну ружичасту боју при тесту пламена, због чега се за разликовање ова два елемента неопходно користити спектроскопске методе.

Изотопи

Иако је рубидијум, у строго хемијском аспекту, једноизотопни елемент, природни рубидијум се састоји из два изотопа: стабилног ⁸⁵Rb (удео 72,2%) и радиоактивног ⁸⁷Rb (27,8%).^[21] Рубидијум у природи је слабо радиоактиван са специфичном активношћу од 670 Bq/g, довољно да значајно изложи фотографски филм за 110 дана.^[22][23] Поред изотопа ⁸⁵Rb и ⁸⁷Rb, постоји још 24 позната друга синтетичка изотопа, чија времена полураспада износе краће од три месеца, а већина њих су јако радиоактивна те немају много апликација.

Изотоп рубидијум-87 има време полураспада од 48,8 милијарде године, што је више од три пута дуже од процењене старости свемира (13,799±0,021 милијарди година)^[24] те се он убраја у примордијалне нуклиде. Он се врло лако замјењује на место калијума у минералима па је стога прилично распрострањен. Rb се често употребљава за датирање стена; ⁸⁷Rb се бета распадом распада на стабилни ⁸⁷Sr. Током фракционалне кристализације, стронцијум тежи да се концентрише у плагиокласу, остављајући Rb u tečnoj fazi. Zbog toga, odnos Rb/Sr у резидуалној магми може током времена порасти, тако да преостају стене са повећаним односом Rb/Sr због диференцијације која се одвија. Највиши односи (10 или више) јављају се у пегматитима.

Ако је почетна количина Sr позната или се може екстраполирати, тада се старост може одредити мерењем концентрација Rb и Sr, и односа изотопа ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Времена означавају стварну старост минерала само ако се те стене нису касније мењале (нпр. метаморфозом).^[25][26]

Рубидијум-82, један од вештачких изотопа елемента, настаје распадом путем електронског захвата изотопа стронцијума-82 са временом полураспада од 25,36 дана. Паралелни распад рубидијума-82 са временом полураспада од 76 секунди до стабилног криптона-82 дешава се емисијом позитрона.^[21]

Рубидијум је 23. елемент по распрострањености у Земљиној кори, угрубо заступљен као и цинк, а нешто више га има од бакра.^[15] Он се природно јавља у минералима попут леуцита, полуцита, карналита и зинвалдита, а који може садржавати и до 1% рубидијумових оксида. Лепидолит садржи између 0,3% и 3,5% рубидијума, те представља комерцијални извор овог елемента.^[27] Неки калијумови минерали и калијум хлориди такође могу да садрже рубидијум у комерцијално значајним количинама.^[28] Морска вода просечно садржи 125 µg/L рубидијума што је далеко мање у односу на просечну количину калијума од 408 mg/L, али је и знатно више од 0,3 µg/L колико износи вредност за цезијум.^[29] Због великог јонског пречника, рубидијум се у петрологији и геохемији сматра као један од „некомпатибилних елемената”.^[30] Током (фракционе) кристализације магме, рубидијум се концентрише у течној фази заједно са својим тежим аналогом цезијумом те се кристалише последњи. Из тих разлога, највећи депозити рубидијума и цезијума су рудне зоне пегматита настале у овом процесу обогаћивања. Пошто рубидијум супституише калијум у процесу кристализације магме, обогаћење је знатно мање ефективно него у сличном процесу код цезијума. Рудна зона пегматита садржи количине цезијума које су исплативе за рударење у виду полуцита или минерал литијума лепидолита, који су такође и извори рубидијума као нуспроизвода.^[15]

Два нешто значајнија извора рубидијума су богати депозити полуцита код језера Берник у канадској провинцији Манитоби, те депозити рубиклина ((Rb,K)AlSi₃O₈) нађени као нечистоће у полуциту на италијанском острву Елба, где удео рубидијума износи 17,5%.^[31] Оба ова депозита такође су и извори цезијума.

Рубидијум на Викимедијиној остави.

• „Rubidium”. Encyclopædia Britannica (на језику: енглески). 23 (11 изд.). 1911. стр. 809. 
• Rubidium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)