1861 წელს, ახლახან გამოგონილმა ნივთიერებების შესწავლის ფიზიკურმა მეთოდმა - სპექტრულმა ანალიზმა - კიდევ ერთხელ აჩვენა თავისი ძალა და საიმედოობა, როგორც დიდი მომავლის გარანტია მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში. მისი დახმარებით აღმოაჩინეს აქამდე უცნობი მეორე ქიმიური ელემენტი რუბიდიუმი. შემდეგ, 1869 წელს, დ.ი. მენდელეევის მიერ პერიოდული კანონის აღმოჩენით, რუბიდიუმმა სხვა ელემენტებთან ერთად ადგილი დაიკავა ცხრილში, რამაც წესრიგი მოიტანა ქიმიურ მეცნიერებაში.
რუბიდიუმის შემდგომმა შესწავლამ აჩვენა, რომ ამ ელემენტს აქვს მრავალი საინტერესო და ღირებული თვისება. აქ განვიხილავთ მათგან ყველაზე დამახასიათებელ და მნიშვნელოვანს.
ქიმიური ელემენტის ზოგადი მახასიათებლები
რუბიდიუმს აქვს ატომური რიცხვი 37, ანუ მის ატომებში ბირთვების შემადგენლობა მოიცავს დადებითად დამუხტული ნაწილაკების სწორედ ასეთ რაოდენობას - პროტონებს. შესაბამისადნეიტრალურ ატომს აქვს 37 ელექტრონი.
ელემენტის სიმბოლო - Rb. პერიოდულ სისტემაში რუბიდიუმი კლასიფიცირებულია I ჯგუფის ელემენტად, პერიოდი მეხუთეა (ცხრილის მოკლე პერიოდის ვერსიაში ის მიეკუთვნება I ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფს და მდებარეობს მეექვსე რიგში). ეს არის ტუტე ლითონი, არის რბილი, ძალიან დნებადი, ვერცხლისფერი თეთრი კრისტალური ნივთიერება.
აღმოჩენის ისტორია
ქიმიური ელემენტის რუბიდიუმის აღმოჩენის პატივი ეკუთვნის ორ გერმანელ მეცნიერს - ქიმიკოს რობერტ ბუნსენს და ფიზიკოს გუსტავ კირხჰოფს, მატერიის შემადგენლობის შესწავლის სპექტროსკოპიული მეთოდის ავტორებს. მას შემდეგ, რაც სპექტრული ანალიზის გამოყენებამ გამოიწვია ცეზიუმის აღმოჩენა 1860 წელს, მეცნიერებმა განაგრძეს კვლევა და მომდევნო წელს, მინერალის ლეპიდოლიტის სპექტრის შესწავლისას, მათ აღმოაჩინეს ორი ამოუცნობი მუქი წითელი ხაზი. უძლიერესი სპექტრალური ხაზების დამახასიათებელი ჩრდილის წყალობით, რომლითაც შესაძლებელი გახდა მანამდე უცნობი ელემენტის არსებობის დადგენა, მიიღო სახელი: სიტყვა რუბიდუსი ლათინურიდან ითარგმნება როგორც „ჟოლოსფერი, მუქი წითელი“.
1863 წელს ბუნსენმა პირველმა გამოყო ლითონის რუბიდიუმი მინერალური წყაროს წყლიდან დიდი რაოდენობით ხსნარის აორთქლებით, კალიუმის, ცეზიუმის და რუბიდიუმის მარილების გამოყოფით და ბოლოს ლითონის შემცირებით ჭვარტლის გამოყენებით. მოგვიანებით, ნ.ბეკეტოვმა მოახერხა რუბიდიუმის აღდგენა მისი ჰიდროქსიდიდან ალუმინის ფხვნილის გამოყენებით.
ელემენტის ფიზიკური მახასიათებელი
რუბიდიუმი მსუბუქი მეტალია, აქვსსიმკვრივე 1.53 გ/სმ3(ნულოვან ტემპერატურაზე). აყალიბებს კრისტალებს კუბური სხეულზე ორიენტირებული გისოსებით. რუბიდიუმი დნება მხოლოდ 39 °C ტემპერატურაზე, ანუ ოთახის ტემპერატურაზე მისი კონსისტენცია უკვე ახლოსაა პასტის. ლითონი დუღს 687 °C-ზე და მისი ორთქლი მომწვანო-ლურჯია.
რუბიდიუმი პარამაგნიტია. გამტარობის თვალსაზრისით, ის 8-ჯერ აღემატება ვერცხლისწყალს 0 ° C ტემპერატურაზე და თითქმის იმდენჯერ ჩამოუვარდება ვერცხლს. სხვა ტუტე ლითონების მსგავსად, რუბიდიუმს აქვს ძალიან დაბალი ფოტოელექტრული ეფექტის ბარიერი. მასში ფოტოდენის გასააქტიურებლად საკმარისია გრძელი ტალღის სიგრძის (ანუ დაბალი სიხშირის და ნაკლები ენერგიის მატარებელი) წითელი სინათლის სხივები. ამ მხრივ, მხოლოდ ცეზიუმი აღემატება მას მგრძნობელობით.
იზოტოპები
რუბიდიუმს აქვს ატომური წონა 85,468. ის ბუნებაში გვხვდება ორი იზოტოპის სახით, რომლებიც განსხვავდება ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობით: რუბიდიუმ-85 შეადგენს ყველაზე დიდ პროპორციას (72,2%), ხოლო გაცილებით მცირე რაოდენობა - 27,8% - რუბიდიუმი-87. მათი ატომების ბირთვები, 37 პროტონის გარდა, შეიცავს შესაბამისად 48 და 50 ნეიტრონს. მსუბუქი იზოტოპი სტაბილურია, ხოლო რუბიდიუმ-87-ს აქვს უზარმაზარი ნახევარგამოყოფის პერიოდი 49 მილიარდი წელი.
დღესდღეობით ხელოვნურად იქნა მიღებული ამ ქიმიური ელემენტის რამდენიმე ათეული რადიოაქტიური იზოტოპი: ულტრამსუბუქი რუბიდიუმ-71-დან ნეიტრონებით გადატვირთულ რუბიდიუმ-102-მდე. ხელოვნური იზოტოპების ნახევარგამოყოფის პერიოდი მერყეობს რამდენიმე თვიდან 30 ნანოწამამდე.
ძირითადი ქიმიური თვისებები
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ქიმიური ელემენტების სერიაში რუბიდიუმი (როგორიცაა ნატრიუმი, კალიუმი, ლითიუმი, ცეზიუმი და ფრანციუმი) მიეკუთვნება ტუტე ლითონებს. მათი ატომების ელექტრონული კონფიგურაციის თავისებურება, რომელიც განსაზღვრავს ქიმიურ თვისებებს, არის მხოლოდ ერთი ელექტრონის არსებობა გარე ენერგეტიკულ დონეზე. ეს ელექტრონი ადვილად ტოვებს ატომს და ლითონის იონი ამავე დროს იძენს პერიოდულ სისტემაში მის წინ მდებარე ინერტული ელემენტის ენერგიულად ხელსაყრელ ელექტრონულ კონფიგურაციას. რუბიდიუმისთვის ეს არის კრიპტონის კონფიგურაცია.
ამგვარად, რუბიდიუმს, ისევე როგორც სხვა ტუტე ლითონებს, აქვს გამოხატული შემცირების თვისებები და დაჟანგვის მდგომარეობა +1. ტუტე თვისებები უფრო გამოხატულია ატომური წონის მატებასთან ერთად, რადგან ატომის რადიუსიც იზრდება და, შესაბამისად, გარე ელექტრონსა და ბირთვს შორის კავშირი სუსტდება, რაც იწვევს ქიმიური აქტივობის ზრდას. ამრიგად, რუბიდიუმი უფრო აქტიურია ვიდრე ლითიუმი, ნატრიუმი და კალიუმი, ხოლო ცეზიუმი, თავის მხრივ, უფრო აქტიურია ვიდრე რუბიდიუმი.
რუბიდიუმის შესახებ ყოველივე ზემოაღნიშნულის შეჯამებით, ელემენტი შეიძლება გაანალიზდეს, როგორც ქვემოთ მოცემულ ილუსტრაციაში.
რუბიდიუმის მიერ წარმოქმნილი ნაერთები
ჰაერში ეს ლითონი, განსაკუთრებული რეაქტიულობის გამო, ძლიერად იჟანგება აალებასთან ერთად (ალი აქვს იისფერი-მოვარდისფრო შეფერილობა); რეაქციის დროს წარმოიქმნება სუპეროქსიდი და რუბიდიუმის პეროქსიდი, რომლებიც ავლენენ ძლიერი ჟანგვის აგენტების თვისებებს:
- Rb + O2 → RbO2.
- 2Rb + O2 →Rb2O2.
ოქსიდი წარმოიქმნება, თუ რეაქციაზე ჟანგბადის წვდომა შეზღუდულია:
- 4Rb + O2 → 2Rb2O.
ეს არის ყვითელი ნივთიერება, რომელიც რეაგირებს წყალთან, მჟავებთან და მჟავა ოქსიდებთან. პირველ შემთხვევაში წარმოიქმნება ერთ-ერთი უძლიერესი ტუტე - რუბიდიუმის ჰიდროქსიდი, დანარჩენში - მარილები, მაგალითად, რუბიდიუმის სულფატი Rb2SO4., რომელთა უმეტესობა ხსნადია.
კიდევ უფრო ძალადობრივად, რომელსაც თან ახლავს აფეთქება (რადგან ორივე რუბიდიუმი და გამოთავისუფლებული წყალბადი მყისიერად ანთებენ), ლითონი რეაგირებს წყალთან, რომელიც ქმნის რუბიდიუმის ჰიდროქსიდს, უკიდურესად აგრესიულ ნაერთს:
- 2Rb + 2H2O → 2RbOH +H2.
რუბიდიუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომელსაც ასევე შეუძლია პირდაპირ რეაგირება მოახდინოს ბევრ არამეტალთან - ფოსფორთან, წყალბადთან, ნახშირბადთან, სილიციუმთან და ჰალოგენებთან. რუბიდიუმის ჰალოიდები - RbF, RbCl, RbBr, RbI - ადვილად იხსნება წყალში და ზოგიერთ ორგანულ გამხსნელებში, როგორიცაა ეთანოლი ან ჭიანჭველა მჟავა. ლითონის ურთიერთქმედება გოგირდთან (გოგირდის ფხვნილთან შერევა) ხდება ფეთქებად და იწვევს სულფიდის წარმოქმნას.
ასევე არსებობს რუბიდიუმის ცუდად ხსნადი ნაერთები, როგორიცაა პექლორატი RbClO4, ისინი გამოიყენება ანალიტიკაში ამ ქიმიური ელემენტის დასადგენად.
ბუნებაში ყოფნა
რუბიდიუმი არ არის იშვიათი ელემენტი. იგი გვხვდება თითქმის ყველგან, შედისმრავალი მინერალისა და კლდის შემადგენლობა, ასევე შეიცავს ოკეანეში, მიწისქვეშა და მდინარის წყლებში. დედამიწის ქერქში რუბიდიუმის შემცველობა აღწევს სპილენძის, თუთიის და ნიკელის შემცველობის მთლიან მნიშვნელობას. თუმცა, ბევრი ბევრად უფრო იშვიათი ლითონისგან განსხვავებით, რუბიდიუმი უკიდურესად კვალი ელემენტია, მისი კონცენტრაცია კლდეში ძალიან დაბალია და არ ქმნის საკუთარ მინერალებს.
მინერალების შემადგენლობით რუბიდიუმი ყველგან თან ახლავს კალიუმს. რუბიდიუმის ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია გვხვდება ლეპიდოლიტებში, მინერალებში, რომლებიც ასევე ემსახურებიან ლითიუმის და ცეზიუმის წყაროს. ასე რომ, რუბიდიუმი ყოველთვის არის მცირე რაოდენობით, სადაც სხვა ტუტე ლითონები გვხვდება.
ცოტა რამ რუბიდიუმის გამოყენების შესახებ
მოკლე აღწერა ქიმ. რუბიდიუმის ელემენტს შეიძლება დაემატოს რამდენიმე სიტყვით ამ ლითონის და მისი ნაერთების გამოყენების სფეროების შესახებ.
რუბიდიუმი გამოიყენება ფოტოცელტების წარმოებაში, ლაზერულ ტექნოლოგიაში, არის რაკეტის ტექნოლოგიის ზოგიერთი სპეციალური შენადნობის ნაწილი. ქიმიურ მრეწველობაში რუბიდიუმის მარილები გამოიყენება მაღალი კატალიზური აქტივობის გამო. ერთ-ერთი ხელოვნური იზოტოპი, რუბიდიუმი-86, გამოიყენება გამა-სხივების ხარვეზის გამოვლენაში და, გარდა ამისა, ფარმაცევტულ ინდუსტრიაში წამლების სტერილიზაციისთვის.
კიდევ ერთი იზოტოპი, რუბიდიუმი-87, გამოიყენება გეოქრონოლოგიაში, სადაც იგი გამოიყენება უძველესი ქანების ასაკის დასადგენად მისი ძალიან გრძელი ნახევარგამოყოფის გამო (რუბიდიუმ-სტრონციუმის მეთოდი)..
თუ რამდენიმე ათწლეულიმიუხედავად იმისა, რომ ოდესღაც ითვლებოდა, რომ რუბიდიუმი არის ქიმიური ელემენტი, რომლის ფარგლები ნაკლებად სავარაუდოა, რომ გაფართოვდეს, ახლა ამ ლითონის ახალი პერსპექტივები ჩნდება, მაგალითად, კატალიზში, მაღალი ტემპერატურის ტურბინის ერთეულებში, სპეციალურ ოპტიკაში და სხვა სფეროებში. ასე რომ, რუბიდიუმი თამაშობს და გააგრძელებს მნიშვნელოვან როლს თანამედროვე ტექნოლოგიებში.
