Rubiđi

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Rubiđi
KryptonRubiđiStronti
K
  Lattice body centered cubic.svg
 
37
Rb
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Rb
Cs
Bảng tiêu chuẩn
Hình dạng
Xám trắng
Tính chất chung
Tên, Ký hiệu, Số Rubiđi, Rb, 37
Phiên âm /rʉˈbɪdiəm/ roo-BID-ee-əm
Phân loại Kim loại kiềm
Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp 15, s
Khối lượng nguyên tử 85,4678(3)
Cấu hình electron [Kr] 5s1
Số electron trên vỏ điện tử 2, 8, 18, 8, 1
Electron shell 037 Rubidium.svg
Tính chất vật lý
Màu Xám trắng
Trạng thái vật chất Chất rắn
Mật độ gần nhiệt độ phòng 1,532 g·cm−3
Mật độ ở thể lỏng khi đạt nhiệt độ nóng chảy 1,46 g·cm−3
Nhiệt độ nóng chảy 312,46 K, 39,31 °C, 102,76 °F
Nhiệt độ sôi 961 K, 688 °C, 1270 °F
Điểm tới hạn (Ngoại suy) 2093 K, 16 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy 2,19 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 75,77 kJ·mol−1
Nhiệt dung 31,060 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 434 486 552 641 769 958
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa 1
(Bazơ mạnh)
Độ âm điện 0,82 (thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 403 kJ·mol−1
Thứ hai: 2632,1 kJ·mol−1
Thứ ba: 3859,4 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị 248 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 220±9 pm
Bán kính van der Waals 303 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm khối
Trạng thái trật tự từ Thuận từ[1]
Điện trở suất (20 °C) 128 n Ω·m
Độ dẫn nhiệt 58,2 W·m−1·K−1
Tốc độ truyền âm thanh (thanh mỏng; 20 °C) 1300 m·s−1
Mô đun Young 2,4 GPa
Mô đun nén 2,5 GPa
Độ cứng theo thang Mohs 0,3
Độ cứng theo thang Brinell 0,216 MPa
Số đăng ký CAS 7440-17-7
Đồng vị ổn định nhất
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
83Rb Tổng hợp 86,2 ngày ε - 83Kr
γ 0.52, 0.53,
0.55
-
84Rb Tổng hợp 32,9 ngày ε - 84Kr
β+ 1.66, 0.78 84Kr
γ 0.881 -
β 0.892 84Sr
85Rb 72.168% 85Rb ổn định với 48 nơtron
86Rb Tổng hợp 18,65 ngày β 1.775 86Sr
γ 1.0767 -
87Rb 27.835% 4,88×1010 năm β 0.283 87Sr

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. Rb87, một đồng vị nguồn gốc tự nhiên, có tính phóng xạ (một chút). 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 ôxi hóa trong không khí.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Rubidi (từ tiếng Latinh rubidus, đỏ thẫm) được Robert BunsenGustav Kirchhoff phát hiện năm 1861 trong khoáng vật lepidolit bằng cách sử dụng phương pháp phân tích quang phổ. Tuy nhiên, nguyên tố này chỉ có các ứng dụng công nghiệp tối thiểu cho tới tận thập niên 1920. Về mặt lịch sử, sử dụng quan trọng nhất của rubidi là trong nghiên cứu và phát triển (R&D), chủ yếu là trong các ứng dụng hóa học và điện học.

Đặc trưng[sửa | sửa mã nguồn]

Rubiđi Hóa lỏng trên tay người.

Rubidi là nguyên tố có độ âm điện đứng hàng thứ hai trong số các kim loại kiềm ổn định (sau xêzi, do franxi là nguyên tố phóng xạ) và nó bị hóa lỏng ở nhiệt độ 39,3 °C (102,7 °F). Giống như các nguyên tố nhóm 1 khác, kim loại này phản ứng dữ dội với nước để sinh ra hiđrô. Giống như kalixêzi, phản ứng này tỏa nhiệt rất dữ dội, đủ để kích cháy hiđrô mới sinh ra. Người ta cũng thông báo rằng rubidi bị kích cháy tự phát trong không khí. Giống như các kim loại kiềm khác, nó tạo ra các hỗn hống với thủy ngân và có thể tạo ra các hợp kim với vàng, xêzi, natrikali. Nguyên tố này tạo ra màu tím ánh đỏ cho ngọn lửa, vì thế mà có tên gọi của nó.

Sử dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Các sử dụng hiện tại hay tiềm năng của rubidi là:

  • Trong ngưng tụ Bose-Einstein.
  • Chất lưu hoạt động trong các tua bin hơi.
  • Chất thu khí trong các ống chân không.
  • Thành phần của tế bào quang điện.
  • Thành phần cộng hưởng trong các đồng hồ nguyên tử.
  • Thành phần trong một vài loại thủy tinh đặc biệt.
  • Sản xuất superoxit bằng cách đốt cháy trong ôxy.
  • Trong nghiên cứu các kênh ion kali trong sinh học.
  • Hơi rubidi được sử dụng làm từ kế nguyên tử. Rb87 hiện tại được sử dụng, cùng các kim loại kiềm khác, trong phát triển một dạng từ kế là SERF (spin-exchange relaxation-free: trao đổi spin hồi phục tự do) [1].

Rubidi rất dễ bị ion hóa, vì thế nó được xem xét để sử dụng trong các động cơ ion cho tàu vũ trụ (nhưng xêzi và xenon có hiệu quả cao hơn cho mục đích này).

Các hợp chất của rubidi đôi khi cũng được sử dụng trong pháo hoa để tạo cho nó màu tím.

RbAg4I5 có độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng là cao nhất trong số các tinh thể ion đã biết. Thuộc tính này có thể là hữu ích trong các loại pin màng mỏng và trong các ứng dụng điện khác.

Rubidi cũng được xem xét để sử dụng trong các máy phát điện dựa trên hiện tượng nhiệt điện sử dụng nguyên lý từ thủy động lực học, trong đó các ion rubidi được tạo ra bằng cách đốt nóng ở nhiệt độ cao và cho di chuyển qua từ trường. Các ion này dẫn điện và đóng vai trò tương tự như của phần ứng điện trong máy phát điện, vì thế sinh ra dòng điện.

Rubidi, cụ thể là Rb87, trong dạng hơi, là một trong các dạng nguyên tử được sử dụng rộng rãi nhất trong làm mát laserngưng tụ Bose-Einstein. Các đặc trưng mong muốn của nó cho các ứng dụng này bao gồm khả năng sẵn có để dùng của ánh sáng diod laser không đắt tiền ở bước sóng thích hợp cũng như nhiệt độ vừa phải cần phải có để thu được các 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 [2], các tế bào He3 phân cực spin đang trở thành phổ biến cho các phép đo sự phân cực nơtron cũng như để sản xuất các chùm nơtron phân cực cho các mục đích khác [3].

Phổ biến[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên tố này được coi là đứng thứ 16 trong số các nguyên tố phổ biến nhất trong lớp vỏ Trái Đất. Trong tự nhiên, nó có mặt trong các khoáng vật như leucit, pollucitzinnwaldit, trong đó có chứa tới 1% ôxít của nó. Lepidolit chứa khoảng 1,5% rubidi và đây là nguồn thương mại của nguyên tố này. Một số khoáng vật của kaliclorua kali cũng chứa rubidi với khối lượng đáng kể về mặt thương mại. Một trong các nguồn đáng chú ý là trong các trầm tích của pollucit tại hồ Bernic, Manitoba. Rubidi kim loại có thể tạo ra nhờ khử clorua rubidi bằng canxi hay bằng một vài phương pháp khác. Rubidi tạo ra ít nhất là 4 ôxít, bao gồm: Rb2O, Rb2O2, Rb2O3, RbO2. Năm 1997, giá thành của kim loại này ở lượng nhỏ là khoảng 25 USD/gam.

Đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

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). Hỗn hợp thông thường của rubidi có tính phóng xạ nhẹ, đủ để làm mờ các cuộn phim trong khoảng thời gian 30-60 ngày.

Rb87chu kỳ bán rã là 4,88×1010 năm. 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 plagiocla, 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 hóa gia tăng của đá. Các tỷ lệ cao (10 hay hơn thế) có trong pegmatit. 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.

Các hợp chất phổ biến nhất của rubidi là RbCl, RbFRb2SO4.

Cảnh báo[sửa | sửa mã nguồn]

Rubidi phản ứng mạnh với nước và có thể gây cháy. Để đảm bảo an toàn và độ tinh khiết của nó, rubidi cần được bảo quản trong dầu khoáng khô, trong chân không hay trong môi trường của các khí trơ.

Sinh học[sửa | sửa mã nguồn]

Rubidi, tương tự như natri và kali, gần như luôn luôn có trạng thái ôxi hóa +1. Cơ thể người có xu hướng coi các ion Rb+ như là các ion kali, và vì thế tích lũy rubidi trong chất điện giải của cơ thể. Các ion rubidi nói chung là không độc hại và tương đối nhanh chóng bị loại bỏ trong mồ hôi hay nước tiểu. Tuy nhiên, một lượng dư thừa rubidi có thể gây nguy hiểm.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]