Рубидий

РУБИДИЙ (от лат. rubidus-красный; rubidium) Rb, хим. элемент I гр. периодич. системы, ат. н. 37, ат. м. 85,4678; относится к щелочным металлам. В природе встречается в виде смеси стаб. изотопа ⁸⁵Rb (72,15%) и радиоактивного ⁸⁷Rb (27,85%; Т_1/2 4,8·10¹⁰лет, b-излучатель). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси 0,73·10^-28 м². Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 5s¹; степень ркисления +1; энергии ионизации Rb⁰ : Rb⁺ : Rb²⁺ 4,17719 эВ, 27,5 эВ; сродство к электрону 0,49 эВ; электроотрицательность по Полингу 0,8; работа выхода электрона 2,16 эВ; металлич. радиус 0,248 нм, ко-валентный радиус 0,216 нм, ионный радиус Rb⁺ 0,166 нм (координац. число 6), 0,186 нм (12).

Содержание Р. в земной коре 1,5·10^-2% по массе. Собств. минералов не образует, в природе находится в рассеянном состоянии. Встречается в виде примеси в минералах К (карналлите и сильвине) и в богатых К алюмосиликатах-лепидолите, циннвальдите, биотите, амазоните, петалите и др., а также в трифилине; присутствует в минералах Cs-поллу-ците и редком авогадрите; находится в минер. источниках, озерной, морской и подземных водах. Осн. пром. запасы Р. сконцентрированы в лепидолите (0,09-3% по массе в расчете на Rb₂O), циннвальдите (0,16-1,7%), поллуците (0,3-1,2%), карналлите (0,015-0,040% по массе в расчете на RbCl). Перспективные сырьевые источники Р.-нефелиновые руды (0,02-0,03% по массе Rb₂O), биотит (0,06-0,4%), флогопит (0,04-0,2%) и нек-рые др. слюды и слюдяные хвосты, получаемые на обогатит. фабриках при разработке берилловых и флюоритовых месторождений, а также прир. высокоминерализов. воды.

Свойства. Р.-мягкий серебристо-белый металл, при обычной т-ре имеет почти пастообразную консистенцию, пары окрашены в зеленовато-синий цвет. Кристаллизуется в объемноцентрир. кубич. решетке, а — 0,570 нм, z = 2, пространств. группа Iт3т. Т.пл. 39,32 °С, т. кип. 687,2 °С; плотн. 1,532 г/см³ (0°С), 1,4718 г/см³ (687,2 °С); 31,1 Дж/(моль·К); 2,19 кДж/моль, 70 кДж/моль, 80,9 кДж/моль; 76,8 Дж/(моль·К); ур-ния температурной зависимости давления пара: lgp (ммрт.ст.) = — 4296/Т+ 6,619 — - 0,8541g Т+ 2863Т (100-312 К), lgp (ммрт.ст.) = = -4006/Т+ 6,154 - 0,309 lgT(312-955 К); теплопроводность [Вт/(м·К)] 35,6 (293 К), 31,41 (323 К), 34,35 (493 К); температурный коэф. линейного расширения 9·10^-5K^-1 (273-303 К); r (мкОм·м) 0,1125 (273 К), 0,1351 (312 К, твердый), 0,2153 (312 К, жидкий), 0,2906 (400 К), 0,4762 (600 К), температурный коэф. r 4,7·10^-3 К^-1 (273-293 К) при плавлении возрастает в 1,6 раза; уд. магн. восприимчивость + 0,198·10^-9 (303-373 К); g 92,63 мН/м (313 К); давление истечения 0,78 МПа (295 К); h (мПа·с) 6,43 (312,47 K), 4,37 (400 К), 1,69 (900 К). Твердость по Моосу 0,3; модуль упругости 2,35 ГПа; сжимаемость 40,5·10^-11 Па^-1.

Р. обладает высокой реакц. способностью. Стандартный электродный потенциал —2,925 В. В О₂ и на воздухе мгновенно окисляется с воспламенением, образуя надпероксид RbO₂ с примесью пероксида Rb₂O₂. При ограниченном доступе О₂ окисляется до оксида Rb₂O. С водой реагирует обычно со взрывом с образованием гидроксида RbOH и выделением Н₂. Взаимод. с сухим Н₂ при нагр. под давлением 5-10 МПа в присут. катализатора с образованием гидрида RbH. Непосредственно соединяется с галогенами, давая рубидия галогениды. Образование сульфида Rb₂S при растирании Р. с порошком S сопровождается взрывом. При сплавлении Р. в вакууме с Se и Те получают соотв. селенид Rb₂Se и теллурид Rb₂Te. С N₂ в обычных условиях не взаимод., с жидким N₂ в электрич. разряде между электродами, изготовленными из Р., образует нитрид Rb₃N. P. раств. в жидком NH₃, алкиламинах и нек-рых полиэфирах, давая синие р-ры, содержащие сольватир. электроны и обладающие электронной проводимостью. С сухим газообразным NH₃ P. при 200-300 ^РС образует амид RbNH₂, с красным P при 400-430 °С-фосфид Rb₂P₅, с порошком графита при 200-350 °С- карбид C₈Rb, а при более высоких T-pax-C₂₄Rb, с ацетиленом - ацетиленид Rb₂C₂, с Si и Ge в атмосфере Аг при 600 °С-соотв. силицид RbSi и германид RbGe. P. взаимод. с СО₂, ССl₄ и СНСl₃ со взрывом, выше 300 °С разрушает стекло, восстанавливая SiO₂ и силикаты до Si. P. реагирует со всеми к-тами, в т. ч. с орг., с образованием соответствующих солей, со спиртами дает алкоголяты. Св-ва соединений Р. представлены в таблице.

Р. образует сплавы со щелочными металлами, состоящие из твердых р-ров (с К и Cs), расслаивающихся компонентов (с Li) или содержащие эвтектич. смеси (с Na). Интерме-таллиды существуют в системах Р. со мн. металлами-Аu, Hg, Cd, Ga, In, Sn, Pb, Bi и др., исключая тугоплавкие металлы.

Получение. Р. извлекают при переработке минер. сырья на др. ценные компоненты. Получаемые концентраты Р. содержат также соед. К (в превосходящем кол-ве) и Cs. Далее проводят хим. обогащение концентрата с получением техн. соединений Р. и очистку последних от примесей соед. К и Cs.

Большую часть Р. получают при переработке лепидолита на соед. Li. P. осаждают из маточных р-ров (после выделения Li₂CO₃ или LiOH) в виде смеси алюморубидиевых, алюмокалиевых и алюмоцезиевых квасцов общей ф-лы MAl(SO₄)₂· 12H₂O. Смесь разделяют методом фракционир. кристаллизации. Др. источник Р.-отработанный электролит, получающийся при переработке карналлита на Mg. Из него Р. выделяют сорбцией на осадках ферроцианидов Fe или Ni; далее ферроцианиды прокаливают и получают Rb₂CO₃ с примесями К и Cs. Более эффективна сорбция на гранулир. ферроцианидах в хроматографич. колонках с послед. элюированием водным р-ром NH₄C1. При переработке поллуцита на соед. цезия Р. извлекают из маточных р-ров после осаждения Cs₃[Sb₂Cl₉]. Возможно извлечение Р. из технол. р-ров переработки нефелина на глинозем.

Перспективен метод извлечения Р. ионообменной хроматографией на синтетич. смолах и неорг. ионитах (кли-ноптилолит, глауконит, фосфаты Zr), а также экстракцией производными фенола [4-втор-бутил-2-(a-метилбензил)фе-нол, алкилфенолы С₇—С₉ и др.]. Для получения соединений Р. высокой чистоты используют его полигалогениды.

Металлический Р. получают в осн. восстановлением RbHal магнием или кальцием (600-800 °С, ~ 0,1 Па) с послед, очисткой от примесей ректификацией и вакуумной дистилляцией. Можно получить Р. электрохим. способом из расплава RbHal на жидком свинцовом катоде, из образовавшегося свинцово-рубидиевого сплава Р. выделяют дистилляцией в вакууме. В небольших кол-вах Р. получают восстановлением Rb₂CrO₄ порошком Zr или Si, а Р. высокой чистоты-путем медленного термич. разложения RbN₃ в вакууме (менее 0,1 Па) при 390-395 °С.

Определение. Качественно Р. обнаруживают по очень яркой спектральной линии 780,023 нм, в отсутствие К и Cs-также по образованию RbClO₄, Rb₂[PtCl₆], Rb₂[SnI₆], RbOC₆H₂(NO₂)₃. Количественно Р. определяют в осн. методами фотометрии пламени или атомно-абсорбц. спектроскопии по резонансным линиям 780,023 и 794,760 нм. Применяют также радиохим. метод изотопного разбавления и нейтронно-активационный. Хим. методы количеств. определения Р. требуют предварит. удаления К и Cs. В отсутствие К и Cs Р. определяют гравиметрически в форме RbCl0₄, Rb₂[PtCl₆], Rb[B(C₆H₅)₄], а также титриметри-чески.

Применение. Металлический Р.-компонент материала катодов для фотоэлементов и фотоэлектрич. умножителей, геттер в вакуумных лампах, входит в состав смазочных композиций, используемых в реактивной и космич. технике, применяется в гидридных топливных элементах, катализатор. Пары Р. используют в разрядных электрич. трубках, лампах низкого давления - источниках резонансного излучения, в чувствит. магнитометрах, стандартах частоты и времени. Перспективно использование Р. в качестве ме-таллич. теплоносителя и рабочей среды в ядерных реакторах и турбоэлектрич. генераторных установках. Соединения Р.-компоненты спец. стекол и керамики, Rb₂O входит в состав сложных фотокатодов.

Мировое произ-во Р. и его соед. (без СНГ) ок. 450 кг/год (1979).

Р. опасен в обращении, хранят его в ампулах из стекла пирекс в атмосфере Аr или в стальных герметичных сосудах под слоем обезвоженного масла (вазелинового, парафинового). Утилизируют Р. обработкой остатков металла пен-танолом.

Р. открыли в 1861 Р. Бунзен и Г. Кирхгоф.

Лит.: Коган Б. И., Названова В. А., Солодов H. А., Рубидий и цезий, М., 1971; Плющев В. Е., Степин Б. Д., Аналитическая химия рубидия и цезия, М., 1975. См. также лит. при ст. Литий. Л. И. Покровская.