Степень окисления рубидия (rb), формула и примеры

Рубидий – металл, имя которого напоминает название драгоценного камня рубин. Минерал красный. Это оправдывает его имя, переводимое как «алый».

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Рубидий же серебристо-серый. В чем подвох? В истории обнаружения металла. Его выделили из минерала лепидолита.

Степень окисления рубидия (rb), формула и примеры

Разложив камень по составным, химики «потеряли» 2,5% массы. Сначала, списали на испарившуюся при реакциях воду.

Потом, решили провести спектральный анализ. Обнаружилась линия темно-красного цвета.

Известные науки элементы такой не обладали. Так, в 1863-ем году и был открыт металл рубидий. Что человечеству удалось узнать о нем за полтора минувших столетия, расскажем далее.

Химические и физические свойства рубидия

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Формула n-го члена геометрической прогрессии

Оценим за полчаса!

Рубидий металлический образует кристаллы. Они напоминают кубы. Характерный для металлов блеск просматривается лишь на срезе агрегатов.

Разрезать их не проблема,  — материал мягкий, словно сыр. Это особенность большинства щелочных металлов, к коим относится и рубидий. Формула его характеризуется одним электроном на внешнем уровне.

Всего их 5. Неудивительно, что элемент является мощным восстановителем, активен в химическом плане. Отдаленный от ядра электрон легко замещается.

Так образуются все виды солей, к примеру, хлорид рубидия. Как и остальные соединения, он легко растворим в воде.

В природе выявлено два изотопа 37-го элемента таблицы Менделеева. 85-ый атом рубидия стабилен, а вот 87-ой – радиоактивен, хоть и слабо.

После полного распада 87-ой изотоп преобразуется в стабильную разновидность стронция. В искусственных условиях элемент рубидий дал 20 изотопов.

Все радиоактивные. Номера изотопов равны их атомной массе. Если она меньше 85-ти, испускаются лучи бета+. 

Такой рубидий, зачастую,  распадается за несколько минут, а порой, и секунд. Наиболее устойчив 81-ый изотоп.

Его полураспад составляет 4 часа. После, выделяется криптон. Это газ, тоже радиоактивный.

Степень окисления рубидия (rb), формула и примеры

Если металл входит в соединения с другими, то всегда одновалентен, то есть образует лишь одну химическую связь с другим атомом.

Степень окисления при этом равна +1. Оксид рубидия образуется лишь в условиях нехватки кислорода.

Если же его достаточно, идет бурная реакция, итогом которой становится пероксид и надпероксид 37-го элемента.

В кислородной среде щелочной металл рубидий загорается. В этом и заключается буйство реакции.

Еще опаснее сочетание с водой. Происходит взрыв. Осторожничать приходится и с карбидом рубидия.

Химический элемент в веществе способен самовоспламениться в углекислой среде. В воде соединение, как и чистый металл, взрывается.

Рубидий, при этом, сгорает. Остается лишь углерод. Он выделяется в виде угля. Так что, это один из способов добычи топлива.

Применение рубидия

Первое применение элементу нашла природа. Она заложила 1 миллиграмм металла в организм каждого человека.

Рубидий есть в костях, легких, головном мозге, женских яичниках, крови. 37-ой элемент выполняет роль антиаллергена, оказывает противовоспалительное действие, слегка затормаживает, успокаивая нервы.

В крови рубидий, цвет спектральной черты которого сливается с тоном эритроцитов, борется со свободными радикалами.

Металл снижает и действие окислителей. Благодаря этому, клетки крови живут дольше и лучше функционируют. Повышается иммунитет, уровень гемоглобина.

Медики прописывают препараты рубидия в качестве болеутоляющих и снотворных.

Кроме этого, 37-ой элемент получают эпилептики. Врачи рассчитывают на тормозящее нервные импульсы действие препарата.

Рубидий выводится из организма вместе с мочой. Поэтому, требуется восполнение. Суточная норма потребления элемента – 1-2 миллиграмма.

Получить их можно, употребляя бобовые, злаки, орехи, белые грибы, почти все фрукты и ягоды, особенно, черную смородину.

Вне организма рубидий присутствует в телевизионных трубках, устройствах, воспроизводящих оптические фонограммы и в фотокатодах.

Причина – фотоэффект. На него 37-ой элемент способен благодаря быстрой потере электронов под действием света.

Аналогично поведение цезия. Рубидий соперничает с ним за место на рынке фотоэлементов.

Фторид рубидия, как и прочие соли элемента, закладывают в топливные элементы. Соединения 37-го металла служит в них электролитом.

Электролитом является, так же, гидроксид рубидия. Он рекомендован для низкотемпературных химически источников тока.

Убыстрить его течение 37-ой элемент способен в качестве добавки к раствору гидроксида калия.

В роли катализатора выступает уже карбонат рубидия. Его закупают для производства синтетической нефти. Ее называют синтолом.

Специальные катализаторы с рубидием запатентованы для синтеза высших спиртов, стирола и бутадеина.

Степень окисления рубидия (rb), формула и примеры

Нитрат рубидия признан средством для калибровки калориметров. Это приборы, замеряющие количество теплоты.

Техника засекает и ее выделение, и поглощение при различных химических, физических, биологических процессах.

Не обходится без рубидия и атомная промышленность. 37-ой элемент числится в составе металлических теплоносителей.

Они заключены в ядерных реакторах. Есть рубидий и в вакуумных радиолампах. Металл формирует положительные ионы на их нитях накаливания.

В космической отрасли металлический рубидий входит в состав смесей для смазки. Обнаружить 37-ой элемент можно даже в термометрах.

Читайте также:  Формулы периметра прямоугольного треугольника

Речь не о ртутных образцах, а о моделях для измерения повышенных температур до 400-от градусов Цельсия. В таких термометрах находится смесь хлоридов меди и рубидия.

Электронная отрасль использует пары щелочного металла. С ними, в частности, связано изготовление высокочувствительных магнитометров. Ими пользуются при космических исследованиях и геофизических изыскания.

Добыча рубидия

Рубидий – рассеянный элемент. Это усложняет разработку солидных запасов. По распространенности в земной коре металл занимает 20-е место.

Однако, у него нет собственных минералов и руд, то есть пород, в которых рубидий является основой.

В том же лепидолите, из которого элемент когда-то выделили, он присутствует лишь в качестве примеси.

Искать рубидий приходится попутно с другими щелочными металлами. Можно использовать и морскую воду. В ней растворены соли 37-го элемента. Но, пока, этот ресурс не разрабатывается.

Промышленное получение рубидия – это выделение из электролита, оставшегося после производства магния. Его добывают из карналлита.

Остается осадок из ферроцианидов, железа и никеля. Рубидий скрыт в первых. Ферроцианиды прокаливают, получая карбонат 37-го металла. Он загрязнен цезием и калием. Остается провести очистку.

Степень окисления рубидия (rb), формула и примеры

Немало рубидия извлекают на производстве лития. После его выделения, 37-ой элемент осаждают из маточных растворов.

Итог операции – алюморубидиевые квасцы. После их многократной перекристаллизации удается разделить  составляющие.

Поскольку с 50-ых годов прошлого века производство лития резко увеличилось, увеличилось и предложение на рубидий.

Он перестал быть дорогостоящим дефицитом. Узнаем, во сколько оценивают металл современники.

Цена рубидия

В России рубидий производят на Заводе редких металлов. Предприятие находится в Новосибирской области, реализует упаковки по 30 граммов и 1-му килограмму.

За последний объем придется выложить около 400 000 рублей. Частные продавцы предлагают рубидий, разделенный по граммам.

За один просят, как правило, 5-6 долларов США. Вот и посчитайте. При этом, раньше цены на 37-ой элемент были еще выше.

Но, рекордсменом рубидий, все же, не являлся. Передовик – калифорний. Это самый редкий и самый дорогой металл.

Стоимость грамма превышает 6 000 000 долларов. В сравнении с этим ценником, запросы поставщиков за рубидий кажутся незначительными.

Кстати, кроме Новосибирского завода 37-ым элементом торгует и Сервермед из Мурманской области.

Источник: https://tvoi-uvelirr.ru/rubidij-metall-svojstva-rubidiya-primenenie-rubidiya/

Рубидий

Рубидий – (Rubidium) Rb, химический элемент 1-й (Ia) группы Периодической системы. Щелочной элемент. Атомный номер 37, относительная атомная масса 85,4678.

В природе встречается в виде смеси стабильного изотопа 85Rb (72,15%) и радиоактивного изотопа 87Rb (27,86%) с периодом полураспада 4,8.1010 лет.

Искусственно получено еще 26 радиоактивных изотопов рубидия с массовыми числами от 75 до 102 и периодами полураспада от 37 мс (рубидий-102) до 86 дней (рубидий-83).

  • Атомный номер — 37
  • Атомная масса — 85,468
  • Плотность, кг/м³ — 1530
  • Температура плавления, °С — 38,9
  • Теплоемкость, кДж/(кг·°С) — 0,335
  • Электроотрицательность — 0,8
  • Ковалентный радиус, Å — 2,16
  • 1-й ионизац. потенциал, эв — 4,18
  • Степень окисления +1.

Рубидий был открыт в 1861 немецкими учеными Робертом Бунзеном и Густавом Кирхгоффом и стал одним из первых элементов, открытых методом спектроскопии, который был изобретен Бунзеном и Кирхгоффом в 1859.

Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф добыли 150 кг лепидолита и получили несколько грамм солей рубидия для анализов, таким образом, они обнаружили новый элемент.

Название элемента отражает цвет наиболее яркой линии в его спектре.

Распространение рубидия в природе

Степень окисления рубидия (rb), формула и примерыРубидий — типичный рассеянный элемент. Несмотря на сравнительно высокое содержание в земной коре (кларк) 1,5·10-2% по массе, то есть больше, чем у Cu, Pb, Zn и многих других металлов, Рубидий не образует собственных минералов и преимущественно входит как изоморфная примесь в минералы калия и цезия (сильвин, карналлит, микроклин, Rb-мусковит и т. д.). Рубидий, подобно калию, содержится в кислых изверженных породах (гранитоидах) и особенно в пегматитах (до 1-3% Рубидий). В ультраосновных и основных породах Рубидий мало (2·10-4 и 4,5·10-3% соответственно). Воды морей и океанов содержат от 1,0·10-5 до 2,1·10-5% Рубидия. Соли Рубидия входят в состав вод многих минеральных источников.

Наиболее богаты Рубидием так называемых минералы-концентраторы: лепидолит, циннвалъдит, поллуцит.

Физические свойства Рубидия. Рубидий образует серебристо-белые мягкие кристаллы, имеющие на свежем срезе металлический блеск. Твердость по Бринеллю 0,2 Мн/м2 (0,02 кгс/мм2). Кристаллическая решетка Рубидия кубическая объемно-центрированная, а=5,70Å (0 °С). Атомный радиус 2,48 Å, радиус иона Rb+ 1,49 Å.

Плотность 1,525 г/см3 (0 °С), tпл 38,9 °С, tкип 703 °С.

Удельная теплоемкость 335,2 дж/(кг·К) [0,08 кал/(г·°С)], термический коэффициент линейного расширения 9,0·10-5 град-1 (0-38 °С), модуль упругости 2,4 Гн/м2 (240 кгс/мм2), удельное объемное электрическое сопротивление 11,29·10-6 ом·см (20 °С); Рубидий парамагнитен.

Химические свойства Рубидия. Атом Rb легко отдает единственный электрон внешней оболочки (ее конфигурация 5s1). Электроотрицательность Рубидий 0,89, первый потенциал ионизации 4,176 эв. Во всех химических соединениях Рубидий одновалентен (степень окисления +1). Химическая активность Рубидия очень высока.

С кислородом соединяется бурно, давая пероксид Rb2O2 и надпероксид RbO2 (при недостатке кислорода образуется оксид Rb2O). С водой Рубидий реагирует со взрывом, причем выделяется водород и образуется раствор гидрооксида Рубидия, RbOH. По свойствам RbOH сильно напоминает гидрооксид калия КОН.

Со многими неметаллами Рубидий соединяется непосредственно; бурно взаимодействует с большинством кислот. Почти все соли Рубидия хорошо растворимы в воде.

Мало растворимы перхлорат RbClO4, хлороплатинат Rb2[PtCl5] и некоторые другие; они используются для аналитического определения Rb наряду с методом пламенной фотометрии, основанным на свойстве паров Rb и его соединений окрашивать пламя в ярко-красный цвет.

Получение Рубидия. Соли Rb получают как побочный продукт в производстве солей Li, Mg и К. Металлический Рубидий получают восстановлением в вакууме RbCl при 700-800 °С кальцием. Вследствие высокой реакционной способности Рубидий хранят в металлических сосудах под слоем парафинового масла или в запаянных стеклянных ампулах в инертной атмосфере.

Применение Рубидия. Применяют Рубидий главным образом в производстве катодов для фотоэлементов; добавляют также в газоразрядные аргоновые и неоновые трубки для усиления интенсивности свечения. Иногда Рубидий вводят в специальные сплавы (геттеры). Соли Рубидия используют как катализаторы в органических синтезе.

Месторождения рубидия в России

Для цезия и рубидия пегматиты и сейчас остаются единственным сырьевым источником, имеющим промышленное значение. Пегматитовые месторождения олова известны в Восточной Сибири России и расположены в докембрийских комплексах. Руды обычно комплексные, разрабатываются на олово, тантал, ниобий, скандий, рубидий, частично на вольфрам и висмут.

В поллуцитовых рудах месторождение Васин-Мыльк, расположенного в Ловозерском районе, содержатся крупные запасы рубидия и цезия. Важнейшим и крупнейшим источником рубидия, цезия, стронция и редких земель являются хибинские апатито-нефелиновые руды.

Лепидолит — минерал группы слюд, являющийся вторичным источником лития. Является одним из основных источников редких щелочных металлов, рубидия и цезия.

Госбалансом учитывается Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей, в котором рубидий является попутным полезным ископаемым. В солях рубидий связан с карналлитовой толщей.

Содержание оксида рубидия в рудах колеблется от 0 до 120 г/т, среднее – 90 г/т. Массовая доля рубидия в руде и обогащённом карналлите составляет соответственно 0,0104% и 0,013%.

Балансовые запасы оксида рубидия (Rb2О) ВКМКС учитываются по Палашерскому и Остальная Площадь участкам, забалансовые – по Усть-Яйвинскому участку.

Балансовые запасы рубидия, содержащегося в карналлитовых рудах Березниковского, Быгельско-Троицкого, Соликамского и Ново-Соликамского участков, утратили промышленное значение и были списаны.

Причиной списания послужила экономическая нецелесообразность извлечения рубидия.

Запасы рубидия не осваиваются из-за наличия более эффективных сырьевых источников (поллуцитовых концентратов), технология переработки которых более рентабельна.

Мировые запасы рубидия

Степень окисления рубидия (rb), формула и примерыСодержание рубидия в земной коре составляет 7,8·10−3%. Это примерно равно содержанию никеля, меди и цинка. По распространенности в земной коре рубидий находится примерно на 20-м месте, однако в природе он находится в рассеянном состоянии, рубидий — типичный рассеянный элемент. Собственные минералы рубидия неизвестны. Рубидий встречается вместе с другими щелочными элементами, он всегда сопутствует калию. Обнаружен в очень многих горных породах и минералах, найденных, в частности, в Северной Америке, Южной Африке и России, но его концентрация там крайне низка. Только лепидолиты содержат несколько больше рубидия, иногда 0,2 %, а изредка и до 1—3 % (в пересчете на Rb2О).

Соли рубидия растворены в воде морей, океанов и озер. Концентрация их и здесь очень невелика, в среднем порядка 100 мкг/л. В отдельных случаях содержание рубидия в воде выше: в Одесских лиманах оно оказалось равным 670 мкг/л, а в Каспийском море — 5700 мкг/л. Повышенное содержание рубидия обнаружено и в некоторых минеральных источниках Бразилии.

Из морской воды рубидий перешел в калийные соляные отложения, главным образом, в карналлиты. В страссфуртских и соликамских карналлитах содержание рубидия колеблется в пределах от 0,037 до 0,15 %. Минерал карналлит — сложное химическое соединение, образованное хлоридами калия и магния с водой; его формула KCl·MgCl2·6H2O.

Рубидий дает соль аналогичного состава RbCl·MgCl2·6H2O, причём обе соли — калиевая и рубидиевая — имеют одинаковое строение и образуют непрерывный ряд твёрдых растворов, кристаллизуясь совместно. Карналлит хорошо растворим в воде, потому вскрытие минерала не составляет большого труда.

Сейчас разработаны и описаны в литературе рациональные и экономичные методы извлечения рубидия из карналлита, попутно с другими элементами.

Получение рубидия

Далеко не все изотопы можно получать в атомных реакторах по ядерным реакциям с участием нейтронов. Многие радионуклиды синтезируют на ускорителях протонов и тяжелых ионов, например, на циклотронах.

На циклотронах реализован комплекс по производству радиоактивных изотопов йода-123, фтора-18, углерода-11, азота-13, кислорода-15, рубидия-81, галлия-67, индия-111, таллия-201 и радиофармпрепаратов (РФП) на их основе.

Как известно, Кольский полуостров богат месторождениями редких металлов. В частности, здесь расположено Вороньетундровское месторождение — наиболее перспективное российское месторождение цезиевого минерала поллуцита. Кроме того, добываемый совместно с апатитовым, нефелиновый концентрат содержит достаточно высокую концентрацию рубидия (около 0.014 мас. %).

Примерно 40 лет назад в связи с намечавшимся использованием редких щелочных металлов (прежде всего цезия) в ионных ракетных двигателях возникла необходимость разработки технологии и организации промышленного производства высокочистых рубидия и цезия. По инициативе академика И.В.

Тананаева необходимые исследования были поставлены в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского филиала Академии Наук.

  1. Принципиально возможны две стратегии получения высокочистых металлов:
  2. — получение высокочистых соединений из различных видов природного сырья и их дальнейшая переработка на высокочистые металлы;
  3. — получение черновых металлов (сплавов) с их последующим разделением на индивидуальные металлы и их доочисткой.

Поллуцит представляет собой гидратированный алюмосиликат цезия, содержащий до 36,77 и 0,72 мас. % цезия и рубидия соответственно. Цеолитная структура поллуцита определяет наличие в нем воды, которая не может быть удалена полностью даже при длительной высокотемпературной (800-850о) вакуумной прокалке.

Сопутствующими минералами, как правило, являются другие алюмосиликаты (прежде всего анальцим), лепидолит, танталит, другие минералы. Поллуцитсодержащие руды часто образуют крупные рудные тела, легко обогащаемые методом ручной разборки с получением богатых концентратов.

Содержание в них оксида цезия составляет ≥ 26, оксида рубидия до 1,7 мас. % (повышенное содержание рубидия связано с присутствием в концентрате лепидолита).

Читайте также:  Век медный, бронзовый, железный для химии

Однако для основной части Вороньетундровского и других месторождений России характерны мелко вкрапленные руды, для которых разработаны методы механического и химического обогащения. При химическом обогащении цезий извлекается не в виде поллуцита, а в виде солевых концентратов.

Для переработки поллуцита на химические соединения предложен ряд технологий, позволяющих получать различные соединения или концентраты на их основе (нитраты, сульфаты, хлориды, карбонаты и др.). Производство концентратов при химической переработке сырья значительно дешевле, чем товарных солей.

Рубидий является рассеянным элементом. Его выделяют в виде хлоридных, нитратных, сульфатных, карбонатных концентратов при химической переработке различных видов минерального сырья.

В частности, разработаны методы получения карбонатных концентратов рубидия из нефелина, хлоридных концентратов рубидия из карналлита, опытно-промышленное производство которых осуществлялось на Волховском алюминиевом заводе, Пикалевском глиноземном комбинате и Березниковском титаномагниевом заводе.

Нитрат цезия получали при переработке поллуцита на Новосибирском заводе химических реактивов, нитратные и карбонатные концентраты рубидия и цезия — попутно при переработке сподумена на Красноярском химико-металлургическом заводе.

Термодинамический анализ возможных реакций показал, что процессы характеризуются малыми величинами изменения энергии Гиббса, и, как следствие, в них не может быть получено прямое высокое извлечение целевых компонентов.

Однако оно было достигнуто за счет смещения равновесия, достигавшегося путем непрерывной отгонки из зоны реакции более легко кипящего целевого компонента (рубидия, цезия).

При восстановлении концентратов с относительно низким содержанием рубидия или цезия концентрацию целевого компонента в черновых сплавах удавалось значительно повысить уже на стадии восстановления.

Так, при восстановлении натрием поташных концентратов, содержавших около (мас.) 10.7 % рубидия, были полученный рубидий- калиевый сплав содержал около 50 % рубидия, а при восстановлении калием — свыше 60 %.

  • Термодинамические расчеты показали, что восстановление карбонатов рубидия и цезия натрием может протекать параллельно по двум реакциям:
  • (Rb, Cs)2CO3 + 2Na → 2(Rb, Cs) + Na2CO3 и
  • (Rb, Cs)2CO3 + 6Na → 2(Rb, Cs) + 3Na2O+С

Данная технология получения высокочистых гидроксидов рубидия и цезия взаимодействием металлов с высокочистой водой (протиевой или дейтерированной), позволила организовать производство многих особо чистых соединений, в первую очередь фосфатов и галогенидов. Исследования позволили создать промышленное производство высокочистых рубидия и цезия из сырья Кольского полуострова.

Применение рубидия

Хотя в ряде областей применения рубидий уступает цезию, этот редкий щелочной металл играет важную роль в современных технологиях. Можно отметить следующие основные области применения рубидия: катализ, электронная промышленность, специальная оптика, атомная промышленность, медицина.

Рубидий используется не только в чистом виде, но и в виде ряда сплавов и химических соединений. Рубидий имеет хорошую сырьевую базу, более благоприятную, чем для цезия. Область применения рубидия в связи с ростом его доступности расширяется.

Изотоп рубидий-86 широко используется в гамма-дефектоскопии, измерительной технике, а также при стерилизации лекарств и пищевых продуктов.

Рубидий и его сплавы с цезием — это весьма перспективный теплоноситель и рабочая среда для высокотемпературных турбоагрегатов (в этой связи рубидий и цезий в последние годы приобрели важное значение, и чрезвычайная дороговизна металлов уходит на второй план по отношению к возможностям резко увеличить КПД турбоагрегатов, а значит и снизить расходы топлива и загрязнение окружающей среды). Применяемые наиболее широко в качестве теплоносителей системы на основе рубидия — это тройные сплавы:натрий-калий-рубидий, и натрий-рубидий-цезий.

В катализе рубидий используется как в органическом, так и неорганическом синтезе. Каталитическая активность рубидия используется в основном для переработки нефти на ряд важных продуктов.

Ацетат рубидия, например, используется для синтеза метанола и целого ряда высших спиртов из водяного газа, что актуально в связи с подземной газификацией угля и в производстве искусственного жидкого топлива для автомобилей и реактивного топлива.

Ряд сплавов рубидия с теллуром обладают более высокой чувствительностью в ультрафиолетовой области спектра, чем соединения цезия, и в связи с этим он способен в этом случае составить конкуренцию цезию как материал для фотопреобразователей.

В составе специальных смазочных композиций (сплавов), рубидий применяется как высокоэффективная смазка в вакууме (ракетная и космическая техника).

Гидроксид рубидия применяется для приготовления электролита для низкотемпературных химических источников тока, а также в качестве добавки к раствору гидроксида калия для улучшения его работоспособности при низких температурах и повышения электропроводности электролита. В гидридных топливных элементах находит применение металлический рубидий.

  1. Хлорид рубидия в сплаве с хлоридом меди находит применение для измерения высоких температур (до 400 °C).
  2. Пары рубидия используются как рабочее тело в лазерах, в частности, в рубидиевых атомных часах.
  3. Хлорид рубидия применяется в топливных элементах в качестве электролита, то же можно сказать и о гидроксиде рубидия, который очень эффективен как электролит в топливных элементах, использующих прямое окисление угля.

Рубидий применяют в фотоэлементах (у него очень мала работа выхода электрона). Rb2CO3 используется в качестве катализатор.

Источник: http://www.protown.ru/information/hide/5601.html

Задача n 25

Номер задачи Порядковый номер элемента
25 37

На
основании положения химического элемента № 37 и его электронной формулы составьте
прогноз его химических свойств, ответив
на следующие вопросы:

  1. В каких периоде, группе и подгруппе располагается данный элемент в периодической системе Д.И. Менделеева?

  2. Укажите соответствие между положением элемента в периодической системе Д.И. Менделеева и его электронной формулой (номером внешнего энергетического уровня, общим числом валентных электронов, характером их распределения по энергетическим подуровням).

  3. К какому электронному семейству относится данный элемент?

  4. Охарактеризуйте валентные состояния атомов данного элемента в основном и возбужденных состояниях с помощью электронно-графических формул.

  5. Чему равны максимальная и минимальная степени окисления атомов этого элемента?

  6. Каковы формулы высшего оксида и соответствующего гидроксида этого элемента?

Решение

  • Данный элемент
    располагается в периодической системе
    в периоде № 5, в группе № 1, в главной
    подгруппе.
  • Электронная формула
    элемента имеет вид:
  • 1s2-2s2-2p6-3s2-3p6-4s2-3d10-4p6-5s1

Номер внешнего
энергетического уровня ( n
= 5) соответствует номеру периода. Общее
число валентных электронов (электронов
внешнего энергетического уровня, а
также предвнешнего d-подуровня,
если он застроен неполностью) для
большинства элементов соответствует
номеру группы.

  1. Валентные электроны
    данного элемента:
    5
    s1
    их общее число = 1, что соответствует
    номеру группы (1).
  2. Принадлежность
    элементов к главным или побочным
    подгруппам определяется типом электронного
    семейства:
  3. s- и p-элементы
    составляют главные
    подгруппы
    ,
  4. d- и f-элементы
    образуют побочные
    подгруппы
    .
  5. Классификация
    химических элементов по электронным
    семействам основана на характере
    застройки электронных оболочек. В
    соответствии с ним элементы подразделяются
    на следующие
    электронные семейства:

  6. s-элементы

    (застройка внешнего s-подуровня, все
    внутренние слои застроены);

  7. p-элементы
    (застройка внешнего p-подуровня, все
    внутренние слои застроены);

  8. d-элементы
    (застройка предпоследнего d-подуровня);

  9. f-элементы
    (застройка третьего снаружи f-подуровня).
  10. Исходя из указанной
    классификации элемент рубидий (Rb)
    принадлежит к s
    -электронному семейству и находится в
    периодической системе в А-подгруппе.
  11. Валентные состояния
    атомов определяются наличием одиночных
    неспаренных валентных электронов
    (спиновая валентность).

Для определения
спиновой валентности элемента в основном
(т.е. отвечающем его минимальной энергии)
распределяем его валентные электроны
по квантовм ячейкам в соответствии с
принципом Паули и правилом Хунда:

1s-подуровень

2s-подуровень

2p-подуровень

3s-подуровень

3p-
подуровень

3d-подуровень

4s-подуровень

4p-
подуровень

5s-подуровень

Число одиночных
неспаренных валентных электронов равно
1.

Кроме представленного
выше основного
состояния

атома можно представить возбужденные
состояния
,
в которые атом переходит при получении
им дополнительных порций энергии, и
которые характеризуются переходами
электронов из занятых ячеек в свободные
в пределах данного уровня, что проявляется
в изменении спиновой валентности
элемента. Если свободные квантовые
ячейки на данном энергетическом уровне
отсутствуют, то возбужденные состояние
невозможны, и спиновая валентность в
таком случае постоянна.

На внешнем
энергетическом уровне в данном случае
лишь один неспаренный электрон, поэтому
определять значения спиновой валентности
нет необходимости.

Высшую
(максимальную) степень
окисления
атом приобретает, отдав все свои валентные
электроны. Поэтому для большинства
элементов максимальная степень окисления
равна номеру группы, в которой находится
данный элемент в таблице Д.И. Менделеева.

Следовательно,
для элемента рубидий (Rb)
максимальная степень окисления
составляет: +1

Низшая
(минимальная) степень
окисления

соответствует числу электронов,
необходимых атому для достройки внешнего
электронного слоя до октета восьмиэлектронной
структуры). Поэтому минимальную степень
окисления можно вычислить по формуле:
Nгруппы
— 8.

  • Однако, присоединение
    электронов свойственно только атомам
    типичных неметаллов, поэтому для металлов
    и переходных элементов минимальная
    степень окисления равна нулю.
  • Рассматриваемый
    в задаче элемент рубидий (Rb) проявляет минимальную степень окисления,
    равную нулю, так как это металл.
  • Зная величины
    максимальной и минимальной степени
    окисления атомов элементов, можно
    составить формулы
    их
    соединений.

Оксиды
— это соединения элементов с кислородом.
Общая формула оксида: ЭmOn
(Э-символ элемента, О-символ кислорода,
числа m и n показывают количественное
соотношение между атомами элементов).
Кислород проявляет минимальную степень
окисления -2 (элемент VI группы).

  1. Поэтому для
    обеспечения электронейтральности
    химической формулы необходимо подобрать
    следующие соотношения m:n для указанного
    в задаче элемента: рубидий (Rb) .и формула его оксида имеет вид: Rb2O
  2. Гидроксиды
    — это основания
    (для типичных металлов и d-элементов,
    если их атомы находятся в степени
    окисления не выше +3) и
    кислоты

    (для типичных неметаллов и d-элементов
    в степенях окисления >3).
  3. Общая формула
    основания:
    Me(OH)n
    (n 
    3, n
    = 3),
    при этом число гидроксильных групп
    (ОН-)
    соответствует валентности металла.
  4. Для элемента,
    приведенного в условии задачи, формула
    основания имеет вид:RbOH
  5. Кислот элемент
    не образует, так как рубидий – метал и
    s-элемент.

Источник: https://studfile.net/preview/5301329/page:2/

Характеристика рубидия

  • Общая характеристика рубидия как элемента
  • Химический знак – Rb.
  • Относительная атомная масса – 85,468.
  • В соединениях рубидий одновалентен, проявляет степень окисления +1.
  • Рубидий как вещество
  •         Способы получения рубидия:
  • Восстановлением из гидрида рубидия при нагревании:

2RbH → 2Rb + H2

  • Электролизом раствора соли рубидия:

2RbCl (ж)→ 2Rb + Cl2↑

  • В промышленности большую часть добываемого рубидия получают как побочный продукт при производстве лития из лепидолита.

         Физические свойства рубидия:

  • Мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета.
  • Кристаллы на свежем срезе имеют металлический блеск.
  • Пар окрашен в зеленовато-синий цвет, пламя газовой горелки окрашивает в фиолетовый цвет.
  • Хорошо сохраняется лишь под слоем парафинового или вазелинового масла.
  • Температура плавления равна 39,3°С, температура кипения равна 696°С.

         Химические свойства рубидия:

Чрезвычайно реакционно способен. Сильнейший восстановитель. Крайне неустойчив на воздухе (реагирует с воздухом в присутствии следов воды с воспламенением).

Энергично реагирует с кислородом воздуха, водой (с воспламенением), разбавленными кислотами, неметаллами, аммиаком, сероводородом. С ртутью образует амальгаму.

  1. Не реагирует с азотом.
  2. 2Rb + H2→ 2RbH
  3. Rb + O2(воздух) → RbO2
  4. 2Rb + Br2 → 2RbBr
  5. 2Rb + 2H2O → 2RbOH + H2↑
  6. 2Rb + 2HCl(разб.) → 2RbCl + H2↑
  7. 2Rb + S → Rb2S
  8.          Применение рубидия:

Основные области применения: катализ, электронная промышленность, специальная оптика, атомная промышленность, медицина (входит в состав психотропных препаратов). Также широко используется в гамма-дефектоскопии, измерительной технике, при стерилизации лекарств и пищевых продуктов.

В виде хлористых, бромистых и иодистых солей рубидий используется в медицине как болеутоляющее и как средство для лечения эпилепсии.

Применение

1. https://ru.wikipedia.org/wiki.

2. Лидин, Р. А. Химические свойства неорганических веществ / Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева. – М.: Химия, 2000.

3. Таубе, П. Р. От водорода до … / П. Р. Таубе, Е. И. Руденко. – М.: Высшая школа, 1968.

Источник: http://mend-tab.ru/node/60

Ссылка на основную публикацию