Hulp bij leren Periodiek systeem

Rubidium

chemisch-element

37

Rb/Rubidium

Rubidium is een zilverwit metallisch element uit de groep van de alkalimetalen. Het is één van de meest elektropositieve en alkalische elementen. Rubidium ontbrandt spontaan in lucht en kent een zeer heftige reactie met water. Het kan amalgaam vormen met kwik en legeringen met goud, cesium, natrium en kalium. Het kleurt een vlam gelig paars. Atomen van het isotoop rubidium-87 werden gebruikt om het Bose-Einstein condensaat aan te tonen – een ultrakoude aggregatietoestand met super vloeibare eigenschappen, die op macroscopische schaal kwantumeffecten vertoond.

Symbool

Protonen/elektronen

Groep

Isotopen

⁸⁵Rb, ⁸⁷Rb

Periode

Elektronenconfiguratie

[Kr] 5s²

Blok

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,8,1

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

0,9 (Pauling)

Dichtheid

1530 kg m^-3

Atoomstraal

244 ^. 10^-12m

Smeltpunt

39^oC (312 K)

Relatieve atoommassa

85.468

Kookpunt

688 ^oC (961 K)

Soortelijke warmte

363 J kg^-1K^-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

Selecteer

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Foto-elektrische cel

Rubidium kan gevonden worden in legeringen, bijvoorbeeld met cesium, als lichtgevoelige laag in fotocellen. Onder invloed van licht komen uit rubidium en cesium elektronen vrij.

Gasvanger vacuümbuis

Rubidium reageert gemakkelijk met gassen als zuurstof en stikstof. Dat maakt het zeer geschikt als zogenaamd getter materiaal (gasvanger) in vacuümbuizen. Omdat rubidium de laatste sporen lucht bindt, kan een hoogwaardig vacuüm ontstaan. De levensduur van deze buizen neemt er door toe. Je vindt zulke vacuümbuizen onder andere in professionele radioapparatuur, versterkers en gelijkrichters.

Medisch onderzoek

Het radioactieve ⁸⁶Rb-isotoop dient als tracer bij onderzoek naar de hartspier. Deze kortlevende isotoop met een halfwaardetijd van 19,5 dagen straalt gamma-deeltjes uit. Hoewel rubidium giftig is wordt de dosis bij dit onderzoek zo klein gehouden dat er geen problemen ontstaat. Voor onderzoek naar en controle van de bloedsomloop wordt gebruikt gemaakt van het ⁸⁶Rb-isotoop als tracer.

Hard glas

Glas wordt zeer hard dankzij rubidiumcarbonaat (Rb₂CO₃) of rubidiumoxide (Rb₂O). Het dient dan onder andere als veiligheidsglas. Ook aan glas voor glasvezelkabels wordt rubidiumoxide toegevoegd.

Magnetometers

Het rubidium atoom heeft een enkel buitenste elektron in een baan met een relatief grote afstand tot de kern. Dat maakt rubidium zeer gevoelig voor magnetische velden. Magnetometers dienen onder andere voor het opsporen van aardgasvelden.

Ouderdomsbepaling van gesteente

Natuurlijk rubidium bevat 27,8 % ⁸⁷Rb. Dat is een langlevende gammastraler met een halfwaardetijd van 4,9 10¹⁰ jaar, waaruit ⁸⁷Sr wordt gevormd. De verhouding ⁸⁷Rb/⁸⁷Sr is een maat voor de ouderdom van gesteente.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

Atoomklok (⁸⁷Rb met 6,8 GHz)
Elektronentelbuis
Kwikschakelaar (Rb-Hg-amalgaam)
Laser, maser
Luminifoor
Thermistor (weerstand met zeer grote temperatuurcoëfficiënt)
Thermo-elektrische generator
Werkgas in een gasturbine

In verbindingen

Fotokathode voor infraroodapparatuur	Rb₂CO₃
Keramiek	Rb₂CO₃
Vastestof laser	Rb₂CO₃
Elektrolyt in brandstofcellen	(RbOH)

Naam & ontdekking

Naam

Het Latijnse woord rubidus betekent donkerrood. De naam is afgeleid van de dieprode kleur van specifieke spectraallijnen van dit element.

Ontdekking

De Duitsers Robert Wilhelm Bunsen (chemicus, foto) en Gustav Robert Kirchhoff (natuurkundige) toonden het nieuwe element in 1861 aan in het mineraal lepidoliet en in droge dampresten van mineraalwater uit Bad Dürkheim. Om 9 gram rubidiumchloride (RbCl) te verkrijgen, moesten ze meer dan veertigduizend liter mineraalwater bewerken. Bunsen en Kirchhoff maakten gebruik van vlamspectroscopie. Een jaar daarvoor hadden ze op dezelfde wijze al cesium gevonden.

Bunsen isoleerde rubidium in 1861 via elektrolyse van gesmolten rubidiumchloride (RbCl) bij een temperatuur van circa 720 ^oC.

Voorkomen

Rubidium staat op plaats 22 in de lijst van meest voorkomende elementen in de aardkorst met een aandeel van 0,009 % naar gewicht.

De voornaamste mineralen met rubidium zijn:

Carnalliet	KMgCl₃.6H₂O, met een kleine beetje RbCl.
Lepidoliet (foto)	K(Li,Al)₃(Si,Al)₄O₁₀(F,OH)₂, dat tot 3,5 % Rb₂O kan bevatten
Pulluciet	(Cs,Na)₂Al₂S₄O₁₀, met 1 % Rb₂O

Verder zijn kleine hoeveelheden rubidiumverbindingen onder andere te vinden in mineraalwater (6.10^-5% ), zeewater (2.10^-5%) en verbrandingsresten van suikerbieten, paddenstoelen en tabak.

Het menselijk lichaam bevat ongeveer 1,1 gram rubidium (0,0005%) Het is nog onbekend wat de rol van het element daar is.

Winning

De belangrijkste wingebieden van rubidium liggen in Zimbabwe, Zuid-Afrika, de Verenigde Staten en Rusland.

Bereiding

Vroeger

Robert Bunsen isoleerde rubidium in 1861 via elektrolyse van gesmolten rubidiumchloride (RbCl) bij een temperatuur van circa 720 ^oC.

Tegenwoordig

Uit mineralen, meestal lepidoliet, zijn rubidiumzouten te isoleren door:

Neerslaan als rubidiumchloroplatinaat (Rb₂PtCl₆). Daarbij ontstaan ook kalium- en cesiumverbindingen. Het rubidiumzout is af te zonderen via gefractioneerde kristallisatie.
Overvoeren van de mineralen in een oplossing van waterstoftartraat, waarna het rubidiumzout is af te zonderen met gefractioneerde kristallisatie.
Behandeling van lepidoliet met geconcentreerd zwavelzuur, waarbij een neerslag van rubidiumaluin ontstaat.

De zo verkregen zouten zijn zonodig om te zetten in andere rubidium zouten: rubidiumchloride, -cyanide, -carbonaat en -hydroxide. Hieruit is vervolgens rubidium te verkrijgen door:

Elektrolyse (van gesmolten rubiumchloride (RbCl) of -cyanide (RbCN)).
Reductie van rubidiumcarbonaat (Rb₂CO₃) of -chloride of -hydroxide met magnesium, calcium of lithium bij hoge temperatuur en in vacuüm.

Bekijk foto’s en filmpjes