铷元素
    铷元素
  
  铷(Rb)是一种化学物质,银白色蜡状金属。质软而轻,其化学性质比钾活泼。在光的作用下易放出电子。遇水起剧烈作用,生成氢气和氢氧化铷。易与氧作用生成氧化物。由于遇水反应放出大量热,所以可使氢气立即燃烧。纯金属铷通常存储于煤油中。  

基本信息

  中文名称:铷
  英文名称:Rubidium
  元素符号:Rb
  原子序数:37
  分子量 85.46
  国标编号 43006
  CAS号 7440-17-7
  核外电子排布式:3s23p63d104s24p65s1,在周期表中位于第五周期ⅠA族。  

物理性质

  状态:固态
铷
      铷
  熔点:312.46K(38.89℃)
  沸点:961K(688℃)
  摩尔体积:55.76立方厘米/摩尔
  汽化热:72.216 kJ/mol
  熔化热:2.192 kJ/mol
  蒸汽压:1.56×10^-4 帕(312.6K)
  声速:1300 m/s(293.15K)
  电负性:0.82(鲍林标度)
  比热:363 J/(kg·K)
  电导率:7.79×10^6/(米欧姆)
  热导率:58.2 W/(m·K)
  第一电离能:403.0 kJ/mol
  第二电离能:2633 kJ/mol
  第三电离能:3860 kJ/mol
  第四电离能:5080 kJ/mol
  第五电离能:6850 kJ/mol
  第六电离能:8140 kJ/mol
  第七电离能:9570 kJ/mol
  第八电离能:13120 kJ/mol
  第九电离能:14500 kJ/mol
  第十电离能:26740 kJ/mol  

化学性质

  铷和铯金属的化学活泼性很强。在氧及空气中能自然,与水反应特别剧烈,甚至在-100℃时反应仍能很快进行,室温下便能引
铷元素性质数据
   铷元素性质数据
起燃烧爆炸。铷和铯与所有非金属元素(氮除外)都能作用。在氟和氯气中燃烧,与液体溴反应时发生爆炸,将其加热后能与碘作用。与磷及硫作用时能引起爆炸,在450℃时能与氢作用。从300℃开始,铷和铯即能使玻璃分解而析出硅,在室温下不与氮化合。铷和铯有机化合物的化学活性很强,可生成各种烃基化合物及芳基化合物,对有机合成很有用。铷和铯可与碱金属、碱土金属以及汞、锑、铋、金等形成合金。金属态的铷和铯是最强的还原剂。在化合态时它们的金属离子在所有阳离子中最稳定。铷与其他的碱金属反应,特别是与钾和铯非常相似。铷在空气中燃烧产生蓝紫色的火焰。与水剧烈反应释放出氢气。如果有氧或空气存在,会自动爆炸。同其他的碱金属一样,铷与低级醇发生剧烈反应。与卤素、氧化剂和卤代烃反应猛烈。它也能与聚四氟乙烯反应。已知的铷有4种氧化物:黄色的一氧化二铷Rb2O,暗褐色的过氧化铷Rb2O2,黑色的三氧化二铷Rb2O3和暗橙色的超氧化铷RbO2。商品铷的氧化物一般是这4种氧化物的混合物。铷的碱性仅次于铯,铷是第二个最强的Lewis碱。、钴、、汞、镍、钍和形成双卤化物盐,这些复盐一般不溶于水,也不吸潮。铷的乙酸盐、溴化物、碳酸盐、氯化物、铬酸盐、氟化物、甲酸盐、氢氧化物、碘化物、硝酸盐和硫酸盐都是易溶的铷化物。这些化合物一般都吸潮。铷的化学实质上是限于Rb(I)离子性化合物,尽管铷可以与醚,硫醉和胺配体形成许多螯合物,但金属-碳键实质上并不存在。  

发现

  十九世纪五十年代的开头,住在汉堡城里的德国化学家本生(Robert Bunsen),发明了一种燃烧煤气的灯,这种本生灯现在在我们的化学实验室里还随处可见。他试着把各种物质放到这种灯的高温火焰里,看看它们在火焰里究竟有什么变化。变化果真是有的!火焰本来几乎是无色的,可是当含钠的物质放进去时,火焰却变成了黄色;含钾的物质放进去时,火焰又变成了紫色……连续多次的实验使本生相信,他已经找到了一种新的化学分析的方法。这种方法不需要复杂的试验设备,不需要试管、量杯和试剂,而只要根据物质在高温无色火焰中发出的彩色信号,就能知道这种物质里含有什么样的化学成分。但是,进一步的试验却使本生感到烦恼了,因为有些物质的火焰几乎亮着同样颜色的光辉,单凭肉眼根本没法把它们分辨清楚。这时,住在同一城市里的研究物理学的基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhopp)决心帮本生的忙。他想既然太阳光通过三棱镜能够分解成为由七种颜色组成的光谱,那为什么不可以用这个简单的玻璃块来分辨一下高温火焰里那些物质所发出的彩色信号呢?基尔霍夫把自己的想法告诉了本生,并把自己研制的一种仪器——分光镜交给了他。
  他们把各种物质放到火焰上去,叫物质变成炽热的蒸气,由这蒸气发出来的光,通过分光镜之后,果然分解成为由一些分散的彩色线条组成的光谱——线光谱。蒸气成份里有什么元素,线光谱中就会出现这种元素所特有的跟别的元素不同的色线:钾蒸气的光谱里有两条红线,一条紫线;钠蒸气有两条挨得很近的黄线;锂的光谱是由一条亮的红线和一条较暗的橙线组成的;铜蒸气有好几条光谱线,其中最亮的是两条黄线和一条橙线,等等。
  这样就给人们找到了一种可靠的探索和分析物质成份的方法——光谱分析法。光谱分析法的灵敏度很高,能够“察觉”出几百万分之一克甚至几十亿分之一克的不管哪一种元素。分光镜扩大了人们的视野。你把分光镜放在光线的过道上,谱线将毫无差错地告诉你发出这种光线的物质的化学元素的成分是什么。
  本生拿着分光镜研究过很多物质。在1861年,他在一种矿泉水里和锂云母矿石中,发现了一种产生红色光谱线的未知元素。这个新发现的元素就用它的光谱线的颜色铷来命名(在拉丁语里,铷的含意是深红色)。
  铷的发现,是用光谱分析法研究分析物质元素成分取得的第一个胜利。 

同位素

  共有45个同位素(铷-71~铷-102),其中有1个同位素是稳定的。在自然界出现的铷-87,带有放射性。  

应用  

·发电

  铷原子的最外层电子很不稳定,很容易被激发放射出来。利用铷原子的这个特点,科学家们设计出了磁流体发电和热电发电两种
铷原子钟
     铷原子钟
全新的发电方式。磁流体发电是使加热到二三千度高温的具有导电能力的气体,以每秒六百到一千五百米的速度通过磁极,凭借电磁感应而发出电来。热电发电是从加热一头的电极发出电子,而由另一头的电极接受,在两个电极之间接上导线,就会有电流不断产生和通过。这样的发电方式多么简单,多么直截了当!热能直接变成电能,省掉了水力和火力发电时的机械转动部分,从而大大提高了能量的利用率。
  当然,为获得磁流体发电所需要的高温高速的导电性气体也好,为进一步提高热电发电的电子流速度也好,都少不了要用到最容易发射电子,也就是最容易变成离子的金属铷。
  铷在这方面的广泛应用,一定会给发电技术和能量利用带来一场新的重大的技术革命。  

·其它

  铷的是等金属冶炼过程中的副产物。这些矿物中含有痕量铷。铷是制造电子器件(光电倍增管光电管)、分光光度计、自动控制、光谱测定、彩色电影、彩色电视、雷达、激光器以及玻璃、陶瓷、电子钟等的重要原料;在空间技术方面,离子推进器和热离子能转换器需要大量的铷;铷的氢化物和硼化物可作高能固体燃料;放射性铷可测定矿物年龄,此外铷的化合物应用于制药、造纸业;还可作为真空系统的吸气剂。吸气剂的作用类似净化剂,可去除可能会污染系统的多余气体。  

制取

  提取铷的化合物:主要方法有复盐沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等多种。中国自贡从卤水回收铷采用磷钼酸铵沉淀法。
  制铷:用金属热还原法以钙还原氯化铷,用镁或碳化钙还原碳酸铷,均可制得金属铷。