Rubidium: Het element

Rubidium is ontdekt door Robert Bunsen en Gustav Kirchhoff in 1861,door interpretatie van rode lijnen in het spectrum van alkaliemetaal-erts. Rubidius "(lat.) betekent diepste rood. Bunsen bereidde het eerste rubidiummetaal uit rubidiumchloride (zout) door elektrolyse. Tot 1920 wordt het element gebruikt voor onderzoek, later wordt het zeer geleidelijk industrieel toegepast. Heden gaat het om tientallen toepassingen in kleine hoeveelheden want de totale wereld productie is maximaal slechts 4000 kg. Natuurlijk rubidium bevat 27,8 % 87Rb. Dat is een langlevende ß-straler met een halfwaardetijd van 4,9 10↑10 jaar, waaruit 87Sr wordt gevormd. De verhouding 87Rb/87Sr is een maat voor de ouderdom van gesteente en van de aarde.

Algemene eigenschappen van het element rubidium

Chemische eigenschappen van het element Rubidium

Fysische eigenschappen van het element Rubidium

Voorkomen van rubidium in de natuur

Rubidium komt verspreid over de aarde voor. Op de ranglijst van elementen op aarde staat het op de circa 20ste plaats. Rubidiumoxide komt (tot 1%) voor in de mineralen leuciet, polluciet, carnalliet, zinnwaldiet en rubicline een mineraal met rubidium als hoofdbestanddeel is in 1998 ontdekt in Italië.
In lepidoliet wordt het aangetroffen in hoeveelheden tot 1,5% en is daardoor commercieel een belangrijke bron. Rubidium wordt dikwijls gevonden in mineralen van alkalimetalen, het wordt dan als bijproduct gewonnen. Dat is vaak bij de lithium productie het geval.

Bereiding van Rubidium

• Tijdens de winning van lithium uit alkali mineralen (meestal lepidoliet) blijven rubidiumzouten in het mengsel van alkali metaal verbindingen achter. De rubidiumzouten worden door elektrolyse of door scheikundige reductie met calcium of natrium gezuiverd.
• Uit mineralen, meestal lepidoliet, zijn rubidiumzouten ook af te scheiden door: Neerslaan als rubidiumchloroplatinaat (Rb2PtCl6), daarbij onstaan ook kalium- en cesiumverbindingen. Rubidiumzout wordt afgescheiden door gefractioneerde kristallisatie.

Een andere manier is behandeling van lepidoliet met geconcentreerd zwavelzuur, waarbij een neerslag van rubidiumaluin ontstaat {RbAl(SO4)2.12H2O}. De zouten kan men omzetten in: rubidiumchloride, -cyanide, -carbonaat en -hydroxide, en hieruit is rubidium vrij te maken door:

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

Toepassing van rubidium

• Rubidium is elektropositief en is gemakkelijk te ioniseren, de eigenschap waarom het element wordt toegepast.
• Rubidium wordt gebruikt als aandrijfgas in de ionenmotor van ruimtevaartuigen.
• As getter(vanger) in vacuümbuizen, waar het achtergebleven gasdeeltjes aan zich bindt. Deze hoogwaardige buizen worden gebruikt in bijvoorbeeld radioapparatuur.
• Als component in atoomklokken.(87Rb met 6,8 GHz)
• Als component in fotocellen.
• RbAg4I5 heeft een hoge elektrische geleidbaarheid en kan worden gebruikt in ultraplatte batterijen.(elektrolyt in brandstofcellen)
• Toegepast als thermo-elektrische stroombron.
• Rubidium zilverjodide (RbAg 4 I 5 ) wordt gebruikt in “dunne film batterijen” vanwege de goede geleidbaarheid.
• Rubidium en rubidiumchloride (RbCl), worden gebruikt in de biochemie.
• Rubidium wordt gebruikt om te legeren met goud, natrium, kalium en cesium.
• Rubidium vormt met kwik amalgaam. {Kwikschakelaar (Rb-Hg-amalgaam)}
• In de lichtgevoelige laag in fotocellen. Onder invloed van licht komen uit rubidium gemakkelijk elektronen vrij. (fotokathode infraroodapparatuur)
• Radioctieve 86Rb-isotoop dient als tracer bij onderzoek van het hart. De isotoop straalt ß-deeltjes uit. Voor onderzoek naar en controle van de bloedsomloop gebruikt men de 86Rb-isotoop als tracer.
• Glas wordt extra hard door rubidiumcarbonaat (Rb2CO3) of rubidiumoxide (Rb2O). Het dient dan als veiligheidsglas. Glasvezelkabels bevat rubidiumoxide.
• In magnetometers; wegens de ver van de kern verwijderde elektron in de buitenbaan is het rubidium atoom extra gevoelig voor magnetische velden. Met magnetometers spoort men gasvelden op.
• Weerstanden met grote temperatuurcoëfficiënt
• Elektronentelbuis
• Laser en maser

Isotopen

Natuurlijk voorkomend rubidium bestaat uit twee isotopen, 85 Rb en 87 Rb. Rubidium-87 (27,85 procent) een bètastraler met een halfwaardetijd van 4,9 x 10 ↑10 jaar, dat is ruim drie keer de leeftijd van het universum.
Naast de stabiele isotoop 85Rb (72%) komt dus alleen het radioactieve isotoop 87Rb op aarde voor. Uit de verhouding 87Sr / 87Rb berekenen geologen de ouderdom van de aarde op circa 4,7 miljard jaar.
Rubidium vormt vier oxiden: Rb 2 O, Rb 2 O 2 , Rb 2 O 3 , Rb 2 O 4 .

Gezondheid Veiligheid en effect van rubidium op het milieu

Een volwassen mens heeft een derde gram rubidium in zijn lichaam.
Het menselijk lichaam behandelt rubidium alsof het kalium is.
Rubidium wordt opgenomen door planten en dieren, maar heeft geen functie.
Rubidium reageert heftig met lucht en water en veroorzaakt daarbij brand. Daarom moet dit metaal lucht en waterdicht worden bewaard.
Wanneer rubidium ontbrandt veroorzaakt het thermale brandwonden. Rubidium reageert met huidvocht tot rubidium hydroxide, dat heeft chemische verbranding van de ogen en huid tot gevolg. Tekenen en symptomen van overmatige blootstelling op termijn: huid- en oogverbranding, gewichtverlies, hyper irritatie, huidzweren en extreme nervositeit.
Eerste hulp: Ogen: meteen spoelen met stromend water gedurende 15 minuten; houdt het ooglid vast. Huid: verwijder het materiaal en spoel met zeep en water. Verwijder besmette kleding. Inademen: meteen frisse lucht. Als irritatie aanhoudt een arts raadplegen. Inslikken: niet laten overgeven. In alle gevallen een arts roepen.