:：历史，性质，结构，获得，用途 - 化学 - 2025

的铷是属于周期表第1族金属元素：由化学符号RB被表示的碱金属，。它的名字听起来与红宝石相似，这是因为当它被发现时，其发射光谱显示出深红色的特征线。

它是存在的最具反应性的金属之一。尽管密度不高，但它还是第一种碱金属沉入水中。与锂，钠和钾相比，它的反应也更具爆炸性。已经进行了一些实验，在这些实验中，气泡在存储位置爆炸（底部图像），从而掉落并在浴缸中爆炸。

在惰性气氛下储存有1克of的安瓿瓶。来源：化学元素的高分辨率图像

distinguished的特征是比金本身更昂贵的金属。并不是因为它的稀缺性，而是因为它在地壳中的矿物学分布广泛，以及从钾和铯化合物中分离出来时遇到的困难。

它显示出与矿物质中的钾缔合的明显趋势，被发现是杂质。它不仅在地球化学问题上与钾形成二重奏，而且在生物化学领域。

生物体将K ⁺离子“误认为” 为Rb ⁺离子；然而，迄今为止rub并不是必需的元素，因为其在新陈代谢中的作用尚不清楚。即便如此，supplement补充剂已被用于减轻某些医学病症，例如抑郁症和癫痫病。另一方面，两个离子在打火机的热量下会发出紫罗兰色的火焰。

由于其高昂的成本，其应用并不是基于催化剂或材料的合成，而是作为具有理论物理基础的各种设备的组成部分。其中之一是原子钟，太阳能电池和磁力计。这就是为什么有时将rub视为低估或研究不足的金属的原因。

历史

861是由德国化学家罗伯特·本森（Robert Bunsen）和古斯塔夫·基希霍夫（Gustav Kirchhoff）于1861年通过光谱学发现的。为此，他们使用了两年前发明的本生灯和光谱仪，以及分析沉淀技术。他们的研究对象是矿物锂云母，其样品采自德国萨克森州。

他们从150千克的锂云母矿物开始，然后用氯铂酸H ₂ PtCl _6处理，以沉淀六氯铂酸钾K ₂ PtCl ₆。但是，当他们通过在本生灯中燃烧来研究其光谱时，他们意识到它的发射谱线与当时的任何其他元素都不重合。

这种新元素的发射光谱的特征是在红色区域有两条轮廓分明的线。这就是为什么他们用“ rubidus”这个名字受洗的原因，意思是“深红色”。后来，本生和基尔霍夫通过分步结晶成功地从K ₂ PtCl ₆中分离出Rb ₂ PtCl ₆。最终使用氢气将其还原为氯化物盐。

鉴定并分离出新元素rub的盐后，德国化学家只需要将其还原为金属状态即可。为此，他们尝试了两种方法：将电解应用于氯化rub，或加热易于还原的盐（例如酒石酸盐）。因此，金属id诞生了。

物理和化学特性

出现

柔软的银灰色金属。它是如此的光滑，看起来像黄油。它通常包装在玻璃安瓿瓶中，在玻璃安瓿瓶中占主导地位的是惰性气氛，以防止其与空气反应。

原子序数（Z）

37

摩尔质量

85.4678克/摩尔

熔点

39摄氏度

沸点

688摄氏度

密度

在室温下：1.532 g / cm ³

熔点：1.46 g / cm ³

id的密度高于水的密度，因此will与之剧烈反应时将下沉。

熔化热

2.19 kJ /摩尔

汽化热

69 kJ /摩尔

电负性

鲍林标度为0.82

电子亲和力

46.9 kJ /摩尔

电离能

-首先：403 kJ / mol（Rb ⁺气态）

-第二：2632.1 kJ / mol（Rb ²⁺气态）

-第三：3859.4 kJ / mol（Rb ³⁺气态）

原子无线电

248 pm（经验）

导热系数

58.2 W /（米·K）

电阻率

在20°C时为128nΩm

莫氏硬度

0.3。因此，即使滑石粉也比金属rub硬。

反应性

的火焰测试。反应时会发出紫罗兰色的火焰。资料来源：Didaktische.Medien

是仅次于铯和reactive的最具活性的碱金属之一。一旦暴露在空气中，它就会开始燃烧，如果被击中，则会发出光火花。如果加热，它还会发出紫罗兰色的火焰（上图），这是对Rb ⁺离子的阳性测试。

它与氧气反应形成过氧化物（Rb ₂ O ₂）和超氧化物（RbO ₂）的混合物。尽管它不与酸和碱反应，但会与水剧烈反应，生成氢氧化rub和氢气：

Rb（s）+ H ₂ O（l）=> RbOH（aq）+ H ₂（g）

与氢反应形成相应的氢化物：

Rb（s）+ H ₂（g）=> 2RbH（s）

并且与卤素和硫一起爆炸性地：

2Rb（s）+ Cl ₂（g）=> RbCl（s）

2Rb（s）+ S（l）=> Rb ₂ S（s）

尽管rub不被认为是有毒元素，但它潜在地危险，并且与水和氧气接触会引起火灾。

结构和电子配置

原子的排列方式使它们形成具有体心立方结构（bcc）的晶体。这种结构是碱金属的特征，碱金属是轻质的，易于在水上漂浮。除了from下来（铯和）。

在b bcc晶体中，由于金属键，它们的Rb原子彼此相互作用。这取决于它的价电子壳，根据其电子结构从5s轨道的“电子海”：

5秒¹

具有单个电子的所有5s轨道在金属rub晶体的所有尺寸上都重叠。然而，这些相互作用是微弱的，因为随着人们向下移动碱金属基团，轨道变得更加分散，因此金属键减弱。

因此why的熔点为39ºC。同样，其弱的金属键解释了其固体的柔软性。如此柔软，看起来像银黄油。

关于其在高压下的晶体行为的书目信息不足；如果存在具有独特性质的致密相，例如钠。

氧化数

它的电子结构立即表明，id极易失去其单电子，从而与稀有气体k等电子化。当这样做时，形成一价阳离子Rb ⁺。据说当假定存在该阳离子时，其化合物的氧化数为+1。

由于of有氧化的趋势，Rb ⁺离子存在于其化合物中的假设是正确的，这又表明了这些化合物的离子特性。

在几乎所有rub化合物中，其氧化数均为+1。它们的示例如下：

-Rubidium氯化物，氯化铷（RB ⁺氯^- ）

-Rubidium氢氧化物，RBOH（RB ⁺ OH ^- ）

-碳酸钌，Rb ₂ CO ₃（Rb ₂ ⁺ CO ₃ ^2-）

-一氧化铀Rb ₂ O（Rb ₂ ⁺ O ^2-）

-Rubidium超氧化物，RBO ₂（RB ⁺ ö ₂ ^- ）

虽然很罕见，铷也可能有负面氧化值-1（RB ^- ）。在这种情况下，如果它形成的化合物具有比其负电性低的负电性化合物，或者在特殊和严格的条件下使用，则可以说是“卢比肽”。

集群

在某些化合物中，每个Rb原子各自的氧化数均具有分数。例如，在Rb ₆ O（Rb ₆ ²⁺ O ^2-）和Rb ₉ O ₂（Rb ₉ ⁴⁺ O ₂ ^2-）中，正电荷分布在一组Rb原子（簇）中。因此，在Rb ₆ O中，理论上的氧化数为+1/3；而在Rb ₉ O _2中，+ 0.444（4/9）。

Rb9O2的簇结构。资料来源：轴龙

上面是用球棒模型表示的Rb ₉ O ₂的团簇结构。注意这9个Rb原子是如何“包围” O ^2-阴离子的。

通过整理，似乎原始金属rub晶体的一部分在与母体晶体分离时保持不变。他们在此过程中失去电子；那些吸引O ^2-的原子，所产生的正电荷分布在所述簇的所有原子（Rb原子的集合或聚集体）之间。

因此，在这些id簇中，不能正式假定Rb ⁺的存在。Rb ₆ O和Rb ₉ O _2被归为低氧化rub，其中满足了明显的相对于氧化物阴离子具有过量金属原子的异常现象。

在哪里找到和获得

地壳

锂云母矿物样品。资料来源：iRocks.com的Rob Lavinsky-CC-BY-SA-3.0

id是地壳中第23最丰富的元素，其丰度可与锌，铅，铯和铜等金属相比。细节在于它的离子被广泛地扩散，因此它在任何矿物中都不作为主要金属元素占主导地位，并且其矿石也很稀少。

出于这个原因，rub是一种非常昂贵的金属，甚至比金本身还要贵，因为由于其开采的困难，从矿石中获取obtaining的过程很复杂。

在自然界中，鉴于其反应活性，not并不是以其天然状态发现的，而是以氧化物（Rb ₂ O），氯离子（RbCl）或伴随其他阴离子的形式存在的。它的“游离” Rb ⁺离子在海洋中以及在温泉和河流中的浓度为125 µg / L。

在地壳中含量低于1％的矿物中，我们有：

-Leucita，K

硅酸盐，Cs（Si ₂ Al）O ₆ nH ₂ O

钠盐，KMgCl ₃ ·6H ₂ O

-Zinnwaldite，KLiFeAl（AlSi ₃）O ₁₀（OH，F）₂

-Amazonite，Pb，KAlSi ₃ O ₈

-方石，LiAlSi ₄ O ₁₀

-黑云母，K（Mg，Fe）₃ AlSi ₃ O ₁₀（OH，F）₂

-鲁比布林（Rb，K）AlSi ₃ O ₈

-锂云母，K（Li，Al）₃（Si，Al）₄ O ₁₀（F，OH）₂

地球化学协会

所有这些矿物共有一个或两个共同点：它们是钾，铯或锂的硅酸盐，或者是这些金属的矿物盐。

这意味着rub具有与钾和铯缔合的强烈趋势。它甚至可以在矿物或岩石的结晶过程中替代钾，就像岩浆结晶时伟晶岩矿床中的情况一样。因此，rub是这些岩石及其矿物的开采和精炼的副产品。

common还可以在常见的岩石中找到，例如花岗岩，粘土和玄武岩，甚至在石炭矿床中。在所有天然资源中，锂云母代表其主要矿石，并从中进行商业开采。

另一方面，在方钠石中，发现R为RbCl杂质，含量为0.035％。而且在较高的浓度下，有磷矿和红宝石沉积物，其中have的含量最高可达17％。

它与钾的地球化学联系是由于它们的离子半径相似。Rb ⁺大于K ⁺，但大小差异并不妨碍前者能够在其矿物晶体中替代后者。

分数结晶

无论是从锂云母或硅藻土开始，还是从上述任何矿物质开始，挑战都或多或少地保持相同：将：与钾和铯分开；也就是说，应用混合物分离技术，一方面允许使用techniques化合物或盐，另一方面可以使用钾盐和铯盐。

这是困难的，因为这些离子（K ⁺，Rb ⁺和Cs ⁺）具有很大的化学相似性。它们以相同的方式反应形成相同的盐，由于它们的密度和溶解度，它们几乎没有区别。这就是为什么使用分步结晶，以便它们可以缓慢且可控的方式结晶。

例如，该技术用于从这些金属中分离出碳酸盐和明矾的混合物。重结晶过程必须重复几次，以确保晶体纯度更高且不含共沉淀离子。surface 盐，在其表面或内部与K ⁺或Cs ⁺离子一起结晶。

更现代的技术，例如使用离子交换树脂或冠醚作为络合剂，也可以分离Rb ⁺离子。

电解或还原

the盐分离并纯化后，下一步也是最后一步是将Rb ⁺阳离子还原为固体金属。为此，将盐融化并进行电解，使rub在阴极上沉淀出来。或者使用强还原剂，例如钙和钠，能够迅速失去电子，从而还原rub。

同位素

Earth在地球上被发现为两种自然同位素：⁸⁵ Rb和⁸⁷ Rb。前者的丰度为72.17％，而后者的丰度为27.83％。

的⁸⁷ Rb为负责该金属是放射性; 但是，它的辐射无害，甚至对测年分析有益。它的半衰期（t _1/2）为4.9·10 ¹⁰年，其时间跨度超过了宇宙的年龄。当它衰变时，它成为稳定的同位素⁸⁷ Mr.

由于这个原因，这种同位素已被用来确定自地球开始以来存在的地球矿物和岩石的年代。

除了⁸⁵ Rb和⁸⁷ Rb 同位素外，还有其他合成和放射性同位素，其寿命可变且短得多。例如⁸² Rb（t _1/2 = 76秒），⁸³ Rb（t _1/2 = 86.2天），⁸⁴ Rb（t _1/2 = 32.9天）和⁸⁶ Rb（t _{1 / 2} = 18.7天）。在所有这些中，⁸² Rb是医学研究中使用最多的。

风险性

金属

is是一种活性金属，必须将其存储在惰性气氛下的玻璃安瓿中，以免与空气中的氧气发生反应。如果水泡破裂，可以将金属放入煤油或矿物油中以保护它；但是，它最终会被溶解在其中的氧所氧化，从而产生过氧化rub。

另一方面，如果决定将其放置在木头上，则最终将以紫罗兰色火焰燃烧。如果湿度很大，仅暴露在空气中就会燃烧。当一大of注入水中时，它会剧烈爆炸，甚至点燃产生的氢气。

因此，not是不是所有人都应该处理的金属，因为since几乎所有的反应都是爆炸性的。

离子

与金属rub不同，它的Rb ⁺离子不会对生物构成任何明显的危险。这些溶解在水中的细胞与细胞的相互作用方式相同，就像K ⁺离子一样。

因此，rub和钾具有相似的生化行为。但是，is不是必不可少的元素，而钾则是。通过这种方式，可在细胞，红细胞和内脏内部积累大量的Rb ⁺，而不会对任何动物的身体造成负面影响。

实际上，据估计，成年男性的体重为80公斤，其中含有约37毫克的;。另外，该浓度增加50至100倍不会导致不良症状。

但是，过量的Rb ⁺离子最终会置换K ⁺离子；而Rb ⁺离子可能最终取代K ⁺离子。因此，个体将遭受非常强烈的肌肉痉挛直至死亡。

自然，rub盐或可溶性化合物可立即触发此作用，因此均不应摄入。此外，它还可以通过简单的接触而引起灼伤，在最具毒性的物质中，我们可以提及rub的氟化物（RbF），氢氧化物（RbOH）和氰化物（RbCN）。

应用领域

气体收集器

used已被用来捕获或去除真空密封管中可能存在的痕量气体。正是由于它们极易捕获氧气和水分，它们以过氧化物的形式消除了表面上的氧气和水分。

烟火

rub盐燃烧时会散发出典型的红紫色火焰。一些烟火的成分中含有这些盐，因此它们会以这些颜色爆炸。

补充

由于研究确定患有这种疾病的人缺乏这种元素，因此已开具氯化抗抑郁症的处方。它也被用作镇静剂和治疗癫痫病。

玻色-爱因斯坦冷凝物

⁸⁷ Rb 同位素的原子用于生成第一个Bose-Einstein冷凝物。这种物质状态在于，在非常接近绝对零（0 K）的温度下，原子被分组或“压缩”，表现为好像是一个。

因此，rub是物理学领域这一成就的主角，正是由于这项工作，埃里克·康奈尔，卡尔·威曼和沃尔夫冈·凯特尔在2001年获得了诺贝尔奖。

肿瘤诊断

合成放射性同位素⁸² Rb衰变，发射出正电子，用于积累在富含钾的组织中。例如位于大脑或心脏的那些。因此，它可通过正电子发射断层扫描技术分析心脏的功能以及大脑中可能存在的肿瘤。

零件

different离子已经发现存在于不同类型的材料或混合物中。例如，他的合金是用金，铯，汞，钠和钾制成的。它已被添加到玻璃和陶瓷中，可能会增加其熔点。

在太阳能电池中，钙钛矿已被添加为重要成分。同样，还研究了其可能用作热电发生器，空间传热材料，离子推进发动机中的燃料，碱性电池的电解介质以及原子磁力计的用途。

原子钟

用rub和铯制成了著名的高精度原子钟，例如用在GPS卫星中，智能手机的所有者可以在道路上移动时知道其位置。

参考文献

1. 邦德汤姆。（2008年10月29日）。铷。摘自：chemistryworld.com
2. 颤抖和阿特金斯。（2008）。无机化学。（第四版）。Mc Graw Hill。
3. 维基百科。（2019）。铷。从以下位置恢复：en.wikipedia.org
4. 国家生物技术信息中心。（2019）。铷。PubChem数据库。CID = 5357696。从以下地址恢复：pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Chellan，P.和Sadler，PJ（2015）。生活和药物的元素。哲学交易。系列A，数学，物理和工程科学，373（2037），20140182。doi：10.1098 / rsta.2014.0182
6. 梅奥医学教育和研究基金会。（2019）。R Rb 82（静脉注射）。从以下位置恢复：mayoclinic.org
7. 马克·米格尔（Marques Miguel）。（sf）。铷。从以下位置恢复：nautilus.fis.uc.pt
8. 詹姆斯L.染料 （2019年4月12日）。铷。不列颠百科全书。从以下位置恢复：britannica.com
9. 道格·斯图尔特博士。（2019）。Element元素事实。Chemicool。从以下地址恢复：chemicool.com
10. 迈克尔·皮尔高（Michael Pilgaard）。2017年5月10日）。Chemical化学反应。从以下网站恢复：pilgaardelements.com