تحقیق مقاله رایگان عنصر روبیدیوم

روبیدیوم (Rubidium) با نشانهٔ شیمیایی Rb و عدد اتمی ۳۷ از عنصرهای گروه نخست جدول تناوبی عناصر است. روبیدیم یک فلز قلیایی نرم و به رنگ نقره‌ای - سفید است و جرم اتمی آن ۸۵٫۴۶۷۸ می‌باشد. روبیدیم در حالت عنصری با ویژگی‌هایی شبیه دیگر فلزهای قلیایی، به شدت واکنش پذیر است، مانند واکنش شدید با اکسیژن در هوای محیط. ۸۵Rb تنها ایزوتوپ پایدار روبیدیم است. ۸۷Rb ایزوتوپ دیگر روبیدیم است که دچار واپاشی هسته‌ای می‌گردد و نیمه‌عمری برابر با ۴۹ میلیارد سال دارد بیش از سه برابر عمر برآورد شده برای جهان. ۸۷Rb نزدیک به ۲۸٪ روبیدیم طبیعی موجود را تشکیل می‌دهد. شیمی‌دان آلمانی روبرت بونزن و گوستاو کیرشهف در سال ۱۸۶۱ روبیدیم را کشف کردند آن‌ها به کمک روش طیف سنجی تابشی این عنصر را پیدا کردند. روبیدیم به آسانی بخار می‌شود و بازهٔ گسترده‌ای از طیف‌ها را جذب می‌کند و این باعث می‌شود که این عنصر هدف معمول دستکاری لیزری اتم‌ها شود.

 موجودات زنده برای ادامهٔ زندگی به روبیدیم نیاز ندارند با این حال یون‌های روبیدیم همانگونه که یون‌های پتاسیم در سامانه‌های زنده نقش دارند، رفتار می‌کنند: به این ترتیب که این یون‌ها به صورت فعال توسط سلول‌های گیاهی و جانوری جذب می‌شوند.

ویژگی‌ها

 روبیدیم فلزی است نرم، شکل‌پذیر و به رنگ نقره‌ای - سفید.این فلز در دمای ۳۹٫۳۱ درجهٔ سانتی گراد (۱۰۲٫۷ فارنهایت) ذوب می‌شود و در ۶۸۸ درجهٔ سانتی گراد به جوش می‌آید. در میان فلزهای قلیایی غیرپرتوزا دومین عنصری است که بیشترین الکترونگاتیوی را دارد. مانند دیگر عناصر گروه خود به شدت با آب وارد واکنش می‌شود، با جیوه تشکیل ملغمه و با طلا، آهن، سزیم، سدیم و پتاسیم می‌تواند تشکیل آلیاژ دهد. با وجود آنکه روبیدیم و لیتیم هر دو در یک گروه جای دارند ولی نمی‌توانند با هم تشکیل آلیاژ دهند. این واکنش‌های روبیدیم اغلب بسیار شدید است و باعث آتش گرفتن (سوختن) گاز هیدروژن آزاد شده می‌شود. حتی گزارش شده‌است که هیدروژن در هوای محیط هم توانسته خود به خود آتش بگیرد و واکنش دهد.انرژی یونیزه شدن هیدروژن بسیار پایین است و تنها ۴۰۶ kJ/mol می‌باشد.در آزمون شعله هر دو رنگ بنفش بسیار نزدیک به همی را از خود نشان می‌دهند برای همین برای تشخیص این دو از هم حتما باید از روش‌های طیف‌سنجی بهره جست.

ترکیب‌ها

می‌توان گفت کلرید روبیدیم یا RbCl پرکاربردترین ترکیب از این عنصر است. در زیست‌شیمی جهت برداشت DNA از سلول و همچنین به عنوان نشانگر زیست‌شیمی با توجه به جایگزینی‌اش با پتاسیم در مقدارهای بسیار کم، کاربرد دارد. چون در سامانه‌های زنده در مقدار کم به آسانی مصرف می‌شود و با پتاسیم جایگزین می‌گردد. دیگر ترکیب پرکاربرد روبیدیم، مادهٔ خورندهٔ هیدروکسید روبیدیم یا RbOH است. این ماده، آغازگر بسیاری از فرایندهای شیمیایی با پایهٔ روبیدیم است. کربنات روبیدیم یا RbCO3 در برخی از شیشه‌های نوری کاربرد دارد. سولفات مس روبیدیم Rb۲SO۴ • CuSO۴ • ۶H۲O. ترکیب پرکاربرد دیگر یدید نقرهٔ روبیدیم یا RbAg۴I۵ است که در میان بلورهای یُدی از بالاترین رسانایی الکتریکی در دمای اتاق برخوردار است. این ویژگی در برخی باتری‌ها کاربرد دارد.[۵][۶]

تعدادی از اکسیدهای روبیدیم عبارتند از: Rb۲O و Rb۶O و Rb۹O۲ که همگی این‌ها اگر فلز روبیدیم در هوای آزاد قرار گیرد می‌توانند تشکیل شوند. اگر میزان اکسیژن محیط بیش از اندازهٔ معمول باشد، روبیدیم می‌تواند تشکیل یک سوپراکسید RbO۲ دهد. نمک‌های فلوئورید روبیدیم، کلرید روبیدیم، برمید روبیدیم و یدید روبیدیم همگی از واکنش این عنصر با هالیدها ایجاد می‌شوند.

ایزوتوپ‌ها

روبیدیمی که در طبیعت یافت می‌شود دارای دو ایزوتوپ است، ۷۲٫۲٪ از ایزوتوپ پایدار ۸۵Rb و ۲۷٫۸٪ از ایزوتوپ پرتوزای ۸۷Rb. روبیدیم طبیعی، خود پرتوزا است و دارای فعالیت ویژهٔ ۶۷۰ Bq/g می‌باشد. این مقدار کافی است تا یک فیلم عکاسی را در ۱۱۰ روز خراب کند.[۸][۹] جدا از دو ایزوتوپی که نام برده شد، روبیدیم دارای ۲۴ ایزوتوپ دیگر نیز است که نیمه عمری برابر با ۳ ماه دارند و بسیاری از آن‌ها بسیار پرتوزایند و کاربرد کمی هم دارند.

 ۸۷Rb نیمه‌عمری برابر با ۴۸.۸×۱۰۹ سال دارد که بیش از سه برابر عمر برآورد شده برای جهان یعنی ۱۳٫۷۵ ± ۰.۱۱ ×۱۰۹ سال است. در کانی‌ها روبیدیم به آسانی جایگزین پتاسیم می‌گردد. برای همین همه جا پیدا می‌شود.

 یکی از ایزوتوپ‌های ساختگی روبیدیم، روبیدیم-۸۲ است که با روش گیراندازی الکترون از پسماند واپاشی استرانسیم-۸۲ با نیمه عمر ۲۵٫۳۶ روز بدست می‌آید. خود این ایزوتوپ روبیدیم نیمه عمرش ۷۶ ثانیه‌است و از پسماند آن می‌توان ایزوتوپ پایداری از کریپتون-۸۲ بدست آورد.و عدد اتمی ۳۷ از عنصرهای گروه نخست جدول تناوبی عناصر است روبیدیوم یک فلز قلیانی نرم و به رنگ نقره ای و سفید است و عدد جرمی 85.4678 میباشد روبیدیوم در حالت عنصری با ویژگی هایی شبیه دیگر فلزهای قلیانی به شدت واکنش پذیر است موجودات زنده برای ادامه ی زندگی به روبیدیوم نیاز ندارند با این حال یون های روبیدیوم همانگونه که یونهای پتاسیم در سامانه های زنده نقش دارندرفتار میکنند روبیدیم فلزی است نرم، شکل‌پذیر و به رنگ نقره‌ای - سفید.  این فلز در دمای ۳۹٫۳۱ درجهٔ سانتی گراد (۱۰۲٫۷ فارنهایت) ذوب می‌شود و در۶۸۸ درجهٔ سانتی گراد به جوش می‌آید. در میان فلزهای قلیایی غیرپرتوزا دومین عنصری است که بیشترین الکترونگاتیوی را دارد. مانند دیگر عناصرگروه خود به شدت با آب وارد واکنش می‌شود، با جیوه تشکیل ملغمه و با طلا، آهن، سزیم، سدیم و پتاسیم می‌تواند تشکیل آلیاژ دهد. با وجود آنکه روبیدیم و لیتیم هر دو در یک گروه جای دارند ولی نمی‌توانند با هم تشکیل آلیاژ دهند. این واکنش‌های روبیدیم اغلب بسیار شدید است وباعث آتش گرفتن (سوختن) گاز هیدروژن آزاد شده می‌شود. حتی گزارش شده‌است که هیدروژن در هوای محیط هم توانسته خود به خود آتش بگیرد و واکنش دهد. انرژی یونیزه شدن هیدروژن بسیار پایین است و تنها406 kJ/mol می‌باشد. در آزمون شعله هر دو رنگ بنفش بسیار نزدیک به همی را از خود نشان  می‌دهند برای همین برای تشخیص این دو از هم  حتما باید از روش‌های طیف‌سنجی بهره جست

خصوصیات قابل توجه

روبیدیوم ، دومین عنصر از عناصر قلیایی است که الکترون مثبت دارد و در دمای اطاق به‌صورت مایع می‌باشد. مانند دیگر عناصر گروه اول به سرعت در هوا آتش می‌گیرد و با شدت بسیار زیاد در آب واکنش نشان داده ، هیدروژنهای آتشین از خود آزاد می‌کند. مانند دیگر فلزات قلیایی با مس ترکیب شده ، Amalgam بوجود می‌آورد. همچنین با طلا و سزیم و سدیم و پتاسیم ، آلیاژ می‌شود. این عنصر در هنگام مجاورت با آتش ، شعله بنفش رنگی بوجود می‌آورد.

 کاربردها

•روبیدیوم به‌راحتی یونیزه می‌شود و از این رو در موتورهای یونی (در وسایل نقلیه فضایی) استفاده می‌شود. ولی سزیم و گزنون بیشتر در این موارد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 •به‌عنوان ماده سیال در توربینهای بخار.

•به‌عنوان دریافت کننده در لوله‌های خلاء

•به‌عنوان اجزاء فتوسل

•در ساخت شیشه‌های مخصوص

•RbAg4I5 خاصیت رسانایی بالایی در کریستالهای یونی دارد. این ویژگی می‌تواند در باتریهای فیلمهای نازک و دیگر موارد استفاده شود.

 •این عنصر همچنین در Magnetohdrodynamic که در آن ، یونهای روبیدیوم با افزایش دما شکل می‌گیرند و به Magnetic Field فرستاده می‌شوند، کاربرد دارد و در ژنراتورهای ترمومتریک استفاده می‌شود. این اتصال الکتریکی که مانند یک آرمیچر عمل می‌کند و می‌تواند جریان الکتریسیته تولید کند.

 ایزوتوپها

24 ایزوتوپ روبیدیوم شناخته شده است. روبیدیومی که به‌صورت طبیعی بوجود می‌آید، در دو ایزوتوپ ( Rb-85 ( 72% و ( Rb-87( 27.8% رادیواکتیو وجود دارد. مخلوط معمولی روبیدیوم به قدری رادیو اکتیو است که می‌تواند فیلم عکاسی را در حدودا 30 تا 60 روز ظاهر کند. روبیدیوم 87 ، نیمه عمری معادل 48*109 دارد که به‌راحتی جانشین پتاسیم در کانی‌ها می‌شود و به همین دلیل در همه جا گسترده شده است. Rb در اندازه گیری عمر سنگها موثر است. Rb-87 توسط عمل حذف ذرات بتا به Strontium 87 پایدار تبدیل می‌شود.

در طی تبلور ، Fractional در Plagioclase غلیظ شده و روبیدیوم را در مایع آزاد می‌کند. بنابراین میزان Rb/Sr در ماگما در طی زمان افزایش می‌یابد که باعث بوجود آمدن سنگهایی می‌شود که میزان تفکیک‌پذیری و Rb/Sr آنها افزایش می‌یابد.

میزان بالاتر آن (بیشتر از 10) در Pegmatites بوجود می‌آید. اگر مقدار اولیه Sr مشخص باشد، عمر آن می‌تواند با اندازه گیری تمرکز Rb و Sr و میزان Sr-87/Sr-86 تعیین شود. تنها زمانی این تاریخها سن واقعی کانی را مشخص نشان می‌دهد که سنگها متعاقبا دگرگون شوند.

هشدارها

روبیدیوم به شدت با آب واکنش نشان می‌دهد و می‌تواند تولید آتش کند. برای نگهداری امنیت بالا به‌صورت خالص این عنصر می‌بایست زیر روغن معدنی خشک در خلاء یا هوای بی‌اثر نگهداری شود.