Rubidium

Kovové rubidium

Rubidium je měkký, lehký a stříbrolesklý kov, který lze krájet nožem, asi jako vosk. Na rozdíl od předchozích alkalických kovů má větší hustotu než voda. Velmi dobře vede elektrický proud a teplo. Ve srovnání s ostatními kovy má nízkou teplotu tání a varu. V jeho parách se kromě jednoatomových částic vyskytují i dvouatomové molekuly. Páry mají zelenomodrou až zelenou barvu. Elementární kovové rubidium lze dlouhodobě uchovávat pod vrstvou alifatických uhlovodíků jako petrolej nebo nafta, s kterými nereaguje.

Rubidium mimořádně rychle až explozivně reaguje s kyslíkem na superoxid rubidný a s vodou na hydroxid rubidný. Reakce rubidia s vodou je natolik exotermní, že unikající vodík reakčním teplem samovolně explozivně vzplane. V přírodě se proto vyskytuje pouze ve sloučeninách a jenom v oxidačním stupni Rb⁺. Rubidium se také za mírného zahřátí slučuje s vodíkem na hydrid rubidný RbH, s dusíkem na nitrid rubidný Rb₃N nebo azid rubidný RbN₃. Nepřímo se také slučuje s uhlíkem. Soli rubidia barví plamen světle fialově.

Rubidium bylo objeveno roku 1861 německým chemikem Robertem W. Bunsenem a německým fyzikem Gustavem R. Kirchhoffem za použití jimi objevené spektrální analýzy, kteří rubidium našli v dürkheimských minerálních vodách spolu s cesiem. Rubidium bylo pojmenováno podle svých dvou červených čar ve spektru jako tmavočervený – rubidus. Kovové rubidium bylo poprvé získáno jeho objevitelem Robertem W. Bunsenem elektrolýzou roztaveného chloridu rubidného.

Díky své velké reaktivitě se v přírodě setkáváme pouze se sloučeninami rubidia a to pouze v mocenství Rb⁺. Obsah rubidia v zemské kůře je poměrně vysoký, předpokládá se, že zemská kůra obsahuje 100–300 mg/kg, což odpovídá 78 ppm (parts per milion = počet částic látky na 1 milion všech částic) a ve výskytu se řadí na stejnou úroveň jako nikl, měď nebo zinek. Průměrný obsah v mořské vodě je přibližně 0,12 mg/l. Ve vesmíru se předpokládá výskyt 1 atomu rubidia na přibližně 6 miliard atomů vodíku.

V minerálech provází rubidium obvykle ostatní alkalické kovy. Patrně nejvýznamnější výskyt je uváděn v minerálu lepidolitu, což je poměrně značně komplikovaný hlinito-křemičitan lithno-draselný KLi₂[AlSi₃O₆](OH,F)₂. V tomto minerálu se obsah rubidia pohybuje kolem hodnoty 1,5 %. V malých množstvích (asi okolo 0,015 %) se vyskytuje v karnalitu KCl·MgCl₂·6H₂O.

Elementární rubidium se průmyslově vyrábí elektrolýzou roztavené směsi 60 % chloridu vápenatého a 40 % chloridu rubidného při teplotě 750 °C. Vápník vzniklý elektrolýzou ve sběrné nádobě tuhne, protože jeho teplota tání je vyšší než rubidia a tím se od rubidia odděluje. Elektrolýza probíhá na železné katodě a grafitové anodě, na které vzniká plynný chlor. Tento způsob pro tento kov však není úplně nejlepší. V současné době se vyrábí okolo 5 tun rubidia ročně.

Železná katoda 2 Rb⁺ + 2 e⁻ → 2 Rb

Grafitová anoda 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2 e⁻

Lepší je příprava chemickou cestou, zahříváním hydroxidu rubidného nebo oxidu rubidného s kovovým hořčíkem v proudu vodíku nebo s kovovým vápníkem ve vakuu. Jedno z nejlepších redukovadel je zirkonium.

Malé množství rubidia lze připravit zahříváním chloridu rubidného s azidem barnatým za vysokého tlaku. Baryum vzniklé rozkladem azidu vytěsňuje z chloridu rubidného rubidium, které v podobě svých par kondenzuje na chladnějších stěnách nádoby.

Vzhledem ke své mimořádné nestálosti a reaktivitě má kovové rubidium jen minimální praktické využití.

• Jeho nízký ionizační potenciál dává možnost jeho uplatnění ve fotočláncích sloužících pro přímou přeměnu světelné energie v elektrickou. Zároveň je proto perspektivním médiem pro iontové motory jako pohonné jednotky kosmických plavidel.

• Při výrobě katodových trubic, pracujících s nízkotlakou náplní inertního plynu, se užívá rubidia jako getru, tj. látky sloužící k zachycení a odstranění posledních zbytků přimíšených reaktivních plynů.

• Soli rubidia se přidávají do směsí zábavní pyrotechniky a barví vzniklé světelné efekty do fialova.

• Izotop ⁸⁷Rb s přirozeným výskytem 27,8 % je mírně radioaktivní, rozpadá se s poločasem 4,92×10¹⁰ roku za vzniku izotopu ⁸⁷Sr a uvolnění β-záření. Toho se v geologii využívá k datování stáří hornin.