Was ist Rubidium?
Rubidium ist ein Alkalimetall mit der Ordnungszahl 37 und dem Atomgewicht 85,4678.
Es wurde 1861 von Bunsen und Kirchhoff in Deutschland entdeckt. Das Element kommt in der Erdkruste relativ häufig vor, wird aber nur selten als Erz gefunden.
Es wird als Nebenprodukt bei der Raffination von Lithium (Li) gewonnen. Es handelt sich um einen selbstentzündlichen Stoff.
Anwendungen von Rubidium
Rubidium wird Glas zugesetzt, um dessen Festigkeit und elektrische Isolationseigenschaften zu erhöhen. Es wird hauptsächlich als Rubidiumcarbonat (Rb2CO3) in Glas eingemischt und kann in Kathodenstrahlröhren verwendet werden.
Darüber hinaus kann es in Atomuhren verwendet werden. Die kommerzielle und industrielle Verwendung von Rubidium ist jedoch begrenzt.
Ansonsten wird es für die Datierung verwendet. Anhand des Verhältnisses von Rubidium 87 zu Strontium 87, z. B. in Mineralien, lässt sich das Alter dieser Materialien von der Kristallisation bis zur Gegenwart berechnen.
Eigenschaften von Rubidium
Rubidium ist ein weiches, silbrig-weißes, sehr leichtes Metall. In einer Flammenreaktion zeigt es eine dunkelrote Farbe, ähnlich wie Kalium. Es hat einen niedrigen Schmelzpunkt von 39 °C. Sein Siedepunkt liegt bei 688 °C und seine Gase sind blau.
Es hat ähnliche Eigenschaften wie die anderen Alkalimetalle. Es hat die zweitniedrigste Elektronegativität unter den nicht-radioaktiven Alkalimetallelementen und eine sehr niedrige Ionisierungsenergie von 406 kJ/mol.
Die Wertigkeit in der Verbindung ist +1. Rubidium-Ionen werden wie Kalium-Ionen von pflanzlichen und tierischen Zellen aufgenommen.
Struktur des Rubidiums
Rubidium hat eine Dichte von 1,532 g/cm3 bei Raumtemperatur und eine Flüssigkeitsdichte von 1,46 g/cm3 beim Schmelzpunkt. Die bei Raumtemperatur und Druck stabilen Kristalle haben eine kubisch-raumzentrierte Struktur. Die Elektronenkonfiguration ist [Kr] 5s1.
Aufgrund seines großen Ionenradius wird Rubidium zu den inkompatiblen Elementen gezählt. Unverträgliche Elemente sind Elemente, die nicht ohne weiteres in die Kristalle von gesteinsbildenden Mineralien eindringen können.
Weitere Informationen über Rubidium
1. Reaktivität von Rubidium
Die Reaktivität von Rubidium ist ähnlich wie die anderer Alkalimetalle. Es ist jedoch reaktionsfreudiger als Kalium und Natrium. An der Luft kann Rubidium spontan verbrennen und schnell zu den Peroxiden Rb2O2 und Superoxiden RbO2 oxidieren.
Es reagiert auch heftig mit Halogenelementen. Darüber hinaus entsteht bei der Reaktion mit Wasser Wasserstoff, der ebenfalls eine ausreichende Reaktionswärme liefert, um den Wasserstoff zu entzünden, wodurch die Reaktion explosiv wird.
Darüber hinaus können Legierungen mit Kalium, Natrium, Cäsium, Calcium und Gold gebildet werden. In Quecksilber aufgelöst, bildet es ein Amalgam.
2. Natürliches Rubidium
In der Erdkruste ist Rubidium das 23. am häufigsten vorkommende Element. Es kommt als Oxid in Erzen wie Leucit, Carnallit, Pollucit und Zinnwaldit mit einem Anteil von maximal 1 % vor. Lepidolithglimmer enthält 0,3-3,5 % Rubidium und kann daher kommerziell als Rubidiumquelle genutzt werden.
Meerwasser enthält durchschnittlich 125 µg/L Rubidium. Im Vergleich zu seinen homologen Elementen ist dies deutlich weniger als bei Kalium und deutlich mehr als bei Cäsium. Die wichtigsten Rubidium-Quellen sind der Rubidium-Mikroklin auf der Insel Elba in Italien und die Polsit-Lagerstätten von Burnick Lake in Kanada.
3. Herstellung von Rubidium
Jährlich werden etwa 2-4 t Rubidiumverbindungen hergestellt. Aus Kalium können Rubidium und Cäsium abgetrennt werden. So wird beispielsweise aus Rubidium-Cäsium-Alaun durch fraktionierte Kristallisation reines Rubidium-Alaun hergestellt.
4. Isotope des Rubidiums
Es gibt 24 bekannte Isotope des Rubidiums. Die natürlich vorkommenden Isotope sind das stabile Isotop 85Rb und das radioaktive Isotop 87Rb. Ihre natürliche Häufigkeit beträgt 72,2 % bzw. 27,8 %.
87Rb ist in der Umwelt weit verbreitet; die Halbwertszeit von 87Rb beträgt 4,88 x 1010 Jahre; 87Rb wird zur Datierung verwendet, da es sich durch Betazerfall in das stabile 87Sr umwandelt.
82Rb kommt in der Natur nicht vor, sondern entsteht durch den Zerfall von 82Sr. 82Rb hat eine Halbwertszeit von 1,273 min. 82Rb wird für die Positronen-Emissions-Tomographie des Herzens verwendet.