Rubidio

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Rubidio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
bianco argenteo
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico rubidio, Rb, 37
Serie metalli alcalini
Gruppo, periodo, blocco 1(IA), 5, s
Densità 1532 kg/m³
Durezza 0.3
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 85,4678 amu
Raggio atomico (calc.) 235 (265) pm
Raggio covalente 211 pm
Raggio di van der Waals 244 pm
Configurazione elettronica [Kr]5s1
e per livello energetico 2, 8, 18, 8, 1
Stati di ossidazione 1 (base forte)
Struttura cristallina Cubica a corpo centrato
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 312,46 K (39,31 °C)
Punto di ebollizione 961 K (688 °C)
Volume molare 55,76 × 10-6  m3/mol
Entalpia di vaporizzazione 72,216 kJ/mol
Calore di fusione 2,192 kJ/mol
Tensione di vapore 1,56 × 10-4 Pa
Velocità del suono 1300 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-17-7
Elettronegatività 0,82 (Scala di Pauling)
Calore specifico 363 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 7,79 × 106 /m·ohm
Conducibilità termica 58,2 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 403,0 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 2633 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 3860 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 5080 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione 6850 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione 8140 kJ/mol
Energia di settima ionizzazione 9570 kJ/mol
Energia di ottava ionizzazione 13120 kJ/mol
Energia di nona ionizzazione 14500 kJ/mol
Energia di decima ionizzazione 26740 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
85Rb 72,168% Rb è stabile con 48 neutroni
87Rb 27,835% 4,88 × 1010  anni β- 0,283 87Sr
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il rubidio è l'elemento chimico di numero atomico 37. Il suo simbolo è Rb. È un elemento tenero dal colore bianco-argenteo ed appartiene al gruppo dei metalli alcalini. 87Rb, un suo isotopo naturale, è debolmente radioattivo.

Come gli altri metalli alcalini, il rubidio è molto reattivo e si infiamma spontaneamente quando viene esposto all'aria.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Il rubidio è liquido poco al di sopra della temperatura ambiente.[1]

Come gli altri metalli alcalini si infiamma spontaneamente all'aria e reagisce violentemente con l'acqua, liberando idrogeno che può anche infiammarsi a sua volta. Come gli altri metalli alcalini forma inoltre amalgami con il mercurio e leghe con l'oro, il cesio, il sodio ed il potassio.

I suoi ioni impartiscono alla fiamma un colore violetto.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Il rubidio è facilmente ionizzabile e per questo è stato preso in considerazione il suo utilizzo nella realizzazione di propulsori ionici per veicoli spaziali, ma il cesio e lo xenon si sono rivelati più efficienti a questo scopo. Tra gli altri usi rientrano quelli di:

Uno ioduro misto di argento e rubidio (RbAg4I5) è il composto che a temperatura ambiente possiede la più elevata conduttività elettrica di tutti i composti ionici cristallini; questo lo rende utile nella realizzazione di batterie a film sottile ed in altre applicazioni analoghe.

È stato preso anche in considerazione l'utilizzo in generatori termoelettrici, dove ioni di rubidio prodotti per riscaldamento, transitando attraverso un campo magnetico, generano una corrente elettrica.

I sali di rubidio sono usati per colorare in rosso-violetto i fuochi d'artificio.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il rubidio (dal latino rubidus, rosso scuro) fu scoperto da Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff nel 1861 nel minerale lepidolite, tramite uno spettroscopio. Ebbe un uso industriale praticamente nullo fino agli anni venti. Storicamente l'uso principale del rubidio è rimasto confinato nella ricerca e nello sviluppo nell'industria chimica ed elettronica.

Atomi di rubidio sono stati utilizzati con successo in esperimenti per la ricerca empirica dei monopoli magnetici[2]. Teorizzati nel 1931 da Paul Dirac, nel 2009 Ville Pietilä e Mikko Möttönen del Dipartimento di Fisica applicata dell'Università di Helsinki hanno gettato le basi teoriche per la pianificazione di un esperimento di questo tipo [3]. Nel 2014 David S. Hall, dell'Amherst College, in Massachusetts, col suo team ha rilevato sperimentalmente i monopoli magnetici tramite la polarizzazione di atomi di rubidio tenuti ad una temperatura molto vicina allo zero assoluto [4].

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Questo elemento è ritenuto essere il sedicesimo per abbondanza nella crosta terrestre. Costituisce complessivamente (mai libero, ma in composti corrispondenti al suo stato di ossidazione +1) circa lo 0,005% della crosta terrestre; è però diffuso nelle rocce, nei terreni, nelle acque ad accompagnare, in piccole quantità il potassio. In natura, si rinviene nei minerali leucite, pollucite e zinnwaldite, che contengono fino all'1% del suo ossido. La lepidolite ne contiene circa 1,5% ed è la principale fonte commerciale di rubidio. Anche alcuni minerali del potassio – tra cui il cloruro – ne contengono quantità significative e industrialmente sfruttabili. Un notevole giacimento di pollucite si trova presso il Bernic Lake, in Canada.

Uno dei metodi per produrre il rubidio metallico consiste nella riduzione del cloruro di rubidio con il calcio. Del rubidio sono noti quattro ossidi: Rb2O, Rb2O2, Rb2O3, RbO2.

Nel 1997 il costo del rubidio metallico era stimabile in 25 USD per grammo.

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Del rubidio sono noti 24 isotopi, di cui due di origine naturale; il rubidio è generalmente una miscela di 85Rb (72,2%) e 87Rb (27,8%), radioattivo. La radioattività del rubidio che si trova in natura è sufficiente ad impressionare una lastra fotografica in un tempo compreso tra circa 30 e 60 giorni.

87Rb ha una emivita di 48,8×109 anni. Si sostituisce facilmente al potassio nei minerali, a ciò è dovuta la sua diffusione.

Il rubidio viene impiegato per la datazione delle rocce; 87Rb decade a 87Sr, stabile, tramite emissione di una particella beta. Durante la cristallizzazione frazionata, lo stronzio si concentra nella fase solida, mentre il rubidio rimane nella fase liquida. In conseguenza di ciò, il rapporto tra le concentrazioni di rubidio e stronzio (Rb/Sr) nel magma residuo cresce col tempo portando a rocce il cui rapporto Rb/Sr cresce con la loro differenziazione. I rapporti più elevati (10:1 e più) compaiono nelle pegmatiti. Se il tenore originale di Sr è noto o estrapolabile, l'età della roccia può essere stimata tramite la misura del rapporto Rb/Sr e del rapporto 87Sr/86Sr. La stima è valida qualora le rocce non abbiano subito alterazioni successive.

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

Il rubidio reagisce violentemente con l'acqua e può provocare incendi. Per garantirne la sicurezza e la stabilità, deve essere conservato immerso in olio minerale, sotto vuoto o in atmosfera inerte.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ In genere come "temperatura ambiente" si assumono la temperatura di 25 °C (ovvero 298 K), per cui gli unici elementi che abbiano una temperatura di fusione minore di questa sono bromo (Tfus = 265,95 K) e mercurio (Tfus = 234,32 K), ma siccome nella sua accezione più generale la temperatura ambiente può essere qualsiasi temperatura compatibile con le condizioni meteorologiche, si può dire che anche gli elementi metallici cesio (Tfus = 301,59 K), gallio (Tfus = 302,91 K), francio (Tfus = 300,15 K) e rubidio (Tfus = 312,46 K) sono liquidi a temperature "prossime" a quella ambiente.
  2. ^ http://www.lescienze.it/news/2014/01/30/news/monopolo_magnetico_dirac_conferma_sperimentale-1989090/ , Dirac aveva ragione, ecco il monopolo magnetico, Le Scienze, 30 gennaio 2014
  3. ^ http://prl.aps.org/abstract/PRL/v103/i3/e030401 , Creation of Dirac Monopoles in Spinor Bose-Einstein Condensates
  4. ^ http://www.nature.com/nature/journal/v505/n7485/full/nature12954.html , Observation of Dirac monopoles in a synthetic magnetic field

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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