Rubidium (Rb) là gì? Rb hóa trị mấy? Tổng hợp kiến thức về Rb

Rubidium (Rb) là gì? Rb hóa trị mấy? Các em muốn có câu trả lời cùng những kiến thức khác có liên quan đến nguyên tố Rb? Cùng tìm hiểu qua chia sẻ của Admin trong bài viết này nhé!

Rubidium có ký hiệu hóa học là Rb. Trong bảng tuần hoàn hóa học, nguyên tố này có số hiệu nguyên tử là 37, thuộc nhóm IA (Nhóm kim loại kiềm) và chu kỳ 5. Rubidium là kim loại mềm có màu trắng xám giống Potassium và Sodium. Nó là nguyên tố đầu tiên được tìm thấy trong nhóm IA có khối lượng riêng nặng hơn nước. Nguyên tử khối của Rubidium là 85,4678.

Rubidium (Rb) là gì?

Rubidium cũng giống các kim loại kiềm khác, nó hoạt động hóa học mạnh, phản ứng mãnh liệt với nước và bị oxi hóa khi để ngoài không khí. Khi đốt cháy Rubidium với các hợp chất của nó, phản ứng sẽ xuất hiện ngọn lửa màu tím hồng rất dễ nhận biết.

Rubidium có số hiệu nguyên tử là 37, nên cấu hình electron là: $1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{6} 3 d^{10} 4 s^{2} 4 p^{6} 5 s^{1}$ . Với cấu hình e như vậy, các em có thể thấy được lớp ngoài cùng của Rubidium có 1e, nên nó thường có xu hướng nhường 1e để đạt cấu hình bền hơn. Vì vậy, Rb số oxi hoá +1 và nó tạo thành ion $R b^{+}$ .

Rb hóa trị mấy?

Rubidium (Rb) có tất cả 24 đồng vị khác nhau, nhưng đồng vị Rubidium có nguồn gốc tự nhiên chỉ có 2, đó là ${}^{85}R b$ và ${}^{87}R b$ . Trong đó:

${}^{85}R b$ chiếm khoảng 72,2%
${}^{87}R b$ chiếm khoảng 27,8% và nó có tính phóng xạ

Hỗn hợp thông thường khác của Rubidium đều có tính phóng xạ nhẹ, ở mức khoảng 670 Bq/g. Dù tính phóng xạ nhẹ, nhưng nó vẫn có đủ khả năng làm mờ các cuộn phim trong khoảng thời gian 110 ngày.

Đặc biệt, đồng vị ${}^{87}R b$ có chu kỳ bán phân rã là 4,88.1010 năm, thời gian này gấp 3 lần tuổi của vũ trụ. Trong các khoáng vật, nó dễ dàng thay thế cho Potassium nên nó tương đối phổ biến hiện nay. Rubidium thường được đưa vào ứng dụng trong việc xác định niên đại của cá. Khi phân rã ${}^{87}R b$ tạo thành ${}^{87}S r$ ổn định và nó thường phân rã bằng cách bức xạ một hạt Beta âm.

Rubidi (Rb) có mấy đồng vị?

Trong quá trình kết tinh, Strontium (Sr) có xu hướng tập trung trong khoáng Plagioclase, trong khi Rubidium (Rb) được bỏ lại trong pha lỏng. Do đó, tỷ lệ Rb/Sr trong magma còn lại có thể tăng theo thời gian, dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ Rb/Sr trong các loại đá phụ thuộc vào quá trình tách Magma.

Các loại đá Pegmatit có tỷ lệ Rb/Sr cao (10 hoặc cao hơn). Nếu ta biết hoặc có thể ước tính lượng strontium ban đầu, tuổi của đá có thể được xác định bằng cách đo hàm lượng Rb và Sr cũng như tỷ lệ $\frac{{}^{87}S r}{{}^{86}S r}$ . Tuy nhiên, việc xác định tuổi đá chỉ có tính chất đúng đắn nếu đá không trải qua quá trình biến đổi sau này.

Rubidium theo tiếng Latinh có nghĩa là đỏ thẫm, nó đã được 2 nhà khoa học Robert Bunsen và Gustav Kirchhoff phát triển trong khoáng vật Lepidolit khi dùng phương pháp phân tích quang phổ vào năm 1861. Khi phân tích, nó cho ra các vạch đỏ tươi trong quang phổ phát xạ. Vì vậy mà tên gọi của chúng là Rubidus có nghĩa là màu đỏ thẫm.

Trong Lepidolit, Rubidium có một lượng nhỏ, Kirchhoff và Bunsen đã đem 150kg Lepidolit xử lý chỉ thu được khoảng 0,24% Rubidium Oxide ( $R b_{2} O$ ). Cả Rubidium và Potassium đều tạo thành muối không tác khi tác dụng với acid Chloroplatinic. Tuy nhiên, các muối này lại cho thấy mức độ hòa tan khác nhau khi đem chúng khuấy trong nước nóng. Rubidium Hexachloroplatinate ( $R b_{2} P t C l_{6}$ ) ít tan hơn và dùng phương pháp kết tinh phân đoạn có thể thu được.

Lịch sử về nguyên tố Rb

Sau khi đem Rubidium Hexachloroplatinate ( $R b_{2} P t C l_{6}$ ) khử bằng Hydrogen, quá trình sẽ tạo ra 0,51g Rubidium Chloride. Bunsen và Kirchhoff đã tiến hành cô lập hợp chất Caesium và Rubidium với khối lượng 44 nghìn lít nước khoáng. Phản ứng tạo ra 7,3g Caesium Chloride và 9,2 Rubidium Chloride. Sau một năm phát hiện ra Caesium (Cs) trong phổ quang, 2 nhà khoa học Bunsen và Kirchhoff đã phát minh ra kính phổ quang.

Bunsen và Kirchhoff đã dùng Rubidium Chloride thu được để ước tính ra khối lượng nguyên tử của nguyên tố mới là 85,36 (Giá trị hiện nay được chấp nhận là 85,47). Hai nhà khoa học cũng đã cố gắng dùng điện phân nóng chảy Chloride nhằm thu nguyên tố Rubidium nguyên chất nhưng họ nhận thấy một chất đồng nhất màu xanh và đặt nó là Subchorua ( $R b_{2} C l$ ). Tiếp tục thử lại lần thứ 2, Bunsen đã dùng phương pháp nung cháy Rubidi Tartrat để khử Rubidium. Từ đó ông đã xác định được tỉ trọng và điểm nóng chảy của Rb. Nghiên cứu được thực hiện với năm 1860 và chỉ ra rằng, tỉ trọng của nó được xác định dưới $0, 1 g / c m^{3}$ và điểm nóng chảy nhỏ hơn $1^{0} C$ .

Năm 1908, người ta đã phát hiện ra Rubidium có tính phóng xạ nhẹ. Sau đó mãi đến năm 1910 thì thuyết về đồng vị của Rubidium mới được xác lập. Hoạt tính phóng xạ nhẹ của Rubidium là do chu kì bán rã dài trên 1010 năm của nó, vì vậy việc giải mã trở nên phức tạp và khó khăn. Từ thập niên 1920, nguyên tố Rubidium chỉ được đưa vào ứng dụng trong công nghiệp hóa và điện tử. Đến năm 1995, các nhà khoa học Eric Allin Cornell, Carl Edwin Wieman và Wolfgang Ketterle đã dùng ${}^{87}R b$ ngưng tụ nhằm tạo ra Bose-Einstein. Phát hiện này đã giành được giải Nobel vật lý năm 2001.

Các tính chất vật lý của Rubidium gồm có:

Các tính chất vật lý của Rubidium (Rb) là gì?

Trạng thái vật lý: Rubidium là một kim loại mềm, có màu bạc trắng và dễ uốn cong. Nó thuộc nhóm kim loại kiềm trong bảng tuần hoàn các nguyên tố.
Điểm nóng chảy: Rubidium có điểm nóng chảy khoảng $39, 3^{0} C$ ( $102, 7^{0} F$ ). Điểm nóng chảy này thấp hơn so với nhiều kim loại khác, làm cho Rubidium dễ tan chảy ở nhiệt độ phòng.
Điểm sôi: Rubidium có điểm sôi khoảng $688^{0} C$ ( $1270^{0} F$ ). Khi được nung nóng, Rubidium chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi.
Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của Rubidium là khoảng $1, 53 g / c m^{3}$ . Điều này cho thấy Rubidium có mật độ tương đối thấp.
Dẫn điện: Rubidium là một chất dẫn điện tốt. Do thuộc nhóm kim loại kiềm, nó có khả năng chuyển động tự do của electron và dễ dàng dẫn điện.
Tính ổn định: Rubidium không ổn định trong không khí và nhanh chóng bị oxi hóa. Vì vậy, để bảo quản Rubidium, cần giữ nó trong môi trường không khí được bảo vệ hoặc trong chất chống oxi hóa.

Rubidium có khả năng hòa tan trong các kim loại kiềm khác. Đặc biệt, nó tan mạnh trong dung dịch mercury (Hg) và phản ứng tạo thành hỗn hống. Rubidium là nguyên tố hoạt động hóa học mạnh, trong phản ứng nó thường thể hiện tính khử và Rubidium là một chất khử manh. Chi tiết về các phản ứng hóa học của Rubidium như sau:

Tính chất hóa học của Rubidium (Rb)

Tác dụng với Hidro

Ở điều kiện nhiệt độ là $350 - 400^{0} C$ , Rubidium xảy ra phản ứng với Hydrogen và tạo thành Rubidium hydride.

$2 R b + H_{2} \to 2 R b H$ (Điều kiện: $350 - 400^{0} C$ )

Tác dụng với Oxi

Khi có tác dụng của nhiệt, Rubidium sẽ tác dụng với Oxygen và tạo thành Rubidium Oxide.

$4 R b + O_{2} \to 2 R b_{2} O$

$R b + O_{2} \to R b O_{2}$ (Điều kiện: Nhiệt độ)

Tác dụng với Clo

Ở nhiệt độ thường, Rubidium tự bốc cháy trong khí Chlorine khi có mặt của hơi nước. Phản ứng tạo thành Rubidium chloride.

$2 R b + C l_{2} \to 2 R b C l$

Tác dụng với Brom

Khi cho Rubidium tác dụng với Bromine, phản ứng sẽ gây ra hiện tượng nổ mạnh.

$2 R b + B r_{2} \to 2 R b B r$

Tác dụng mạnh với Iốt

Khi đun nóng Rubidium với Iodine, sẽ tạo ra phản ứng mạnh mẽ.

$2 R b + I_{2} \to 2 R b I$ (Điều kiện: Nhiệt độ)

Tác dụng với Lưu huỳnh

Khi đem Rubidium nghiền cùng với Sulfur sẽ gây ra phản ứng nổ.

$R b + S \to R b S$

Tác dụng với Nitơ, Cacbon, Silic

Khi có điều kiện nhiệt độ, Rubidium sẽ xảy ra phản ứng với Nitrogen, Carbon, Silicon.

$6 R b + N_{2} \to 2 R b_{3} N$ (Điều kiện: Nhiệt độ)

$4 R b + C \to R b_{4} C$

Tác dụng với nước

Rubidium tác dụng mãnh liệt với nước, phản ứng sẽ sinh ra Hydroxide và khí Hydrogen có thể gây nổ.

$2 R b + 2 H_{2} O \to 2 R b O H + H_{2}$

Tác dụng với khí NH3

Khi đun nóng Rubidium ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của nó trong khí $N H_{3}$ , phản ứng sẽ tạo thành Amidua.

$2 R b + 2 N H_{3} \to 2 R b N H_{2} + H_{2}$

Ngoài ra, còn có thể thay thế H trong các acid hữu cơ, phản ứng sẽ tạo thành muối ion và các hợp chất cộng hóa trị.

Một số hợp chất quan trọng của Rubidium (Rb) gồm có:

Rubidium chloride (RbCl): Đây là hợp chất phổ biến nhất của Rubidium. Nó được sử dụng trong sinh học để làm tế bào bắt DNA và là chất đánh dấu sinh học, bởi vì nó có thể thay thế potassium và có sẵn trong một số lượng nhỏ trong sinh vật sống.
Rubidium Hydroxide (RbOH): Đây là hợp chất ăn mòn của Rubidium và là chất khởi đầu cho nhiều quá trình hóa học từ Rubidium.
Rubidium carbonate ( $R b_{2} C O_{3}$ ): Hợp chất này được sử dụng trong một số ứng dụng quang học và thủy tinh.
Rubidium copper sulfate ( $R b_{2} S O_{4} . C u S O_{4} . 6 H_{2} O$ ): Đây là một hợp chất có sự kết hợp giữa Rubidium và Copper. Nó được sử dụng trong các ứng dụng như pin mỏng và nhiều ứng dụng khác.

Ngoài ra, Rubidium cũng tạo ra các hợp chất oxide như Rubidium monoxide ( $R b_{2} O$ ), $R b_{6} O$ và $R b_{9} O_{2}$ khi tiếp xúc với không khí. Trong môi trường có nhiều Oxygen, Rubidium tạo thành Superoxide $R b O_{2}$ . Rubidium cũng có khả năng tạo muối với các Halogen như Rubidium fluorit, Rubidium chloride, Rubidium bromide và Rubidium iodide.

Nguyên tố Rubidium (Rb) được xếp thứ 23 trong số các nguyên tố phổ biến nhất trong lớp vỏ Trái Đất. Trong tự nhiên, Rb có mặt trong các khoáng vật như Leucite, Polluxit và Zinnwaldit, với nồng độ Oxide Rubidium lên đến 1%. Lepidolit là một nguồn thương mại quan trọng của rubidi, với nồng độ Rubidium dao động từ 0,3 - 3,5%. Một số khoáng vật Potassium và Potassium Chloride cũng chứa Rubidium với nồng độ đáng kể về mặt thương mại. Nước biển trung bình chứa khoảng 125 µg/L Rb, thấp hơn nhiều so với nồng độ Kali (408 mg/L) và Caesi (0,3 µg/L).

Trạng thái tự nhiên của Rubidium (Rb) là gì?

Do có bán kính ion lớn, Rubidium là một nguyên tố không tương hợp. Trong quá trình kết tinh phân đoạn của Magma, rubidi có xu hướng tập hợp cùng với các nguyên tố tương đồng và có trọng lượng nguyên tử lớn hơn như Caesi trong pha lỏng và kết tinh sau cùng. Do đó, các mỏ rubidi và Caesium lớn nhất thường được tìm thấy trong các đám Pegmatit. Việc rubidi thay thế kali trong quá trình kết tinh Magma ít ảnh hưởng đến sự phân tán của Caesi. Các đám Pegmatit thường chứa khoáng vật Caesium như Pollucit hoặc các loại khoáng vật Lithium như Lepidolit, cung cấp cả Rubidi và Caesium.

Hai nguồn Rubidium đáng chú ý là trong tầng chất Pollucit tại hồ Bernic, Manitoba, Canada, và Rb ( $(R b, K) A l S i_{3} O_{8}$ ) được tìm thấy làm tạp chất trong Pollucit trên đảo Elba, Ý, với hàm lượng Rubidium lên đến 17,5%. Cả hai nguồn này cũng cung cấp Caesi.

Có 2 cách để điều chế Rubidium tinh khiết. Cách đầu tiên là dùng Calcium kim loại nhằm khử muối Chloride của Rb ở nhiệt độ cao hơn $700^{0} C$ trong môi trường chân không. Sau đó Rubidium bay hơi được ngưng tụ lại.

$2 R b C l + C a \to C a C l_{2} + 2 R b$

Ngoài cách này, người ta còn sử dụng điều chế Rubidium bằng phương pháp khử với Magie ở điều kiện nhiệt độ cao.

$R b_{2} C O_{3} + 3 M g \to 3 M g O + C + 2 R b$

Chi tiết về các ứng dụng của Rubidium trong đời sống sản xuất hiện nay như sau:

Ứng dụng của Rubidium (Rb) trong đời sống, sản xuất

Điện tử: Rubidium được sử dụng trong các thiết bị điện tử như các bộ phát sóng và điều chỉnh tần số. Nó có khả năng tạo ra tín hiệu tần số cao và ổn định, làm cho nó hữu ích trong các ứng dụng viễn thông và phát thanh.
Sinh học: Rubidium chloride (RbCl) được sử dụng trong nghiên cứu sinh học để tạo điều kiện cho việc bắt DNA và đánh dấu chất sinh học. Nó có khả năng thay thế kali trong các quá trình sinh học và có sẵn trong một số lượng nhỏ trong sinh vật sống.
Đèn phóng xạ: ${}^{87}R b$ , một isotope của Rubidium, được sử dụng trong các ứng dụng đèn phóng xạ. Các đèn này có thể tạo ra ánh sáng trong phạm vi phổ rộng và được sử dụng trong các ứng dụng chiếu sáng, kiểm tra và chẩn đoán y tế.
Pin: Rubidium có tiềm năng sử dụng trong các loại pin mới. Các nghiên cứu đang tiến hành để tìm hiểu khả năng sử dụng rubidi trong pin kim loại-lưu trữ, nhằm cải thiện hiệu suất và dung lượng lưu trữ của pin.
Các hợp chất quang học: Rubidium Carbonate ( $R b_{2} C O_{3}$ ) được sử dụng trong sản xuất thủy tinh quang học như thủy tinh quang học rubidi, có khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn cao.
Các hợp chất phân tích: Rubidium được sử dụng trong phân tích hoá học và dược phẩm. Ví dụ, Rubidium bromide (RbBr) được sử dụng trong phân tích trạng thái tâm trạng và điều trị các bệnh lý liên quan đến tâm trạng.
Nghiên cứu khoa học: Rubidium được sử dụng trong nghiên cứu vật lý và hóa học, đặc biệt là trong các lĩnh vực liên quan đến phân tích cấu trúc tinh thể và đặc tính vật lý của vật liệu.

Khi sử dụng Rubidium (Rb) các em cần lưu ý đến một số cảnh báo như sau:

Cảnh báo về tính chất cháy: Rubidium phản ứng mạnh với nước và có thể gây cháy. Do đó, để đảm bảo an toàn, Rubidium cần được bảo quản trong môi trường không có nước, chẳng hạn như dầu khoáng khô, chân không hoặc môi trường chứa các khí trơ.
Cảnh báo về Peroxide: Khi tiếp xúc với một lượng nhỏ không khí trong quá trình khuếch tán vào trong dầu, Rubidium có thể tạo thành các Peroxide. Do đó, cần lưu ý các cảnh báo liên quan đến Peroxide và tuân thủ các quy tắc lưu trữ tương tự như kim loại Potassium.
Hiệu ứng sinh học: Rubidium, giống như Sodium và Potassium, thường có trạng thái oxi hóa +1. Trong cơ thể con người, các ion $R b^{+}$ thường được coi như các ion potassium và có khả năng tích lũy trong chất điện giải của cơ thể. Tuy nhiên, các ion Rubidium nói chung không độc hại. Trong một số nghiên cứu, việc thay thế Kali bằng Rubidiumi trong một lượng lớn tế bào có thể gây tử vong, nhưng ở mức độ thông thường, việc tích lũy Rubidium không gây hiệu ứng tiêu cực đáng kể trong các thử nghiệm trên người.
Chu kỳ bán rã sinh học: Chu kỳ bán rã sinh học của Rubidium trong cơ thể người dao động từ 31 đến 46 ngày. Điều này có ý nghĩa trong việc xem xét sự thay đổi nồng độ Rubidium trong cơ thể sau khi tiếp xúc với nguyên tố này.

Bài viết trên, Admin đã cung cấp đầy đủ các kiến thức vô cùng quan trọng về nguyên tố Rubidium. Với thông tin trong bài viết, các em không chỉ giải đáp được các thắc mắc: Rubidium (Rb) là gì? Rb hóa trị mấy? Mà các em còn có thể kiến thức về tính chất vật lý, hóa học, các điều chế, ứng dụng cùng nhiều kiến thức khác có liên quan. Hy vọng chúng bổ ích và giúp các em thêm hiểu hơn về nguyên tố hóa học thú vị này. Truy cập Bảng tuần hoàn hóa học Online của FQA để tìm hiểu nhiều hơn nữa thông tin về các nguyên tố hóa học các em nhé!