Rubidium

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Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Rubidium, Rb, 37
Serie Alkalimetalle
Gruppe, Periode, Block 1, 5, s
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7440-17-7
Massenanteil an der Erdhülle 29 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse 85,4678(3)[3] u
Atomradius (berechnet) 235 (265) pm
Kovalenter Radius 220 pm
Van-der-Waals-Radius 303[4] pm
Elektronenkonfiguration [Kr] 5s1
Austrittsarbeit 2,16 eV [5]
1. Ionisierungsenergie 403,0 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur kubisch raumzentriert
Dichte 1,532 g/cm3 (20 °C)[6]
Mohshärte 0,3
Magnetismus paramagnetisch (\chi_{m} = 3,8 · 10−6)[7]
Schmelzpunkt 312,46 K (39,31 °C)
Siedepunkt 961,2 K[8] (688 °C)
Molares Volumen 55,76 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 69 kJ/mol[8]
Schmelzwärme 2,19 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit 1300 m/s bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit 7,52 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 58 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände +1
Oxide (Basizität) Rb2O (stark basisch)
Normalpotential −2,924 V (Rb+ + e → Rb)
Elektronegativität 0,82 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
83Rb

{syn.}

86,2 d ε 0,910 83Kr
84Rb

{syn.}

32,77 d ε 2,681 84Kr
β 0,894 84Sr
85Rb

72,168 %

Stabil
86Rb

{syn.}

18,631 d β 1,775 86Sr
87Rb

27,835 %

4,81 · 1010 a.[9] β 0,283 87Sr
88Rb

{syn.}

17,78 min β 5,316 88Sr
89Rb

{syn.}

15,15 min β 4,501 89Sr
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin γ in
rad·T−1·s−1
Er(1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
85Rb 5/2 2,583 · 107 0,0105 19,3
87Rb 3/2 8,753 · 107 0,175 65,4
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [10]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 05 – Ätzend

Achtung

H- und P-Sätze H: 260​‐​314
EUH: 014
P: 231+232​‐​260​‐​303+361+353

305+351+338​‐​405​‐​501 [10]

EU-Gefahrstoffkennzeichnung [11][10]
Leichtentzündlich Ätzend
Leicht-
entzündlich
Ätzend
(F) (C)
R- und S-Sätze R: 14/15​‐​34
S: 7/8​‐​20​‐​26​‐​30​‐​33​‐​36/37/39Vorlage:S-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze​‐​43​‐​45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Rubidium (lat. rubidus: tiefrot; wegen zweier charakteristischer roter Spektrallinien) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Rb und der Ordnungszahl 37. Im Periodensystem steht es in der 1. Hauptgruppe und zählt zu den Alkalimetallen. Das weiche, silbrigweiß glänzende Metall entzündet sich spontan bei Luftzutritt.

Geschichte[Bearbeiten]

Rubidium wurde 1861 von Robert Wilhelm Bunsen und Gustav Kirchhoff spektroskopisch als Verunreinigung im Lepidolith entdeckt, als sie das Mineralwasser der neu erschlossenen Maxquelle in Bad Dürkheim analysierten. Bunsen gelang es, Rubidiumsalze aus dem Quellwasser zu fällen und diese von anderen Alkalimetallsalzen zu isolieren. Bunsen musste 44200 Liter Dürkheimer Quellwasser verarbeiten, um 9 g RbCl zu isolieren.

Vorkommen[Bearbeiten]

Rubidium gehört zur Gruppe der inkompatiblen Elemente und tritt in der Regel zusammen mit diesen in erhöhten Konzentrationen auf. Das Element kommt in kleiner Konzentration in einigen Mineralien wie Leucit, Pollucit und Zinnwaldit vor. Lepidolith enthält bis zu 1,5 % Rubidium. Erst in den letzten Jahren wurden auch eigenständige Rubidium-Mineralien entdeckt, wie Rubiklin (ein Rubidium-Aluminiumsilikat), sowie Voloshinit und Rubidium-Ramanit (Rubidiumpentaborat Tetrahydrat).

Eigenschaften[Bearbeiten]

Die Flammenfärbung des Rubidium
1 g Rubidium in einer Ampulle

Wie die anderen Alkalimetalle ist Rubidium an der Luft unbeständig und oxidiert. Mit Wasser reagiert es äußerst heftig unter Bildung von Rubidiumhydroxid und Wasserstoff, der sich in der Luft in der Regel entzündet. Mit Quecksilber bildet es ein Amalgam, mit den Metallen Gold, Caesium, Natrium und Kalium ist es legierbar. Rubidiumverbindungen färben Flammen dunkelrot (daher der Name des Elements).[12] Rubidium ist ein starkes Reduktionsmittel. Metallisches Rubidium kann durch Reduktion von Rubidiumchlorid mit Calcium im Vakuum hergestellt werden.[1]

Isotope[Bearbeiten]

Von den beiden natürlich vorkommenden Isotopen ist nur 85Rb stabil, 87Rb ist ein Betastrahler und zerfällt zu 87Sr. Mit einer extrem langen Halbwertszeit von etwa 48 Milliarden Jahren ist seine Radioaktivität sehr gering. Das Verhältnis von Rb- und Sr-Isotopen in Gesteinen wird zur radiometrischen Datierung herangezogen.

Verwendung[Bearbeiten]

Rubidium und seine Verbindungen besitzen ein nur kleines Anwendungsspektrum und werden hauptsächlich in der Forschung und Entwicklung eingesetzt. Verwendungsmöglichkeiten bestehen als:

Nachweis[Bearbeiten]

Zum Nachweis von Rubidium kann man seine rotviolette Flammenfärbung nutzen. Im Spektroskop zeigt sich eine deutliche Emissionslinie bei 780,0 nm.[6] Quantitativ lässt sich dies in der Flammenphotometrie zur Bestimmung von Rubidiumspuren nutzen. In der Polarographie zeigt Rubidium eine reversible kathodische Stufe bei −2,118 V (gegen SCE). Dabei müssen als Grundelektrolyt quartäre Ammoniumverbindungen (hier beispielsweise 0,1 M Tetramethylammoniumhydroxid) verwendet werden, weil andere Alkali- oder Erdalkalimetallionen sehr ähnliche Halbstufenpotentiale besitzen.[13]

Physiologie[Bearbeiten]

Für Pflanzen ist Rubidium vermutlich nicht essentiell, bei Tieren scheint es für den normalen Verlauf der Trächtigkeit notwendig zu sein. Der Rubidiumbedarf des Menschen dürfte bei weniger als 100 µg pro Tag liegen. Mit der üblichen Mischkost kommt er auf etwa 1,7 mg am Tag. Ein Rubidiummangel ist bei diesem Angebot ebenso wenig zu erwarten wie eine nutritive Rubidiumbelastung. Tee und KaffeeArabica-Kaffee hat den höchsten Rubidium-Gehalt, der in Lebensmitteln festgestellt wurde (Arabica-Bohne: 25,5-182 mg/kg Trockensubstanz)[14] – liefern Erwachsenen im Mittel 40 % der verzehrten Rubidiummenge. Rubidium wirkt im zentralen Nervensystem und beeinflusst dort die Konzentration von Neurotransmittern,[15] ein Einsatz von Rubidium als antidepressiver Wirkstoff wird diskutiert. Ein Rubidiummangel kann bei Dialysepatienten vorliegen.[16][17]

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Rubidium ist selbstentzündlich und reagiert äußerst heftig mit Wasser. Aus Sicherheitsgründen ist Rubidium in trockenem Mineralöl, im Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre aufzubewahren.

Verbindungen[Bearbeiten]

Oxide und Hydroxide[Bearbeiten]

Halogenide[Bearbeiten]

Sonstige Verbindungen[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Rubidium) entnommen.
  3. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013
  4. Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: J. Phys. Chem. A. 2009, 113, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.
  5. Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. Auflage, Walter de Gruyter, 2005, ISBN 978-3-11-017485-4, S. 361.
  6. a b N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 97.
  7. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  8. a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  9. Decay Radiation Results. In: Chart of Nuclides database. National Nuclear Data Center. Abgerufen am 24. Januar 2012.
  10. a b c Datenblatt Rubidium bei AlfaAesar, abgerufen am 3. Februar 2010 (JavaScript erforderlich).
  11. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  12. G. Kirchhoff,, R. Bunsen: Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen. In: Annalen der Physik und Chemie. 189, Nr. 7, 1861, S. 337–381. Bibcode: 1861AnP...189..337K. doi:10.1002/andp.18611890702.
  13. J. Heyrovský, J. Kůta: Grundlagen der Polarographie, Akademie-Verlag, Berlin, 1965, S. 515.
  14. Espresso Coffee: The Science of Quality. Andrea Illy und Rinantonio Viani, Elsevier Academic Press, 2005, Seite 150.
  15. Krachler, M & Wirnsberger, GH: Long-term changes of plasma trace element concentrations in chronic hemodialysis patients. Blood Purif 2000 18(2): S. 138–143; PMID 10838473.
  16. Meltzer, HL, Taylor, RM, Platman, SR, Fieve, RR: Rubidium: A potential modifier of effect and behaviour. Nature 1969 223: S. 321–322; PMID 4978331.
  17. Canavese, C, DeCostanzi, E, Branciforte, L, et al: Rubidium deficiency in dialysis patients. J Nephrol 2001 14(3): S. 169–175; PMID 11439740.

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: Rubidium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Rubidium – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien