铷






body.skin-minerva .mw-parser-output table.infobox caption{text-align:center}















































































































































铷   37Rb





















































































































































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氫（非金屬）

氦（惰性氣體）

鋰（鹼金屬）
鈹（鹼土金屬）

硼（類金屬）
碳（非金屬）
氮（非金屬）
氧（非金屬）
氟（鹵素）
氖（惰性氣體）

鈉（鹼金屬）
鎂（鹼土金屬）

鋁（貧金屬）
矽（類金屬）
磷（非金屬）
硫（非金屬）
氯（鹵素）
氬（惰性氣體）

鉀（鹼金屬）
鈣（鹼土金屬）

鈧（過渡金屬）
鈦（過渡金屬）
釩（過渡金屬）
鉻（過渡金屬）
錳（過渡金屬）
鐵（過渡金屬）
鈷（過渡金屬）
鎳（過渡金屬）
銅（過渡金屬）
鋅（過渡金屬）
鎵（貧金屬）
鍺（類金屬）
砷（類金屬）
硒（非金屬）
溴（鹵素）
氪（惰性氣體）

銣（鹼金屬）
鍶（鹼土金屬）


釔（過渡金屬）
鋯（過渡金屬）
鈮（過渡金屬）
鉬（過渡金屬）
鎝（過渡金屬）
釕（過渡金屬）
銠（過渡金屬）
鈀（過渡金屬）
銀（過渡金屬）
鎘（過渡金屬）
銦（貧金屬）
錫（貧金屬）
銻（類金屬）
碲（類金屬）
碘（鹵素）
氙（惰性氣體）

銫（鹼金屬）
鋇（鹼土金屬）
鑭（鑭系元素）
鈰（鑭系元素）
鐠（鑭系元素）
釹（鑭系元素）
鉕（鑭系元素）
釤（鑭系元素）
銪（鑭系元素）
釓（鑭系元素）
鋱（鑭系元素）
鏑（鑭系元素）
鈥（鑭系元素）
鉺（鑭系元素）
銩（鑭系元素）
鐿（鑭系元素）
鎦（鑭系元素）
鉿（過渡金屬）
鉭（過渡金屬）
鎢（過渡金屬）
錸（過渡金屬）
鋨（過渡金屬）
銥（過渡金屬）
鉑（過渡金屬）
金（過渡金屬）
汞（過渡金屬）
鉈（貧金屬）
鉛（貧金屬）
鉍（貧金屬）
釙（貧金屬）
砈（類金屬）
氡（惰性氣體）

鍅（鹼金屬）
鐳（鹼土金屬）
錒（錒系元素）
釷（錒系元素）
鏷（錒系元素）
鈾（錒系元素）
錼（錒系元素）
鈽（錒系元素）
鋂（錒系元素）
鋦（錒系元素）
鉳（錒系元素）
鉲（錒系元素）
鑀（錒系元素）
鐨（錒系元素）
鍆（錒系元素）
鍩（錒系元素）
鐒（錒系元素）
鑪（過渡金屬）
𨧀（過渡金屬）
𨭎（過渡金屬）
𨨏（過渡金屬）
𨭆（過渡金屬）
䥑（預測為過渡金屬）
鐽（預測為過渡金屬）
錀（預測為過渡金屬）
鎶（過渡金屬）
鉨（預測為貧金屬）
鈇（貧金屬）
鏌（預測為貧金屬）
鉝（預測為貧金屬）
Ts（預測為鹵素）
Og（預測為惰性氣體）


钾
↑
铷
↓
铯

氪 ← 铷 → 锶


外觀

灰白色

概況
名稱·符號·序數
铷（Rubidium）·Rb·37
元素類別
碱金属

族·週期·區
1 ·5·s
標準原子質量
85.4678（3）
電子排布

[氪] 5s1
2，8，18，8，1


铷的电子層（2，8，18，8，1）
歷史
發現
罗伯特·威廉·本生和古斯塔夫·基尔霍夫（1861年）
分離
乔治·德海韦西
物理性質
物態
固体
密度
（接近室温）
1.532 g·cm−3

熔點時液體密度
1.46 g·cm−3
熔點
312.46 K，39.31 °C，102.76 °F
沸點
961 K，688 °C，1270 °F
臨界點
2093（預測）[1] K，16 MPa
熔化熱
2.19 kJ·mol−1
汽化熱
75.77 kJ·mol−1
比熱容
31.060 J·mol−1·K−1

蒸氣壓





















壓/Pa
 1
 10
 100
 1 k
 10 k
 100 k
溫/K
 434
 486
 552
 641
 769
 958

原子性質
氧化態
+1
（強鹼性氧化物）
電負性
0.82（鲍林标度）
電離能

第一：403 kJ·mol−1

第二：2632.1 kJ·mol−1

第三：3859.4 kJ·mol−1


（更多）
原子半徑
248 pm
共價半徑
220±9 pm
范德華半徑
303 pm
雜項
晶體結構
體心立方
磁序
顺磁性[2]
電阻率
（20 °C）128 n Ω·m
熱導率
58.2 W·m−1·K−1

聲速（細棒）
（20 °C）1300 m·s−1
楊氏模量
2.4 GPa
體積模量
2.5 GPa
莫氏硬度
0.3
布氏硬度
0.216 MPa
CAS號 7440-17-7
最穩定同位素

主条目：铷的同位素













































































同位素
丰度
半衰期 (t1/2)
衰變

方式
能量（MeV）
產物

83Rb
人造
 86.2天
ε
 -
83Kr

γ
 0.52, 0.53,
0.55
-

84Rb
 人造
 32.9天
ε
 -
84Kr

β+
 1.66, 0.78
84Kr
γ
 0.881
-

β−
 0.892
84Sr

85Rb
 72.168%
穩定，帶48個中子

86Rb
 人造
 18.65天
 β−
 1.775
86Sr
γ
 1.0767
-

87Rb
 27.835%
 4.88×1010年
 β−
 0.283
87Sr


銣是一種化學元素，符號為Rb，原子序数為37。銣是種質軟、呈銀白色的金屬，屬於鹼金屬，原子量為85.4678。單質銣的反應性極高，其性質與其他鹼金屬相似，例如會在空氣中快速氧化。自然出現的銣元素由兩種同位素組成：85Rb是唯一一種穩定同位素，佔72%；87Rb具微放射性，佔28%，其半衰期為490億年，超過宇宙年齡的三倍。


德國化學家羅伯特·威廉·本生和古斯塔夫·基爾霍夫於1861年利用當時的新技術火焰光譜法發現了銣元素。


銣化合物有一些化學和電子上的應用。銣金屬能夠輕易氣化，而且它有特殊的吸收光譜範圍，所以常被用在原子的激光操控技術上。


銣並沒有已知的生物功用。但生物體對銣離子的處理機制和鉀離子相似，因此銣離子會被主動運輸到植物和動物細胞中。




目录






  • 1 歷史


  • 2 性質


    • 2.1 化合物


    • 2.2 同位素


    • 2.3 存量




  • 3 生產


  • 4 應用


  • 5 安全


  • 6 參考資料


  • 7 延伸閱讀


  • 8 外部連結





歷史





古斯塔夫·基爾霍夫（左）和羅伯特·威廉·本生（中）通過光譜法發現了銣元素。


1861年，羅伯特·威廉·本生和古斯塔夫·基爾霍夫在德國海德堡，利用光譜儀在鋰雲母中發現了銣元素。由於其發射光譜呈現出多條鮮明的紅線，所以他們選擇了拉丁文中意為「深紅色」的「rubidus」一詞為它命名。[3][4]


銣是鋰雲母中的一種次要成分。基爾霍夫和本生所處理的150公斤鋰雲母中，只含有0.24%的氧化銣（Rb2O）。鉀和銣都會和氯鉑酸形成不可溶鹽，但在熱水中，兩種鹽的可溶性有小許差異。可溶性稍低的六氯鉑酸銣（Rb2PtCl6）可以經分級結晶的方法取得。用氫對六氯鉑酸銣進行還原後，基爾霍夫和本生獲得了0.51克的氯化銣。兩人之後對銣和銫進行的首次大型萃取工序用到了4萬4千升礦物水，並一共提取出7.3克氯化銫和9.2克氯化銣。[3][4]基爾霍夫和本生在發明光譜儀僅僅一年後就發現了銣元素。銣因此成為繼銫以後第二個通過光譜學方法發現的元素。[5]


兩人用提取出的氯化銣來估計銣的原子量，得出的數值為85.36（目前受認可的數值為85.47）。[3]他們試圖對熔融氯化銣進行電解以取得單質銣，但他們取得了一種藍色的均勻物質，且「無論在肉眼還是顯微鏡下都無法看出絲毫的金屬成分」。他們推測這種物質是低價氯化銣（Rb2Cl），不過它其實更可能是銣金屬和氯化銣的膠體狀混合物。[6]之後，本生進行了第二次嘗試，對炭化了的酒石酸銣加熱，成功還原了銣金屬。儘管蒸餾出的銣會在空氣中自燃，但本生仍能夠測量出銣的密度和熔點。1860年代所取得的密度值，與今天認可的數值只相差0.1 g/cm3，熔點值的偏差也在1 °C以內。[7]


科學家在1908年發現了銣的微放射性，但同位素理論在1910年代才被建立起來，加上放射性銣的半衰期超過1010年，所以當時對這一現象的解釋尤為困難。有關銣的衰變方式的爭論一直持續到1940年代末。目前已證實，87Rb會經β衰變成為穩定的87Sr。[8][9]


1920年代以前，銣還沒有工業用途。[10]此後，銣的最大應用在於化學和電子範疇的研究和開發。1995年，埃里克·康奈爾、卡爾·埃德溫·威曼和沃爾夫岡·克特勒用銣-87實現了玻色–愛因斯坦凝聚，[11]並因此獲得了2001年的諾貝爾物理學獎。[12]



性質


銣是一種質軟、可塑性高的銀白色金屬。[13]在所有非放射性鹼金屬元素中，銣的電負性排行第二。其熔點為39.3 °C。銣金屬會在水中劇烈反應，它會和汞產生汞齊，並且會和金、鐵、銫、鈉和鉀形成合金（但不會和鋰形成合金，儘管鋰和銣同屬鹼金屬）。這些屬性都和其他的鹼金屬相似。[14]與反應性稍低的鉀和反應性稍高的銫一樣，銣和水所產生的劇烈反應通常足以燃起所釋放出來的氫氣。它也可以在空氣中自燃。[13]銣的電離能很低，只有406 kJ/mol。[15]銣在焰色測試中會發出紫色，和鉀非常相似，所以要用到光譜學技術才能將兩者分辨開來。[來源請求]



化合物


参见：Category:铷化合物。




Rb9O2原子簇


氯化銣（RbCl）是最常用的銣化合物之一。在生物化學中，它可以用來促使細胞吸取DNA。由於生物體內的銣極少，且銣會被活細胞吸收而代替鉀，所以它能用作一種生物標記物。氫氧化銣（RbOH）具有腐蝕性，能作為大部份用到銣的化學反應的初始化合物。其他銣化合物還包括用在某些眼鏡鏡片中的碳酸銣（Rb2CO3），以及硫酸銣銅（Rb2SO4·CuSO4·6H2O）等。碘化銣銀（RbAg4I5）是所有已知離子晶體中，室溫電導率最高的。在製造薄膜電池時可以利用這一屬性。[16][17]


銣的氧化物有若干種，包括氧化銣（Rb2O）、Rb6O和Rb9O2，后两种低氧化物可以在空气中燃烧。銣暴露在空氣中即會產生這些氧化物。在氧氣過剩的環境下，則會形成超氧化物（RbO2）。銣和鹵化物形成鹽，例如氟化銣、氯化銣、溴化銣及碘化銣等。[18]



同位素


主条目：銣的同位素

雖然銣是一種單一同位素元素（即只有一種穩定同位素），但自然界中的銣元素卻由兩種同位素組成：穩定的85Rb（佔72.2%）以及放射性同位素87Rb（佔27.8%）。[19]因此自然界中的銣具有放射性，比活性約為670 Bq/g。這樣的輻射水平可以在110天內於照相底片上留下影像。[20][21]除85Rb和87Rb之外，還有30種非自然生成的同位素。它們具有放射性，半衰期都在3個月以內。[22]


銣-87的半衰期為48.8×109年，這是宇宙年齡13.798×109年的三倍有餘。[23]它是一種原生核素，在地球形成時便已存在。在礦物中，銣常會代替鉀元素的位置，所以其分佈廣泛。87Rb在釋放一個負β粒子之後，會衰變成穩定的87Sr，這可以用於測定岩石的年齡。在地球內部的分級結晶過程中，鍶會集中在斜長石中，留下處於液態的銣。因此，在殘餘岩漿中銣對鍶的比例會隨時間增加，經活成分異作用形成銣/鍶比例較高的岩石。偉晶岩中的銣/鍶比例最高（10以上）。如果可以測得或推算出最初的鍶含量，那麼通過測量目前銣和鍶的含量以及87Sr/86Sr比例，就可以算出該岩石樣本的年齡。這一年齡只有在岩石不曾受變動的情況下才等於真實的年齡值。[24][25]


銣-82是其中一種人造同位素，可經鍶-82的電子捕獲衰變過程產生，反應的半衰期為25.36年。銣-82會再經正電子發射衰變為穩定的氪-82，半衰期為76秒。[19]



存量


銣在地球地殼中的豐度在所有元素中排第23位，與鋅相近，比銅更常見。[26]它自然出現在白榴石、銫榴石、光鹵石和鐵鋰雲母等礦物之中，氧化銣大約佔這些礦物的1%。鋰雲母中的銣含量在0.3%和3.5%之間，是銣的主要商業來源。[27]某些含鉀礦物和氯化鉀都會含有不少的銣元素，有商業開採價值。[28]


銣在海水中的濃度平均為125 µg/L。相比之下，鉀的濃度則高得多（408 mg/L），銫則低得多（0.3 µg/L）。[29]


由於離子半徑較大，所以銣屬於所謂的「不相容成分」。[30]在熔岩結晶過程中，銣和更重的同族元素銫聚集在一起，處於液態，是最後一個結晶的成分。因此，含有銣和銫的最大礦藏，都是經由這種濃縮過程所形成的偉晶岩礦帶。由於銣會在結晶時代替鉀的位置，所以其濃縮的程度遠低於銫。從含有銫榴石的偉晶岩中可開採出銫，從鋰雲母中可開採出鋰，過程中也會產生銣作副產品。[26]


銣的主要礦藏包括：位於加拿大曼尼托巴省伯尼克湖的銫榴石礦藏，以及意大利厄爾巴島上的銣長石（(Rb,K)AlSi3O8）礦藏，其銣含量高達17.5%。[31]以上兩處同時也是銫的來源。[來源請求]



生產


雖然銣在地殼中比銫更常見，但其應用不廣，加上缺乏一種富含銣的礦物，所以各種銣化合物的年產量只有2至4噸。[26]分離鉀、銣和銫的方法有若干種。對銣礬和銫礬重複進行分級結晶，30次以後便可獲得純銣礬。另外兩種方法分別利用氯錫酸鹽和亞鐵氫化物。[26][32]


1950至1960年代，鉀生產過程中一種稱為「Alkarb」的副產品曾經是銣元素的主要來源。Alkarb含21%的銣，其餘大部份是鉀，另有少量銫。[33]如今，銣是銫開採過程中的一种副產品，加拿大曼尼托巴省的銫榴石礦就是其中一例。[26]




銣的焰色測試



應用




在美國海軍天文台的銣噴泉原子鐘。


銣化合物有時會被添加在煙花當中，使它發出紫光。[34]銣可以用在磁流體發動機和熱傳導發電機中：高溫下形成的銣離子經過磁場，[35]作用就像發電機中的電樞，因而產生電流。用它製成的激光二極體價廉，且激光波長範圍適宜，維持高蒸氣壓所需的溫度也在中等範圍內，所以銣（特別是87Rb）是激光冷卻和玻色–愛因斯坦凝聚應用上最常用的一種原子。[36][37]


科學家曾用銣對3He進行極化，這樣產生的3He氣體擁有單一方向，而不是隨機方向的核自旋。激光對銣氣體進行光抽運，極化了的銣就會通過超精細交互作用使3He極化。[38]這樣自旋極化了的3He氣體可以用在中子極化測量中，或用於製造極化中子作其他用途。[39]


原子鐘的共振元件可以利用銣的能級的超精細結構，因此銣已被應用在高精度計時上。全球定位系統（GPS）常利用銣頻率標準來生成一個比銫頻率標準更精准、成本更低的「主頻率標準」。[40][41]這種銣頻率標準在電信工業中有大規模的生產。[42]


銣的其他潛在應用包括：蒸汽渦輪中的工作流體、真空管中的吸氣劑以及光度感應器元件等。[43]銣是一些特殊玻璃的成分，也可用於製造超氧化物。它能夠在細胞中代替鉀的位置，所以能被用來研究離子通道。銣氣體還被用於原子磁強計中。[44]科學家正在用87Rb，連同其他鹼金屬，來開發無自旋交換弛豫（SERF）原子磁強計。[44]


銣-82可用於正電子發射電腦斷層掃描。銣和鉀相似，所以含有大量鉀的生物組織也會積聚具放射性的銣元素。這一原理主要應用在心肌灌注成像。銣-82的半衰期只有76秒，所以必須從靠近病人的鍶-82衰變而得。[45]由於腦腫瘤的血腦屏障有所變異，所以腫瘤會比正常腦組織更容易積累銣。核醫學可以利用這一原理對腫瘤進行定位和照相。[46]


科學家曾做過實驗，以研究銣對患有躁鬱症和抑鬱症的病人有何影響。[47][48]透析治療期間患上抑鬱症的病人體內缺少銣，所以補充銣元素可能可以舒緩抑鬱症。[49]在某些試驗中，病人須連續60天攝入720 mg的氯化銣。[50][51]



安全


銣金屬會和水發生劇烈的反應，甚至會著火；即使放在煤油中，也会缓慢反应，并被溶解的少量氧给氧化。因此，铷一般保存在真空安瓿或充有稀有气体（如氩气）的安瓿中。只要接觸到少許的空氣，包括滲入油中的氧氣，銣就會變成過氧化銣。因此它的安全措施和鉀金屬相似。[52]


與鈉和鉀一樣，銣溶在水中的時候幾乎永遠呈+1氧化態，在所有生物體內的銣也一樣。Rb+離子在人的體內似乎和鉀離子無異，所以主要積聚在細胞內液中。[53]銣離子並沒有明顯的毒性：一個70公斤重的人體內平均含有0.36克的銣，而在這一數值提升50甚至100倍之後，也沒有對試驗對象造成任何明顯的負面影響。[54]銣在人體內的生物半衰期為31至46天。[47]在老鼠身上進行的實驗指出，如果體內一小部份鉀替換成銣，身體是能夠承受的，但一旦肌肉組織內一半的鉀都換成銣，老鼠便會死亡。[55][56]



參考資料





  1. ^ Haynes, William M. (编). CRC Handbook of Chemistry and Physics 92nd. Boca Raton, FL: CRC Press. 2011: 4.122. ISBN 1439855110. 


  2. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds 互联网档案馆的存檔，存档日期2012-01-12., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.


  3. ^ 3.03.13.2 Kirchhoff,, G.; Bunsen, R. Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen. Annalen der Physik und Chemie. 1861, 189 (7): 337–381. Bibcode:1861AnP...189..337K. doi:10.1002/andp.18611890702. 


  4. ^ 4.04.1 Weeks, Mary Elvira. The discovery of the elements. XIII. Some spectroscopic discoveries. Journal of Chemical Education. 1932, 9 (8): 1413–1434. Bibcode:1932JChEd...9.1413W. doi:10.1021/ed009p1413. 


  5. ^ Ritter, Stephen K. C&EN: It's Elemental: The Periodic Table – Cesium. American Chemical Society. 2003 [2010-02-25]. 


  6. ^ Zsigmondy, Richard. Colloids and the Ultra Microscope. Read books. 2007: 69 [2010-09-26]. ISBN 978-1-4067-5938-9. 


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延伸閱讀



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外部連結



  • Rubidium at The Periodic Table of Videos（諾丁漢大學）







  • 查

  • 论

  • 编



碱金属









   

锂
Li
原子序数: 3
原子量: 6.941
熔点: 453.69
沸点: 1615
电负性: 0.98

钠
Na
原子序数: 11
原子量: 22.990
熔点: 370.87
沸点: 1156
电负性: 0.96

钾
K
原子序数: 19
原子量: 39.098
熔点: 336.58
沸点: 1032
电负性: 0.82

铷
Rb
原子序数: 37
原子量: 85.468
熔点: 312.46
沸点: 961
电负性: 0.82

铯
Cs
原子序数: 55
原子量: 132.905
熔点: 301.59
沸点: 944
电负性: 0.79

钫
Fr
原子序数: 87
原子量: (223)
熔点: ?295
沸点: ?950
电负性: 0.7














































































































































































  • 查

  • 论

  • 编


 元素周期表
 

IA
1
IIA
2

IIIB
3
IVB
4
VB
5
VIB
6
VIIB
7
VIIIB
8
VIIIB
9
VIIIB
10
IB
11
IIB
12
IIIA
13
IVA
14
VA
15
VIA
16
VIIA
17
VIIIA
18

1
H
  
He

2
Li
Be
  
B
C
N
O
F
Ne

3
Na
Mg
  
Al
Si
P
S
Cl
Ar

4
K
Ca
  
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr

5
Rb
Sr
 
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe

6
Cs
Ba
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn

7
Fr
Ra
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Cn
Nh
Fl
Mc
Lv
Ts
Og




相關項目

化學元素 · 擴展元素週期表 · 同位素列表 · 地球的地殼元素豐度列表 · 元素列表












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