Lexikon Rubidium

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

Rubidium wurde 1861 von Robert Wilhelm Bunsen und Gustav Kirchhoff spektroskopisch als Verunreinigung im Lepidolith entdeckt. Bunsen gelang es, Rubidiumsalze aus Quellwasser zu fällen und diese von anderen Alkalimetallsalzen zu isolieren. Bunsen musste 44200 Liter Dürkheimer Quellwasser verarbeiten, um 9 g RbCl zu isolieren.

Vorkommen

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.

Eigenschaften

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 rot. Rubidium ist ein starkes Reduktionsmittel. Metallisches Rubidium kann durch Reduktion von Rubidiumchlorid mit Calcium im Vakuum hergestellt werden^[1].

Isotope

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

Verwendung

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

Gettermetall in Vakuumröhren,
Kathodenbeschichtung,
Tracer in PET-Perfusionsstudien des Myokards,
Rubidiumuhren als Zeitnormale (Atomuhr).

Nachweis

Zum Nachweis von Rubidium kann man seine rotviolette Flammenfärbung nutzen. Im Spektroskop zeigt sich eine deutliche Emissionslinie bei 780,0 nm.^[9] 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.^[10]

Physiologie

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 Kaffee - Arabica-Kaffee hat den höchsten Rubidium-Gehalt, der in Lebensmitteln festgestellt wurde (Arabica-Bohne: 25,5-182 mg/kg Trockensubstanz) ^[11] - liefern Erwachsenen im Mittel 40 % der verzehrten Rubidiummenge. Rubidium wirkt im zentralen Nervensystem und beeinflusst dort die Konzentration von Neurotransmittern^[12], ein Einsatz von Rubidium als antidepressiver Wirkstoff wird diskutiert. Ein Rubidiummangel kann bei Dialysepatienten vorliegen.^[13]^[14]

Sicherheitshinweise

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

Verbindungen

Oxide und Hydroxide

Halogenide

Sonstige Verbindungen

Rubidiumchromat Rb₂CrO₄
Rubidiumdichromat Rb₂Cr₂O₇
Rubidiumhydrogencarbonat RbHCO₃
Rubidiumdithionat Rb₂S₂O₆
Rubidiumacetat CH₃COORb
Rubidiumformiat HCOORb

Einzelnachweise

↑ ^a ^b Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Rubidium) entnommen.
↑ 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.
↑ 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.
↑ N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 97.
↑ 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.
↑ Decay Radiation Results. Chart of Nuclides database. National Nuclear Data Center. Abgerufen am 24. Januar 2012.
↑ ^a ^b ^c Datenblatt Rubidium bei AlfaAesar, abgerufen am 3. Februar 2010 (JavaScript erforderlich).
↑ Greenwood, Earnshaw: Chemie der Elemente, VCH, Weinheim 1990, S. 97.
↑ J. Heyrovský, J. Kůta: Grundlagen der Polarographie, Akademie-Verlag, Berlin, 1965, S. 515.
↑ Espresso Coffee: The Science of Quality. Andrea Illy und Rinantonio Viani, Elsevier Academic Press, 2005, Seite 150.
↑ 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.
↑ Meltzer, HL, Taylor, RM, Platman, SR, Fieve, RR: Rubidium: A potential modifier of effect and behaviour. Nature 1969 223: S. 321–322; PMID 4978331.
↑ Canavese, C, DeCostanzi, E, Branciforte, L, et al: Rubidium deficiency in dialysis patients. J Nephrol 2001 14(3): S. 169–175; PMID 11439740.