铷 的 性 质 及 分 析 方 法 综 述
一、 铷的基本性质
表1：铷的基本性质
元素符号 原子系数 相对原子质量 颜色 熔点 沸点 密度 导电性 Rb 37 85.4678 g/mol 银白色蜡状金属。 38.89℃， 688℃。 1.532g/cm 电阻率为12.5欧姆*MM2/M×10-8。 铷原子的最外层电子很不稳定，很容易被激发放射出来。利用铷原子的这个特点，科学家们设计出了磁流体发电和热电发电两种全新的发电方式。 3机械性能 铷是制造电子器件的重要原料。 铷的化合物应用于制药、造纸业。 还可作为真空系统的吸气剂。吸气剂的作用类似净化剂，可去除可能会污染系统的多余气体。
铷有天然存在的同位素，天然铷由两种同位素组成，即稳定的 Rb和放射性的 Rb，后者占总量的27．85％。铷有多种人工产出同位素 的放射性同位素。 化学性质极活泼，在空气中很快形成氧化层而失去光泽并自燃生成深棕色的超氧化物rbO2。臭氧跟氢氧化铷反应可生成臭氧化铷。 铷跟氯气或溴猛烈反应燃烧形成火焰，不跟氮气反应。 铷跟水剧烈反应并发生爆炸，跟温度低于-100℃的冰也能发生剧烈的反应，生成氢气和氢氧化铷。 金属稳定性 跟氢气化合生成氢化铷。 它是碱金属氢化物中最不稳定的一种，加热不待熔化即行分解，铷平时保存在煤油里。 铷的蒸气在180℃时显绛红色，高于250℃时则变为橙黄色。 所属族系 铷是第五周期第IA族元素。 铷金属的化学活泼性很强。在氧及空气中能自然，与水反应特别剧烈，甚至在－100℃时反应仍能很快进行，室温下便能引起燃烧爆炸。铷与所有非金属元素（氮除外）都能作用。在氟和氯气中燃烧，与液体溴反应时发生爆炸，将其加热后能与碘作用。与磷及硫作用时能引起爆炸，在450℃时能与氢作用。从300℃开始，铷即能使玻璃分解而析出硅，在室温下不与氮化合。铷有机化合物的化学活性很强，可生成各种烃基化合物及芳基化合物，对有机合成很有用。铷可与碱金属、碱土金属以及汞、锑、铋、金等形成合金。化学活性 金属态的铷和铯是最强的还原剂。在化合态时它们的金属离子在所有阳离子中最稳定。铷与其他的碱金属反应，特别是与钾和铯非常相似。铷在空气中燃烧产生蓝紫色的火焰。与水剧烈反应释放出氢气。如果有氧或空气存在，会自动爆炸。同其他的碱金属一样，铷与低级醇发生剧烈反应。与卤素、氧化剂和卤代烃反应猛烈。它也能与聚四氟乙烯反应。已知的铷有4种氧化物：黄色的一氧化二铷Rb2O，暗褐色的过氧化铷Rb2O2，黑色的三氧化二铷Rb2O3和暗橙色的超氧化铷RbO2。商品铷的氧化物一般是这4种氧化物的混8587
合物。铷的碱性仅次于铯，铷是第二个最强的Lewis碱。铷与锑、铋、镉、钴、铜、铁、铅、锰、汞、镍、钍和锌形成双卤化物盐，这些复盐一般不溶于水，也不吸潮。铷的乙酸盐、溴化物、碳酸盐、氯化物、铬酸盐、氟化物、甲酸盐、氢氧化物、碘化物、硝酸盐和硫酸盐都是易溶的铷化物。这些化合物一般都吸潮。铷的化学实质上是限于Rb(I)离子性化合物，尽管铷可以与醚，硫醉和胺配体形成许多螯合物，但金属－碳键实质上并不存在。 化合价 氧化物 铷是第一主族的碱金属元素，它的化合价只有+1价和0价。金属性非常强，非常活泼，基本上都是生成超氧化物,氧化物与过氧化物是不稳定的，易变成超氧化物。 铷能生成四种的氧化物：Rb2O、Rb2O2和RbO2，RbO3 RbCl是一个碱金属卤化物，化学式为RbCl。摩尔质量：120.921g/mol,外观：白色结晶，密度：2.8，熔点：718℃，沸点：1390℃，溶解性：910g/L 20℃。 铷金属直接与氟气反应，但因为铷金属很昂贵，所以是最不常用的方法。此外，铷与卤素会产生剧烈反应并燃烧。化学式为RbF。摩尔质量：104.466g/mol,外观：白色结晶固体，密度：3.2，熔点：795℃/1068k，溶解性：130.6g/100mL 18℃。 卤化物 金属铷也可直接与溴单质发生反应，生成溴化铷，但这种生产工艺不实际，不仅因为金属铷的价格比碳酸盐和溴化氢的贵，更重要是该反应可能会引起爆炸。化学式为RbBr。摩尔质量：165.372g/mol,外观：白色晶体，密度：3.35，熔点：693℃/966k，溶解性：98g/100mL。 碘化铷是一种无机离子化合物，属于碘盐，为一种盐类，其化学式为RbI，是一种白色固体。摩尔质量：212.3723g/mol,外观：白色固体结晶，密度：3.11，熔点：646.85℃沸点：1304℃，溶解性：152g/100mL。 将硫化氢溶解在氢氧化铷水溶液，会先生成硫氢化铷的中间产物，最终会形成硫化铷。硫化铷白色结晶，密度2.912 g/cm3，m.p. 530 °C，硫化物 遇水水解，可溶于乙醇和甘油。硫化铷的晶体结构为立方晶系，它的晶体结构与硫化锂、硫化钠和硫化钾类似，都为反萤石型结构，
其空间群为Fm3m，晶格参数为 a =765.0 pm，且每单元位晶胞包含4个单元。 盐类 铷盐可能水解,关键看阴离子是什么。如果是弱酸酸根，则水解 氢氧化铷是强碱 。 铷、铯在地壳中的含量分别为5.1×10-5--3.1×10-4和1.2×10-8--1×10-5,按元素丰度排列分别居16位和第40位。铷、铯资源主要赋存于花岗伟晶岩，卤水和钾盐矿床中。现在人们主要从花岗伟晶岩矿床开发回收铷和铯，主要工业矿物是锂云母和铯榴石。 我国丰富的铷、铯资源，其储量名列前茅，且类型齐全，分布全国。我国铷资源主要赋存于锂云母和盐湖卤水中，锂云母中铷含量占全国铷资源储量的55%，以江西宜春储量最为丰富，是目前我国铷矿产品的主要来源。湖南、四川的锂云母矿中也含有铷。青海、西藏的盐湖卤水中含有极为丰富的铷，是有待于开发的我国未来的铷资源。 与世界蕴藏的巨大铷资源储量相比,铷及其化合物工业生产规模和应用市场, 需要大力研究开发, 并拓展铷及其化合物的应用领域, 这对推动铷资源的综合利用具有重要经济、社会和环境效益。 随着铷及其化合物需求的不断扩大, 其分离、提纯技术得以不断发展, 从最早的分级结晶分离法、沉淀法, 到目前的离子交换法、溶剂萃取法等, 铷及其化合物的产品质量不断提高, 生产成本逐步降低。 铷及其化合物所具有的独特特性, 如辐射能频率的高稳定性, 易离子化, 优良的光电特性和强烈化学活性等, 已在国防工业、航天航空工业、生物工程、医学及能源工业等高新技术领域显现出广阔的应用前景和市场需求, 特别是在能源领域中的应用更具巨大潜力和想像力。 资源情况
记者从广东省国土资源厅召开的“找矿突破战略行动调研汇报会议”上获悉，经过近3年的努力，广东地质勘查部门相继在武夷成矿带广东南段的紫金县、蕉岭县发现罕见巨型铷矿产地，两处估算铷资源量达360万吨以上。有专家称，潜在经济价值以上万亿元计算。 专家指出，全国19个矿产地共查明铷资源量185万吨，但目前大多数难以利用。广东两处铷矿产地，其估算资源分别是国家大型矿床标准的1000和800倍，且有较高的回收率，是找矿突破战略行动取得的重大成果。 “科学家的设想，如果变为现实，将会带来发电技术和能量利用的一场新的伟大革命。”专家介绍，铷是稀有金属，其氢化物和硼化物可作为高能固体燃料，是战略性新兴材料，在航天航空、能源、国防工业等领域的应用不断扩大，在玻璃、陶瓷等民用工业领域应用前景广阔。铷的元素活泼、低熔点、沸点低，利用其特性有可能把热能直接变为电能。 一、电解法： 电解质是卤化物体系，由于金属沸点低而卤化物盐粪熔点高，以及铷、铯在熔体中有一定的溶解度，又因金属铷和铯的活性很强，可在空气中燃饶，并遇水爆炸。因此提取铷和铯必须在矿物油和精惰性气体保护下，或在真空中进行，在操作上需要特别小心，所铷金属的制取 以未广泛得到应用。金属铷和铯可先从汞阴极的熔体中电解得到汞齐，再从汞齐中回收。常用铯盐熔融电解直接生产铯，虽然它能用一步法生产金属，例如，使用熔融铅阴极在700℃时电解熔盐CsCl，得到含大约8。5%Cs的CsPb合金，再在600～700℃真空中蒸馏得到金属铯。另外，可使用汞阴极电解浓CsCl水溶液，接着采用蒸去汞的办法得到铯。用铝作阴极，在670～700℃时电解熔融氯化铯而生成铝铯合金。在明极电流密度为2A∕cm2，温度为670℃时，电流效率为59%，铯铝合金再通过蒸馏可获得金属铯。