Rubidium-Kation (22537-38-8) Physikalische und chemische Eigenschaften
Rubidium-Kation
Monovalentes Rubidium (Rb+)-Kation, geliefert zur Verwendung in anorganischen Salzen, analytischen Standards und für spezielle F&E-Anwendungen.
| CAS-Nummer | 22537-38-8 |
| Familie | Alkalimetall-Kationen / anorganische Salze |
| Typische Form | Pulver oder kristalliner Feststoff (als Salze) |
| Gängige Qualitäten | EP |
Das Rubidium-Kation ist ein monovalentes anorganisches Kation aus der Familie der Alkalimetalle und stellt die einfach geladene ionische Form des Elements Rubidium dar. Strukturell handelt es sich um ein monoatomisches Kation mit abgeschlossener Edelgaskonfiguration nach Verlust des einzelnen Valenzelektrons \(5s\); die Nennformel lautet \(\mathrm{Rb}^+\). Als Alkalimetall-Kation besitzt \(\mathrm{Rb}^+\) im Vergleich zu kleineren, höher geladenen Kationen eine geringe Polarisationskraft und ist in wässrigen Medien stark hydratisiert, wobei labile Solvationskomplexe der ersten Solvationsschale gebildet werden.
Elektronisch und chemisch verhält sich \(\mathrm{Rb}^+\) überwiegend als hartes, monovalentes Zuschauerkation in den meisten wässrigen und zahlreichen nicht-wässrigen Systemen: Es zeigt vernachlässigbare Brønsted-Säureeigenschaften, minimale Hydrolyse und schwache spezifische Wechselwirkungen mit neutralen Liganden, außer bei Auswahl durch größen-spezifische Komplexbildner (z. B. Kronenether oder Kryptanden). Die relative Lipophilie ist für das nackte Ion gering; Solvatisierung und Ionenkopplung bestimmen das Verteilungsverhalten in Mischlösungen. Oxidations- und Reduktionsverhalten sind für das metallische Element relevant (Rubidium-Metall ist stark reduzierend), während die kationische Form unter typischen Labor- und Industriebedingungen chemisch stabil ist und üblicherweise als lösliche Salze vorkommt.
Gängige kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff umfassen: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell gesicherten Werte vor.
Schmelz- oder Zersetzungstemperatur
Angegebener Schmelzpunkt: \(39\,^\circ\mathrm{C}\). Dieser Wert entspricht dem Phasenübergang des metallischen Elements; Schmelz- oder Zersetzungstemperaturen für Salze und komplexierte Formen von \(\mathrm{Rb}^+\) variieren stark und werden durch den jeweiligen Gegenionen sowie die Gitter- bzw. Solvationsstruktur bestimmt.
Wasserlöslichkeit
Für diese Eigenschaft liegen im aktuellen Datenkontext keine experimentell gesicherten Werte vor.
Lösungs-pH (qualitatives Verhalten)
Als einfaches monovalentes Alkalikatium hydrolysiert \(\mathrm{Rb}^+\) in Wasser praktisch nicht und verhält sich als Zuschauerkation in der Säure-Base-Chemie. Wässrige Lösungen von Rubidiumsalzen (hergestellt aus neutralen Gegenionen wie Chlorid, Nitrat oder Sulfat) sind im Allgemeinen nahezu neutral, sofern das Gegenion oder gelöste Verunreinigungen keine Säure- oder Baseneigenschaften einbringen. Eine signifikante Beeinflussung des pH-Werts durch \(\mathrm{Rb}^+\) selbst wird bei üblichen Konzentrationen in Labor- und Industrieprozessen nicht erwartet.
Chemische Eigenschaften
Säure-Base-Verhalten
\(\mathrm{Rb}^+\) ist kein Protonendonator und zeigt vernachlässigbare Brønsted-Säure; es besitzt keinen messbaren \(\mathrm{p}K_a\)-Wert im Hinblick auf Deprotonierung. In Wasser ist das Ion stark solvatisiert, nimmt jedoch wegen seiner einfachen positiven Ladung und des großen Ionenradius keine nennenswerte Hydrolyse vor, da die niedrige Ladungsdichte und geringe Polarisierung der Wassermoleküle in der ersten Solvationsschale dies verhindern. In Mischlösungssystemen oder in Anwesenheit stark koordinierender Liganden kann \(\mathrm{Rb}^+\) Koordinationskomplexe bilden, die jedoch typischerweise labil sind und von elektrostatischen Wechselwirkungen dominiert werden.
Reaktivität und Stabilität
Das Rubidium-Kation ist in gängigen wässrigen und festen Matrizes chemisch stabil. Es bildet ionische Kristalle mit typischen Gegenionen; diese Salze sind unter normalen Handhabungsbedingungen meist beständig gegenüber Luft und Feuchtigkeit. Das Kation kann an Ionenaustauschequilibrien beteiligt sein, durch makrocyclische Liganden (z. B. Kronenether oder Kryptanden), die größenselektiv für größere Alkalimetallionen sind, eingeschlossen und auf anorganischen Ionenaustauschmedien ausgetauscht werden. Redoxchemie ist für \(\mathrm{Rb}^+\) nicht relevant (Reduktion zum Metall erfordert stark reduzierende Bedingungen und bezieht sich auf die elementare Form, nicht auf das Kation). Thermische, photochemische oder oxidative Instabilität von \(\mathrm{Rb}^+\)-Salzen wird primär durch die Eigenschaften des Gegenions und des Feststoffgitters bestimmt, nicht durch das Kation selbst.
Molekulare und ionische Parameter
Formel und Molekulargewicht
- Formel: \(\mathrm{Rb}^+\)
- Molekulargewicht (nominal): \(85.468\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Exakte / monoisotopische Masse: \(84.91178974\) (Atommasseeinheiten)
Weitere berechnete Deskriptoren: topologische polare Oberfläche \(=0\); formale Ladung \(=+1\); Anzahl der schweren Atome \(=1\).
Bestandteile der Ionen
Die primäre Ionenart ist das Rubidium-Kation, \(\mathrm{Rb}^+\). In der Praxis ist \(\mathrm{Rb}^+\) mit einer großen Vielfalt von Anionen gepaart (häufige Beispiele im industriellen und Laborumfeld sind Chlorid, Nitrat, Sulfat sowie Halogenid- oder Oxyanion-Gegenionen). Ionenkopplung, Gitterpackung und Solvationsschalenstruktur bestimmen die makroskopischen Eigenschaften (Löslichkeit, Schmelzpunkt, Leitfähigkeit) der resultierenden Salze.
Bezeichner und Synonyme
Registry-Nummern und Codes
- CAS RN: 22537-38-8
- InChI: InChI=1S/Rb/q+1
- InChIKey: NCCSSGKUIKYAJD-UHFFFAOYSA-N
- SMILES: [Rb+]
- UNII: PR87B22TGJ
- ChEBI: CHEBI:49847
- DTXSID: DTXSID50177059
- HMDB: HMDB0001327
- KEGG: C17061
- Wikidata: Q27104730
Synonyme und gebräuchliche Namen
Vom Einreicher angegebene Synonyme und gebräuchliche Namen umfassen: - Rubidium-Kation - RUBIDIUM ION - Rubidium(1+) - Rubidium, Ion (Rb1+) - UNII-PR87B22TGJ - PR87B22TGJ - Rubidium(I)-Kation - Rubidium(1+)-Ion - RUBIDIUM ION(1+) - CHEBI:49847 - DTXSID50177059 - RefChem:180179 - DTXCID2099550 - 22537-38-8 - Rb+ - Rubidium(I) - Rubidium + - Rubidium (I)-Ion - Rubidium [UN1423] - Rb(+) - SCHEMBL29494657 - C17061 - Q27104730
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Funktionelle Rollen und Einsatzbereiche
Rubidium in seiner ionischen Form wird hauptsächlich dort eingesetzt, wo die chemischen oder physikalischen Eigenschaften eines großen Alkalikatoms benötigt werden. Kommerzielle und technische Anwendungen von Rubidiumsalzen und -lösungen umfassen die Verwendung als Dotiermittel in Spezialglasformulierungen, Komponenten in bestimmten elektronischen und optischen Materialien, Reagenzien in der chemischen Synthese und analytischen Chemie sowie als Forschungsreagenz in grundlegenden Untersuchungen zum Ionentransport und zur Ionenkoordination. Isotopen-spezifische Formen von Rubidium (z. B. radioaktive Isotope) finden Anwendungen in der Nuklearmedizin und bei Tracer-Studien; hierbei stehen das Isotop und dessen radiochemische Handhabung im Vordergrund, nicht eine einzigartige chemische Reaktivität des nicht-radioaktiven Kations.
Typische Anwendungsbeispiele
- Laborreagenz für Studien zu Effekten von Alkalimetallionen und Ionenaustauschexperimenten.
- Dotier- oder Modifikationsmittel in Spezialglas- und Keramikformulierungen zur Anpassung des Brechungsindex oder anderer Eigenschaften.
- Quelle von Rubidium-Ionen für elektrochemische und Leitfähigkeits-Referenzexperimente.
- Bestandteil standardisierter Lösungen und Kalibrierungsmaterialien in analytischen Protokollen (ausgewählt aufgrund der Ionengröße und des Verhaltens, das in bestimmten Kontexten dem von Kalium ähnlich ist).
Falls eine spezifische kurze Anwendungsübersicht für Beschaffungs- oder Formulierungsentscheidungen erforderlich ist, sollte die Auswahl auf dem vorgesehenen Gegenion, dem Reinheitsgrad und der isotopischen Zusammensetzung basieren.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Gesundheits- und Umweltgefährdungen
Rubidiumsalze weisen im Vergleich zu vielen Übergangsmetallsalzen generell eine geringe akute chemische Toxizität auf, können aber – wie andere lösliche Alkalisalze – bei übermäßiger Exposition den Elektrolythaushalt stören, wenn signifikante Mengen aufgenommen werden. Als biologisch aktives Alkali-Kation kann Rubidium in einigen biologischen Systemen teilweise Kalium substituieren; eine chronische oder hochdosierte Exposition sollte vermieden werden. Das ökologische Verhalten wird hauptsächlich durch Löslichkeit und Mobilität in wässrigen Medien bestimmt; lösliche Rubidiumverbindungen können im Boden und Wasser mobil sein und sollten so gehandhabt werden, dass eine unkontrollierte Freisetzung minimiert wird.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
Rubidiumsalze sollten unter Anwendung üblicher industrieller chemischer Hygienemaßnahmen gehandhabt werden: Einatmen von Staub vermeiden, Haut- und Augenkontakt verhindern, geeignete Handschuhe und Augenschutz verwenden sowie für Absaugung bei staubverursachenden Tätigkeiten sorgen. In dicht verschlossenen Behältern kühl, trocken und gut belüftet lagern, getrennt von inkompatiblen Stoffen (Kompatibilität mit starken Komplexbildnern und reaktiven Metallen prüfen). Elementares Rubidium (metallische Form) ist hochreaktiv und erfordert spezielle Lagerung und Handhabung; dies trifft nicht auf die hier behandelten typischen ionischen Salze zu. Für detaillierte Informationen zu Gefahren, Transport und gesetzlichen Vorschriften sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) sowie lokale Gesetzgebungen konsultieren.
