Катион рубидия (22537-38-8) Физические и химические свойства

Химический профиль

Катион рубидия

Однозарядный катион рубидия (Rb+), предназначенный для использования в неорганических солях, аналитических стандартах и специализированных НИОКР-приложениях.

CAS Number	22537-38-8
Семейство	Катионы щелочных металлов / неорганические соли
Типичная форма	Порошок или кристаллическое твердое вещество (в форме солей)
Распространённые сорта	EP

Используется в закупках, формулировке и аналитических лабораториях в качестве источника Rb+ для синтеза солей, исследования роста кристаллов, легирования и в качестве эталонного материала для контроля качества (QA/QC) и разработки методик в неорганических и материаловедческих исследованиях.

Катион рубидия — однозарядный неорганический катион, относящийся к семейству щелочных металлов, представляющий собой ионную форму элемента рубидий с зарядом +1. Структурно это одноатомный катион с электронной конфигурацией благородного газа после потери одного валентного электрона \(5s\); номинальная формула — \(\mathrm{Rb}^+\). Как катион щелочного металла, \(\mathrm{Rb}^+\) обладает низкой поляризующей способностью по сравнению с более мелкими ионами с большим зарядом и сильно гидратирован в водных средах, образуя лабильные комплексы первой координационной оболочки.

С электронной и химической точки зрения \(\mathrm{Rb}^+\) ведёт себя как твёрдый, однозарядный ион‑зритель в большинстве водных и многих неводных систем: проявляет незначительную кислотность по Брёнстеду, минимальный гидролиз и слабое специфическое взаимодействие с нейтральными лигандами, за исключением взаимодействия со специфическими по размеру комплексообразователями (например, краун-эфирами или криптандов). Относительная липофильность для «голого» иона низкая; растворение и образование ионных пар регулируют поведение в смешанных растворителях. Окислительно-восстановительное поведение актуально для металлического элемента (металлический рубидий является сильным восстановителем), в то время как ионная форма устойчива при типичных лабораторных и промышленных условиях и обычно встречается в виде растворимых солей.

Распространённые коммерческие сорта для данного вещества включают: EP.

Основные физические свойства

Плотность

В доступных данных отсутствует экспериментально установленное значение для данного параметра.

Точка плавления или разложения

Указанная точка плавления: \(39\,^\circ\mathrm{C}\). Следует учитывать, что это значение соответствует фазовому переходу металлического элемента; температуры плавления или разложения для солей и комплексных форм \(\mathrm{Rb}^+\) сильно варьируются и зависят от конкретного контр-иона и структуры кристаллической или растворённой системы.

Растворимость в воде

В доступных данных отсутствует экспериментально установленное значение для данного параметра.

pH раствора (качественное поведение)

Как простой однозарядный катион щелочного металла, \(\mathrm{Rb}^+\) практически не гидролизуется в воде и ведёт себя как ион-зритель в кислотно-основной химии. Водные растворы солей рубидия (при использовании нейтральных контр-ионов, таких как хлорид, нитрат или сульфат) обычно нейтральны по pH, если только контр-ион или растворённые примеси не вносят кислотность или щёлочность. Существенных изменений pH, вызванных непосредственно \(\mathrm{Rb}^+\), при обычных концентрациях, используемых в лабораторных и промышленных процессах, не ожидается.

Химические свойства

Кислотно-основное поведение

\(\mathrm{Rb}^+\) не является донором протонов и проявляет незначительную кислотность по Брёнстеду; не имеет измеримого \(\mathrm{p}K_a\), связанного с депротонированием. В воде ион сильно сольватирован, но гидролиз происходит в незначительной степени из-за однозарядного положительного заряда и большого радиуса иона, что ведёт к низкой плотности заряда и слабой поляризации молекул воды в первой сольватной оболочке. В смешанных растворителях или при наличии сильно координирующих лигандов \(\mathrm{Rb}^+\) может образовывать координационные комплексы, которые обычно лабильны и определяются электростатическими взаимодействиями.

Реактивность и стабильность

Катион рубидия химически стабилен в распространённых водных и твердых матрицах. Он образует ионные кристаллы с типичными контр-ионами; такие соли обычно устойчивы к воздействию воздуха и влаги при нормальных условиях хранения. Катион может участвовать в ионообменных равновесиях, быть захвачен макроциклическими лигандами (например, краун-эфирами и криптандами), специфичными по размеру для больших ионов щелочных металлов, и обмениваться на неорганических ионообменных сорбентах. Окислительно-восстановительная химия не относится к \(\mathrm{Rb}^+\) (восстановление до металла требует сильно восстановительных условий и относится к элементарной форме, а не к иону). Термальная, фотохимическая или окислительная нестабильность солей \(\mathrm{Rb}^+\) определяется в основном свойствами контр-иона и кристаллической решётки, а не самим катионом.

Молекулярные и ионные параметры

Формула и молекулярная масса

Формула: \(\mathrm{Rb}^+\)
Молекулярная масса (номинальная): \(85.468\,\mathrm{г}\,\mathrm{моль}^{-1}\)
Точная / моноизотопная масса: \(84.91178974\) (атомных единиц массы)

Дополнительные вычисленные дескрипторы: топологическая полярная поверхность = 0; формальный заряд = +1; количество тяжёлых атомов = 1.

Составные ионы

Основным ионным видом является катион рубидия \(\mathrm{Rb}^+\). На практике \(\mathrm{Rb}^+\) встречается в сочетании с широким спектром анионов (типичные примеры в промышленности и лабораториях включают хлорид, нитрат, сульфат и галогенид или оксанионные контр-ионы). Формирование ионных пар, упаковка решётки и структура сольватационной оболочки определяют макроскопические свойства (растворимость, точку плавления, электропроводность) образуемых солей.

Идентификаторы и синонимы

Реестровые номера и коды

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

Синонимы и распространённые наименования

Синонимы и распространённые наименования, предоставленные депонентом, включают: - катион рубидия - RUBIDIUM ION - rubidium(1+) - Rubidium, ion (Rb1+) - UNII-PR87B22TGJ - PR87B22TGJ - катион рубидия (I) - 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

Промышленные и коммерческие применения

Функциональные роли и области применения

Рубидий в ионной форме преимущественно используется в случаях, когда требуются химические или физические свойства крупного щелочного катиона. Коммерческие и технические применения солей и растворов рубидия включают использование в качестве легирующих агентов в специализированных составах стекол, компоненты в некоторых электронных и оптических материалах, реагенты в химическом синтезе и аналитической химии, а также как исследовательский реагент в фундаментальных исследованиях переноса и координации ионов. Изотопы рубидия, изотопно специфичные (например, радиоактивные), применяются в ядерной медицине и трассировочных исследованиях; такие применения относятся к изотопу и радиохимической обработке, а не к уникальной химической реактивности неизотопной формы иона.

Типичные примеры применения

Лабораторный реагент для изучения влияния ионов щелочных металлов и ионообменных экспериментов.
Легирующая добавка или модификатор в специализированных стеклах и керамике для настройки показателя преломления или других свойств.
Источник ионов рубидия для электрохимических экспериментов и измерений электропроводности.
Компонент стандартизированных растворов и калибровочных материалов в аналитических протоколах (выбирается по размерам ионов и поведению, сходному с калием в определённых контекстах).

Если требуется конкретное краткое описание применения для закупок или решений по формулировке, выбор должен основываться на предполагаемом контр-ионе, степени чистоты и изотопном составе.

Обзор безопасности и обращения

Опасности для здоровья и окружающей среды

Соли рубидия в целом обладают низкой острой химической токсичностью по сравнению со многими солями переходных металлов, однако, как и другие растворимые соли щелочных металлов, чрезмерное воздействие может нарушить электролитный баланс при значительном всасывании. Как биологически активный катион щелочного металла, рубидий может частично замещать калий в некоторых биологических системах; следует избегать хронического или высокого дозового воздействия. Экологическая судьба определяется растворимостью и мобильностью в водных средах; растворимые соединения рубидия могут перемещаться в почве и воде, поэтому необходимо контролировать их выбросы для минимизации неконтролируемого распространения.