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Rubidium

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Rubidium
Image illustrative de l’article Rubidium
Échantillon de rubidium dans une ampoule.
Krypton ← Rubidium → Strontium
K
  Structure cristalline cubique centrée
 
37		 Rb
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
↑
Rb
↓
Cs
Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole Rb
Nom Rubidium
Numéro atomique 37
Groupe 1
Période 5e période
Bloc Bloc s
Famille d'éléments Métal alcalin
Configuration électronique [Kr] 5s1
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 8, 1
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 85,467 8 ± 0,000 3 u[1]
Rayon atomique (calc) 235 pm (265 pm)
Rayon de covalence 220 ± 9 pm[2]
Rayon de van der Waals 244 pm
État d’oxydation 1
Électronégativité (Pauling) 0,82
Oxyde Base forte
Énergies d’ionisation[1]
1re : 4,177 128 eV 2e : 27,289 5 eV
3e : 40 eV 4e : 52,6 eV
5e : 71,0 eV 6e : 84,4 eV
7e : 99,2 eV 8e : 136 eV
9e : 150 eV 10e : 277,1 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
85Rb72,17 %stable avec 48 neutrons
87Rb27,83 %47×109 aβ-0,28387Sr
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire Solide
Masse volumique 1,532 g·cm-3 (solide, 20 °C),

1,475 g·cm-3 (liquide, 39 °C)[1]

Système cristallin Cubique centré
Dureté (Mohs) 0,3
Couleur blanc argenté
Point de fusion 39,30 °C[1]
Point d’ébullition 688 °C[1]
Énergie de fusion 2,192 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 72,216 kJ·mol-1
Volume molaire 55,76×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 1 Pa à 160,85 °C
Vitesse du son 1 300 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique 363 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 7,79×106 S·m-1
Conductivité thermique 58,2 W·m-1·K-1
Divers
No CAS 7440-17-7[3]
No ECHA 100.028.296
No CE 231-126-6
Précautions
SGH[4],[5]
SGH02 : InflammableSGH05 : Corrosif
Danger
H260, H314, EUH014, P223, P231, P232, P280, P305, P338, P351, P370, P378 et P422
Transport
-
   1423   
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Le rubidium est l'élément chimique de numéro atomique 37, de symbole Rb. Il fait partie du premier groupe du tableau périodique et plus particulièrement des métaux alcalins. Ses propriétés chimiques sont voisines de celles du potassium. Sur Terre et dans les autres corps telluriques on le trouve généralement en substitution du potassium dans les mêmes minéraux.

Son nom vient du latin rubidus (« rouge foncé »), en référence à la couleur des raies spectrales qui ont permis à Robert Wilhelm Bunsen et Gustav Kirchhoff de le détecter en 1861 dans la lépidolite. Il a été isolé l'année suivante par Bunsen[6].

Dans les conditions normales de température et de pression, le corps simple est un métal mou et argenté. À pression atmosphérique son point de fusion n'est que de 39,3 °C, et il peut être maintenu liquide à température ambiante grâce au phénomène de surfusion, comme le césium et le gallium. Très réactif, il s'enflamme spontanément au contact de l'air et réagit violemment avec l'eau.

Dispositif expérimental pour ralentir des atomes de rubidium. Par le miroir doré on aperçoit un système optique pour controler les faisceaux laser. Novembre 2015.

Isotopes

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Article détaillé : Isotopes du rubidium.

Le rubidium possède 32 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 71 et 102, et 12 isomères nucléaires. Seuls deux de ces isotopes sont présents dans la nature, 85Rb (72,2 %), seul isotope stable du rubidium (faisant de lui un élément monoisotopique) et le 87Rb (27,8 %) radioactif. Le rubidium naturel est ainsi suffisamment radioactif pour impressionner une pellicule photographique en trente à soixante jours[7]. On attribue au rubidium une masse atomique standard de 85,4678(3) u.

Composés

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Quatre oxydes de rubidium sont connus : Rb2O, Rb2O2, Rb2O3 et Rb2O4[7]. Les trois premiers se forment rapidement en exposant du rudibium à l'air. Le dernier oxyde, Rb2O4, se forme en présence d'un excès d'oxygène.

Le chlorure de rubidium (RbCl) est probablement le composé le plus utilisé du rubidium. Il est utilisé en biochimie en tant que biomarqueur car il remplace facilement le potassium et ne se trouve qu'en très petite quantité dans les organismes vivants. D'autres composés du rubidium communs sont l'hydroxyde de rubidium (RbOH) plus corrosif que les hydroxydes de sodium et de potassium. C'est aussi le composé de départ dans la plupart des synthèses chimiques où du rubidium intervient. Le carbonate de rubidium (RbCO3) est utilisé dans certains verres optiques comme le mélange de sulfate de cuivre et de rubidium (Rb2SO4•CuSO4•6H2O). L'iodure de rubidium et d'argent (RbAg4I5) a la conductivité à température ambiante la plus élevée de tous les cristaux ioniques connus. Cette propriété est exploitée dans des batteries en couches minces et dans d'autres applications[Lesquelles ?][7].

Production

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Le rubidium est présent à l'état de traces dans de nombreux minéraux, généralement dans les sites cristallographie du potassium.

Il est notamment exploitable dans :
[réf. souhaitée]

On en trouve également dans l'eau de mer (à une concentration de 2 × 10−5) et dans les eaux minérales (environ 6 × 10−5).

Utilisations

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  • Cellules photovoltaïques : il est utilisé en alliage avec le césium.
  • Verre de sécurité trempé : l'ajout de carbonate de rubidium (Rb2CO3) ou d'oxyde de rubidium (Rb2O) permet d'obtenir du verre de sécurité par trempe.
  • Médecine :
    • Examen de la perfusion du myocarde en médecine nucléaire : du fait de sa similitude avec le potassium, l'isotope radioactif émetteur de positrons, le 82Rb, de courte demi-vie (75 secondes), est utilisé comme un indicateur d'ischémie en TEP et utilisation comme générateur de krypton 81 m dans la scintigraphie pulmonaire (Rb81).
    • Fabrication de certains médicaments nooanaleptiques.
  • Physique atomique : L'atome de rubidium (à la fois ses isotopes 85 et 87) est très fréquemment utilisé pour les expériences de physique atomique. En effet, certaines transitions de cet atome correspondent à des longueurs d'onde de laser classiques (780 nm pour la transition 5s-5p notamment), ce qui facilite les expériences. Entre autres, le rubidium peut être utilisé pour la construction d'horloges atomiques en utilisant la transition hyperfine de 87Rb à 6,834 682 611 GHz [8].

L'emploi de cette transition permet d'obtenir des horloges commerciales compactes et de bas coût, ayant une stabilité relative de fréquence de 5 × 10−11 (soit une erreur possible de 1 seconde sur un peu plus de 600 ans [9]). Il existe également des horloges appelées « fontaines atomiques », fonctionnant avec du 87Rb refroidi et manipulé par laser, qui atteignent des stabilités relatives de fréquence bien meilleures, comprises entre 10−13 et 10−14 [10].

Notes et références

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  1. ↑ a b c d et e (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. ↑ (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ , p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
  3. ↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  4. ↑ Entrée « Rubidium » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais) (JavaScript nécessaire)
  5. ↑ SIGMA-ALDRICH
  6. ↑ Futura, « Définition | Rubidium | Futura Sciences », sur Futura (consulté le )
  7. ↑ a b et c (en) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, vol. 97, CRC Press/Taylor and Francis, , 2652 p. (ISBN 1498754287), « The Elements », p. 749 (4-30).
  8. ↑ [1]
  9. ↑ voir en pdd#Horloge atomique
  10. ↑ Observatoire de Paris.

Voir aussi

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Liens externes

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