Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa rubidio entre los 118 elementos para esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radius 248 pm — that is 0.248 nm, so about 2016 million of them side by side would span a millimetre.
Intervalo térmico
Rubidio is liquid over a 649 K window, from 312 K to 961 K.
La historia
El rubidio es el metal alcalino explosivo que se enciende espontáneamente en el aire y arde con una espectacular llama violeta. Este metal blando, de color blanco plateado, es tan reactivo que debe almacenarse bajo aceite o gas inerte para evitar reacciones violentas con la humedad y el oxígeno. Su nombre procede de la palabra latina «rubidus», que significa rojo intenso; el rubidio produce uno de los colores de llama más hermosos de la tabla periódica. Fue descubierto en 1861 por los químicos alemanes Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff mediante el espectroscopio que habían inventado recientemente. El rubidio fue el primer elemento descubierto mediante espectroscopia. Estaban analizando el mineral lepidolita cuando observaron unas misteriosas líneas espectrales rojas que no coincidían con ningún elemento conocido. Este descubrimiento demostró que la espectroscopia podía revelar elementos presentes en cantidades diminutas, revolucionando la química analítica. Lo que hace absolutamente extraordinario al rubidio es su reactividad extrema. Es incluso más reactivo que el potasio y el sodio: se enciende instantáneamente al exponerse al aire y explota violentamente al caer en agua. La reacción es tan energética que puede hacer añicos los recipientes de vidrio. Esto hace que el rubidio sea fascinante para su estudio, pero peligroso de manipular: requiere técnicas y equipos especializados. El rubidio tiene algunas aplicaciones modernas destacadas en tecnologías avanzadas. Los relojes atómicos de rubidio se encuentran entre los dispositivos de medición del tiempo más precisos jamás creados: pierden solo un segundo cada 100.000 años. Los satélites GPS dependen de relojes de rubidio para mantener la increíble precisión necesaria para un posicionamiento exacto. Estos relojes funcionan midiendo las vibraciones de los átomos de rubidio, que oscilan exactamente 6.834.682.610,904324 veces por segundo. He aquí algo increíble: el rubidio se utiliza para crear las temperaturas más bajas jamás alcanzadas, apenas unas milmillonésimas de grado por encima del cero absoluto. A estas temperaturas ultrabajas, los átomos de rubidio forman estados exóticos de la materia llamados condensados de Bose-Einstein, en los que los átomos se comportan más como ondas que como partículas.
El rubidio fue descubierto en 1861 por los químicos alemanes Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff mediante la técnica recientemente desarrollada de la espectroscopia, lo que constituyó uno de los primeros descubrimientos de elementos realizados mediante análisis espectral en lugar de métodos químicos tradicionales. El descubrimiento tuvo lugar mientras los dos científicos analizaban agua mineral de los manantiales de Dürkheim, Alemania, utilizando su revolucionario espectroscopio, un instrumento que habían desarrollado para estudiar la luz característica emitida por distintos elementos al calentarse. Durante su análisis, Bunsen y Kirchhoff observaron dos líneas espectrales rojas prominentes que no correspondían a ningún elemento conocido, lo que indicaba la presencia de una sustancia desconocida hasta entonces. El distintivo color rojo intenso de estas líneas espectrales inspiró el nombre «rubidio», derivado de la palabra latina «rubidus», que significa «rojo intenso» o «rojo oscuro». El descubrimiento del rubidio fue especialmente importante porque demostró el poder de la espectroscopia como herramienta para el análisis químico y el descubrimiento de elementos. El trabajo de Bunsen y Kirchhoff con el rubidio se produjo apenas unos meses después de su descubrimiento del cesio mediante las mismas técnicas espectroscópicas, consolidándolos como pioneros del análisis espectroscópico. El aislamiento del rubidio metálico resultó difícil debido a su reactividad extrema, y no fue hasta varios años después cuando se obtuvieron pequeñas cantidades del metal puro mediante la electrólisis de compuestos de rubidio. El proceso de descubrimiento implicó un análisis químico exhaustivo para separar los compuestos de rubidio de la compleja mezcla de sales presente en el agua mineral, lo que requirió técnicas innovadoras de separación. El enfoque metódico de Bunsen y Kirchhoff para caracterizar las propiedades del rubidio sentó las bases para comprender la química de los metales alcalinos y las relaciones periódicas entre los elementos. Su descubrimiento del rubidio, junto con el cesio, proporcionó pruebas cruciales para la comprensión en desarrollo de la estructura atómica y la clasificación periódica de los elementos, contribuyendo significativamente al avance de la ciencia química en el siglo XIX.
Aplicaciones
El rubidio ha encontrado aplicaciones especializadas en diversos campos de alta tecnología, especialmente en la investigación de física atómica, los sistemas de medición precisa del tiempo y los dispositivos ópticos avanzados. La aplicación más importante del elemento se encuentra en los relojes atómicos, donde el vapor de rubidio sirve como patrón de frecuencia para sistemas de medición del tiempo de gran precisión utilizados en satélites GPS, redes de telecomunicaciones e investigación científica. Estos relojes atómicos de rubidio proporcionan niveles de exactitud esenciales para los sistemas de posicionamiento global y la sincronización de redes de comunicación en todo el mundo. La industria electrónica utiliza rubidio en tubos de vacío y fotocélulas especializados, donde sus propiedades fotoeléctricas únicas lo hacen valioso para aplicaciones de detección y medición de la luz. Las instituciones de investigación emplean rubidio ampliamente en experimentos de enfriamiento por láser y atrapamiento de átomos, en los que los átomos de rubidio se utilizan para estudiar fenómenos de la mecánica cuántica y desarrollar nuevas tecnologías cuánticas. El elemento es un componente fundamental de los magnetómetros utilizados en estudios geológicos, exploración minera y mediciones de campos magnéticos en investigaciones científicas. Los compuestos de rubidio se emplean en la fabricación de vidrios especializados, donde pueden mejorar ciertas propiedades ópticas y la durabilidad química de los productos de vidrio. El campo médico ha investigado los compuestos de rubidio para posibles aplicaciones en imágenes cardíacas y como radiotrazadores en exploraciones de tomografía por emisión de positrones (PET). La elevada reactividad del rubidio lo hace útil en reacciones especializadas de síntesis química y como catalizador en determinadas aplicaciones de química orgánica. La industria aeroespacial ha estudiado los propulsores iónicos de rubidio para sistemas de propulsión de naves espaciales, donde las propiedades del elemento podrían proporcionar una propulsión eficiente para misiones espaciales de larga duración. Continúan las investigaciones sobre las posibles aplicaciones del rubidio en la computación cuántica, donde los átomos de rubidio son prometedores para el almacenamiento y procesamiento de información cuántica. El elemento también tiene aplicaciones de nicho en baterías especializadas y sistemas de almacenamiento de energía, donde sus propiedades electroquímicas únicas ofrecen ventajas.
La aplicación más extendida del rubidio se encuentra en los relojes atómicos que sincronizan los satélites GPS, haciendo posible una navegación precisa para miles de millones de usuarios de todo el mundo mediante teléfonos inteligentes, vehículos y aeronaves. Las empresas de telecomunicaciones dependen de patrones de frecuencia de rubidio para mantener una sincronización precisa en redes de fibra óptica y sistemas celulares. Las instalaciones de investigación científica utilizan celdas de vapor de rubidio en sistemas láser para realizar espectroscopia y mediciones precisas de constantes físicas fundamentales. Los equipos de estudios geológicos emplean magnetómetros de rubidio para cartografiar depósitos minerales subterráneos y estudiar las variaciones del campo magnético terrestre. Las aplicaciones militares y de defensa incluyen sistemas de navegación basados en rubidio que proporcionan capacidades de posicionamiento independientes del GPS para operaciones críticas. Las instalaciones de diagnóstico por imagen utilizan generadores de rubidio-82 para exploraciones PET cardíacas destinadas a diagnosticar enfermedades cardíacas y evaluar la función cardíaca. Los laboratorios de investigación de todo el mundo utilizan rubidio en experimentos sobre condensados de Bose-Einstein y otros estados exóticos de la materia. La industria del petróleo y el gas emplea magnetómetros de rubidio en actividades de exploración para localizar posibles emplazamientos de perforación y cartografiar estructuras geológicas del subsuelo. Los fabricantes de vidrio especializado incorporan compuestos de rubidio para producir componentes ópticos de alto rendimiento destinados a telescopios e instrumentos de precisión. Las instituciones académicas utilizan átomos de rubidio en demostraciones y experimentos de física para enseñar conceptos de mecánica cuántica y física atómica. Incluso las aplicaciones de consumo se benefician indirectamente del rubidio mediante los sistemas de medición precisa del tiempo que permiten el internet de alta velocidad, la televisión digital y las comunicaciones inalámbricas. El sector de las energías renovables investiga sistemas de almacenamiento de energía basados en rubidio para aplicaciones a escala de red, donde la sincronización y el control precisos son esenciales.
De dónde procede
90 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 82% of elements
El rubidio es un metal alcalino relativamente raro, con una concentración media aproximada de 90 partes por millón en la corteza terrestre, por lo que es más abundante que el litio, pero menos común que otros metales alcalinos como el sodio y el potasio. El elemento nunca se encuentra como metal libre en la naturaleza debido a su reactividad extrema con el agua y el oxígeno; en cambio, aparece formando compuestos en diversos minerales y formaciones geológicas. El rubidio sustituye habitualmente al potasio en los minerales que contienen potasio debido a sus radios iónicos y propiedades químicas similares, aunque en concentraciones mucho menores. La lepidolita, una mica que contiene litio, presenta las concentraciones de rubidio más elevadas que se encuentran en la naturaleza; algunas muestras contienen hasta un 3 % de óxido de rubidio. La polucita, un mineral de silicato de cesio y aluminio, también contiene cantidades importantes de rubidio, que sustituye al cesio en la estructura cristalina. La carnalita, un mineral de cloruro de potasio y magnesio presente en depósitos evaporíticos, contiene cantidades traza de rubidio que se acumulan durante la formación del mineral. El agua de mar contiene concentraciones muy bajas de rubidio, aproximadamente 0,12 partes por millón, lo que hace inviable económicamente su extracción oceánica pese al enorme volumen de los océanos. Las salmueras de lagos salados, especialmente las que tienen un alto contenido de potasio, pueden contener concentraciones elevadas de rubidio y representan una posible fuente de extracción comercial. Algunos minerales arcillosos y feldespatos contienen rubidio como elemento traza, aunque estas fuentes no son económicamente viables para producir rubidio. El elemento también se encuentra en pequeñas cantidades en algunas rocas ígneas, especialmente en formaciones de granito y pegmatita, donde se concentra durante las etapas finales de la cristalización. La mayor parte del rubidio comercial se obtiene como subproducto de la producción de litio a partir de lepidolita o como subproducto de la extracción de cesio de la polucita. La distribución geográfica de los recursos de rubidio está estrechamente vinculada a los depósitos de litio y cesio, con fuentes importantes en Canadá, Zimbabue y algunas zonas de Estados Unidos.
Manejo
El metal rubidio presenta peligros importantes para la seguridad debido a su reactividad extrema con el agua y el oxígeno, por lo que requiere procedimientos de manipulación y condiciones de almacenamiento especializados para evitar reacciones peligrosas. El metal puro debe almacenarse en atmósferas inertes o en aceite mineral para evitar la oxidación y el contacto con la humedad, ya que la exposición al aire o al agua puede provocar reacciones violentas que producen gas hidrógeno y calor. Debe evitarse el contacto directo con el metal rubidio, ya que puede causar quemaduras químicas graves en la piel y los ojos; cualquier contacto requiere un lavado inmediato con grandes cantidades de agua, a pesar de la posibilidad de reacción. Los compuestos de rubidio, aunque por lo general son menos peligrosos que la forma metálica, también pueden causar irritación en la piel, los ojos y el sistema respiratorio, por lo que durante su manipulación se requiere equipo de protección adecuado. Debe evitarse la inhalación de polvo o vapores de rubidio mediante una ventilación adecuada y protección respiratoria, ya que la exposición puede causar irritación respiratoria y posibles efectos sistémicos. Los isótopos radiactivos del elemento, especialmente el rubidio-87, requieren precauciones adicionales de seguridad radiológica, aunque el isótopo natural tiene un periodo de semidesintegración extremadamente largo y presenta un peligro radiológico mínimo en condiciones normales. El personal de laboratorio que manipule rubidio debe recibir formación sobre las técnicas adecuadas para trabajar con metales muy reactivos y debe disponer de procedimientos de emergencia. La extinción de incendios relacionados con rubidio requiere consideraciones especiales, ya que los sistemas basados en agua pueden intensificar los incendios de metales alcalinos; por ello, son más adecuados los sistemas de polvo seco o gas inerte. Las zonas de almacenamiento del rubidio deben contar con ventilación adecuada, sistemas de extinción de incendios y equipos de respuesta ante emergencias apropiados para incendios de metales reactivos. La eliminación del rubidio y sus compuestos requiere procedimientos e instalaciones especializados capaces de manipular materiales reactivos de forma segura. Las mujeres embarazadas deben evitar la exposición a compuestos de rubidio, y todo el personal debe recibir la formación de seguridad adecuada antes de trabajar con este elemento altamente reactivo. Los procedimientos de respuesta ante emergencias deben incluir protocolos para tratar quemaduras químicas y controlar incendios relacionados con metales alcalinos.
Respuestas rápidas
Rubidio (symbol Rb) is element 37 on the periodic table, a metal alcalino in period 5, group 1. A soft alkali metal whose spectral line is deep red, and whose ions run some of the world's most precise clocks. At room temperature it is a solid.
[Kr] 5s¹, giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 8, 1 electrons respectively.Rubidio melts at 312.5 K (39.3 °C) and boils at 961 K (687.9 °C).
The standard atomic weight of Rubidio is 85.468 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Rubidio has a density of 1.532 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of rubidio is about 1.5× heavier.
Rubidio has a Pauling electronegativity of 0.82. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
Rubidio was discovered in 1861 by Bunsen & Kirchhoff. It is named after latin rubidus, "deep red" — its spectral line.
Rubidio makes up about 90 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.