Rubidio (Rb): propiedades, aplicaciones y datos esenciales del elemento 37
Descubre el rubidio (Rb), elemento 37: propiedades, usos industriales y datos esenciales — historia, características físicas y aplicaciones en ciencia y tecnología.
El rubidio es el elemento químico 37 de la tabla periódica. Su símbolo es Rb. Su masa atómica es de 85,47. Tiene 37 protones y 37 electrones. Es un metal blando de color plateado. Fue descubierto por primera vez en 1861 por Robert Bunsen y Gustav Kirchoff en Heidelberg, Alemania.
Propiedades físicas y químicas
- Configuración electrónica: [Kr] 5s1, característica de los metales alcalinos.
- Estado de oxidación: +1 (el estado más común en sus compuestos).
- Punto de fusión: ≈ 39,3 °C — es lo bastante bajo como para que a temperatura corporal o ambientes cálidos se ablande o funda.
- Punto de ebullición: ≈ 688 °C.
- Densidad: ≈ 1,532 g·cm−3 (a 20 °C).
- Estructura cristalina: cúbica centrada en el cuerpo (bcc), como otros metales alcalinos.
- Color de llama: violeta/lila intenso, útil para pruebas cualitativas en espectroscopía y análisis por flama.
- Reactividad: metal muy reactivo; reacciona vigorosamente con el aire y de forma explosiva con el agua, formando hidróxido de rubidio (RbOH) e hidrógeno.
- Electronegatividad (Pauling): ≈ 0,82.
- Energía de ionización (1ª): ≈ 403 kJ·mol−1.
Isótopos
- El rubidio natural está formado principalmente por dos isótopos: Rb‑85 (≈ 72,2 %) y Rb‑87 (≈ 27,8 %). Rb‑85 es estable; Rb‑87 es radiactivo pero de vida extremadamente larga (semi‑vida del orden de 4,9×1010 años), por lo que se considera de baja radioactividad natural.
- Isótopos artificiales como Rb‑82 (vida media ≈ 1,3 min) se emplean en medicina nuclear, por ejemplo en tomografías por emisión de positrones (PET) para perfusión miocárdica.
Ocorrencia y obtención
- El rubidio no se encuentra libre en la naturaleza debido a su alta reactividad; aparece como traza en minerales potásicos y en micas como la lepidolita, así como en salmueras y cenizas volcánicas.
- La obtención comercial suele realizarse a partir de minerales ricos en potasio o de salmueras, y como subproducto del procesamiento de litio y cesio. El metal se fabrica por reducción de sales (por ejemplo RbCl) con metales más reactivos o por electrólisis de sales fundidas.
Aplicaciones
- Relojes atómicos: los osciladores basados en la transición hiperfina del Rb‑87 se usan en relojes atómicos comerciales y en sistemas de sincronización (telecomunicaciones, redes) por su estabilidad y relativa sencillez.
- Investigación en física: el rubidio (especialmente Rb‑87) es ampliamente utilizado en experimentos de enfriamiento láser y condensados de Bose‑Einstein debido a sus propiedades atómicas favorables.
- Medicina nuclear: el Rb‑82 se emplea en estudios de perfusión cardíaca con PET.
- Óptica y espectroscopía: vapor de rubidio en celdas para estabilización de láseres, referencias de frecuencia y estudios espectroscópicos.
- Compuestos químicos: sales de rubidio se usan en síntesis orgánica y como catalizadores en algunas reacciones; también en la fabricación de vidrios especiales y en investigación de materiales.
Química y ejemplos de compuestos
- Forman sales iónicas típicas de los alcalinos: RbCl, RbBr, RbI (haluros), RbOH (hidróxido fuerte), Rb2CO3 (carbonato), RbNO3 (nitrato).
- El rubidio metálico dona fácilmente su electrón 5s, por lo que sus compuestos suelen presentar Rb+ estable e inerte en muchos entornos químicos.
Precauciones y seguridad
- El rubidio metálico es muy reactivo: se inflama en el aire y reacciona violentamente con agua. Debe manipularse en atmósfera inerte o bajo aceite mineral, con equipo de protección apropiado.
- Las sales inorgánicas de rubidio tienen toxicidad baja comparada con metales pesados, ya que Rb puede sustituir parcialmente al potasio en sistemas biológicos; sin embargo, la exposición prolongada o en concentraciones altas puede provocar efectos adversos y debe evitarse.
- Los isótopos radiactivos requieren controles radiológicos específicos y manipulación en instalaciones autorizadas.
Datos esenciales rápidos
- Número atómico: 37
- Símbolo: Rb
- Masa atómica: ≈ 85,47 u
- Grupo: 1 (metales alcalinos)
- Estado de agregación a 20 °C: sólido (metal blando, plateado)
Breve historia y etimología
El nombre "rubidio" proviene del latín rubidus (rojo oscuro), elegido por Bunsen y Kirchhoff en referencia a las líneas rojas intensas del espectro de este elemento que observaron al analizar muestras. Su descubrimiento marcó un hito en la espectroscopía analítica y en la identificación de nuevos elementos mediante técnicas espectrales.
En resumen, el rubidio es un metal alcalino reactivo con aplicaciones importantes en relojes atómicos, física de ultrabajas temperaturas y medicina nuclear. Su manipulación exige precauciones por su reactividad y, en el caso de algunos isótopos, por su radioactividad.
Rubidio en un tubo de vidrio
Propiedades
Propiedades físicas
El rubidio se funde a una temperatura muy baja, por ejemplo, podría fundirse en la mano de una persona. El rubidio es un metal alcalino. Puede formar una amalgama con el mercurio.
Propiedades químicas
El rubidio es muy reactivo. Se enciende en el aire porque reacciona con muchos otros elementos del aire, como el oxígeno y el nitrógeno. El rubidio reacciona de forma muy violenta con el agua para formar hidrógeno e hidróxido de rubidio, una base fuertemente corrosiva. La reacción suele ser muy caliente, por lo que el hidrógeno se inflama.
Compuestos químicos
El rubidio forma compuestos químicos en un solo estado de oxidación: +1. Sin embargo, algunos compuestos de rubidio tienen un estado de oxidación mixto. El cloruro de rubidio es el compuesto de rubidio más común. El hidróxido de rubidio y el carbonato de rubidio también se utilizan habitualmente. Los compuestos de rubidio producen un color rojo-violeta en una llama. La mayoría de los compuestos de rubidio son incoloros. Los compuestos de rubidio no son tan comunes como otros compuestos de metales alcalinos, como los de sodio. Por lo demás, son similares.
- Cloruro de rubidio, similar al cloruro de sodio
- Hidruro de rubidio, fuerte agente reductor
- Hidróxido de rubidio, base potente
- Nitrato de rubidio, fuerte agente oxidante
- Óxido de rubidio, amarillo, base fuerte cuando se disuelve en agua
Cloruro de rubidio
Aparición y preparación
El rubidio es tan común como el zinc. Es el vigésimo tercer elemento más común en la corteza terrestre. La mayoría de los minerales sólo contienen una pequeña cantidad de rubidio. Normalmente se encuentra en pequeñas cantidades en otros minerales. Se obtiene por reducción de minerales de rubidio con calcio. Es caro porque el calcio es difícil de fabricar y el rubidio debe mantenerse en argón y alejado del agua o el aire.
Utiliza
El rubidio no tiene muchos usos comunes. Los compuestos de rubidio se utilizan a veces en los fuegos artificiales de color púrpura. Sin embargo, el rubidio y sus compuestos se utilizan principalmente en la investigación científica. También se utiliza para fabricar iones superóxido. Se utiliza en algunos tipos especiales de vidrio.
Seguridad
Los compuestos de rubidio no son muy peligrosos en el cuerpo humano; sin embargo, si una persona ingiere demasiada cantidad, podría enfermar porque actúa como otros iones de metales alcalinos, como los iones de sodio en el cloruro de sodio. Las ratas pueden vivir con hasta la mitad de su potasio sustituido por rubidio, aunque no es probable que eso ocurra.
El rubidio metálico es muy peligroso. Reacciona con el aire y el agua y produce la sustancia corrosiva hidróxido de rubidio.
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