Rubidyum Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

Rubidyum, çok sık kullanılan bir element olmadığı için bize herhangi bir şey çağrıştırmayabilir. Ancak çok kritik görevler üstlenebilen bir metaldir.

Rubidyum, her ne kadar endüstride çok kullanılmasa da yeni araştırmalarla kullanım alanlarının genişleme potansiyeli olan bir elementtir. Bazı bilim adamları rubidyuma zehirli madde muamelesi yapsa da insan sağlığına ciddi bir zararı bulunmuyor. Tabi yanan bir rubidyuma dokunmadığınız sürece… Havada kendiliğinden yanabilen, su ile çok şiddetli reaksiyona giren ve havai fişeklere kırmızı ve mor rengi veren rubidyum, oldukça pahalı bir metal. Altından daha değerli; kilogramının piyasa değeri 75 bin dolar civarında. Altının kilogramı ise 40 bin dolar civarındadır. Bu sebeple kullanımı da sınırlı kalıyor. Makalemizi okuduğunuzda rubidyumla ilgili birçok soru işaretinin cevabını bulmuş olacaksınız.

Tarihçesi

Rubidyum, 1861 yılında Almanya Heidelberg Üniversitesi kimyagerlerinden Gustav Kirchhoff ve Robert Bunsen tarafından keşfedilen bir metaldir. Lepidolit minerallerinde spektroskopik (spektral analiz) yöntemle keşfedilmiştir. Başka bir ifadeyle, rubidyumun varlığı, az miktarda rubidyum içeren lepidolit minerali yakıldığında oluşan kırmızı alevden tespit edilmiştir.

Lityum ve potasyum minerali olan lepidolit, 1760 yılında keşfedildi. Lepidolit üzerinde yapılan araştırmalarda ilginç durumlar ortaya çıktı. Örneğin; yanan kömüre atıldığında köpürdü, daha sonra cam gibi sertleşti. Bu araştırmalarda lityum ve potasyum içeriği ortaya çıkarılırken sır olarak kalan bir element daha vardı.

Kirchhoff ve Bunsen, lepidolit üzerindeki çalışmalarına 1859 yılında başladı. Lepidolit cevherini asitte eriterek potasyumu çökertti ve daha ağır bir alkali metal belirledi. Bu çökeltiyi kaynar suda iyice temizlediler ve daha çözünür potasyum bileşenlerini açığa çıkardılar. Geriye kalan maddenin atomik spektrumlarını incelediler. Spektrumda daha önce hiç görülmemiş iki yakutlu kırmızı çizgi tespit ettiler. Böylece yeni bir element olarak rubidyum keşfedilmiş oldu.

1908 yılında hafif radyoaktivitesi keşfedildi. 1920’lere kadar daha çok kimyasal reaksiyonlarda ve elektronik uygulamalarda kullanıldı. Rubidyumun saf metal formu ilk olarak 1928 yılında üretildi.

“Rubidyum” kelimesi Latince “en derin kırmızı” anlamındaki “rubidus” sözcüğünden türetilmiştir. Bu ismi de elementin kâşifleri önermiştir. Sebebi ise, emisyon spektrumundaki parlak kırmızı çizgilerdir.

Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Rubidyumun kimyasal simgesi “Rb”dir. Atom numarası 37, atom ağırlığı 85,46, yoğunluğu 1,53 gcm3’tür. Erime noktası 39 derece, kaynama noktası 688 derecedir. Periyodik cetvelin 1-A grubunda yer alan bir kimyasal elementtir. Gümüşî beyaz renkte, alkali metaller arasında yer alır. Tuzları renksizdir. Parlak yüzeyli bir metal olan rubidyumun kristal yapısı hacim merkezli kübik kafes şeklindedir. Oldukça yumuşaktır, bıçakla kesilebilir. Oda sıcaklığında sıvılaşabilir. Elektropozitifliği bakımından alkali metaller arasında ikinci sırada yer alır. Kimyasal özellikleri bakımından potasyumla benzerlikler gösterir. Bazı alanlarda sezyuma alternatif olarak kullanılabilir. Sezyumdan daha etkili özellikleri vardır. Altın, potasyum, sezyum ve sodyum ile alaşım oluşturabilir. Cıvayla amalgam alaşımlar oluşturur. Isı ve elektrik iletkenliği iyi düzeydedir.

Periyodik tablodaki en reaktif elementlerden biridir. Kuru havada bile çok çabuk yükseltgenebilir. Çok kolay iyonlaşabilir. Suyu şiddetle ayırarak ortaya çıkan hidrojeni tutuşturur. Su ile hızla ekzotermik bir reaksiyona girer ve renksiz rubidyum hidroksit çözeltisi ile hidrojen gazı oluşur. Oluşan bu çözelti baziktir. Diğer bir ifadeyle; su ile ekzotermik reaksiyonunda ısı formunda enerji salınır. Bu reaksiyonda alev alabilir. Tuzlarının hemen hemen hepsi suda çözünebilir. Havadaki oksijen ve nem ile temasında parlak yüzeyi matlaşır, mavi-gri bir oksit tabakası oluşur. Havada kolay oksitlendiği için inert atmosferde, susuz mineral yağı içinde veya vakumla saklanabilir. Havada yandığında rubidyum süperoksit meydana gelir. Rubidyumun metal formu, sıvı rubidyum klorür tuzunun elektrolizi ile saf olarak elde edilir. Sodyum metalinin sıcak erimiş rubidyum klorür ile reaksiyona sokulması sonucu da elde edilebilir. Halojenler ve asitlerle de reaksiyona girebilir. Seyreltik sülfürik asit ile hızlı bir şekilde reaksiyona girer. Bu reaksiyon sonucu hidrojen gazı ve sulu çözeltisi oluşur. Oksijensiz ortamda ısıtıldığında mavi renkte bir buhar verir.

Doğada ender bulunur. Yerkabuğunda bol bulunan elementler arasında 16. sırada yer alır. Bazı kaynaklara göre doğada en bol bulunan 23. elementtir. Mineralleri doğada bol bulunur; ancak bu minerallerdeki rubidyum içerikleri azdır. Lepidolit, pollusit, karnalit, lösit ve zinvaldit minerallerinde yüzde 1 ila 1,5 arasındaki oranlarda oksit biçiminde oluşumları vardır. Ticari anlamda en ekonomik minerali lepidolittir. Lepidolitten lityumun arıtılması sırasında yan ürün olarak elde edilir. Doğal rubidyum, yarılanma ömürleri uzun Rb-85 ve Rb-87 izotoplarından oluşur. Rb-87’nin yaralanma ömrü yaklaşık 50 milyar yıldır. Bu izotoplar, beta ışıyıcısıdır. Bilinen 17 izotopu daha vardır. Rb-82, radyoaktif izotopudur ve yarılanma ömrü 75 saniyedir. Ayrıca 37 proton ve elektron, 48 nötronu vardır.

Hangi Ürün ve Alanlarda Kullanılır?

Rubidyum, endüstriyel anlamda kullanımı sınırlı olan bir metaldir. Bunun en büyük sebebi pahalı bir metal olmasıdır. Çok kolay iyonlaşması sebebiyle uzay araçlarındaki iyon motorlarında sezyuma alternatif olarak kullanılabilir. Vakum tüplerindeki gaz izlerini yok etmek için rubidyumdan faydalanılır. Bazı kimyasal işlemlerde katalizör olarak da kullanılabilir. Buhar türbinlerinde jeneratör armatürü olarak elektrik üretebilir. Rubidyum nitrat, havai fişeklere kırmızı ve mor rengi vermek için kullanılır. Rubidyum klorür, biyolojide hücre araştırmaları için kullanılmaktadır. Hafif radyoaktifliği sebebiyle Rb-82 izotopu bazı beyin tümörlerinin tespitinde kullanılabilmektedir. Atom saatlerinde kullanılan Rb-87 izotopu, aşırı hassas iki enerji arasındaki geçişi sağlar. Toz haline getirilmiş tantal ile rubidyum bileşiği, cep telefonları kondansatörlerinde ve elektrik yükünü depolayan, akım akışını kontrol eden bileşenlerde kullanılır. Rubidyum ve stronsiyum; kayalar, mineraller ve meteoritlerin radyoaktif tarihlerini belirlemek için kullanılır.

Rubidyumun kullanıldığı bazı ürün ve alanlar şunlardır; özel camlar, kalp araştırmaları, fotoseller, gece görüş cihazları, tıbbi görüntüleme cihazları, fiber optik kablolar, atom saatleri, ince film şeklindeki piller, oyun konsolları, dizüstü bilgisayarlar, kameralar, özel gözlükler, termoelektrik jeneratörler…

Rubidyum ve Sağlık

Rubidyumun bilinen bir biyolojik rolü bulunmuyor. İnsan dokularında ve doğal sularda eser miktarda bulunabilir. Bilim adamları rubidyuma zehirli bir metal gibi baksa da vücuda zararı tespit edilen toksik özellikleri bulunmuyor. Hafif radyoaktif bir elementtir. Potasyumla benzerliği sebebiyle bazı yiyeceklerden vücuda alınabilir. Vücuttaki rubidyum ter ve idrar yoluyla hızla dışarı atılır. Rubidyum iyonları vücutta doğal olarak bulunmaz. Farklı yollarla vücuda alınırsa potasyum gibi muamele görür. Psikiyatride rubidyumun klinik uygulamaları da var. Rubidyum klorür, antidepresan olarak kullanılabilmektedir.

Bunun yanında, yutulursa orta derecede toksik olabilmektedir. Yanan rubidyuma temas halinde termal yanıklar oluşur. Rubidyum hidroksit, cilt ve gözde tahrişlere yol açabilir. Vücuda aşırı alınması durumunda potasyum eksikliği ve kalp rahatsızlıklarına yol açabilir. Solunması halinde temiz hava alınmalı, yutulması halinde kusmadan tıbbi yardım alınmalı!

Bunları Biliyor Musunuz?

• Rubidyum, dünya piyasalarında altından daha değerlidir. Rubidyumun kilogramı 75 bin dolar civarındadır.
  
• Rubidyum su ile çok şiddetli ve ekzotermik bir reaksiyona girer. O kadar ki, bu reaksiyonda kullanılan cam kap kırılabilir.
  
• Rubidyumla alternatif enerji kaynaklarından çok daha fazla enerji üretilebileceği iddia edilmektedir.
  
• Potasyuma benzeyen rubidyum, tütün ve pancar gibi bitkilerde ve maden sularında bulunur.
  
• 2015 yılında Dumlupınar Üniversitesi’nde yapılan bir araştırmada borun endüstriyel atıklarında varlığı tespit edilmiştir. Bu atıklarda 1000 ppm’e kadar ulaşan miktarlarda rubidyum bulunduğu görüldü.
  
• Michigan ve Searles göllerindeki potasyum minerallerinde yüksek oranda rubidyum içeriği vardır.
  
• En büyük rubidyum üreticisi ülkeler Kanada ve Manitoba’dır.