Хлорид рубидия

Хлорид рубидия в наличии и на заказ! Оставьте заявку!

Хлорид рубидия (химическая формула RbCl, CAS 7791-11-9) — неорганическое соединение, соль щелочного металла рубидия и хлороводородной (соляной) кислоты. Другие названия — хлористый рубидий, рубидий хлористый. Вещество представляет собой белый кристаллический порошок с кубической гранецентрированной решёткой типа NaCl. Относится к классу галогенидов щелочных металлов. Хлорид рубидия хорошо растворим в воде, гигроскопичен, проводит электрический ток в расплаве и в водном растворе. Применяется в электрохимии, оптике, молекулярной биологии и как сырьё для получения других соединений рубидия.

Физико-химические свойства хлорида рубидия

Основные физические характеристики RbCl

Плотность расплава RbCl при 750 °C составляет около 2,09 г/мл. Вещество термически устойчиво: при нагревании до температуры кипения испаряется без разложения. В газовой фазе RbCl существует в виде двухатомных молекул с длиной связи около 2,79 Å.

Кристаллическая структура хлористого рубидия

При нормальных условиях хлорид рубидия кристаллизуется в решётке типа NaCl (гранецентрированная кубическая, пространственная группа Fm3m). В этой структуре каждый ион Rb⁺ окружён шестью ионами Cl⁻ и наоборот — координационное число обоих ионов равно 6. Параметр элементарной ячейки составляет около 6,58 Å.

При повышенном давлении и высокой температуре RbCl претерпевает полиморфный переход и принимает структуру типа CsCl (объёмноцентрированная кубическая), где координационное число обоих ионов увеличивается до 8. Аналогичный переход характерен для KCl и NaCl при высоких давлениях.

Растворимость хлорида рубидия в воде

RbCl относится к хорошо растворимым в воде соединениям. При растворении полностью диссоциирует на ионы Rb⁺ и Cl⁻, что обеспечивает электропроводность раствора. Водный раствор имеет нейтральную реакцию (pH ≈ 7).

Растворимость RbCl в воде возрастает с повышением температуры, что типично для большинства солей щелочных металлов. В этаноле хлорид рубидия растворяется крайне слабо.

Гигроскопичность RbCl

Хлорид рубидия — гигроскопичное вещество. На влажном воздухе он активно поглощает водяные пары, а при длительном контакте с атмосферной влагой способен расплываться (делеквесценция). Стабильных кристаллогидратов RbCl при нормальных условиях не образует: при выпаривании водного раствора кристаллизуется безводная соль. Тем не менее именно гигроскопичность определяет требования к условиям хранения и транспортировки.

Химические свойства хлористого рубидия

С химической точки зрения хлорид рубидия — типичный представитель галогенидов щелочных металлов. Его реакционная способность в обычных условиях невысока, что объясняется прочностью ионной связи в кристаллической решётке.

Основные химические реакции RbCl:

При взаимодействии с концентрированной серной кислотой (H₂SO₄) образуется гидросульфат рубидия и выделяется хлороводород. В расплаве хлорид рубидия подвергается электролизу с выделением металлического рубидия на катоде и газообразного хлора на аноде. С нитратом серебра (AgNO₃) в водном растворе RbCl вступает в обменную реакцию с образованием нерастворимого осадка хлорида серебра (AgCl) — это классическая качественная реакция на хлорид-ион.

RbCl не подвергается гидролизу в водном растворе, так как образован сильным основанием (RbOH) и сильной кислотой (HCl). Растворы хлорида рубидия имеют нейтральную реакцию среды.

Получение хлорида рубидия

Лабораторные методы синтеза RbCl

Наиболее распространённый лабораторный способ получения чистого хлорида рубидия — нейтрализация гидроксида рубидия (RbOH) соляной кислотой (HCl) с последующей перекристаллизацией из водного раствора:

RbOH + HCl → RbCl + H₂O

Аналогично можно использовать реакцию карбоната рубидия (Rb₂CO₃) с соляной кислотой:

Rb₂CO₃ + 2HCl → 2RbCl + H₂O + CO₂↑

Также хлорид рубидия образуется при прямом взаимодействии металлического рубидия с хлором. Эта реакция протекает энергично, поэтому на практике её используют редко из-за высокой реакционной способности металлического рубидия.

Промышленное извлечение из минерального сырья

В промышленности рубидий (и его соединения, включая хлорид) получают преимущественно как побочный продукт переработки лития из лепидолита — литиевой слюды, содержащей примесь рубидия. Также рубидий содержится в карналлитовых калийных отложениях: в соликамских и штассфуртских карналлитах его концентрация составляет от 0,037 до 0,15 %. Минерал карналлит (KCl·MgCl₂·6H₂O) и его рубидиевый аналог (RbCl·MgCl₂·6H₂O) образуют непрерывный ряд твёрдых растворов, что позволяет извлекать рубидий при переработке калийных руд.

Ещё одним источником рубидия служит поллуцит — цезиевый алюмосиликат (Cs,Rb)₂Al₂Si₄O₁₂·H₂O, в котором рубидий присутствует в виде примеси (до 1,5 % Rb₂O). Гидрометаллургическая переработка этих минералов включает кислотное выщелачивание с последующим осаждением и очисткой солей рубидия.

Области применения хлорида рубидия

Электрохимия и топливные элементы

Хлорид рубидия находит применение в качестве компонента электролитов для электрохимических исследований и топливных элементов. В частности, сплав RbCl с хлоридом меди (CuCl) используется в термопарах для измерения высоких температур (до 400 °C). В расплавленном виде RbCl обладает высокой ионной проводимостью, что делает его пригодным для использования в расплавных электрохимических системах.

Оптика, электроника и материаловедение

Кристаллы хлорида рубидия прозрачны в инфракрасном диапазоне и применяются в специальной оптике. В электронике RbCl используется как добавка при создании перовскитных светодиодов (CsPbBr₃) — тонкий слой хлорида рубидия снижает барьер инжекции электронов, улучшая характеристики устройств. Также RbCl применяется для допирования монокристаллов с целью изменения их диэлектрических свойств и для формирования молекулярных нанопроводников.

Молекулярная биология и биохимические исследования

Одно из наиболее массовых применений хлорида рубидия — подготовка компетентных клеток бактерий для трансформации (встраивания чужеродной ДНК). Обработка бактериальных клеток гипотоническим раствором, содержащим RbCl, приводит к набуханию клеток и обеспечивает связывание отрицательно заряженных молекул ДНК с клеточной мембраной. Этот метод широко используется в молекулярном клонировании.

Радиоактивный изотоп ⁸⁶Rb применяется как неинвазивный биомаркер для трассирования биологических процессов — в частности, для измерения коронарного коллатерального кровотока.

Фармакология и медицинские исследования

Экспериментальные исследования на людях показали, что хлорид рубидия обладает антидепрессивным действием в дозах от 180 до 720 мг. Механизм связывают с повышением уровня дофамина и норэпинефрина. Кроме того, RbCl модулирует циркадные ритмы, выравнивая суточные колебания даже в условиях стресса. Соединения рубидия, в том числе его хлорид, обладают гипертензивным действием, которое было установлено ещё в лаборатории И. П. Павлова.

Другие области использования RbCl

Хлорид рубидия применяется как добавка к моторному топливу для повышения октанового числа. Он также служит источником металлического рубидия: при термическом восстановлении RbCl кальцием при 900–1000 °C и давлении порядка 0,02 торр рубидий перегоняется в виде пара. Помимо этого, RbCl используется в качестве катализатора в отдельных органических реакциях и при производстве специальных стёкол и керамики с заданными оптическими характеристиками.

Токсичность и меры безопасности при работе с RbCl

Хлорид рубидия относится к малоопасным веществам. Токсикологические свойства данного соединения изучены недостаточно полно. При попадании на кожу и слизистые оболочки возможно раздражение; при проглатывании в больших количествах — атаксия и повышенная раздражительность. Вещество не горюче и не взрывоопасно.

При работе с хлоридом рубидия рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты: защитные очки, перчатки, лабораторный халат. При вдыхании пыли возможно раздражение дыхательных путей, поэтому при работе с сухим порошком следует обеспечить вентиляцию или использовать респиратор.

Условия хранения и транспортировки хлорида рубидия

Ввиду выраженной гигроскопичности хлорид рубидия следует хранить в герметично закрытой таре, защищённой от доступа влаги. Оптимальные условия — сухое помещение при комнатной температуре. Для особо чистых партий рекомендуется хранение в эксикаторе над влагопоглотителем или в атмосфере инертного газа (аргон). Герметичная упаковка предотвращает расплывание кристаллов на воздухе и сохраняет заданную степень чистоты.

Транспортировка осуществляется в полиэтиленовых или полипропиленовых банках, стеклянных ёмкостях, а также в стальных или фиброкартонных барабанах. Специальных требований к классу опасности груза для перевозки хлорида рубидия не предъявляется.

Формы поставки хлористого рубидия

Хлорид рубидия поставляется в различных формах в зависимости от области применения и требований заказчика: кристаллический порошок, гранулы (бидс), куски (чанкс), а также водный раствор заданной концентрации. Типичные степени чистоты, предлагаемые на рынке: 99 %, 99,5 %, 99,8 % (марка «хч»), 99,9 % и 99,99 % (для прецизионных задач в электронике и оптике).

При закупке хлорида рубидия для ответственных применений (перовскитные солнечные элементы, молекулярная биология, допирование монокристаллов) следует запрашивать паспорт качества (Certificate of Analysis) с данными по содержанию примесей щелочных и щёлочноземельных металлов (Li, Na, K, Cs, Ca, Mg), а также тяжёлых металлов (Fe, Pb, Al, Si).

Родственные соединения рубидия: хлорид цезия — ближайший аналог RbCl среди галогенидов тяжёлых щелочных металлов, сходный по кристаллической структуре и области применения.