Ортофосфат рубидия

Ортофосфат рубидия (фосфорнокислый рубидий) — неорганическое соединение, трирубидиевая соль ортофосфорной кислоты. Формула: Rb₃PO₄, CAS 13774-16-8. Внешне — бесцветный кристаллический порошок без запаха.

Физические свойства ортофосфата рубидия

Молярная масса — 351,37 г/моль. Кристаллическая структура при нормальных условиях — ромбическая (орторомбическая), пространственная группа Pnma (№ 62), Z = 4. Структура изоструктурна K₃PO₄ и Cs₃PO₄ и установлена методом нейтронной дифракции по методу Ритвельда; параметры элементарной ячейки: a = 1,1736 нм, b = 0,8105 нм, c = 0,6152 нм. Расчётная плотность по данным рентгенографии — около 3,7–4,0 г/см³.

Полиморфизм. При нагреве около 1040 °C происходит обратимый полиморфный переход α→β: ромбическая модификация переходит в высокосимметричную кубическую. Именно высокотемпературная β-форма обладает высокой катионной проводимостью. Температура конгруэнтного плавления — 1450 °C.

Химические свойства Rb₃PO₄

Растворимость и характер водного раствора

Rb₃PO₄ хорошо растворяется в воде; слабо — в безводном (абсолютном) этаноле, но хорошо — уже в азеотропном этаноле (с водой). Водный раствор даёт резко щелочную реакцию вследствие гидролиза фосфат-аниона по первой ступени:

PO₄³⁻ + H₂O ⇌ HPO₄²⁻ + OH⁻

Из водных растворов при кристаллизации образует кристаллогидрат состава Rb₃PO₄·4H₂O.

Химические реакции

Как сильнощелочная соль, Rb₃PO₄ активно взаимодействует с кислотами, оксидами кислот, кислыми солями и рядом металлов. При нагревании с алюминием в водной среде протекает реакция:

2 Rb₃PO₄ + 2 Al + 8 H₂O →(100 °C) 2 Rb[Al(OH)₄] + 2 Rb₂HPO₄ + 3 H₂↑

Типичная реакция обмена с нитратом серебра:

Rb₃PO₄ + 3 AgNO₃ → Ag₃PO₄↓ + 3 RbNO₃

Синтез ортофосфата рубидия

В природе Rb₃PO₄ не встречается — только искусственный синтез. Применяют два основных подхода:

• Нейтрализация: взаимодействие ортофосфорной кислоты с гидроксидом рубидия или карбонатом рубидия в стехиометрическом избытке основания:
  
  H₃PO₄ + 3 RbOH → Rb₃PO₄ + 3 H₂O
  
  2 H₃PO₄ + 3 Rb₂CO₃ → 2 Rb₃PO₄ + 3 CO₂ + 3 H₂O
• Твёрдофазный синтез: прокалка стехиометрической смеси карбоната рубидия Rb₂CO₃ с гидрофосфатом аммония (NH₄)₂HPO₄ при 900–1000 °C с промежуточными переизмельчениями. Метод даёт продукт высокой фазовой чистоты и применяется в лабораторной и опытно-промышленной практике.

Применение ортофосфата рубидия

Специальные стёкла и керамические материалы

Соединения рубидия, в том числе Rb₃PO₄, входят в рецептуры специальных оксидных стёкол и высокотемпературной керамики. Введение рубидия в стекловидные матрицы позволяет корректировать показатель преломления, температуру стеклования и коэффициент теплового расширения. Область применения — оптические и сцинтилляционные материалы, элементы вакуумной техники.

Высокотемпературные ионные проводники — твёрдые электролиты

Ортофосфат рубидия — базовая матрица для создания твёрдых электролитов с высокой катионной (рубидиевой) проводимостью. Высокотемпературная кубическая модификация Rb₃PO₄ обладает разупорядоченной позицией катионов Rb⁺, что обеспечивает высокую ионную проводимость. Частичное замещение Rb⁺ двухвалентными катионами (Zn²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺) создаёт катионные вакансии и стабилизирует кубическую фазу уже при умеренных температурах — проводимость достигает ~0,1 См/см при 700 °C. Такие материалы исследуются как электролиты для высокотемпературных электрохимических устройств.

Синтез сложных ортофосфатов для лазерных и люминесцентных материалов

Rb₃PO₄ служит одним из исходных компонентов при синтезе двойных ортофосфатов типа Rb₃Ln(PO₄)₂ и Rb₃Ln₂(PO₄)₃ (где Ln — редкоземельный металл: Y, Nd, Yb и др.). Ряд таких соединений рассматривается как матрица для активных элементов лазеров и люминофоров с высокой концентрацией ионов-активаторов. Синтез ведут твёрдофазным методом при 1200–1400 °C в платиновых тиглях.

Для сравнения характеристик смотрите также: метафосфат рубидия RbPO₃ — смежный фосфат с иной координацией фосфора.

Меры предосторожности и хранение

По характеру воздействия Rb₃PO₄ — вещество малой опасности (аналогично другим щелочным фосфатам). Щелочной характер раствора требует применения СИЗ: перчатки, защитные очки. При попадании на кожу — немедленно смыть водой. Хранить в герметичной таре в сухом помещении — соль гигроскопична и при хранении на воздухе поглощает влагу с образованием кристаллогидрата.

Поставка ортофосфата рубидия

Поставляется мелкокристаллическим порошком квалификации «чистый» и «химически чистый» в упаковке от нескольких граммов до килограммовых партий. Возможна поставка под заказ в нестандартных количествах. Для уточнения наличия, квалификации и условий поставки — заполните заявку на сайте.