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ルビジウム - Wikipedia

ルビジウム

原子げんし番号ばんごう37の元素げんそ
Rubidiumから転送てんそう

ルビジウムラテン語らてんご: rubidium[2] 英語えいご発音はつおん: [rʉˈbɪdiəm])は原子げんし番号ばんごう 37 の元素げんそ記号きごう Rbあらわされる元素げんそである。アルカリ金属きんぞく元素げんその1つで、やわらかいぎん白色はくしょく典型てんけい元素げんそであり、原子げんしりょうは85.4678。ルビジウム単体たんたいは、たとえば空気くうきちゅう急速きゅうそく酸化さんかされるなど非常ひじょう反応はんのうせいたかく、のアルカリ金属きんぞく特性とくせいゆうしている。ルビジウムの安定あんてい同位どういたい85Rb ただ1つのみである。自然しぜんかい存在そんざいするルビジウムのおよそ28%をめる同位どういたい87Rb は放射能ほうしゃのうゆうしており、半減はんげんはおよそ490おくとしである。この半減はんげんながさは、推定すいていされた宇宙うちゅう年齢ねんれいの3ばい以上いじょうながさである。

クリプトン ルビジウム ストロンチウム
K

Rb

Cs
外見がいけん
ぎん白色はくしょく
一般いっぱん特性とくせい
名称めいしょう, 記号きごう, 番号ばんごう ルビジウム, Rb, 37
分類ぶんるい アルカリ金属きんぞく
ぞく, 周期しゅうき, ブロック 1, 5, s
原子げんしりょう 85.4678(3) 
電子でんし配置はいち [Kr] 5s1
電子でんしから 2, 8, 18, 8, 1(画像がぞう
物理ぶつり特性とくせい
そう 固体こたい
密度みつど室温しつおん付近ふきん 1.532 g/cm3
融点ゆうてんでの液体えきたい密度みつど 1.46 g/cm3
融点ゆうてん 312.46 K, 39.31 °C, 102.76 °F
沸点ふってん 961 K, 688 °C, 1270 °F
臨界りんかいてん 推定すいてい)2093 K, 16 MPa
融解ゆうかいねつ 2.19 kJ/mol
蒸発じょうはつねつ 75.77 kJ/mol
熱容量ねつようりょう (25 °C) 31.060 J/(mol·K)
蒸気じょうきあつ
圧力あつりょく (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度おんど (K) 434 486 552 641 769 958
原子げんし特性とくせい
酸化さんかすう 1(つよ塩基えんきせい酸化さんかぶつ
電気でんき陰性いんせい 0.82(ポーリングの
イオン化いおんかエネルギー だい1: 403 kJ/mol
だい2: 2632.1 kJ/mol
だい3: 3859.4 kJ/mol
原子げんし半径はんけい 248 pm
共有きょうゆう結合けつごう半径はんけい 220±9 pm
ファンデルワールス半径はんけい 303 pm
その
結晶けっしょう構造こうぞう からだこころ立方りっぽう
磁性じせい つね磁性じせい[1]
電気でんき抵抗ていこうりつ (20 °C) 128 nΩおめが⋅m
ねつ伝導でんどうりつ (300 K) 58.2 W/(m⋅K)
おとつたわるはや
微細びさいロッド)
(20 °C) 1300 m/s
ヤングりつ 2.4 GPa
体積たいせき弾性だんせいりつ 2.5 GPa
モース硬度こうど 0.3
ブリネル硬度こうど 0.216 MPa
CAS登録とうろく番号ばんごう 7440-17-7
おも同位どういたい
詳細しょうさいルビジウムの同位どういたい参照さんしょう
同位どういたい NA 半減はんげん DM DE (MeV) DP
83Rb syn 86.2 d εいぷしろん - 83Kr
γがんま 0.52, 0.53,
0.55
-
84Rb syn 32.9 d εいぷしろん - 84Kr
βべーた+ 1.66, 0.78 84Kr
γがんま 0.881 -
βべーた- 0.892 84Sr
85Rb 72.168% 中性子ちゅうせいし48安定あんてい
86Rb syn 18.65 d βべーた- 1.775 86Sr
γがんま 1.0767 -
87Rb 27.835% 4.88 ×1010 y βべーた- 0.283 87Sr

1861ねんに、ドイツ化学かがくしゃロベルト・ブンゼングスタフ・キルヒホフあたらしく開発かいはつされたフレーム分光ぶんこうほうによってルビジウムを発見はっけんした。ルビジウムの化合かごうぶつ化学かがくおよび電子でんし分野ぶんや利用りようされている。金属きんぞくルビジウムは容易ようい気化きかし、利用りようしやすいスペクトルの吸収きゅうしゅういきゆうしているため、原子げんしのレーザ操作そうさのための標的ひょうてきとしてしばしばもちいられる。ルビジウムの生体せいたいたいする必要ひつようせいられていない。しかし、ルビジウムイオンはセシウムのように、カリウムイオンと類似るいじした方法ほうほう植物しょくぶつきた動物どうぶつ細胞さいぼうによって活発かっぱつまれる。

名称めいしょう

編集へんしゅう

発光はっこうスペクトルで赤色あかいろ光線こうせんしめすことから、ラテン語らてんごくら赤色あかいろあらわす rubidus よりルビジウムと名付なづけられた[3][4]

単体たんたい性質せいしつ

編集へんしゅう

ぎん白色はくしょくきわめてやわらかい金属きんぞく[5]放射ほうしゃせいアルカリ金属きんぞく元素げんそなかで2番目ばんめ電気でんき陰性いんせいちいさい。比重ひじゅうは1.53、融点ゆうてんは39.3 °C常温じょうおんつねあつ安定あんてい結晶けっしょう構造こうぞうからだこころ立方りっぽう構造こうぞう (BCC)。化合かごうぶつちゅう原子げんしは+1で、ルビジウムの気体きたい沸点ふってん700 °C)は青色あおいろである。

のアルカリ金属きんぞくるい類似るいじした性質せいしつゆうし、ナトリウムカリウムより反応はんのうせいつよく、空気くうきちゅう酸化さんかされ酸化さんかぶつ Rb2O2 およびちょう酸化さんかぶつ RbO2生成せいせいする。ハロゲン元素げんそはげしく反応はんのうし、みずとは反応はんのうによって水素すいそ発生はっせいし、さらに発生はっせいした水素すいそ点火てんかするのに十分じゅうぶんりょう反応はんのうねつしょうじるため爆発ばくはつてき反応はんのうする[6]

 

ルビジウムはのアルカリ金属きんぞくるい同様どうように、空気くうきちゅう自然しぜん発火はっかする[5]。そのため、日本にっぽんでは消防しょうぼうほうにより自然しぜん発火はっかせい物質ぶっしつとして危険きけんぶつ指定していされている物質ぶっしつである。

水銀すいぎんには発熱はつねつてき溶解ようかいしてアマルガム形成けいせいし、きむカルシウム、ナトリウム、カリウム、セシウムとは合金ごうきんつく[6][7]。ルビジウムのイオン化いおんかエネルギー非常ひじょうひくく、わずか406 kJ/molである[8]ほのおしょく反応はんのうでは、カリウムにくら赤色あかいろしめす。

存在そんざい

編集へんしゅう
 
ルビジウムげんであるリチア雲母うんも

ルビジウムは地殻ちかくなかに23番目ばんめおお存在そんざいする元素げんそである(地殻ちかくちゅう元素げんそ存在そんざい参照さんしょう)。おおよそ亜鉛あえんどう程度ていど豊富ほうふであり、いくぶんかどうよりも普遍ふへんてきである[9]自然しぜんでの産出さんしゅつは、しろ榴石英語えいごばんポルサイトカーナライトチンワルド雲母うんもなどの鉱石こうせきに、酸化さんかぶつとして最大さいだいで1%ほど含有がんゆうされている。リチア雲母うんもは0.3%から3.5%のルビジウムをふくみ、商用しょうようベースのルビジウムげんとして利用りようされている[10]。いくつかのカリウム鉱石こうせき塩化えんかカリウムも、商業しょうぎょうてき重要じゅうようりょうのルビジウムをふくんでいる。

海水かいすいなかには、平均へいきんして1 Lたり125 μみゅーgのルビジウムがふくまれている。同族どうぞくほか元素げんそ比較ひかくすると、1 Lたり408 mgふくまれるカリウムより大幅おおはばすくなく、1 Lたり0.3 μみゅーgふくまれるセシウムよりは大幅おおはばおおりょうである[11]

ルビジウムはそれなりにおおきなイオン半径はんけいゆうしているため、「不適合ふてきごう元素げんそ」の1つである[12]マグマ結晶けっしょう分化ぶんかあいだ、ルビジウムはルビジウムよりおも類似るいじした性質せいしつつセシウムとともえきしょう濃縮のうしゅくされ、最後さいご結晶けっしょうする。したがってルビジウムおよびセシウムは、これらの濃縮のうしゅく過程かていによって形成けいせいされるペグマタイト鉱物こうぶつ堆積たいせきする。ルビジウムはマグマの結晶けっしょうにおいてカリウムと置換ちかんするため、セシウムの場合ばあいほど効果こうかてきには濃縮のうしゅくされない。ポルサイトのようにセシウム鉱床こうしょうとするに十分じゅうぶんりょうのセシウムをふくむペグマタイト鉱石こうせきや、リチウム鉱石こうせきであるリチア雲母うんもは、ふく生物せいぶつとしてのルビジウムげんでもある[9]

2つのルビジウムの重要じゅうよう産出さんしゅつげんは、カナダマニトバしゅうにあるバーニック豊富ほうふなポルサイト鉱床こうしょうおよび、イタリアエルバとう産出さんしゅつされるルビジウムを17.5%ふくんだルビジウムほろはす長石ちょうせき英語えいごばん ((Rb, K)AlSi3O8)[13] である。これらはセシウムの産出さんしゅつげんでもある。

生産せいさん

編集へんしゅう

ルビジウムは地殻ちかくちゅうにおいてセシウムより豊富ほうふ存在そんざいするが、用途ようとかぎられていることやルビジウムを豊富ほうふふく鉱石こうせき不足ふそくから、ルビジウム化合かごうぶつ年間ねんかん生産せいさんりょうは2から4トン程度ていどである[9]。カリウムからルビジウムおよびセシウムを分離ぶんりするにはいくつかの方法ほうほうがある。ルビジウムセシウムミョウバン (Cs, Rb)Al(SO4)2•12H2O からの分別ふんべつあきらによって純粋じゅんすいなルビジウムミョウバンがられる。2つのほか方法ほうほう報告ほうこくでは、塩化えんかスズほうおよびフェロシアンさんしおほう文献ぶんけんがある[9][14]。1950年代ねんだいおよび60年代ねんだいすう年間ねんかんは、Alkarb とばれるカリウム製品せいひん副産物ふくさんぶつがルビジウムの主要しゅよう産出さんしゅつげんであった。Alkarb には21%のルビジウムとごくわずかなセシウムがふくまれ、のこりはカリウムである[15]現在げんざいルビジウムは、たとえばカナダのマニトバしゅうにあるタンコ鉱山こうざんのようなセシウムのおおきな生産せいさんしゃによって、ポルサイトからの副産物ふくさんぶつとして生産せいさんされている[9]

 
ルビジウムをもちいた原子げんし時計とけいアメリカ海軍かいぐん天文台てんもんだい

ルビジウム87(同位どういたい)は、半減はんげん488おくねん[16]放射ほうしゃせい同位どういたいであり、ベータ崩壊ほうかいしてストロンチウム87となる。これを使つかって、年代ねんだい測定そくてい可能かのうである(ルビジウム-ストロンチウムほう)。炭酸たんさんルビジウム (Rb2CO3) を原料げんりょうぜたガラス丈夫じょうぶ電気でんき絶縁ぜつえんせいすぐれているため、ブラウン管ぶらうんかんようガラスとしてもちいられる。

ひかり励起れいきしたルビジウムは原子げんし時計とけいもちいられている。セシウム原子げんし時計とけいくら正確せいかくさはおとるが、小型こがたてい価格かかくであるため、ルビジウム原子げんし時計とけいひろ利用りようされている。

通常つうじょう、ルビジウムは土壌どじょうなかにおいて非常ひじょうひく濃度のうどである反面はんめん植物しょくぶつによって吸収きゅうしゅうされやすく、カリウム挙動きょどうしめす。このため、トレーサとして既知きち濃度のうどのルビジウム水溶液すいようえき土壌どじょう注入ちゅうにゅう一定いってい期間きかん植物しょくぶつたいおさむしルビジウム濃度のうど測定そくていすることで、その時点じてんにおける活性かっせい推定すいていできる(ルビジウムトレーサほう)。また、農作物のうさくもつ害虫がいちゅう生態せいたい調査ちょうさにおける標識ひょうしきとしてもちいられた事例じれいもある。

ルビジウム化合かごうぶつ時折ときおり花火はなびむらさきいろけるためにもちいられる[17]

ルビジウムは磁気じき流体りゅうたい力学りきがく原理げんり応用おうようしたねつでん変換へんかん材料ざいりょうへの使用しよう検討けんとうされている[18]高温こうおんねつでルビジウムをイオン化いおんか磁場じば通過つうかさせることによって、それらは電気でんき伝導でんどうし、発電はつでん電機でんきのようにはたらくことで電流でんりゅう発生はっせいする。

ルビジウム、とく気化きかされた 87Rb は、レーザー冷却れいきゃくボース=アインシュタイン凝縮ぎょうしゅく用途ようとにおいて、もっと一般いっぱんてき使用しようされる原子げんししゅの1つである。この用途ようとにおけるのぞましい性質せいしつは、関連かんれんした波長はちょうにおける安価あんか半導体はんどうたいレーザーがいつでも利用りようできるてんおよび、適度てきど温度おんど十分じゅうぶん蒸気じょうきあつることのできるてんである[19][よう出典しゅってん]

ルビジウムは、かくスピンを一定いってい方向ほうこう整列せいれつさせた大量たいりょう磁化じか 3He ガスを生産せいさんするさいに、3He にスピンへんきょくあたえるためにもちいられる。ルビジウムの蒸気じょうきは、レーザーによるひかりポンピングによってスピンがへんごくし、それがちょう微細びさい構造こうぞう影響えいきょうあたえることで 3He のかくスピンを一定いってい方向ほうこう整列せいれつさせる[20]。スピンがへんきょくした 3He は、中性子ちゅうせいしへんきょく測定そくていやその用途ようとのためのへんごく中性子ちゅうせいしビームを発生はっせいさせる用途ようと一般いっぱんされてきている[21]

ルビジウムは、セル・サイト送信そうしん電子でんしてき送信そうしん情報じょうほうもうおよび試験しけん装置そうちにおける周波数しゅうはすう精度せいどたもつための周波数しゅうはすう標準ひょうじゅん主要しゅよう部品ぶひんである(ルビジウム発振はっしん)。このルビジウム標準ひょうじゅんGPS において、より正確せいかくでセシウム標準ひょうじゅんよりも安価あんかな「いち周波数しゅうはすう標準ひょうじゅん」を製造せいぞうするためにしばしばもちいられる[22][23]。ルビジウム標準ひょうじゅんは、タ通信たつうしん産業さんぎょうのために大量たいりょう生産せいさんされている[24]

ルビジウムのほか可能かのうせいもしくは現在げんざい用途ようととしては、蒸気じょうきタービンにおける作動さどう流体りゅうたい真空しんくうかんにおける残留ざんりゅうガスの吸着きゅうちゃくざいゲッター英語えいごばん)、ひかり検出けんしゅつ部品ぶひんなどがある[25]。ルビジウムのエネルギーじゅんちょう微細びさい構造こうぞう利用りようして原子げんし時計とけい共鳴きょうめい元素げんそもちいられる[23]。ルビジウムはまた、特殊とくしゅガラスの成分せいぶん酸素さんそ雰囲気ふんいきでの燃焼ねんしょうによってしょうじる超過ちょうか酸化さんかぶつ生産せいさん生物せいぶつがくにおけるカリウムイオンチャネル研究けんきゅう原子げんし磁気じきセンサーの蒸気じょうき発生はっせいなどにもちいられる[26]87Rbは現在げんざい、スピンへんきょく緩和かんわレートをちいさくした状態じょうたい利用りようした磁気じきセンサー (SERF; spin exchange relaxation-free (SERF) magnetometer) の開発かいはつにおいて、のアルカリ金属きんぞくるいとともに使用しようされている[26]

82Rb は陽電子ようでんし放射ほうしゃ断層だんそう撮影さつえいもちいられている。ルビジウムはカリウムと非常ひじょうているため、カリウムをおおふくんだ生体せいたい細胞さいぼう放射ほうしゃせいルビジウムも蓄積ちくせきする。主要しゅよう用途ようとの1つは心筋しんきん灌流イメージング英語えいごばんである。76びょうという非常ひじょうみじか半減はんげんのため、患者かんじゃちかくで 82Sr の崩壊ほうかいによって 82Rb を必要ひつようがある[27]脳腫瘍のうしゅようにおいて、血液けつえきのう関門かんもんでのルビジウムとカリウムの置換ちかん結果けっか、ルビジウムは通常つうじょうのう組織そしきよりも脳腫瘍のうしゅよう部分ぶぶんおおあつまるため、シンチグラフィによって放射ほうしゃせい同位どうい元素げんそ82Rbを検出けんしゅつすることで、脳腫瘍のうしゅよう画像がぞうすることができる[28]

ルビジウムの双極そうきょくせい障害しょうがいうつびょうたいする影響えいきょうについての試験しけんおこなわれている[29][30]透析とうせき患者かんじゃにはルビジウムの消耗しょうもうられ、したがってルビジウムのサプリメントはゆううつをたすけるかもしれない[31]。いくつかの試験しけんにおいて、ルビジウムは最高さいこう720 mgの塩化えんかルビジウムとしてあたえられた[32]

1861ねんにロベルト・ブンゼンとグスタフ・キルヒホフにより、ドイツハイデルベルクにおいて鉱石こうせきリチア雲母うんもから分光ぶんこうもちいることでルビジウムは発見はっけんされた[3][4]

 
グスタフ・キルヒホフ(ひだり)とロベルト・ブンゼン(中央ちゅうおう)は分光ぶんこうによってルビジウムを発見はっけんした。右側みぎがわ人物じんぶつヘンリー・エンフィールド・ロスコー

ルビジウムはリチア雲母うんも少量しょうりょうふくまれる物質ぶっしつとして存在そんざいする。キルヒホフとブンゼンは、酸化さんかルビジウム (Rb2O) をわずかに0.24%のみふくむリチア雲母うんもを150 kg処理しょりした。カリウムおよびルビジウムは、ヘキサクロリド白金はっきん(IV)さんによって不溶性ふようせいしおあたえるが、これらの塩類えんるい温水おんすいちゅう可溶性かようせいにわずかなしめす。その結果けっかヘキサクロリド白金はっきん(IV)さんカリウムよりも溶解ようかいひくヘキサクロリド白金はっきんさんルビジウム分別ふんべつあきらによってられた。水素すいそによるヘキサクロリド白金はっきんさんしお還元かんげんのち炭酸たんさんしおのアルコールにたいする溶解ようかいによってルビジウムの分離ぶんり成功せいこうした。このプロセスによってさらなる研究けんきゅうもちいるための塩化えんかルビジウムが0.51 gられた。セシウムとルビジウムのはじめてのだい規模きぼ分離ぶんりは、キルヒホフとブンゼンによって44,000 Lのミネラルウォーターからおこなわれ、7.3 gの塩化えんかセシウムと9.2 gの塩化えんかルビジウムが分離ぶんりされた[3][4]。ルビジウムは、キルヒホフとブンゼンによって分光ぶんこう発明はつめいされてからわずか1ねん、セシウムの直後ちょくご発見はっけんされただい2の元素げんそであった[33]

キルヒホフとブンゼンは、あたらしい元素げんそ原子げんしりょう推定すいていするために、このようにしてられた塩化えんかルビジウムをもちい、その結果けっかルビジウムの原子げんしりょうは85.47であると見積みつもられた(現在げんざい一般いっぱんみとめられているは85.47である)[3]かれらは溶融ようゆうさせた塩化えんかルビジウムの電気でんき分解ぶんかいによってルビジウムの単体たんたいようとし、肉眼にくがんでの観察かんさつにおいても顕微鏡けんびきょうでの観察かんさつにおいても金属きんぞく物質ぶっしつであるというわずかな痕跡こんせきしめさない、青色あおいろ均一きんいつ物質ぶっしつた。かれらはそれを塩化えんかぶつ (Rb2Cl) であるとしたが、それはおそらく金属きんぞくルビジウムと塩化えんかルビジウムとの、コロイドじょう混合こんごうぶつである[34]金属きんぞくルビジウムをるための2かい実験じっけんにおいてブンゼンは、酒石酸しゅせきさんルビジウムの焼成しょうせいによってルビジウムを還元かんげんすることができた。蒸留じょうりゅうされたルビジウムは発火はっかせい物質ぶっしつであったが、ルビジウムの密度みつど融点ゆうてんあきらかにすることができた。1860年代ねんだいおこなわれた研究けんきゅう品質ひんしつは、現在げんざい一般いっぱんみとめられている数値すうち比較ひかくして、密度みつどちがいが0.1 g/cm3まんであり、融点ゆうてんちがいも1未満みまんであることから、評価ひょうかされている[35]

1908ねん、ルビジウムのわずかな放射能ほうしゃのう発見はっけんされたが、1910年代ねんだい同位どういたい元素げんそ理論りろん確立かくりつするまえであり、1010としえるなが半減はんげんのために活性かっせいひくいため、その説明せつめい困難こんなんであった。現在げんざい証明しょうめいされた、ベータ崩壊ほうかいによって安定あんてい87Sr となる 87Rb の崩壊ほうかいは、1940年代ねんだい後期こうきにはまだ議論ぎろんちゅうであった[36][37]

ルビジウムは、1920年代ねんだい以前いぜんにはごくわずかな産業さんぎょうてき価値かちしかなかった[38]以降いこうのルビジウムのもっと重要じゅうよう用途ようとは、おも化学かがくおよび電子でんし分野ぶんやにおける研究けんきゅう開発かいはつ用途ようとであった。1995ねん、E. A. コーネル (Eric A. Cornell) とC. E. ワイマン (Carl E. Wieman) は 87Rb をもちいてルビジウム原子げんしボース=アインシュタイン凝縮ぎょうしゅく成功せいこうした[39]。この功績こうせきにより、かれらは2001ねんノーベル物理ぶつりがくしょう受賞じゅしょうした(W. ケターレ (Wolfgang Ketterle) と共同きょうどう受賞じゅしょう[40]

分析ぶんせき

編集へんしゅう

定性ていせい分析ぶんせき

編集へんしゅう

ルビジウムの定性ていせい分析ぶんせきには発光はっこうスペクトル分析ぶんせき利用りようされ、420から428 nmに紫色むらさきいろじゅうせん発光はっこう観察かんさつされる。また、簡便かんべん方法ほうほうとしてほのおしょく反応はんのうによるすみれいろほのおしょく観察かんさつおこなわれる[41]

定量ていりょう分析ぶんせき

編集へんしゅう

重量じゅうりょう分析ぶんせきほう

編集へんしゅう

ルビジウムの重量じゅうりょう分析ぶんせきほうはカリウムやセシウムと同様どうよう方法ほうほう利用りようされる[42]代表だいひょうてき方法ほうほうとして、ルビジウム溶液ようえき過剰かじょうりょう硫酸りゅうさんくわえて蒸発じょうはついぬいかたさせ、られたざん渣に炭酸たんさんアンモニウムくわえて重量じゅうりょう既知きち白金はっきん坩堝るつぼつよねっすることによって硫酸りゅうさんルビジウムとし、その重量じゅうりょう秤量ひょうりょうすることでルビジウム濃度のうど分析ぶんせきされる[43]。また、硫酸りゅうさんわりに塩酸えんさんくわえて塩化えんかルビジウムとして分析ぶんせきすることもできる[44]。ナトリウムまたはリチウムをふくんでいるものでは、ヘキサクロリド白金はっきんもしくは硝酸しょうさんコバルチナトリウムまたは塩素えんそさんくわえて、ヘキサクロリド白金はっきんさんルビジウムもしくは硝酸しょうさんコバルチルビジウムまたは塩素えんそさんルビジウムの沈殿ちんでんしょうじさせる方法ほうほうもちいられる。これらの方法ほうほうは、エタノール洗浄せんじょうすることによってエタノールに溶解ようかいするリチウムおよびナトリウムのしお除去じょきょすることができる利点りてんがあり、硝酸しょうさんコバルチナトリウムをもちいた方法ほうほうとく多量たりょう塩類えんるいふくまれる溶液ようえき分析ぶんせき有用ゆうようである[45]。しかし、このようなルビジウムの挙動きょどうはカリウムと類似るいじしているためカリウムをふく試料しりょう重量じゅうりょう分析ぶんせき困難こんなんである。古典こてんてき手法しゅほうとして、ヘキサクロリド白金はっきんさんカリウムとヘキサクロリド白金はっきんさんルビジウムのわずかな溶解ようかい利用りようしてカリウムとルビジウムを分離ぶんりする方法ほうほうや、カリウムとルビジウムの混合こんごうぶつ全量ぜんりょう塩化えんかぶつとして重量じゅうりょう分析ぶんせきし、さらに硝酸銀しょうさんぎん溶液ようえきもちいてこの混合こんごう塩化えんかぶつちゅう塩素えんそりょう定量ていりょうおこない、重量じゅうりょう塩素えんそりょう連立れんりつ方程式ほうていしきてて算出さんしゅつする方法ほうほうなどがある[46]

機器きき分析ぶんせきほう

編集へんしゅう

分析ぶんせき機器ききもちいたルビジウムの定量ていりょう分析ぶんせきには原子げんし吸光ほう (AAS) またはほのおこう分析ぶんせきほうもっと簡便かんべんであり[47]、それらの測定そくていにおいてもっとこう感度かんど吸収きゅうしゅう波長はちょうは780.027 nmである[48]。AASにおいては、通常つうじょう空気くうき-アセチレンほのおもちいたフレーム原子げんし吸光ほうもちいられるが、グラファイト原子げんし吸光ほうもちいることで、検出けんしゅつ限界げんかい1.6 pgというこう感度かんど分析ぶんせき可能かのうとなる[48][49]。ルビジウムはそのイオン化いおんかエネルギーひくさに起因きいんしてフレームちゅうでのイオン化いおんかはげしく、分析ぶんせき結果けっかまけ誤差ごさしょうじて定量ていりょうひくくなるため、試料しりょうえきイオン化いおんか抑制よくせいざいとしてこう濃度のうどカリウムセシウムひとしイオン化いおんかされやすい元素げんそくわえて分析ぶんせきおこな[50][48]。また、元素げんそ原子げんし吸光ほうによって測定そくていするさいにルビジウムが共存きょうぞんしていると、ルビジウムのイオン化いおんかしやすい性質せいしつによってイオン化いおんか干渉かんしょうしょうじて分析ぶんせき結果けっか誤差ごさ要因よういんとなる[51]

植物しょくぶつたいちゅうのルビジウム分析ぶんせきほうれいしめす。 植物しょくぶつたいちゅうのルビジウムはまれさんだい部分ぶぶん抽出ちゅうしゅつされるため、こう濃度のうど試料しりょうでは塩酸えんさん抽出ちゅうしゅつでも十分じゅうぶんであるが、微量びりょうかつ全量ぜんりょう分析ぶんせき場合ばあい強酸きょうさん分解ぶんかいのぞましい。なお、イオン化いおんか抑制よくせいざいとしてセシウムをもちいた場合ばあいは、同時どうじにカリウムの分析ぶんせき可能かのうである。

  1. 植物しょくぶつたい乾燥かんそう粉砕ふんさい試料しりょうる。
  2. 希塩酸きえんさんくわとう抽出ちゅうしゅつする。
  3. 乾燥かんそうでろ、ろえき適宜てきぎ希釈きしゃくする。
  4. 希釈きしゃくえき規定きていりょうのセシウムをくわえる。
  5. 原子げんし吸光で780 nmの吸光度こうど測定そくていする。またはほのおこう光度こうどけいで780 nmの発光はっこう強度きょうど測定そくていする。

化合かごうぶつ

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塩化えんかルビジウムは、おそらくもっと使つかわれているルビジウム化合かごうぶつである。生化学せいかがくにおいて、細胞さいぼうから DNAすのにもちいられ、少量しょうりょう容易ようい生体せいたいまれてカリウムと置換ちかんするため生物せいぶつ指標しひょうとしてももちいられている。通常つうじょうのルビジウム化合かごうぶつとしては腐食ふしょくせい水酸化すいさんかルビジウム (RbOH) があり、これは光学こうがくガラスにもちいられる炭酸たんさんルビジウム (RbCO3) やルビジウム硫酸りゅうさんどう (Rb2SO4•CuSO4•6H2O) など、だい部分ぶぶんのルビジウムをベースとした化学かがく反応はんのう出発しゅっぱつ原料げんりょうとしてもちいられている。ヨウぎんルビジウム (RbAg4I5) は、のどんな既知きちイオン結晶けっしょうよりもたか室温しつおん伝導でんどうりつゆうし、薄膜うすまくバッテリーなどの用途ようと利用りようされている[52][53]

ルビジウムは、金属きんぞくルビジウムが空気くうきさらされることで酸化さんかルビジウム Rb2O や Rb6O、Rb9O2 などをふくむいくつかの酸化さんかぶつ生成せいせいし、過剰かじょう酸素さんそ雰囲気ふんいきではちょう酸化さんかぶつ RbO2生成せいせいする。Rb9O2のような化学かがくりょうろんてき酸化さんかぶつ酸化さんかぶつばれ、アルカリ金属きんぞく元素げんそ化合かごうぶつとしてはめずらしくルビジウム元素げんそ同士どうし共有きょうゆう結合けつごうゆうした金属きんぞくてき外観がいかん化合かごうぶつである[54]。ルビジウムはイオン半径はんけいおおきいため格子こうしエネルギー効果こうかによって不安定ふあんていかげイオンとも安定あんていなイオンせいしお形成けいせいすることができ、その代表だいひょうれいとしてちょう酸化さんかルビジウムがある[55]。ルビジウムはハロゲンと反応はんのうしてフッルビジウム (RbF)、塩化えんかルビジウム (RbCl)、においルビジウム (RbBr) およびヨウルビジウム (RbI) を生成せいせいする。

同位どういたい

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自然しぜん存在そんざいするルビジウムは、安定あんてい同位どういたいである 85Rb (72.2%) および放射ほうしゃせい同位どういたいである 87Rb (27.8%) の2つの同位どういたい元素げんそからっている[56]。このようなルビジウムは1 gたりおよそ670 Bq固有こゆう放射能ほうしゃのうゆうしており、110日とおか写真しゃしんフィルムをいちじるしく感光かんこうさせるのに十分じゅうぶんつよさである[57][58]。ルビジウムの同位どういたいは24種類しゅるいあり、85Rb と 87Rb 以外いがいのものは半減はんげんが3かげつ未満みまんである。それらのほとんどは非常ひじょうつよ放射能ほうしゃのうがあり、用途ようとはほとんどない。

87Rb の半減はんげんは4.88 × 1010としであり、それは13.75 ± 0.11 ×109としである宇宙うちゅう年齢ねんれいの3ばい以上いじょうである[59]87Rb は原生げんせい核種かくしゅ英語えいごばんの1つである。ルビジウムは鉱石こうせきにおいて容易よういにカリウムと置換ちかんするため、地球ちきゅうじょういたところ存在そんざいしている。そのため、ルビジウムは放射ほうしゃ年代ねんだい測定そくてい広範囲こうはんいもちいられている。87Rb はベータ粒子りゅうし (βべーた-) を放出ほうしゅつして安定あんていした 87Sr崩壊ほうかいする。マグマの結晶けっしょう分化ぶんかあいだ、Sr ははす長石ちょうせきあつまる傾向けいこうがあり、Rb はえきしょうのこる。ゆえに、マグマざんえきちゅうの Rb / Sr の比率ひりつ時間じかんとともに増加ぞうかし、漸進ぜんしんてき分化ぶんかによって Rb / Sr たかいし形成けいせいされる。この比率ひりつもっとたかいものでは、10以上いじょうになるペグマタイトがある。ストロンチウムの初期しょきりょうられているか、もしくは添加てんかすることができれば、ルビジウムとストロンチウムの濃度のうどおよび、87Sr と 86Sr のをそれぞれ測定そくていすることで年代ねんだい決定けっていすることができる。この方法ほうほうは、そのせき変化へんかしていない場合ばあいにおいてのみ鉱石こうせき正確せいかく年齢ねんれいしめす(ルビジウム-ストロンチウム年代ねんだい測定そくていほう英語えいごばん[60][61]

自然しぜん存在そんざいしない同位どういたいの1つである 82Rb は、半減はんげんが25.36にちである 82Sr の電子でんし捕獲ほかくβべーた崩壊ほうかい一種いっしゅ)によってされる。半減はんげんが76びょうである 82Rb のそれ以降いこう崩壊ほうかい陽電子ようでんし放出ほうしゅつβべーた崩壊ほうかい一種いっしゅ)によってこされ、安定あんていした 82Kr[56]

予防よぼう措置そち生物せいぶつがくてき影響えいきょう

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アンプルに封入ふうにゅうされた金属きんぞくルビジウム

ルビジウムはみずはげしく反応はんのうするため、火災かさいこす危険きけんがある。安全あんぜんせい純度じゅんど確保かくほするため、この金属きんぞくかわいた鉱油こうゆちゅう保存ほぞんされ、通常つうじょう活性かっせい雰囲気ふんいきのガラスせいアンプルちゅう封入ふうにゅうされる。ルビジウムは鉱油こうゆちゅう少量しょうりょう空気くうきへの露出ろしゅつでさえ酸化さんかぶつ形成けいせいするため、金属きんぞくカリウムの保管ほかん類似るいじした酸化さんかぶつ形成けいせい予防よぼう措置そちられる[62]

ルビジウムはナトリウムやカリウムのように、みず溶解ようかいしているときには+1酸化さんか状態じょうたいり、これはすべての生体せいたいちゅうでの状態じょうたいふくむ。人体じんたいは Rb+ イオンをカリウムイオンとして処理しょりする傾向けいこうがあるため、ルビジウムはからだ細胞さいぼうないえき、すなわち細胞さいぼう内部ないぶ蓄積ちくせきする[63]。ルビジウムイオンはとく有毒ゆうどくではない。70 kgの人間にんげん平均へいきん0.36 gのルビジウムをふくんでおり、このりょうを50から100ばい増加ぞうかさせても被験者ひけんしゃ悪影響あくえいきょうられなかった[64]人体じんたいにおける生物せいぶつがくてき半減はんげんは、31から46にちである[29]。しかし、ルビジウムによるカリウムの部分ぶぶんてき置換ちかんこりることであり、すじ組織そしきにおいてカリウムの50%以上いじょうがルビジウムに置換ちかんされたネズミは死亡しぼうした[65][66]

出典しゅってん

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参考さんこう文献ぶんけん

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関連かんれん項目こうもく

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外部がいぶリンク

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