Rubídio: macio e reativo

O elemento químico rubídio tem símbolo Rb e número atômico 37. É um metal prateado claro, e faz parte do grupo 1 da tabela periódica, o dos metais alcalinos, juntamente com o lítio, sódio, potássio, césio e frâncio.

O rubídio foi descoberto pelos químicos alemães Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff em 1861, apenas alguns meses depois de descobrirem o césio (Cs), em 1860, ao analisar águas minerais. Estes dois elementos foram os primeiros descobertos por meio do espectroscópio, que Bunsen e Kirchhoff inventaram no ano anterior, 1859. [1]

Características

O rubídio é um metal muito macio, altamente reativo, de coloração branco-prateado brilhante que perde o brilho rapidamente em contato com o ar e com propriedades semelhantes aos outros elementos do grupo 1. [2]

Ele é o segundo elemento mais eletropositivo dentre os metais alcalinos estáveis, e se liquefaz a 39,3°C. Rubídio, assim como os metais do próprio grupo, reagem violentamente com a água formando hidróxido de rubídio (RbOH) e liberando gás hidrogênio (H₂). O hidrogênio gerado nessa reação sofre ignição em contato com o oxigênio presente no ar. O rubídio pode também sofrer ignição sozinho em contato com o ar devido ao oxigênio presente e, por isso, sua manipulação exige cuidado, sendo manuseado em atmosfera inerte ou então mantidos em óleo mineral ou sob vácuo. Em comparação com os demais metais alcalinos de menor raio atômico (lítio, sódio e potássio), as reações do rubídio com a água ou o oxigênio são mais violentas, uma vez que seu elétron de valência possui maior energia. [3,4]

O rubídio forma um grande número de compostos. Alguns destes mais comuns são: cloreto de rubídio (RbCl), monóxido de rubídio (Rb₂O) e sulfato de cobre e rubídio (Rb₂SO₄·CuSO₄·6H₂0). [5]

 Assista o vídeo produzido pela Universidade de Nottingham, que mostra o que acontece quando o rubídio entra em contato com a água.

Vidros, medicamentos, telecomunicações

O rubídio e o césio são usados frequentemente nas mesmas aplicações, e muitas vezes um elemento pode substituir o outro. O mercado para esses elementos é pequeno e altamente especializado. [4]

Apesar de ter sido descoberto em 1861, o rubídio teve mínima aplicação industrial até quase 1920. Historicamente o uso mais importante do rubídio foi em pesquisas e desenvolvimento, principalmente na química e em aplicações eletrônicas. [3]

Atualmente as aplicações para o rubídio e seus compostos incluem pesquisas biomédicas, eletrônicos, pirotecnia e vidros especiais. Os vidros especiais compõem o maior mercado para o rubídio; já o carbonato de rubídio pode ser usado para reduzir a condutividade elétrica, que melhora a estabilidade e a durabilidade das redes de telecomunicações de fibra óptica. [6]

As aplicações biomédicas incluem os sais de rubídio, usados nos tratamentos de epilepsia e de desordens da tireoide; o rubídio-82, um isótopo radioativo, pode ser usado como contraste em exames de tomografia de fluxo sanguíneo; e o cloreto de rubídio tem ação como antidepressivo. Na área de pesquisas acadêmicas, átomos de rubídio são úteis ​​no desenvolvimento de dispositivos de computação baseados em mecânica quântica. As propriedades foto emissivas tornam o rubídio útil para geradores de sinais elétricos em dispositivos de sensores de movimento, aparelhos de visão noturna, células fotoelétricas, como painéis solares, e tubos fotomultiplicadores. [6]

O rubídio também é utilizado na fabricação de relógios atômicos, dispositivos de extrema precisão e de grande importância para a calibração dos GPS, o Sistema de Posicionamento Global. A diferença destes para os relógios de césio é que os relógios atômicos de rubídio, além de terem baixo custo, conseguem ser fabricados em tamanhos pequenos (próximo a de uma caixa de fósforos) e, mesmo assim, se manterem precisos por milhões ou até mesmo bilhões de anos. Feldspatos ricos em rubídio podem ser usados ​​em aplicações cerâmicas para velas de ignição e isoladores elétricos devido à sua alta constante dielétrica. O hidróxido de rubídio pode ser usado em fogos de artifício para produzir tons violeta. [6]

Por se ionizar facilmente, o rubídio tem sido considerado para utilização em motores iônicos em espaçonaves, um sistema de propulsor a íons, muito mais econômico que os propulsores convencionais, podendo tornar os foguetes mais leves. O composto de iodeto de prata rubídio (RbAg₄I₅) também tem se mostrado importante, uma vez que é, atualmente, o cristal iônico com maior condutividade elétrica em condições ambientes, que coloca-o na posição de ser utilizado em baterias de filme fino. [2]

O rubídio possui 36 isótopos, sendo o rubídio natural composto por apenas dois isótopos, o ⁸⁵Rb (72,2%) e o radioativo ⁸⁷Rb (27,8%), com tempo de meia-vida de 48,8 bilhões de anos. O ⁸⁷Rb tem sido utilizado para a datação de rochas. [2]

  Ocorrência

O rubídio é o 16º metal mais abundante na crosta terrestre, quase tão abundante quanto o zinco e mais presente que o cobre. Ele ocorre naturalmente nos minerais leucita, polucita, como produtos secundários, os quais podem conter 3,5% e 1,5% de óxido de rubídio, respectivamente e nos minérios zinnwaldita e carnalita, que contêm traços superiores a 1% de seus óxidos. O rubídio pode ser retirado da salmoura dos lagos ricos em sais de potássio ou preparado em laboratório por redução do cloreto de rubídio com cálcio ou por outros métodos. [6]

Alguns minerais de potássio e cloretos de potássio também contêm o elemento em quantidades comercialmente significativas. [3]

De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos, não há dados confiáveis sobre a produção mundial de rubídio. As reservas mundiais existem em todo o planeta, mas a extração e a concentração do metal têm custos proibitivos. Não há dados fundamentados sobre as reservas do metal em países específicos, no entanto estima-se que Australia, Canadá, China e Namíbia possuam reservas de cerca de 200 mil toneladas. [6]

 A descoberta do elemento

O mineral lepidolita (KLi₂Al(Al, Si)₃O₁₀(F, OH)₂), que contém lítio e potássio, foi descoberto na década de 1760 e se comportou de maneira estranha. Quando colocado sobre brasas incandescentes, espumava e depois endurecia como vidro. A análise mostrou presença de lítio e potássio, mas também havia um elemento secreto: o rubídio. [7]

Em 1861, utilizando o espectroscópio, equipamento que tinham inventado dois anos antes, Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff, dois químicos da Universidade de Heidelberg, dissolveram o minério em ácido e precipitaram o potássio presente, e que carregava outro metal alcalino mais pesado. Lavando cuidadosamente esse precipitado com água fervente, eles removeram o potássio mais solúvel e confirmaram que realmente havia um novo elemento, ao examinar o espectro atômico do que restava. Isso mostrou duas linhas vermelhas de cor rubi intensas, nunca vistas antes, indicando um novo elemento, que eles nomearam como rubídio em referência a essa cor. O nome vem do latim, rubidius, que significa vermelho escuro. [8]

Bunsen conseguiu finalmente isolar amostras metálicas de rubídio. As amostras, no entanto, não continham mais do que 18% do metal. Rubídio realmente puro foi obtido por Gyorgy Karl von Hevesy (1885-1966), por redução do RbOH. Atualmente a maior parte do rubídio é obtida como um subproduto do refino do lítio. [9,8,5]

Referências

[1] – Greenwood, N. N. (1997). Chemistry of the Elements. Oxford: Butterworth einemann.

[2] – Shriver & Atkins química inorgânica: De P. W. Atkins et al., 2008, Bookman

[3] – Rubidium1. Disponível em https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Rubidium.html#google_vignette

[4] – Mark Weller, T. O. (2017). Química Inorgânica. Porto Alegre: Bookman.

[5] – Rubidium2. https://education.jlab.org/itselemental/ele037.html

[6] – Rubidium5. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2024/mcs2024-rubidium.pdf

[7] – Rubidium3. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2024/mcs2024-rubidium.pdf

[8] – Rubidium4. https://www.rsc.org/periodic-table/element/37/rubidium

[9] – Maar, J. H. (2011). História da Química – Segunda parte: de Lavoisier ao sistema periódico. Florianópolis: Papa-Livro .

Texto produzido pelo Departamento de Comunicação e Marketing do CRQ-SP
revisado pela Profa. Márcia Guekezian,Coordenadora do curso de
Engenharia Química da FASB.

Publicado em 17/12/2024