ضيّ الروح
24-03-2026, 11:33 AM
الروبيديوم عنصرٌ كيميائيّ رمزه Rb وعدده الذرّي 37. ينتمي هذا العنصر في الجدول الدوري إلى مجموعة الفلزّات القلوية، إذ هو رابع عناصر المجموعة الأولى، كما يقع ضمن عناصر الدورة الخامسة. الروبيديوم فلزٌّ ذو لون أبيض رمادي، وهو أكثف من الماء، ويشتعل بشكلٍ قويّ عند التماس مع الرطوبة. للروبيديوم في الطبيعة نظيران، الأوّل هو روبيديوم-85 وهو الأكثر وفرةً طبيعيةً بنسبة مقدارها 72%، أمّا النظير الثاني فهو روبيديوم-87، وهو نظيرٌ مشعّ بشكلٍ طفيف بعمر نصف مقداره 48.8 بليون سنة.
اكتشف الكيميائيان روبرت بنزن وغوستاف روبرت كيرشهوف هذا العنصر سنة 1861 بواسطة تقنية مطيافية الانبعاث الذري المكتشفة حديثاً آنذاك. يُشتقّ اسم الروبيديوم من الكلمة اللاتينية rubidus، والتي تعني «أحمر غامق»، وذلك بسبب الخطوط الحمراء المميّزة التي ظهرت في طيف الانبعاث.
لمركّبات الروبيديوم عدد من التطبيقات الكيميائية والإلكترونية، ولكنها مركّزة غالباً في المجال البحثي الاختصاصي. لفلزّ الروبيديوم نقطة انصهار منخفضة، ومن السهل تبخيره، كما أن لديه مجال امتصاص طيفي ملائم، ممّا يجعله خياراً مناسباً لأبحاث الليزر على الذرّات. لا يوجد للروبيديوم دورٌ حيويٌّ معروف، ولكن بسبب تماثل الشحنة الكهربائية وتقارب حجم أيون الروبيديوم مع حجم أيونات البوتاسيوم، فإن أيونات الروبيديوم تؤخذ في الخلايا الحيوانية الحيّة بشكل مشابه لأيونات البوتاسيوم.
التاريخ وأصل التسمية
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Kirchhoff_Bunsen_Roscoe.jpg/250px-Kirchhoff_Bunsen_Roscoe.jpg
يُنسَب اكتشاف عنصر الروبيديوم إلى الكيميائيّين غوستاف روبرت كيرشهوف (يسار)، وروبرت بنزن (وسط). في الصورة أيضاً الكيميائي هنري روسكو مكتشف عنصر الفاناديوم.
اكتُشِف عنصر الفاناديوم في سنة 1861 من الكيميائيّين غوستاف روبرت كيرشهوف وروبرت بنزن في مدينة هايدلبرغ الألمانية، وذلك أثناء تحليلهما لعيّنة من معدن الليبيدوليت باستخدام تقنية مطيافية الانبعاث الذرّي . وبسبب الألوان الحمراء الغامقة الموجودة في طيف الانبعاث الناتج، أطلقا على العنصر الجديد اسم «روبيديوم»، وذلك اشتقاقاً من اللفظ اللاتيني روبيدوس rubidus، والذي يعني الأحمر الغامق.
يعدّ الروبيديوم مكوّناً ثانوياً في معدن الليبيدوليت، لذلك احتاج كيرشهوف وبنزن إلى معالجة ما يقارب 150 كغ من هذا المعدن الحاوي على تركيزٍ من الروبيديوم لا يزيد عن 0.24%، وذلك على شكل أكسيد الروبيديوم. قام العالمان بمعالجة الخامة بحمض كلورو البلاتينيك ، ثمّ بإجراء تبلور تجزيئي من أجل الفصل عن أملاح البوتاسيوم المرافقة. بعد ذلك جرى الاختزال باستخدام الهيدروجين، ممّا أدّى بالنهاية إلى الحصول على ناتج كمّيّته 0.51 غرام من كلوريد الروبيديوم. اضطر العالمان إلى زيادة المواد الأوّلية من أجل الحصول على مردود أكبر من أجل إجراء الدراسات التحليلية على العنصر الجديد. كان الروبيديوم العنصر الثاني بعد السيزيوم، الذي اكتشف بواسطة طرق مطيافية، والتي كانت حديثة الاكتشاف آنذاك.
استخدم هذان العالمان مركّب كلوريد الروبيديوم الناتج من أجل تقدير الكتلة الذرّية النسبية للعنصر الجديد، وكانت القيمة المُقدّرة (85.36) قريبةً جدّاً من القيمة الفعلية المعتمدة حالياً (85.47). كما حاولا استحصال العنصر بشكله الحرّ بواسطة التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الروبيديوم، ولكن بدلاً من الحصول على العنصر الحرّ، حصلا على مادّة زرقاء متجانسة، والتي لم تُبدِ أيّ خاصّة فلزّية، سواءً بالعين المجرّدة أو تحت المجهر. لذلك افترضا بدايةً أنّه مركّب غير متكافئ لكلوريد الروبيديوم، ولكن على الأغلب أن يكون الناتج مزيج غرواني من كلوريد الروبيديوم وعنصر الروبيديوم. في المحاولة الثانية لعزل العنصر، تمكّن بنزن من الحصول على الروبيديوم من التفكّك الحراري لملح طرطرات الروبيديوم . على الرغم من تلقائية اشتعال الروبيديوم النقيّ، إلّا أنّ العالمان تمكّنا من تحديد كثافة ونقطة انصهار العنصر الجديد المكتَشف، وذلك بشكلٍ دقيقٍ جدّاً، ممّا عكس جودة العمل البحثي الذي قاما به في ذلك الوقت (أواسط القرن التاسع عشر).
اكتُشِفَ نظير الروبيديوم المشعّ روبيديوم-87 87Rb في سنة 1908، وذلك قبل ترسّخ نظرية انتشار النظائر المختلفة في الطبيعة في سنة 1910، كما ساهم معدّل الاضمحال الإشعاعي البطيء لهذا النظير في صعوبة الحكم إن كان هذا النظير مشعّاً أم لا. توجد هناك في الوقت الحالي عدّة براهين على اضمحلال النظير روبيديوم-87 إلى نظير السترونتيوم المستقرّ 87Sr. لم يكن للروبيديوم أهمّيّة صناعية تذكر قبل عشرينات القرن العشرين؛ ولكن منذ ذلك الحين ازدادت أهمية هذا العنصر نتيجة الأبحاث العلمية ولاكتشاف تطبيقات جديدة. وفي سنة 1995 استخدم النظير روبيديوم-87 للحصول على حالة تكاثف بوز-أينشتاين ؛ وجرّاء ذلك حاز الباحثون إيريك ألين كورنيل وكارل ويمان وفولفغانغ كيترلي غلى جائزة نوبل في الفيزياء سنة 2001.
الوفرة الطبيعية
لا يعدّ الروبيديوم من العناصر الوفيرة في الطبيعة، إذ هو واحدٌ من 56 عنصر كيميائي والتي مجموعها يشكّل ما يقارب 0.05% من تركيب القشرة الأرضية، وهو يقع في المرتبة الثالثة والعشرين من حيث ترتيب العناصر نسبةً إلى الوفرة الطبيعية في القشرة الأرضية. يوجد عنصر الروبيديوم طبيعيّاً في عدّة معادن، منها الليوسيت والبولوسيت والكارناليت والزنفالديت . يحتوي الليبيدوليت على نسبة تتراوح بين 0.3% و 3.5% من الروبيديوم، وهو المصدر التجاري لهذا العنصر. تحوي أيضاً بعض معادن البوتاسيوم على عنصر الروبيديوم بكمّيّات تجارية معتبرة.
يحوي ماء البحر على مقدار وسطي من أملاح الروبيديوم يبلغ 125 ميكروغرام/الليتر، وهو أقلّ بشكلٍ واضح من المحتوى الوسطي لأملاح البوتاسيوم (408 ميليغرام/الليتر)، وأكثر من المحتوى الوسطى لأملاح السيزيوم (0.3 ميكروغرام/الليتر). يأتي ترتيب الروبيديوم في المرتبة الثامنة عشر من حيث ترتيب العناصر الكيميائية في ماء البحر.
الاستخراج
بسبب الكبر النسبي لنصف القطر الأيوني ، لذا يعدّ الروبيديوم جيولوجيّاً من العناصر غير الملائمة ؛ بالتالي، فإنّه أثناء عمليّة التبلور التجزيئي الجيولوجية للصهارة الأرضية تركّز الروبيديوم مع المشابهات من العناصر الثقيلة مثل السيزيوم في الطور السائل، ممّا أدّى إلى تأخّر تبلوره. لذلك توجد توضّعات الروبيديوم والسيزيوم الكبيرة في أجسام خامات البيغماتيت المتشكّلة عبر عملية التخصيب تلك، وعادةً ما تشترك خامات الروبيديوم والسيزيوم في المعادن مثل البولوسيت والليبيدوليت،، وكذلك الزنفالديت. تنتشر خامات الروبيديوم بكثرة في كندا وإيطاليا على سبيل المثال.
الإنتاج
على الرعم من أنّه أكثر وفرةً من السيزيوم في القشرة الأرضية، فإنّ التطبيقات المحدودة لعنصر الروبيديوم وقلّة انتشار الخامات الغنيّة بهذا العنصر لا تجعله من العناصر المستخرَجة بكثرة، إذ اقتصرت الكمّية المنتَجة من مركّبات الروبيديوم إلى ما بين 2 - 4 طن سنوياً. توجد هناك عدّة طرائق من أجل فصل عناصر البوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم عن بعضها البعض في الخامات المشتركة، وخاصّةً بأسلوب التبلور التجزيئي، إذ يمكن بهذه التقنية على سبيل المثال فصل الروبيديوم عن السيزيوم في مركّب شب الروبيديوم والسيزيوم (Cs,Rb)Al(SO4)2·12H2O، وذلك بعد 30 مرحلة متعاقبة، للحصول على شب الروبيديوم النقيّ. من الطرائق الأخرى أيضاً كلّ من عملية كلورو القصديرات وعملية الفروسيانيد .
كان استحصال الروبيديوم يُجرى لفترة بين خمسينيات وستّينيات القرن العشرين على هيئة منتج ثانوي من عمليّات إنتاج البوتاسيوم، والذي كان يدعى الكارب ، والذي كان بدوره المصدر الرئيس للروبيديوم. فقد كان يحوي على نسبة تصل إلى 21%، والباقي من عنصر البوتاسيوم، مع وجود كمّيّات صغيرة من السيزيوم. أما حالياً فإن أكبر منتجي السيزيوم في السوق يستحصلون على الروبيديوم منتجاً ثانوياً أثناء تعدين البولوسيت.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Rubidium_amp.jpg/250px-Rubidium_amp.jpg
روبيديوم نقيّ في أمبولة
يمكن الحصول على الروبيديوم مخبرياً بكمّيّات صغيرة من اختزال ملح كرومات أو ثنائي كرومات الروبيديوم باستخدام الزركونيوم:
Rb 2 Cr 2 O 7 + 2 Zr âں¶ 2 Rb + 2 ZrO 2 + Cr 2 O 3
أو من التفكّك الحراري لمركّب أزيد الروبيديوم:
2 RbN 3 âں¶ 2 Rb + 3 N 2
ثمّ بالتقطير تحت التفريغ العالي. كما يمكن استحصال هذا العنصر من اختزال كلوريد الروبيديوم بالكالسيوم تحت الفراغ.
اكتشف الكيميائيان روبرت بنزن وغوستاف روبرت كيرشهوف هذا العنصر سنة 1861 بواسطة تقنية مطيافية الانبعاث الذري المكتشفة حديثاً آنذاك. يُشتقّ اسم الروبيديوم من الكلمة اللاتينية rubidus، والتي تعني «أحمر غامق»، وذلك بسبب الخطوط الحمراء المميّزة التي ظهرت في طيف الانبعاث.
لمركّبات الروبيديوم عدد من التطبيقات الكيميائية والإلكترونية، ولكنها مركّزة غالباً في المجال البحثي الاختصاصي. لفلزّ الروبيديوم نقطة انصهار منخفضة، ومن السهل تبخيره، كما أن لديه مجال امتصاص طيفي ملائم، ممّا يجعله خياراً مناسباً لأبحاث الليزر على الذرّات. لا يوجد للروبيديوم دورٌ حيويٌّ معروف، ولكن بسبب تماثل الشحنة الكهربائية وتقارب حجم أيون الروبيديوم مع حجم أيونات البوتاسيوم، فإن أيونات الروبيديوم تؤخذ في الخلايا الحيوانية الحيّة بشكل مشابه لأيونات البوتاسيوم.
التاريخ وأصل التسمية
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Kirchhoff_Bunsen_Roscoe.jpg/250px-Kirchhoff_Bunsen_Roscoe.jpg
يُنسَب اكتشاف عنصر الروبيديوم إلى الكيميائيّين غوستاف روبرت كيرشهوف (يسار)، وروبرت بنزن (وسط). في الصورة أيضاً الكيميائي هنري روسكو مكتشف عنصر الفاناديوم.
اكتُشِف عنصر الفاناديوم في سنة 1861 من الكيميائيّين غوستاف روبرت كيرشهوف وروبرت بنزن في مدينة هايدلبرغ الألمانية، وذلك أثناء تحليلهما لعيّنة من معدن الليبيدوليت باستخدام تقنية مطيافية الانبعاث الذرّي . وبسبب الألوان الحمراء الغامقة الموجودة في طيف الانبعاث الناتج، أطلقا على العنصر الجديد اسم «روبيديوم»، وذلك اشتقاقاً من اللفظ اللاتيني روبيدوس rubidus، والذي يعني الأحمر الغامق.
يعدّ الروبيديوم مكوّناً ثانوياً في معدن الليبيدوليت، لذلك احتاج كيرشهوف وبنزن إلى معالجة ما يقارب 150 كغ من هذا المعدن الحاوي على تركيزٍ من الروبيديوم لا يزيد عن 0.24%، وذلك على شكل أكسيد الروبيديوم. قام العالمان بمعالجة الخامة بحمض كلورو البلاتينيك ، ثمّ بإجراء تبلور تجزيئي من أجل الفصل عن أملاح البوتاسيوم المرافقة. بعد ذلك جرى الاختزال باستخدام الهيدروجين، ممّا أدّى بالنهاية إلى الحصول على ناتج كمّيّته 0.51 غرام من كلوريد الروبيديوم. اضطر العالمان إلى زيادة المواد الأوّلية من أجل الحصول على مردود أكبر من أجل إجراء الدراسات التحليلية على العنصر الجديد. كان الروبيديوم العنصر الثاني بعد السيزيوم، الذي اكتشف بواسطة طرق مطيافية، والتي كانت حديثة الاكتشاف آنذاك.
استخدم هذان العالمان مركّب كلوريد الروبيديوم الناتج من أجل تقدير الكتلة الذرّية النسبية للعنصر الجديد، وكانت القيمة المُقدّرة (85.36) قريبةً جدّاً من القيمة الفعلية المعتمدة حالياً (85.47). كما حاولا استحصال العنصر بشكله الحرّ بواسطة التحليل الكهربائي لمصهور كلوريد الروبيديوم، ولكن بدلاً من الحصول على العنصر الحرّ، حصلا على مادّة زرقاء متجانسة، والتي لم تُبدِ أيّ خاصّة فلزّية، سواءً بالعين المجرّدة أو تحت المجهر. لذلك افترضا بدايةً أنّه مركّب غير متكافئ لكلوريد الروبيديوم، ولكن على الأغلب أن يكون الناتج مزيج غرواني من كلوريد الروبيديوم وعنصر الروبيديوم. في المحاولة الثانية لعزل العنصر، تمكّن بنزن من الحصول على الروبيديوم من التفكّك الحراري لملح طرطرات الروبيديوم . على الرغم من تلقائية اشتعال الروبيديوم النقيّ، إلّا أنّ العالمان تمكّنا من تحديد كثافة ونقطة انصهار العنصر الجديد المكتَشف، وذلك بشكلٍ دقيقٍ جدّاً، ممّا عكس جودة العمل البحثي الذي قاما به في ذلك الوقت (أواسط القرن التاسع عشر).
اكتُشِفَ نظير الروبيديوم المشعّ روبيديوم-87 87Rb في سنة 1908، وذلك قبل ترسّخ نظرية انتشار النظائر المختلفة في الطبيعة في سنة 1910، كما ساهم معدّل الاضمحال الإشعاعي البطيء لهذا النظير في صعوبة الحكم إن كان هذا النظير مشعّاً أم لا. توجد هناك في الوقت الحالي عدّة براهين على اضمحلال النظير روبيديوم-87 إلى نظير السترونتيوم المستقرّ 87Sr. لم يكن للروبيديوم أهمّيّة صناعية تذكر قبل عشرينات القرن العشرين؛ ولكن منذ ذلك الحين ازدادت أهمية هذا العنصر نتيجة الأبحاث العلمية ولاكتشاف تطبيقات جديدة. وفي سنة 1995 استخدم النظير روبيديوم-87 للحصول على حالة تكاثف بوز-أينشتاين ؛ وجرّاء ذلك حاز الباحثون إيريك ألين كورنيل وكارل ويمان وفولفغانغ كيترلي غلى جائزة نوبل في الفيزياء سنة 2001.
الوفرة الطبيعية
لا يعدّ الروبيديوم من العناصر الوفيرة في الطبيعة، إذ هو واحدٌ من 56 عنصر كيميائي والتي مجموعها يشكّل ما يقارب 0.05% من تركيب القشرة الأرضية، وهو يقع في المرتبة الثالثة والعشرين من حيث ترتيب العناصر نسبةً إلى الوفرة الطبيعية في القشرة الأرضية. يوجد عنصر الروبيديوم طبيعيّاً في عدّة معادن، منها الليوسيت والبولوسيت والكارناليت والزنفالديت . يحتوي الليبيدوليت على نسبة تتراوح بين 0.3% و 3.5% من الروبيديوم، وهو المصدر التجاري لهذا العنصر. تحوي أيضاً بعض معادن البوتاسيوم على عنصر الروبيديوم بكمّيّات تجارية معتبرة.
يحوي ماء البحر على مقدار وسطي من أملاح الروبيديوم يبلغ 125 ميكروغرام/الليتر، وهو أقلّ بشكلٍ واضح من المحتوى الوسطي لأملاح البوتاسيوم (408 ميليغرام/الليتر)، وأكثر من المحتوى الوسطى لأملاح السيزيوم (0.3 ميكروغرام/الليتر). يأتي ترتيب الروبيديوم في المرتبة الثامنة عشر من حيث ترتيب العناصر الكيميائية في ماء البحر.
الاستخراج
بسبب الكبر النسبي لنصف القطر الأيوني ، لذا يعدّ الروبيديوم جيولوجيّاً من العناصر غير الملائمة ؛ بالتالي، فإنّه أثناء عمليّة التبلور التجزيئي الجيولوجية للصهارة الأرضية تركّز الروبيديوم مع المشابهات من العناصر الثقيلة مثل السيزيوم في الطور السائل، ممّا أدّى إلى تأخّر تبلوره. لذلك توجد توضّعات الروبيديوم والسيزيوم الكبيرة في أجسام خامات البيغماتيت المتشكّلة عبر عملية التخصيب تلك، وعادةً ما تشترك خامات الروبيديوم والسيزيوم في المعادن مثل البولوسيت والليبيدوليت،، وكذلك الزنفالديت. تنتشر خامات الروبيديوم بكثرة في كندا وإيطاليا على سبيل المثال.
الإنتاج
على الرعم من أنّه أكثر وفرةً من السيزيوم في القشرة الأرضية، فإنّ التطبيقات المحدودة لعنصر الروبيديوم وقلّة انتشار الخامات الغنيّة بهذا العنصر لا تجعله من العناصر المستخرَجة بكثرة، إذ اقتصرت الكمّية المنتَجة من مركّبات الروبيديوم إلى ما بين 2 - 4 طن سنوياً. توجد هناك عدّة طرائق من أجل فصل عناصر البوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم عن بعضها البعض في الخامات المشتركة، وخاصّةً بأسلوب التبلور التجزيئي، إذ يمكن بهذه التقنية على سبيل المثال فصل الروبيديوم عن السيزيوم في مركّب شب الروبيديوم والسيزيوم (Cs,Rb)Al(SO4)2·12H2O، وذلك بعد 30 مرحلة متعاقبة، للحصول على شب الروبيديوم النقيّ. من الطرائق الأخرى أيضاً كلّ من عملية كلورو القصديرات وعملية الفروسيانيد .
كان استحصال الروبيديوم يُجرى لفترة بين خمسينيات وستّينيات القرن العشرين على هيئة منتج ثانوي من عمليّات إنتاج البوتاسيوم، والذي كان يدعى الكارب ، والذي كان بدوره المصدر الرئيس للروبيديوم. فقد كان يحوي على نسبة تصل إلى 21%، والباقي من عنصر البوتاسيوم، مع وجود كمّيّات صغيرة من السيزيوم. أما حالياً فإن أكبر منتجي السيزيوم في السوق يستحصلون على الروبيديوم منتجاً ثانوياً أثناء تعدين البولوسيت.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/Rubidium_amp.jpg/250px-Rubidium_amp.jpg
روبيديوم نقيّ في أمبولة
يمكن الحصول على الروبيديوم مخبرياً بكمّيّات صغيرة من اختزال ملح كرومات أو ثنائي كرومات الروبيديوم باستخدام الزركونيوم:
Rb 2 Cr 2 O 7 + 2 Zr âں¶ 2 Rb + 2 ZrO 2 + Cr 2 O 3
أو من التفكّك الحراري لمركّب أزيد الروبيديوم:
2 RbN 3 âں¶ 2 Rb + 3 N 2
ثمّ بالتقطير تحت التفريغ العالي. كما يمكن استحصال هذا العنصر من اختزال كلوريد الروبيديوم بالكالسيوم تحت الفراغ.