El rubidio

El rubidio
El rubidio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es el Rb y su número atómico es 37.

Propiedades físicas y química
Elemento químico de símbolo Rb, número atómico 37 y peso atómico 85.47. El rubidio es un metal alcalino, reactivo, ligero y de bajo punto de fusión.

La mayor parte de los usos de rubidio metálico y de sus compuestos son los mismos que los del cesio y sus compuestos. El metal se utiliza en la manufactura de tubos de electrones, y las sales en la producción de vidrio y cerámica.
El rubidio es un elemento bastante abundante en la corteza terrestre y está presente hasta en 310 partes por millón (ppm). Por su abundancia ocupa un lugar justamente por debajo del carbono y el cloro y por encima del flúor y del estroncio. El agua de mar contiene 0.2 ppm de rubidio, concentración que (aunque baja) es el doble de la concentración de litio. El rubidio es semejante al cesio y al litio en que está integrado en minerales complejos; no se encuentra en la naturaleza como sales simples de halogenuros, como ocurre con el sodio y el potasio.
Tiene una densidad de 1.53 g/cm3 (95.5 lb/ft3), un punto de fusión de 38.9ºC (102ºF) y un punto de ebullición de 688ºC (1270ºF).

Es tan reactivo con oxígeno que puede arder espontáneamente con este elemento puro. El metal pierde el brillo muy rápidamente al aire, forma un recubrimiento de óxido y puede arder. Los óxidos que se producen son una mezcla de Rb2O, Rb2O2 y RbO2. El metal fundido se inflama espontáneamente al aire.

El rubidio reacciona violentamente con agua o hielo a temperaturas por debajo de –100ºC (-148ºF). Reacciona con hidrógeno para formar un hidruro, uno de los hidruros alcalinos menos estables.
No reacciona con nitrógeno. Con bromo o cloro, el rubidio reacciona vigorosamente con formación de flama. Se pueden preparar compuestos organorrubídicos con técnicas parecidas a las que se utilizan con el sodio y el potasio.

Características principales
El rubidio es un metal alcalino blando, de color plateado blanco brillante que empaña rápidamente al aire, muy reactivo —es el segundo elemento alcalino más electropositivo— y puede encontrarse líquido a temperatura ambiente. Al igual que los demás elementos del grupo 1 puede arder espontáneamente en aire con llama de color violeta amarillento, reacciona violentamente con el agua desprendiendo hidrógeno y forma amalgamas con mercurio. Puede formar aleaciones con oro, los demás metales alcalinos, y alcalinotérreos, antimonio y bismuto.

Al igual que los demás metales alcalinos presenta un único estado de oxidación (+1) y reacciona con dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y halógenos.

Aplicaciones
El rubidio se puede ionizar con facilidad por lo que se ha estudiado su uso en motores iónicos para naves espaciales, aunque xenón y cesio han demostrado una mayor eficacia para este propósito. Se utiliza principalmente en la fabricación de cristales especiales para sistemas de telecomunicaciones de fibra óptica y equipos de visión nocturna. Otros usos son:
Recubrimientos fotoemisores de telurio-rubidio en células fotoeléctricas y detectores electrónicos.
Afinador de vacío, getter, (sustancia que absorbe las últimas trazas de gas, especialmente oxígeno) en tubos de vacío para asegurar su correcto funcionamiento.
Componente de fotorresistencias (o LDR, Light dependant resistors, resistencias dependientes de la luz), resistencias en las que la resistencia eléctrica varía con la iluminación recibida.
En medicina para la tomografía por emisión de positrones, el tratamiento de la epilepsia y la separación por ultracentrifugado de ácido nucleicos y virus.
Fluido de trabajo en turbinas de vapor.
El RbAg4I5 tiene la mayor conductividad eléctrica conocida a temperatura ambiente de todos los cristales iónicos y podría usarse en la fabricación de baterías en forma de delgadas láminas entre otras aplicaciones eléctricas.
Se estudia la posibilidad de emplear el metal en generadores termoeléctricos basados en la magnetohidrodinámica de forma que los iones de rubidio generados a alta temperatura sean conducidos a través de un campo magnético generando una corriente eléctrica.
En muchas aplicaciones puede sustituirse por el cesio (o el compuesto de cesio correspondiente) por su semejanza química.

Historia El rubidio (del latín rubĭdus, rubio) fue descubierto en 1861 por Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff en la lepidolita utilizando un espectroscopio —inventado un año antes— al detectar las dos rayas rojas características del espectro de emisión de este elemento y que son la razón de su nombre. Son pocas las aplicaciones industriales de este elemento que en 1920 empezó a usarse en células fotoeléctricas habiéndose usado sobre todo en actividades de investigación y desarrollo, especialmente en aplicaciones químicas y electrónicas.
Abundancia y obtención
A pesar de no ser un elemento muy abundante en la corteza terrestre ya que se encuentra entre los 56 elementos que engloban conjuntamente un 0,05% del peso de la misma, no puede considerarse escaso. Representando del orden de 78 ppm en peso, es el 23.er elemento más abundante y el 16.º de los metales superando a otros metales comunes como el cobre, el plomo y el cinc de los que se extraen miles de toneladas anuales frente a las tres del rubidio. Es además 30 veces más abundante que el cesio y 4 que el litio metales de cuya obtención se extrae como subproducto. La razón de tal disparidad estriba en que no se conocen minerales en los que el rubidio sea el elemento predominante y que su radio iónico es muy similar al del potasio (2000 veces más abundante) sustituyéndole —en ínfimas cantidades— en sus especies minerales donde aparece como impureza.
Se encuentra en diversos minerales como leucita, polucita y zinnwaldita. La lepidolita contiene un 1,5% de rubidio (puede superar en ocasiones el 3,15%) y es de donde se obtiene el metal en su mayoría; también otros minerales de potasio]] y cloruro de potasio contienen cantidades significativas de rubidio como para permitir su extracción rentable, así como los depósitos de polucita &mdas;que pueden contener hasta un 1,35% de Rb&mdas; entre los que destacan los del lago Bernic en Manitoba (Canadá).
El metal se obtiene, entre otros métodos, reduciendo el cloruro de rubidio con calcio en vacío, o calentando su hidróxido con magnesio en corriente de hidrógeno. Pequeñas cantidades pueden obtenerse calentando sus compuestos con cloro mezclados con óxido de bario en vacío. La pureza del metal comercializado varía entre 99 y 99,8%.
Cesio
Historia
El cesio fue descubierto por el químico alemán Robert Wilhelm Bunsen y por Gustav Kirchhoff en el año 1860 mediante el uso del espectroscopio.
Como apunte, en el año 1967 se establece en la conferencia de pesos y medidas en París que un segundo es igual a 9.192.631.770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 133 del átomo de cesio (133Cs), medidos a 0 K
Cesio
Propiedades Físicas y química
Elemento químico, Cs, con número atómico 55 y peso atómico de 132.905, el más pesado de los metales alcalinos en el grupo IA de la tabla periódica, a excepción del francio, miembro radiactivo de la familia de los metales alcalinos. El cesio es un metal blando, ligero y de bajo punto de fusión. Es el más reactivo de los metales alcalinos y en realidad es el menos electronegativo y el más reactivo de todos los elementos. El cesio reacciona en forma vigorosa con oxígeno para formar una mezcla de óxidos. En aire húmedo, el calor de oxidación puede ser suficiente para fundir y prender el metal. El cesio no reacciona con nitrógeno para formar nitruros, pero reacciona con el hidrógeno a temperaturas altas para producir un hidruro muy estable; reacciona en forma violenta con el agua y aun con hielo a temperaturas hasta -116ºC (-177ºF) así como con los halógenos, amoniaco y monóxido de carbono. En general, con compuestos orgánicos el cesio experimenta los mismos tipos de reacciones que los otros metales alcalinos, pero es mucho más reactivo.

El cesio no es muy abundante en la corteza terrestre, hay sólo 7 partes por millón (ppm). Al igual que el litio y el rubidio, se encuentra como un constituyente de minerales complejos y no en forma de halogenuros relativamente puros, como en el caso del sodio y potasio. El litio, el rubidio y el cesio con frecuencia se hallan juntos en minerales lepidolíticos como los existentes en Rodesia. El cesio metálico se utiliza en celdas fotoeléctricas, instrumentos espectrográficos, contadores de centelleo, bulbos de radio, lámparas militares de señales infrarrojas y varios aparatos ópticos y de detección. Los compuestos de cesio se usan en la producción de vidrio y cerámica, como absorbentes en plantas de purificación de dióxido de carbono, como componentes en bulbos de radio y en microquímica. Las sales de cesio se han utilizado en medicina como agentes antishock después de la administración de drogas de arsénico. El isótopo cesio-137 está sustituyendo al colbalto-60 en el tratamiento del cáncer.

Características
El cesio es un metal blando, ligero y de bajo punto de fusión. Es el más reactivo y menos electronegativo de todos los elementos. El cesio reacciona en forma vigorosa con oxígeno para formar una mezcla de óxidos. En aire húmedo, el calor de oxidación puede ser suficiente para fundir y prender el metal. El cesio no reacciona con nitrógeno para formar nitruros, pero reacciona con el hidrógeno a temperaturas altas para producir un hidruro muy estable; reacciona en forma violenta con el agua y aun con hielo a temperaturas hasta -116°C (-177ºF) así como con los halógenos, amoniaco y monóxido de carbono. En general, con compuestos orgánicos el cesio experimenta los mismos tipos de reacciones que el resto de los metales alcalinos, pero es mucho más reactivo.

Abundancia y obtención [editar]El cesio no es muy abundante en la corteza terrestre, hay sólo 7 partes por millón. Al igual que el litio y el rubidio, el cesio se encuentra como un constituyente de minerales complejos, y no en forma de halogenuros relativamente puros, como en el caso del sodio y del potasio. Es hallado frecuentemente en minerales lepidolíticos como los existentes en Rhodesia.

Aplicaciones
El cesio metálico se utiliza en celdas fotoeléctricas, instrumentos espectrográficos, contadores de centelleo, bulbos de radio, lámparas militares de señales infrarrojas y varios aparatos ópticos y de detección. Los compuestos de cesio se usan en la producción de vidrio y cerámica, como absorbentes en plantas de purificación de dióxido de carbono, en microquímica. Las sales de cesio se han utilizado en medicina como agentes antishock después de la administración de drogas de arsénico. El isótopo cesio-137 se utiliza habitualmente en procedimientos de braquiterapia para el tratamiento del cancer.

















Francio
El francio, antiguamente conocido como eka-cesio y actinio K,[1] es un elemento químico cuyo símbolo es Fr y su número atómico es 87. Su electronegatividad es la más baja conocida y es el segundo elemento menos abundante en la naturaleza (el primero es el astato). El francio es un metal alcalino altamente radiactivo y reactivo que se desintegra generando astato, radio y radón. Como el resto de metales alcalinos, sólo posee un electrón en su capa de valencia.

Propiedades físicas y químicas El francio es menos estable que cualquier otro elemento más ligero que el nobelio (elemento 102);[3] su isótopo más estable, el 223Fr, posee un período de semidesintegración menor de 22 minutos. El astato, que es el siguiente elemento menos estable, tiene período de semidesintegración máximo de 8,5 horas.[4] Todos los isótopos del francio se desintegran generando astato, radio y radón.[4]

El francio es un metal alcalino cuyas propiedades químicas son semejantes a las del cesio.[3] Puesto que es un elemento muy pesado con un solo electrón de valencia,[5] posee el mayor peso equivalente de todos los elementos químicos.[3] El francio tiene la más baja electronegatividad de todos los elementos conocidos, con un valor de 0,7 en la escala de Pauling.[6] Le sigue el cesio con un valor de 0,79.[7] El francio líquido, en el supuesto de poder ser obtenido, tendría una tensión superficial de 0,05092 J•m–2 en el punto de fusión.[8]

El francio coprecipita junto con muchas sales de cesio, como el perclorato de cesio, formando pequeñas cantidades de perclorato de francio. Esta coprecipitación puede emplearse para aislar el francio, adaptando el método de precipitación del radiocesio de Glendenin y Nelson. También coprecipita con otras sales de cesio como el yodato, el picrato, el tartrato (también con el tartrato de rubidio), el cloroplatinato y el silicowolframato. Otras coprecipitaciones se producen con el ácido silicowolfrámico y con el ácido perclórico, sin necesidad de que otro metal alcalino esté presente como portador, lo que posibilita otros métodos de separación para el francio.[9] [10] Casi todas las sales de francio son solubles en agua.[11]

Aplicaciones No hay aplicaciones comerciales para el francio debido a su escasez y a su inestabilidad.[12] [13] [14] [15] [16] Sólo ha sido usado en tareas de investigación, tanto en el campo de la biología como en el de la estructura atómica. Se pensó que el francio podría servir de ayuda para el diagnóstico de enfermedades relacionadas con el cáncer;[4] sin embargo, finalmente esta aplicación se ha considerado impracticable.[14]

La capacidad para sintetizar el francio, atraparlo y enfriarlo, junto con su estructura atómica relativamente simple, lo han convertido en sujeto de experimentación en espectroscopía especializada. Estos experimentos han conducido a la obtención de información más específica sobre los niveles energéticos y las constantes de acoplamiento entre partículas subatómicas.[17] Estudios realizados sobre la luz emitida por iones de 210Fr atrapados por láser han arrojado datos precisos sobre las transiciones entre niveles energéticos atómicos. Se ha comprobado que estos resultados experimentales son bastante parecidos a los que predice la Teoría Cuántica.[18]



Historia
Historia Ya en 1870, los químicos pensaban que debía existir un metal alcalino más allá del cesio, con un número atómico de 87.[4] Se le denominaba con el nombre provisional de eka-cesio.[19] Algunos equipos de investigación intentaron localizar y aislar el elemento en cuestión y se tiene constancia de al menos cuatro anuncios públicos falsos que proclamaban haber descubierto dicho elemento antes de que fuera realmente descubierto.


Descubrimientos erróneos e incompletos [editar]El químico ruso D. K. Dobroserdov fue el primer científico que aseguró haber descubierto eka-cesio. En 1925, observó una débil radiactividad en una muestra de potasio, otro metal alcalino, y concluyó que el eka-cesio contaminaba la muestra.[20] Publicó una tesis sobre sus predicciones de las propiedades del eka-cesio, en la que nombraba al elemento con el nombre de russio, en honor a su país de procedencia.[21] Poco tiempo después, Dobroserdov empezó a centrarse en su carrera docente en el Instituto Politécnico de Odessa, abandonando por completo sus esfuerzos por aislar el eka-cesio.[20]

Al año siguiente, en 1926, los químicos ingleses Gerald J. F. Druce y Frederick H. Loring analizaron una radiografía de rayos X del sulfato de manganeso (II).[21] Observaron líneas espectrales que creyeron pertencientes al eka-cesio. Anunciaron el descubrimiento del elemento 87 y propusieron el nombre de alcalinio para el que sería el metal alcalino más pesado.[20]

En 1930, el profesor Fred Allison del Instituto Politécnico de Alabama anunció haber descubierto el elemento 87 analizando polucita y lepidolita usando su máquina magneto - óptica. Allison propuso que fuera bautizado como virginio, en honor a su estado natal, Virginia, así como que se usaran los símbolos Vi y Vm.[21] [22] En 1934, sin embargo, el profesor MacPherson de la UC Berkeley desautorizó la efectividad del dispositivo de Allison y la validez de su falso descubrimiento.[23]

En 1936, el químico rumano Horia Hulubei y su colega francesa Yvette Cauchois analizaron también la polucita, esta vez usando su aparato de rayos X de alta resolución.[20] Observaron varias líneas de emisión débiles que supusieron que sería debidas al elemento 87. Hulubei y Cauchois anunciaron su descubrimiento y propusieron el nombre de moldavio, con el símbolo Ml, en honor a Moldavia, la provincia rumana donde llevaron a cabo su trabajo.[21] En 1937, el trabajo de Hulubei fue criticado por el físico americano F. H. Hirsh Jr., que rechazó los métodos de investigación del químico rumano. Hirsh estaba convencido de que el eka-cesio no podría ser encontrado en la naturaleza, y que las líneas que había observado Hulubei eran debidas al mercurio o al bismuto. El químico rumano, sin embargo, insistió en que su aparato de rayos X y sus métodos eran demasiado precisos como para cometer tales errores. Jean Baptiste Perrin, ganador del premio Nobel y mentor de Hulubei, apoyó al moldavio como el verdadero eka-cesio en lugar del recién descubierto francio de Marguerite Perey. Perey, sin embargo, criticó de manera continua el trabajo de Hulubei hasta que ella fue acreditada como la única descubridora del elemento 87.[20]


Análisis de Perey El eka-cesio fue realmente descubierto en 1939 por Marguerite Perey, del Instituto Curie de Paris (Francia), cuando purificó una muestra de 227Ac que poseía una energía de desintegración de 220 keV. Sin embargo, Perey advirtió en la desintegración partículas con un nivel energético por debajo de los 80 keV. Pensó que esta actividad debía ser causada por un producto previo de desintegración no identificado, un producto separado durante la purificación, pero que volvía a emerger del 227Ac puro. Varias pruebas eliminaron la posibilidad de que se fuera de torio, radio, plomo, bismuto o talio, tratándose por tanto de un elemento desconocido. El nuevo producto mostraba propiedades químicas propias de un metal alcalino (tal como la coprecipitación con las sales de cesio), lo que llevó a Perey a pensar que se encontraba frente al elemento 87, generado por la desintegración alfa del 227Ac.[19] Perey intentó entonces determinar la proporción entre la desintegración beta y la desintegración alfa del 227Ac. Su primera prueba indicaba que la desintegración alfa alcanzaba el 0.6%, resultado que fue revisado hasta llegar al valor de un 1%.[24]

Perey nombró al nuevo isótopo como actinio K, que se refería a lo que ahora conocemos como 223Fr,[19] y en 1946, propuso el nombre de catio para su recién descubierto elemento, ya que creía que era el catión más electropositivo de todos los elementos químicos. Irène Joliot-Curie, una de las supervisoras de Perey, se opuso a ese nombre pues parecía hacer más referencia a "cat" (gato en inglés) que a catión.[19] Entonces Perey sugirió el nombre de francio como homenaje al país donde lo descubrió. Este nombre fue oficialmente adoptado por la Unión Internacional de Químicos en 1949,[4] y se le asignó el símbolo Fa, pero esta abreviatura fue cambiada por Fr poco después.[25] El francio es el último de los elementos que se encuentran en la naturaleza en ser descubierto, siendo el anterior el renio, en 1925.[19] Posteriores investigaciones sobre la estructura del francio fueron llevadas a cabo por Sylvain Lieberman y su equipo en el CERN en los años 70 y 80, entre otros.[26]


Abundancia
Natural El 223Fr resulta de la desintegración alfa del 227Ac y puede encontrarse en trazas en los minerales de uranio y de torio.[3] In a given sample of uranium, there is estimated to be only one francium atom for every 1×1018 uranium atoms.[14] It is also calculated that there is at most 30 g of francium in the earth's crust at any time.[27] Después del astato, el francio es el elemento menos abundante en la corteza terrestre.[4]


Sintetizado El francio puede sintetizarse en la reacción nuclear 197Au + 18O → 210Fr + 5n. Este proceso, desarrollado por Stony Brook Physics, genera isótopos de francio con masas 209, 210 y 211,[28] que pueden aislarse en una trampa magneto-óptica (MOT).[29] Otros métodos de síntesis incluyen el bombardeo de radio con neutrones, el bombardeo de torio con protones, deuterones o iones de helio.[24] Por lo menos hasta el año 2006, el francio no ha sido sintentizado en cantidades lo suficientemente grandes como para ser pesadas.[3] [4] [14] [30