銣（Rubidium），元素符號為Rb，原子序數(shù)為37，是一種堿金屬元素，單質(zhì)是銀白色輕金屬，質(zhì)軟而呈蠟狀，其化學(xué)性質(zhì)比鉀活潑。在光的作用下易放出電子。

銣遇水劇烈反應(yīng)，生成氫氣和氫氧化銣。易與氧作用生成復(fù)雜的氧化物。由于遇水反應(yīng)放出大量熱，所以可使氫氣立即燃燒。純金屬銣通常存儲于密封的玻璃安瓿瓶中。銣廣泛應(yīng)用于能源、電子、特種玻璃、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

發(fā)現(xiàn)歷史

十九世紀(jì)五十年代的開頭，住在漢堡城里的德國化學(xué)家本生（Robert Bunsen），發(fā)明了一種燃燒煤氣的燈，這種本生燈在我們的化學(xué)實驗室里還隨處可見。他試著把各種物質(zhì)放到這種燈的高溫火焰里，看看它們在火焰里究竟有什么變化。

變化果真是有的。火焰本來幾乎是無色的，可是當(dāng)含鈉的物質(zhì)放進(jìn)去時，火焰卻變成了黃色；含鉀的物質(zhì)放進(jìn)去時，火焰又變成了紫色……連續(xù)多次的實驗使本生相信，他已經(jīng)找到了一種新的化學(xué)分析的方法。這種方法不需要復(fù)雜的試驗設(shè)備，不需要試管、量杯和試劑，而只要根據(jù)物質(zhì)在高溫?zé)o色火焰中發(fā)出的彩色信號，就能知道這種物質(zhì)里含有什么樣的化學(xué)成分。

但是，進(jìn)一步的試驗卻使本生感到煩惱了，因為有些物質(zhì)的火焰幾乎亮著同樣顏色的光輝，單憑肉眼根本沒法把它們分辨清楚。

這時，住在同一城市里的研究物理學(xué)的基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhopp）決心幫本生的忙。他想既然太陽光通過三棱鏡能夠分解成為由七種顏色組成的光譜，那為什么不可以用這個簡單的玻璃塊來分辨一下高溫火焰里那些物質(zhì)所發(fā)出的彩色信號呢？

基爾霍夫把自己的想法告訴了本生，并把自己研制的一種儀器——分光鏡交給了他。他們把各種物質(zhì)放到火焰上去，叫物質(zhì)變成熾熱的蒸氣，由這蒸氣發(fā)出來的光，通過分光鏡之后，果然分解成為由一些分散的彩色線條組成的光譜——線光譜。蒸氣成份里有什么元素，線光譜中就會出現(xiàn)這種元素所特有的跟別的元素不同的色線：鉀蒸氣的光譜里有兩條紅線，一條紫線；鈉蒸氣有兩條挨得很近的黃線；鋰的光譜是由一條亮的紅線和一條較暗的橙線組成的；銅蒸氣有好幾條光譜線，其中最亮的是兩條黃線和一條橙線，等等。

這樣就給人們找到了一種可靠的探索和分析物質(zhì)成份的方法——光譜分析法。光譜分析法的靈敏度很高，能夠“察覺”出幾百萬分之一克甚至幾十億分之一克的不管哪一種元素。

分光鏡擴大了人們的視野。你把分光鏡放在光線的過道上，譜線將毫無差錯地告訴你發(fā)出這種光線的物質(zhì)的化學(xué)元素的成分是什么。

本生拿著分光鏡研究過很多物質(zhì)。在1861年，他在一種礦泉水里和鋰云母礦石中，發(fā)現(xiàn)了一種產(chǎn)生紅色光譜線的未知元素。這個新發(fā)現(xiàn)的元素就用它的光譜線的顏色銣來命名（在拉丁語里，銣的含意是深紅色）。

本生等人早在1860年就用光譜分析法發(fā)現(xiàn)了新元素銫。而銣的發(fā)現(xiàn)，是用光譜分析法研究分析物質(zhì)元素成分取得的又一個勝利。

基本信息

中文名稱：銣

英文名稱：rubidium（源于拉丁文 ruidus）

CAS號：7440-17-7

EINECS號：231-126-6

元素符號：Rb

原子序數(shù)：37

原子量：85.4678

密度：1.532g/cm3

莫氏硬度：0.3

元素在宇宙中的含量：0.01ppm

元素在太陽中的含量：0.03ppm

地殼中含量：90ppm（0.009%）

元素在海水中的含量：0.12ppm

共價半徑：211pm

范德華半徑：244pm

電子排布：[Kr]5s1

核電荷數(shù)：37

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個晶胞含有2個金屬原子。

熔點：312.46K（38.89℃）

沸點：961K（688℃）

摩爾體積：55.76cm3/mol

汽化熱：72.216kJ/mol

熔化熱：2.192kJ/mol

蒸氣壓：1.56×10-4Pa（312.6K）

聲速：1300m/s（293.15K）

電負(fù)性：0.82（鮑林標(biāo)度）

比熱：363J/(kg·K)

電導(dǎo)率：7.79×106/(m·Ω)

熱導(dǎo)率：58.2W/(m·K)

第一電離能：403.0kJ/mol

第二電離能：2633kJ/mol

第三電離能：3860kJ/mol

第四電離能：5080kJ/mol

第五電離能：6850kJ/mol

第六電離能：8140kJ/mol

第七電離能：9570kJ/mol

第八電離能：13120kJ/mol

第九電離能：14500kJ/mol

第十電離能：26740kJ/mol

化學(xué)性質(zhì)

氧化物離解能（Do）：3.6（eV）

元素電離能（Ei）：4.18（eV）

主要吸收線及其主要參數(shù)：

λ(nm) f W F S* CL R·S

780 0.8 2 A-A 0.5 1

794.8 0.4 2 A-A 1 2

420.2 0.7 A-A 10 120

421.6 0.7 A-A 235

λ：波長

f：振子強度

W：單色器光譜通帶

A-A（空氣乙炔焰）

S*：元素的特征濃度（1%吸收靈敏度）

CL：元素的檢測極限

R·S：同一元素主要吸收線間的相對靈敏度

F：火焰類型

晶胞參數(shù)：

a = 558.5pm

b = 558.5pm

c = 558.5pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

銣的性質(zhì)介于其上方的鉀與下方的銫之間，性質(zhì)極為活潑，在空氣中即立即失去金屬光澤，被氧氣劇烈地氧化，并能引起銣自燃。遇水反應(yīng)非常劇烈，甚至接觸到－100℃以下的冰塊也會發(fā)生爆炸。

銣的化學(xué)反應(yīng)比鈉、鉀更為激烈，在空氣中極易氧化。

銣的熔點和硬度比鉀更低，化學(xué)性質(zhì)更加活潑。銣遇水在表面發(fā)生爆炸并溶在水中形成堿性溶液。

銣在光的作用下容易放出電子，可用以制造光電管。

共有45個同位素（銣-71~銣-102），其中有1個同位素是穩(wěn)定的。在自然界出現(xiàn)的銣-87，帶有放射性。

應(yīng)用領(lǐng)域

長期以來，由于金屬銣化學(xué)性質(zhì)比鉀還要活潑，在空氣中能自燃，其生產(chǎn)、貯存及運輸都必須嚴(yán)密隔絕空氣保存在液體石蠟、惰性氣體或真空中，因而制約了其在一般工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)研究和大量使用。

然而，隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對銣應(yīng)用開發(fā)研究的不斷深入，近15年來，除在一些傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，如電子器件、催化劑及特種玻璃等，有了一定發(fā)展的同時，許多新的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷出現(xiàn)，特別是在一些高科技領(lǐng)域，顯示了廣闊的應(yīng)用前景。以下綜述了利用銣及其化合物的一些特性，在一些傳統(tǒng)和高科技領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

頻率、時間標(biāo)準(zhǔn)

人造地球衛(wèi)星的發(fā)射系統(tǒng)、導(dǎo)航、運載火箭導(dǎo)航、導(dǎo)彈系統(tǒng)、無線通訊、電視轉(zhuǎn)播、收發(fā)分置雷達(dá)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等空間技術(shù)的發(fā)展對所采用頻率與時間基準(zhǔn)的長、短期準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性要求越來越高。由于銣輻射頻率具有長時間的穩(wěn)定性，87Rb原子的共振頻率被頻率標(biāo)準(zhǔn)確定為基準(zhǔn)頻率。用作頻率標(biāo)準(zhǔn)和時間標(biāo)準(zhǔn)的銣原子頻標(biāo)具有低漂移、高穩(wěn)定性、抗輻射、體積小、重量輕、功耗低等特點。準(zhǔn)確度極高的銣原子鐘，在370萬年中的走時誤差不超過1s。

能源

利用銣易于離子化的特點，多年來國內(nèi)外在離子推進(jìn)火箭、磁流體發(fā)電、熱離子轉(zhuǎn)換發(fā)電等方面的應(yīng)用作了大量研究工作，并有了一些重要的發(fā)展。

磁流體發(fā)電是把熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種新型發(fā)電方式。用含銣及其化合物作磁流體發(fā)電機的發(fā)電材料(導(dǎo)電體)，可獲得較高熱效率。如一般核電站的總熱效率為29%～32%，而結(jié)合磁流體發(fā)電可使核電站總熱效率提高到55%～66%

熱離子發(fā)電是利用二極真空管的原理，把熱能直接變?yōu)殡娔?。由于離子化銣能中和電極之間的空間電荷，因此，實際上提高了發(fā)射極的電子發(fā)射速度，減少了集電極的能量損失等，即增加了換流器的能量輸出。如用銣和銫制作(含銣涂層電極)的熱電換能器，與原子反應(yīng)堆聯(lián)用時，可在原子反應(yīng)堆的內(nèi)部實現(xiàn)熱離子熱核發(fā)電。

銣可用在空間飛行器的“離子推進(jìn)發(fā)動機”中。以銣和銫作為材料的離子推進(jìn)火箭，運行速度可達(dá)到1.6X105km·h-1。一艘攜帶有500g銫和銣的離子推進(jìn)宇宙飛船，其航程是當(dāng)今使用固體或液體燃料的約150倍。

特種玻璃

含銣特種玻璃是當(dāng)前銣應(yīng)用的主要市場之一。碳酸銣常用作生產(chǎn)這些玻璃特種的添加劑，可降低玻璃導(dǎo)電率、增加玻璃穩(wěn)定性和使用壽命等。含銣特種玻璃已廣泛使用在光纖通訊和夜視裝置等方面。

電子

由于銣原子失去價電子非常容易，可見光的能量就足以使原子電離，受光電磁輻射作用下表面釋放自由電子，顯示出優(yōu)良的光電特性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及強烈的化學(xué)活性，使它們在眾多技術(shù)領(lǐng)域中有著非常獨特的用途。通常銣化合物和合金是制造光電池、光電發(fā)射管、原子鐘、電視攝像管和光電倍增管的重要材料，也是紅外技術(shù)的必需材料，如銻化銣、碲化銣、銣銫銻合金等。使用了銣碲表面的光電發(fā)射管常被安裝在不同電子探測和激活裝置內(nèi)在寬輻射光譜范圍內(nèi)仍具有高靈敏度。

銣銫銻涂層常用在光電倍增管陰極上，用于輻射探測設(shè)備、醫(yī)學(xué)影像設(shè)備和夜視設(shè)備等。利用這些光電管、光電池可以實現(xiàn)一系列自動控制。

碘化銣銀RbAg4I5是良好的電子導(dǎo)體，是已知離子型晶體中室溫電導(dǎo)率最高的。在環(huán)境溫度下，其電導(dǎo)率與稀硫酸相當(dāng)，可用作固體電池的電解質(zhì)，如薄膜電池。

醫(yī)學(xué)

氯化銣和其他幾種銣鹽用于DNA和RNA超速離心分離過程中的密度梯度介質(zhì)；放射性銣可用于血流放射性示蹤；碘化銣有時取代碘化鉀用于治療甲狀腺腫大；一些銣鹽可作為鎮(zhèn)靜劑、使用含砷藥物后的抗休克制劑和癲癇病治療等。

其他方面

銣及其化合物除上述應(yīng)用領(lǐng)域外，還具有下列一些典型應(yīng)用：銣及其與鉀、鈉、銫形成的合金可作為真空電子管中痕量氣體的吸氣劑和除去高真空系統(tǒng)中殘余氣體的除氣劑。銣作為化學(xué)示蹤劑，示蹤不同種類的生產(chǎn)物品。87Rb衰變成86Sr已廣泛應(yīng)用于鑒別巖石和礦物年代。

氯化銣用于鈉、銥、鈦、鋯和過氯酸鹽的分析；硝酸銣可作為分析試劑、氧化劑、環(huán)境控制分析中放射性物質(zhì)檢測等。氯化銣、碳酸銣?zhǔn)侵苽浣饘巽湣⑵渌滬}和同位素分離等的主要原料。

銣及其一些銣鹽還可作為化工中一些有機化學(xué)反應(yīng)的催化劑、陶瓷工業(yè)中的添加劑。金屬銣?zhǔn)侵迫∑渌呒冦滬}和銣單晶的基礎(chǔ)原料。

隨著國內(nèi)外高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，銣及其化合物的一些獨特特性已顯示出極大的應(yīng)用前景和重要的科學(xué)與商業(yè)價值，特別是在航天航空、能源和國防工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用需求有不斷增加之態(tài)勢，顯示了強大的生命力。

發(fā)達(dá)國家銣的應(yīng)用主要集中在高科技領(lǐng)域，有80%的銣用于開發(fā)高新技術(shù)，只有20%的銣用于傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。特別值得一提的是，隨著世界能源日趨緊缺，人們都在尋求新的能量轉(zhuǎn)換方式，以提高效率和節(jié)約燃料，減少環(huán)境污染。銣在新能量轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用顯示了光明的前景，并已引起世界能源界的注目。

行業(yè)分析

銣、銫在地殼中的含量分別為5.1X10-5-3.1×10-4和1.2X10-8-1X10-5，按元素豐度排列分別居16位和第40位。銣、銫資源主要賦存于花崗偉晶巖，鹵水和鉀鹽礦床中。人們主要從花崗偉晶巖礦床開發(fā)回收銣和銫，主要工業(yè)礦物是鋰云母和銫榴石。

我國豐富的銣、銫資源，其儲量名列前茅，且類型齊全，分布全國。我國銣資源主要賦存于鋰云母和鹽湖鹵水中，鋰云母中銣含量占全國銣資源儲量的55%，以江西宜春儲量最為豐富，是我國銣礦產(chǎn)品的主要來源。湖南、四川的鋰云母礦中也含有銣。青海、西藏的鹽湖鹵水中含有極為豐富的銣，是有待于開發(fā)的我國未來的銣資源。

與世界蘊藏的巨大銣資源儲量相比,銣及其化合物工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用市場，需要大力研究開發(fā)，并拓展銣及其化合物的應(yīng)用領(lǐng)域，這對推動銣資源的綜合利用具有重要經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。

隨著銣及其化合物需求的不斷擴大，其分離、提純技術(shù)得以不斷發(fā)展，從最早的分級結(jié)晶分離法、沉淀法，到離子交換法、溶劑萃取法等，銣及其化合物的產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，生產(chǎn)成本逐步降低。

銣及其化合物所具有的獨特特性，如輻射能頻率的高穩(wěn)定性，易離子化，優(yōu)良的光電特性和強烈化學(xué)活性等，已在國防工業(yè)、航天航空工業(yè)、生物工程、醫(yī)學(xué)及能源工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和市場需求，特別是在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用更具巨大潛力和想像力。