રૂબિડિયમ

રૂબિડિયમ : આવર્તક કોષ્ટકના પ્રથમ (અગાઉના IA) સમૂહમાં આવેલ આલ્કલી ધાતુઓ પૈકીનું એક રાસાયણિક તત્વ. સંજ્ઞા Rb. લેપિડોલાઇટના એક ગૌણ (minor) ઘટક તરીકે 1861માં આર. બુન્સેન અને જી. આર. કિર્છોફે આ તત્વ શોધ્યું હતું. 1860માં તેમણે સીઝિયમની શોધ કરી તે પછી થોડા મહિનાઓમાં જ આ તત્વ શોધેલું. આ અગાઉ સ્પેક્ટ્રૉસ્કોપ વડે આ બંને વૈજ્ઞાનિકોએ 1859માં આ બંને તત્વો અસ્તિત્વમાં હોવાનું જણાવેલું. તેમના વર્ણપટમાંની મુખ્ય રેખાઓના સંદર્ભમાં તત્વોનાં નામ આપવામાં આવ્યાં છે. દા.ત., લૅટિન rubidus, અત્યંત ઘેરો લાલ, caesius, આકાશી ભૂરો (sky blue). 1861માં જ બુન્સેને બંધ નળીમાં વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા રૂબિડિયમ અલગ પાડ્યું.

પ્રાપ્તિ : સોડિયમ અને પોટૅશિયમ કરતાં Rb ઓછી વિપુલતાવાળું (78 ppm, ભાગ પ્રતિ દસ લાખ ભાગે) છે અને હાલમાં જ જથ્થામાં મળતું થયું છે. લિથિયમ માટે લેપિડોલાઇટના પ્રક્રમણ દરમિયાન Rb એ આડપેદાશ રૂપે મળે છે.

પ્રાપ્તિસ્થાન : કુદરતમાં તે કાર્બન અને ક્લોરીન કરતાં થોડા ઓછા પ્રમાણમાં અને સ્ટ્રૉન્શિયમ કરતાં થોડા વધારે પ્રમાણમાં પ્રાપ્ત થાય છે. સમુદ્રના પાણીમાં  (0.2 ppm), અત્યંત અલ્પ પ્રમાણમાં દરિયાઈ વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના કોષોમાં પણ તે મળે છે. કુદરતમાં તે ક્રોમિયમ, ઝિંક, નિકલ, તાંબું અને લિથિયમ કરતાં ઘણા વધારે પ્રમાણમાં પ્રાપ્ય છે. લિથિયમ અને સીઝિયમની જેમ રૂબિડિયમ પણ સંકીર્ણ ક્ષાર સ્વરૂપે મળી આવે છે. સોડિયમ અને પોટૅશિયમની જેમ સાદા હેલાઇડ ક્ષાર તરીકે રૂબિડિયમ મળતું નથી. મોટેભાગે તે બીજી આલ્કલી ધાતુઓ સાથે મળી આવે છે. તેની મુખ્ય ખનિજ લેપિડોલાઇટ (lapidolite) છે. બીજી ખનિજો કાર્નેલાઇટ (carnallite) અને પોલ્યુસાઇટ (pollucite) છે. આ ખનિજો અમેરિકામાં કૅલિફૉર્નિયા, દક્ષિણ ડેકોટા અને ન્યૂમેક્સિકોમાં મળે છે. આ ઉપરાંત રોડેશિયામાં પણ વિપુલ પ્રમાણમાં લેપિડોલાઇટ ખનિજ મળી આવે છે. સંયોજન રૂપે Rbની વાર્ષિક પેદાશ 5 ટન જેટલી છે.

ધાત્વિક નિષ્કર્ષણ : રૂબિડિયમ ધાતુનું ઉત્પાદન વ્યાપારી ધોરણે થતું નથી. ખનિજની આલ્કલી કાર્બોનેટ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી મિશ્ર આલ્કલી કાર્બોનેટનું દ્રાવણ પ્રાપ્ત થાય છે. તેનું નિમગ્ન દહન બાષ્પિત્ર(submerged combustion evaporator)માં અલગીકરણ કરવાથી લિથિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ રૂપે અવક્ષિપ્ત થાય છે, જેને ગાળી લીધા બાદ ગાળણમાં પોટૅશિયમ, રૂબિડિયમ અને સીઝિયમના મિશ્ર કાર્બોનેટનું દ્રાવણ મળે છે. મિશ્ર કાર્બોનેટનું અલગીકરણ સંકીર્ણ ક્ષાર બનાવીને કરવામાં આવે છે. સંકીર્ણ ક્ષારની સ્થિરતા Cs > Rb > K > Na > Li એ ક્રમમાં હોય છે. રૂબિડિયમના અદ્રાવ્ય સંકીર્ણક્ષાર સ્ટેનિક ક્લોરાઇડ અથવા ઝિંક ફેરોસાઇનાઇડની પ્રક્રિયાથી સરળતાથી બને છે. મિશ્રણમાંથી સૌપ્રથમ અદ્રાવ્ય સીઝિયમના ક્ષારનું અવક્ષેપન થાય છે. જેનું ક્લોરાઇડમાં વિઘટન (decomposition) થવાથી SnCl₄ પાછો પ્રાપ્ત થાય છે. આ જ પ્રમાણે સોડિયમ ઝિંક ફેરોસાઇનાઇડ વડે પણ અલગીકરણ થઈ શકે છે. પહેલાં સિઝિયમનું અને ત્યારબાદ રૂબિડિયમનું અલગીકરણ થાય છે. અવક્ષિપ્ત ફેરોસાઇનાઇડને ગરમ કરી તેમાંથી કાર્બોનેટ મેળવાય છે. કાર્બોનેટ ક્ષારમાંથી ધાતુનું અલગીકરણ કરવા માટે તેનું ક્લોરાઇડ ક્ષારમાં રૂપાંતર કરીને ક્લોરાઇડના વિદ્યુત્-વિભાજનથી અથવા કાર્બોનેટ ક્ષારનું મૅગ્નેશિયમ અથવા કૅલ્શિયમ કાર્બાઇડ વડે રિડક્શન કરીને ધાતુ પ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે.

ગુણધર્મો : Rb પોચી, હલકી, ચાંદી જેવી સફેદ અને નીચું ગલનબિંદુ ધરાવતી સક્રિય ધાતુ છે. તેના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો સારણીમાં દર્શાવ્યા છે.

ઑક્સિજનની હાજરીમાં રૂબિડિયમ એટલી બધી સક્રિય ધાતુ છે કે શુદ્ધ ઑક્સિજનની હાજરીમાં તે તરત જ સળગી જાય છે. હવાની હાજરીમાં તે ધાત્વિક ચળકાટ ગુમાવીને સપાટી પર ઑક્સાઇડનું પાતળું પડ બનાવે છે. ઑક્સાઇડના પડમાં Rb₂O, Rb₂O₃ અને RbO₂નું મિશ્રણ હોય છે. તે ઓઝોનાઇડ (ozonide) બનાવી શકે છે. રૂબિડિયમ –100° સે. જેટલા નીચા તાપમાને પાણી અથવા બરફ સાથે ઉત્કટતાથી પ્રક્રિયા કરે છે. હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને અસ્થાયી હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. નાઇટ્રોજન સાથે રૂબિડિયમ ધાતુ પ્રક્રિયા કરતી નથી. ક્લોરીન અને બ્રોમીન સાથે તીવ્ર પ્રક્રિયા કરી જ્યોત સાથે સળગે છે. રૂબિડિયમ ધાત્વિક ઉદ્દીપકની હાજરીમાં પ્રવાહી એમોનિયા સાથે અને ઉદ્દીપકની ગેરહાજરીમાં એમોનિયા વાયુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને રૂબિડિયમ એમાઇડ RbNH₂ બનાવે છે અને હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે. કાર્બન મોનૉક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને રૂબિડિયમ કાર્બોનિલ RbCO બનાવે છે. સોડિયમ અને પોટૅશિયમનાં કાર્બધાત્વિક સંયોજનોની જેમ જ રૂબિડિયમનાં પણ કાર્બધાત્વિક સંયોજનો બને છે. પરંતુ તેના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ આ સંયોજનોની અલ્પ પ્રમાણમાં પ્રાપ્તિ અને ધાતુની ઊંચી કિંમતને લીધે થઈ શક્યો નથી. રૂબિડિયમ ગરમી અને વિદ્યુતની સુવાહક છે. તેના ક્ષારો લાલાશ પડતી જાંબલી જ્યોતથી બળે છે. ધાતુ અલ્પ પ્રમાણમાં વિકિરણધર્મિતા ધરાવે છે અને b કિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે. આ ગુણધર્મ તેના સક્રિય સમસ્થાનિક ₃₇Rb⁸⁷ને લીધે હોય છે, જે ₃₇Rb⁸⁶ સાથે લગભગ 27.2 % જેટલું હોય છે. ₃₇Rb⁸⁷નો અર્ધઆયુષ્ય સમય લગભગ 4.3 × 10¹⁰ વર્ષ છે. પ્રયોગશાળામાં રૂબિડિયમનાં બીજાં પંદર સમસ્થાનિકો બનાવી શકાયાં છે. (Rb⁷⁹થી Rb⁹⁵ સુધી). રૂબિડિયમ અત્યંત વિદ્યુત ધનાત્મક હોવાથી તે તરત જ ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવી ધનાયન બનાવે છે.

ઉપયોગો : રૂબિડિયમ અને તેના ક્ષારો મર્યાદિત ઉપયોગ ધરાવે છે. રૂબિડિયમ ધાતુનો ઉપયોગ શૂન્યાવકાશનળી (vacuum tube) અને પ્રકાશવિદ્યુતીય કોષો(photoelectric cells)ની રચનામાં થાય છે. તેનો આલ્કલી ધાતુઓ સાથેની મિશ્રધાતુનો ઉપયોગ શૂન્યાવકાશ નળીમાંથી હવાના અવશેષો દૂર કરવા માટે તથા રેડિયો વાલ્વમાં ઊંચા પ્રમાણમાં શૂન્યાવકાશ પ્રાપ્ત કરવા માટે થાય છે. વિનાઇલ એસિટિલીનમાંથી હાઇડ્રોજનીકરણથી બ્યૂટાડાઈન બનાવતી વખતે રૂબિડિયમ સંરસ વપરાય છે. સામાન્ય તાપમાને બહુલીકરણ (polymerization) કરવા માટે ઉદ્દીપક તરીકે રૂબિડિયમ ધાતુ વપરાય છે. ઉદ્દીપક પ્રોત્સાહક (promoter) તરીકે પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે.

સંયોજનો : રૂબિડિયમ અત્યંત વિદ્યુતધનાત્મક ગુણધર્મ ધરાવતી ધાતુ હોઈ તરત જ ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને +1 ઑક્સિડેશન સ્થિતિ ધરાવતા ક્ષારો બનાવે છે. તેનાં બધાં સંયોજનો જલદ્રાવ્ય હોય છે. તે સવર્ગ આંક 6 અને 8 ધરાવતા સંકીર્ણ ક્ષાર પણ બનાવે છે.

રૂબિડિયમ મુખ્યત્વે ચાર પ્રકારના ઑક્સાઇડ બનાવે છે. રૂબિડિયમ મોનૉક્સાઇડ Rb₂O, હવાના અપૂરતા પ્રમાણમાં રૂબિડિયમને ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવાથી અને વધારાની ધાતુનું શૂન્યાવકાશમાં નિસ્યંદન કરવાથી બને છે. હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને તે હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે.

Rb₂O + H₂ → RbOH + RbH

રૂબિડિયમ પેરૉક્સાઇડ Rb₂O₂ પીળા રંગનો હોય છે. તે રૂબિડિયમ ધાતુની ઑક્સિજન સાથેની સીધી પ્રક્રિયાથી અથવા તો એમોનિયામાં ઓગાળીને પ્રક્રિયા કરવાથી બને છે. પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને તે હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ બનાવે છે.

Rb₂O₂ + 2H₂O → 2RbOH + H₂O₂

રૂબિડિયમ ડાયૉક્સાઇડ ઘેરા તપખીરિયા રંગનો હોય છે. તે ઑક્સિજન અને ધાતુની સીધી પ્રક્રિયાથી બને છે. તે ભેજશોષક હોય છે અને પાણીની હાજરીમાં અત્યંત ઝડપથી તેનું વિઘટન થઈ હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ બને છે.

2RbO₂ + 2H₂O → 2RbOH + H₂O₂ + O₂

ગરમ કરતાં તે ઑક્સિજન વાયુ ગુમાવે છે.

રૂબિડિયમ ટ્રાયૉક્સાઇડ Rb₂O₃, રૂબિડિયમ ડાયૉક્સાઇડના અંશત: વિભાજનથી અથવા મોનૉક્સાઇડના ઑક્સિડેશનથી બને છે.

રૂબિડિયમના હેલાઇડ ક્ષારો ધાતુ અને હેલોજનની પ્રક્રિયાથી બને છે. રૂબિડિયમ ક્લોરાઇડ રંગવિહીન, સ્ફટિકમય, પાણીમાં દ્રાવ્ય પદાર્થ છે. તેનો ઉપયોગ ગુણદર્શક પૃથક્કરણમાં અને ભારે ધાતુઓના દ્વિક્લોરાઇડ બનાવવા થાય છે. રૂબિડિયમ બ્રોમાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય ઘન સ્ફટિક ધરાવતો પદાર્થ છે. રૂબિડિયમ આયોડાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય રંગવિહીન સ્ફટિક રૂપે મળે છે. રૂબિડિયમ આયોડાઇડ દવામાં વપરાય છે.

રૂબિડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અથવા કાર્બોનેટને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડમાં દ્રાવ્ય કરવાથી રૂબિડિયમ સલ્ફેટ Rb₂SO₄ બને છે. રૂબિડિયમ ઍલમ(ફટકડી)ના ઊકળતા દ્રાવણમાં બેરિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડનું ગરમ દ્રાવણ ઉમેરવાથી પણ રૂબિડિયમ સલ્ફેટ બને છે. અવક્ષિપ્ત થયેલા ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડને ગાળી લઈ ગાળણનું સ્ફટિકીકરણ કરવાથી રૂબિડિયમ સલ્ફેટના અવક્ષેપ મળે છે. રૂબિડિયમ સલ્ફેટ રંગવિહીન સ્ફટિકમય પાણીમાં દ્રાવ્ય પદાર્થ છે. તે ઍલ્યુમિનિયમ અને લોખંડ સાથે સરળતાથી દ્વિસલ્ફેટ (રૂબિડિયમ ઍલમ) બનાવે છે.

રૂબિડિયમ નાઇટ્રેટ RbNO₃, રૂબિડિયમ સલ્ફેટ અને બેરિયમ નાઇટ્રેટની પ્રક્રિયાથી મળે છે. રૂબિડિયમ ક્લોરાઇડને વધારે પ્રમાણમાં નાઇટ્રિક ઍસિડની હાજરીમાં ગરમ કરવાથી પણ રૂબિડિયમ નાઇટ્રેટ મળે છે. રૂબિડિયમ નાઇટ્રેટ પાણીમાં દ્રાવ્ય સ્ફટિકમય પદાર્થ છે.

રૂબિડિયમ કાર્બોનેટ (Rb₂CO₃) રૂબિડિયમ સલ્ફેટની બેરિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરી ગાળણને એમોનિયમ કાર્બોનેટ સાથે શુષ્ક થાય ત્યાં સુધી ગરમ કરીને બનાવી શકાય છે. રૂબિડિયમ કાર્બોનેટ રંગવિહીન, સ્ફટિકમય, ભેજશોષક પદાર્થ છે. તે પાણીમાં અત્યંત સરળતાથી ગરમી ઉત્પન્ન કરીને દ્રાવ્ય થાય છે.

વિશ્લેષણ : રૂબિડિયમના બાષ્પશીલ ક્ષારો લાલ રંગની જ્યોતથી બળે છે. બીજી આલ્કલી ધાતુઓ સાથે તેનું અલગીકરણ આયનવિનિમય પદ્ધતિથી થઈ શકે છે. રૂબિડિયમનું વિશ્લેષણ વર્ણપટના વિશ્લેષણથી અથવા ભારમાપક પૃથક્કરણથી સલ્ફેટ રૂપે કરવામાં આવે છે.

ચિત્રા સુરેન્દ્ર દેસાઈ