Le rubidium (Z = 37)

Le rubidium appartient à la famille des métaux alcalins. On lui connait 32 isotopesOn appelle isotopes des atomes ayant le même nombre de protons, mais qui différent par leur nombre de neutrons., mais seuls deux d'entre eux sont présents dans la nature : le rubidium 85 ⁸⁵Rb (72,2 %), seul isotope stable, et le rubidium 87 ⁸⁷Rb (27,8 %) radioactif (avec une période de 49 milliards d'années). On le trouve en petites quantités dans certains minéraux (pollucite, lépidotite, carnallite, triphylite), sa teneur moyenne (ou clarke) dans l'écorce terrestre étant de 79 g/tonne. Il est également présent à l'état de traces dans l'eau de mer (un peu moins de 0,2 mg/L) et dans les eaux minérales.

Origine du rubidium

Le rubidium est essentiellement produit par capture de neutrons, comme nombre d'éléments plus lourds que le fer, lors de l'explosion d'étoiles massives, selon un mécanisme appelé processus r, la lettre r signifiant qu'il s'agit d'un processus de capture rapide, nécessitant un flux de neutrons très élevé.

Un peu d'histoire

Le rubidium a été découvert en 1860 par les allemands Gustav Kirchhoff (physicien) et Robert Bunsen (chimiste).

Alors qu'ils effectuent l'analyse spectroscopiqueL'analyse spectroscopique d'une substance chimique inconnue consiste à chauffer cette dernière et à analyser les raies spectrales (rayonnements) qu'elle émet afin d'en déterminer la composition. de l'eau de Dürkheim (ville thermale allemande) afin d'en déterminer la composition, ils observent une multitude de raies spectrales inconnues, témoins de la présence de nouveaux éléments chimiques, qu'il nomment en fonction de la couleur desdites raies. C'est ainsi que l'un de ces éléments, caractérisé par de belles raies spectrales d'un rouge profond, sera appelé "rubidium" (du latin "rubeus" signifiant rougeâtre).
Un peu plus d'un siècle plus tard, en 1995 pour être précis, le tout premier condensat de Bose-EinsteinLorsqu'ils sont refroidis à une température ultra-basse (à l'aide de champs magnétiques et de lasers), certains gaz voient leurs atomes perdre leur individualité et adopter un comportement collectif. On appelle cela un condensat de Bose-Einstein, en référence à Albert Einstein qui, s'appuyant sur les travaux du physicien indien Satyendranath Bose, prédit en 1924 l'existence de cet état particulier de la matière. sera obtenu à partir d'atomes de rubidium refroidis à une température inférieure à 170 nanokelvins, soit très proche du zéro absolu (-273,15°C).

Propriétés du rubidium

Dans les CNTPLes CNTP ou conditions normales de température et de pression sont considérées de façon arbitraire comme étant les conditions d'expérimentation et de mesure en laboratoire, définies par une température de 0°C (273,15 K) et une pression de 1 atmosphère (soit 101 325 Pa ou 1,013 bars)., le rubidium pur se présente sous forme d'un métal mou d'aspect argenté, très léger (sa masse volumique n'est que de 1,53 g/cm³) dont la température de fusion n'est que de 39,3°C. Il peut d'ailleurs être maintenu dans l'état liquide à température ambiante grâce au phénomène de surfusionUne substance est en état de surfusion lorsqu'elle reste à l'état liquide alors que sa température descend en dessous de sa température de solidification. C'est parfois le cas de l'eau quand elle est très pure (elle ne doit pas contenir de poussières), mais il suffit alors d'une petite perturbation (comme un léger choc) pour qu'elle gèle instantanément., à l'instar du césium et du gallium.

Le rubidium appartient à la famille des métaux alcalins, par conséquent il réagit violemmment avec l'eau et s'enflamme au contact du dioxygène de l'air.
Les plantes ayant la capacité de l'absorber facilement, il est donc présent dans notre alimentation (en très faibles quantités), mais il ne semble pas qu'il joue de rôle particulier dans notre métabolisme. Légérement toxique en cas d'ingestion, le principal danger du rubidium réside dans le risque de brûlures thermiques qu'il peut occasionner lors d'une manipulation.

Production industrielle du rubidium

Le rubidium est principalement coproduit lors de l'exploitation de minerais contenant du césium ou du lithium. En 2022, les réserves connues sont estimées à 200 000 tonnes, détenues principalent par la Namibie, le Zimbabwe, le Canada, la Chine et l'Australie. Sa production est cependant faible : de l'ordre de 5 tonnes/an en 2022.

Quelques exemples d'utilisation du rubidium

- Le rubidium 82, radioactif (c'est un émetteur gamma), est utilisé en médecine en raison de sa propension à se concentrer sur les cellules cancéreuses, ce qui permet de localiser les tumeurs cérébrales. Il est également employé en imagerie médicale pour détecter les anomalies cardiaques.

- L’oxyde de rubidium (Rb₂O) et/ou le carbonate de rubidium (Rb₂CO₃) entrent dans la composition des verres trempés utilisés pour fabriquer les fibres optiques.

- Le rubidium est utilisé (avec le césium) dans certaines cellules photovoltaïques.

- Les horloges atomiques au rubidium, moins précises que celles au césium mais beaucoup moins chères, permettent de mesurer le temps avec une marge d'erreur de l'ordre d'une seconde tous les 600 ans.

Voilà pour l'essentiel...

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