37. Rubidio

Kirchhoff y Bunsen. 

Comenzamos la cuarta fila de la Tabla Periódica (¡qué emoción!) y lo hacemos con un elemento poco común: El rubidio (Rb). El elemento de 37 protones y el cuarto metal alcalino que vemos en lo que llevamos de blog. Puedes leer los otros, para refrescar tu memoria y ver las similitudes: Litio, sodio y potasio. Son todos ellos elementos muy reactivos, por lo que no esperes que el rubidio sea muy diferente… Vamos a ver.

Efectivamente, el rubidio es muy reactivo e inestable. Tiene un único electrón (2,8,18,8,1) en la capa de Valencia que cederá gustosamente a todo el que se lo pida. Imaginarás, por lo tanto, que si a eso se le añade que no es un elemento especialmente abundante (aunque tampoco podemos decir que sea escaso. Para que te hagas una idea, hay casi tanto rubidio como zinc), lo lógico es que no lo descubriéramos hasta hace relativamente poco. Y efectivamente, pocas cosas escapan a la lógica, así que el rubidio fue descubierto en 1861. Su descubrimiento se lo debemos a la espectroscopia, que tantos regalos nos ha dado  gracias, por supuesto, a los dos máquinas que la desarrollaron: Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen. A Bunsen ya lo mencioné cuando hablé del arsénico. Kirchhoff y Bunsen se pusieron a calentar todo lo que pillaban y a medir las ondas de emisión de los materiales con los que trabajaban. Al rubidio lo llamaron así por rubidus, que en latín significa “rojo profundo” por los colores (las líneas) de emisión que lo describen. 

Llama del Rubidio.

La roca con la que descubrieron el elemento rojo profundo fue la lepidolita, un silicato similar a la mica que contiene potasio, aluminio y, por supuesto, silicio, pero donde el potasio es sustituido, en ocasiones, por otros elementos como el litio o el rubidio. Esa es la manera en la que se encuentra el rubidio en la naturaleza, mezclado con sus compañeros, los metales alcalinos, pero normalmente en mucha menos proporción. Si tuvieras en la mano una roca con alto contenido en potasio, seguramente habrá bastante rubidio en ella. En el caso de la lepidonita, de los 150 kg que tomaron Kirchhoff y Bunsen, solo unos 280 gramos eran rubidio.

Lepidonita. Minas Gerais, Brasil. 

Y como no podía ser de otra manera tras descubrir un nuevo elemento, el siguiente paso fue aislarlo y después empezar a investigar con él. No consiguieron aislarlo del todo, pero sí obtuvieron cloruro de rubidio (RbCl), con lo que pudieron identificar algunas de sus propiedades. Puede que la más curiosa sea que el rubidio funde a 39 grados, algo muy inusual para un metal.

Es difícil obtener rubidio en estado puro por lo reactivo que es. Reacciona con el oxígeno del aire oxidándose y formando óxido de rubidio (Rb2O) así que si quieres rubidio puro, tendrás que guardarlo en un frasquito sin aire con el que pueda reaccionar. Si lo sacas de ahí, hay que tener mucho cuidado, porque reaccionará con todo lo que se le acerque, y además, en algunos casos, violentamente. Con el agua genera una gran cantidad de hidrógeno… y el hidrógeno explota, así que mejor si lo tenemos más seco que un Gremlin bien educado.  

Rubidio puro

A la peligrosidad del rubidio debido a su reactividad hay que sumarle que además es radiactivo. Ojo, que cuando digo que es radiactivo, como con cualquier elemento, quiero decir que un porcentaje de sus átomos (isótopos) son radiactivos. Muchísimos elementos tienen isótopos radiactivos, pero en ocasiones el porcentaje es tan minúsculo que ni se tiene en cuenta… en el caso del rubidio, sí. (Ya conté algo parecido con el potasio). Existen dos isótopos principales del rubidio: El Rb-85 (48 neutrones) y el Rb-87 (50 neutrones). El rubidio-87 es radiactivo, es decir, es inestable y buscará la estabilidad a costa de soltar energía en forma de radiación (puedes darle un repaso a las entradas que en su día escribí sobre la radiación). El 28% del rubidio que hay en el mundo es Rb-87, es decir, radiactivo. Soltará radiación tras una media de, agárrate, cincuenta mil millones de años. Y aquí hace falta otra explicación. Claro, con una vida media tan alta, la radiactividad del Rb-87 deja de ser tan preocupante… Sí que en una muestra de millones y millones de átomos de Rb-87, es posible que veas alguno desintegrarse, pero no tantos como si tuviera una vida media mucho más baja. Existe, de hecho, un isótopo del rubidio mucho más inestable, el rubidio-82, cuya vida media es un par de minutos. (Se desintegra formando kriptón-82, por cierto). Si te encontrases junto a una cantidad decente de Rb-82, morirías sin remedio, pero nunca lo harás, porque no existe una cantidad decente de Rb-82.

Esquema de desintegración del Rb-87.

El uso que le damos hoy en día al rubidio tiene que ver con lo que acabo de explicar: su radiactividad. En realidad, el rubidio emite radiación con una frecuencia muy precisa. Tanto, que se pueden fabricar relojes atómicos con una precisión sin igual, a partir de átomos de rubidio-87. Si recuerdas cómo funcionaban los relojes antiguos, los de pared de toda la vida, era con un par de pesos que van bajando y hacen girar unas ruedecillas. Si quieres un reloj más preciso, están los de cuarzo, creados en la década de los 60. Constaban de un cristalito de cuarzo que vibraba, con una frecuencia dada, dependiendo de su tamaño. Mucho más precisos que éstos, son los atómicos, que casi siempre son de cesio, así que ya lo veremos cuando toque, pero lo comento porque, como digo, también pueden ser de rubidio.

Para el caso del Rb-82, éste se produce en laboratorios, y se hace porque al desintegrarse emite positrones (Un protón se convierte en un neutrón pero tiene que emitir en forma de radiación un positrón y un neutrino), convirtiéndose así, con un protón menos, en kriptón. El caso es que los positrones se utilizan para realizar tomografías por emisión de positrones (TEP). El rubidio sustituye al potasio en nuestro organismo y ciertas células cancerígenas absorben más potasio de lo normal, así que metiendo rubidio-82 en el cuerpo se puede observar, viendo con un scanner la radiación que emite, dónde están esas células enfermas. El rubidio-82 es malo, por supuesto, pero dura unos minutos en nuestro cuerpo. El rubidio normal (Rb-85 y Rb-87) no es tóxico y, de hecho, sustituye al potasio en algunas de sus funciones. En nuestro cuerpo hay unos 300 miligramos de rubidio. De ellos, unos 100 miligramos serían rubidio-87. Haciendo el cálculo, y teniendo en cuenta que unos 85 gramos de rubidio serían unos 6´022x10E23 átomos (Número de Avogadro) nos sale que 100 miligramos son 7x10E20 átomos. Ese enorme número de átomos dividido para 50.000.000.000 años dan unas 1´4x10E10 desintegraciones por año, lo que equivale a unas 440 desintegraciones por segundo. Dentro de tu cuerpo. Y no pasa nada.

El rubidio se utiliza también en algunos componentes electrónicos como las fotoresistencias, y también en algunas células solares, debido a lo fácil que se ioniza. También se utiliza para dar el color púrpura de los fuegos artíficiales y en laboratorios para los tubos de vacío, ya que acaba con el poco oxígeno restante.

Como curiosidad, el rubidio fue el primer elemento que se enfrió hasta convertirse en lo que se llama un condensado de Bosé-Einstein, un estado de la materia casi imposible, en el que los átomos se unen entre sí dejando de ser ellos mismos y formando un conglomerado de partículas que se dice es una singularidad. Esto lo lograron en 1995 tres hombres de la Universidad de Colorado: Eric Cornell, Carl Wieman y Wolfgang Ketterle. Lograron el premio Nóbel seis años más tarde por, según la academia sueca, “hacer que los átomos canten al unísono”. Lo consiguieron enfriando una pequeña muestra (tan solo 2000 átomos) de rubidio hasta 0´001 grados kelvin por encima del cero absoluto (-273´14ºC). Lo consiguieron utilizando láseres e imanes. Una proeza que bien valió su premio. 

Wieman, Ketterly y Cornell.