Что такое ртуть и какими свойствами она обладает? Металл ртуть это


Ртуть и короткие интересные факты о ртути

Пожалуй, ртуть является одним из немногих химических элементов, обладающих массой интересных свойств, а также обширнейшей сферой применения за всю историю человечества. Вот лишь некоторые интересные факты об этом химическом элементе.

Прежде всего, ртуть — единственный металл и второе (наряду с бромом) вещество, которое при комнатной температуре пребывает в жидком состоянии. Твердым она становится только при температуре –39 градусов. А вот повышение ее до +356 градусов заставляет ртуть закипать и превращаться в ядовитый пар. Благодаря своей плотности она имеет большой удельный вес (см. статью Самые тяжелые металлы в мире). Так, 1 литр вещества весит более 13 килограммов.

Чугунное ядро плавает в ртути

В природе она может встречаться в чистом виде – вкраплениями небольших капель в других породах. Но чаще всего ртуть добывали, обжигая ртутный минерал киноварь. Также присутствие ртути можно обнаружить в сульфидных минералах, глинистых сланцах и др.

Благодаря своему цвету в античные времена этот металл даже отождествляли с живым серебром, о чем свидетельствует одно из её латинских названий: argentumvivum. И это немудрено, ведь находясь в своем естественном состоянии – жидком, она способна «бежать» быстрее воды.

Благодаря отличной электропроводимости ртуть широко применяется при изготовлении осветительных приборов и выключателей. А вот ртутные соли используются при изготовлении различных веществ, от антисептиков до взрывчатки.

Человечество использует ртуть вот уже более 3000 лет. Благодаря своей токсичности она активно применялась древними химиками для того чтобы извлечь из руды золото, серебро, платину и другие металлы. Такой способ под названием амальгация позже был забыт, к нему вернулись только в XVI столетии. Возможно, благодаря именно ему добыча золота и серебра колонизаторами Южной Америки в свое время достигла колоссальных размеров.

Особое место в использовании ртути в средневековье является применение ее в мистических ритуалах. Распыляемый красный порошок киновари, по мнению шаманов и магов, должен был отпугивать злых духов. Также применяли «живое серебро» для добывания золота алхимическим путем.

Но металлом ртуть стала только лишь в 1759 году, когда Михаил Ломоносов и Иосиф Браун смогли доказать этот факт.

Несмотря на свою токсичность, ртуть активно применяли лекари древности при лечении всевозможных заболеваний. На ее основе изготавливали медицинские препараты и снадобья для лечения различных кожных заболеваний. Она входила в состав мочегонных и слабительных препаратов, использовалась в стоматологии. А йоги древней Индии, согласно запискам Марко Поло, употребляли напиток на основе серы и ртути, который продлевал им жизнь и давал силы. Также известны случая изготовления китайскими знахарями «пилюлю бессмертия» на основе данного металла.

В медицинской практике известны случаи использования ртути и при лечении заворота кишок. По мнению врачей тех времен, благодаря своим физическим свойствам «жидкое серебро» должно было проходить через кишки, распрямляя их. Но указанный способ не прижился, так как он имел весьма плачевные результаты – пациенты погибали от разрыва кишечника.

Сегодня в медицине ртуть можно встретить только лишь в градусниках, измеряющих температуру тела. Но и в этой нише ее постепенно вытесняет электроника.

Но несмотря на приписываемые полезные свойства, ртуть обладает и разрушительными свойствами на человеческий организм. Так, по мнению ученых, жертвой ртутного «лечения» стал русский царь Иван Грозный. При эксгумации его останков современные специалисты установили, что государь русский умер в результате ртутной интоксикации, полученной им в ходе лечения сифилиса.

Губительным стало применение солей ртути и для средневековых мастеров по изготовлению шляп. Постепенное отравление парами ртути становилось причиной слабоумия, получившего название болезни сумасшедшего шляпника. Этот факт нашел отражение в «Алисе в стране чудес» Льюиса Кэрролла. Автор отлично изобразил этот недуг в образе Сумасшедшего Шляпника.

А вот употребление ртути с целью самоубийства как раз наоборот, не увенчивались успехом. Известны факты, когда люди выпивали ее или делали внутривенные ртутные инъекции. И все они остались живыми.

Применение ртути

В современном мире ртуть нашла широчайшее применение в электронике, где компоненты на ее основе используются во всевозможных лампах и прочей электротехнике, ее применяют в медицине для производства некоторых лекарств и в сельском хозяйстве при обработке семян. Ртуть применяют для производства краски, которой открашивают корабли. Дело в том, что на подводной части судна могут образовываться колонии бактерий и микроорганизмов, которые разрушают обшивку. Краска на основе ртути препятствует этому разрушительному воздействию. Также этот металл используют при переработке нефти для регулирования температуры процесса.

Но на этом ученые не останавливаются. Сегодня проводится большая работа по изучению полезных свойств данного металла с последующим его применением в механике и химической промышленности.

Ртуть: 7 коротких фактов

  1. Ртуть это единственный металл, который при нормальных условиях находится в жидком состоянии.
  2. Возможно изготовить сплавы ртути со всеми металлами, кроме железа и платины.
  3. Ртуть — очень тяжелый металл, т.к. обладает огромной плотностью. Например, 1 литр ртути имеет массу около 14 кг.
  4. Металлическая ртуть не так ядовита как принято считать. Наиболее опасны пары ртути и её растворимые соединения. Сама металлическая ртуть не всасывается в желудочно-кишечном тракте и выводится из организма.
  5. Ртуть нельзя перевозить в самолетах. Но не из-за её токсичности как может показаться на первый взгляд. Все дело в том, что ртуть, контактируя с алюминиевыми сплавами, делает их хрупкими. Поэтому, случайно разлив ртуть, можно повредить самолет.
  6. Способность ртути равномерно расширяться при нагреве нашла широкое применение в разного рода термометрах.
  7. Помните Сумасшедшего Шляпника из «Алисы в стране Чудес»? Так вот раньше такие «шляпники» существовали на самом деле. Все дело в том, что фетр, используемый для производства шляп, обрабатывали ртутными соединениями. Постепенно ртуть накапливалась в организме мастера, а одним из симптомов ртутного отравления является сильное расстройство рассудка, проще говоря шляпники часто в итоге сходили с ума.

www.alto-lab.ru

Ртуть. Описание, свойства, происхождение и применение металла

 Ртуть — минерал, природная металлическая ртуть. Переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Ртуть — один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент — бром). Иногда содержит примесь серебра и золота.

СТРУКТУРА

Сингония тригональная, гексагонально-скаленоэдрическая (ниже -39°С).

СВОЙСТВА

Цвет оловянно-белый. Блеск сильный металлический. Температура кипения 357 °C. Единственный жидкий минерал при обычной температуре. Затвердевает, приобретая кристаллическое состояние при −38°С. Плотность 13,55. На огне легко испаряется с образованием ядовитых паров. В древности вдыхание этих паров было единственным доступным средством лечения сифилиса (по принципу: если больной не умрёт, то поправится. Является диамагнетиком.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Ртуть — относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе — рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути — 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан — Айдаркен) Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).

В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке — Западно-Палянское и Тамватнейское.

Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) или металлотермическим методом. Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути — тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

ПРИМЕНЕНИЕ

Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.Парами ртути заполняют люминесцентные лампы, поскольку пары светятся в тлеющем разряде. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.Ртуть и сплавы на её основе используются в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении.Ртуть используется в датчиках положения.

Иодид ртути(I) используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения.Фульминат ртути(II) («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).Бромид ртути(I) применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.До середины 20 века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба).

Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.

Ртуть (англ. Mercury) — Hg

Молекулярный вес 200.59 г/моль
Происхождение названия от латинского алхимического названия этого элемента hydrargyrum (от др.-греч. ὕδωρ «вода» и ἄργυρος «серебро»)
IMA статус действителен, описан впервые до 1959 (до IMA)

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание) 1/A.02-10
Nickel-Strunz (10-ое издание) 1.AD.05
Dana (7-ое издание) 1.1.10.1
Dana (8-ое издание) 1.1.7.1
Hey’s CIM Ref 1.12

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минерала оловянный белый
Цвет черты не может быть взята
Прозрачность непрозрачный
Блеск металлический
Спайность нет
Твердость (шкала Мооса) не может быть измерена
Излом нет
Плотность (измеренная) 13.596 г/см3
Радиоактивность (GRapi) 0
Магнетизм диамагнетик

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Люминесценция в ультрафиолетовом излучении не флюоресцентный

КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Точечная группа 3m (3 2/m) — гексагональная-скаленоэдрическая
Пространственная группа R3m
Сингония тригональная
Параметры ячейки a = 3.463Å, c = 6.706Å
Морфология жидкие глобулы или сферы

Интересные статьи:

mineralpro.ru   04.08.2016  

mineralpro.ru

Что такое ртуть и какими свойствами она обладает?

Ртуть – это единственный из известных человеку металлов, который остается жидким при комнатной температуре. Внешне ртуть напоминает жидкое серебро; при попадании на плоскую поверхность капля ртути моментально рассыпается на сотни мельчайших шариков, которые словно отталкиваются друг от друга и разбегаются в разные стороны.Ртуть – очень редкий элемент. В целом в природе ртуть образуется в процессе окисления киновари и разложения образующегося сульфата; во время вулканических извержений; путем выделения из водных растворов. В земной коре ртуть рассеяна, а в результате осаждения из горячих подземных вод она образует ртутные руды.

На сегодняшний день известно 35 ртутьсодержащих минералов. Некоторое количество ртути содержится в морской воде, в сланцах и глинах.

Из истории вопроса

Уже за две тысячи лет до нашей эры в Древней Индии и Древнем Китае умели добывать самородную ртуть. Ртуть, содержащую киноварь уже тогда использовали в лечении и косметологии. В ходе экспериментов древних ученых нагретая киноварь оседала на металле в виде «жидкого серебра».Алхимики уделяли ртути огромное значение – считалось, что после того, как ртуть затвердевает, она может превращаться в золото. Впервые твердую ртуть удалось получить Ломоносову – он использовал для этого смесь снега и концентрированной азотной кислоты.

Где используют ртуть?

Ртуть незаменима при изготовлении различных метрологических приборов – барометров, термометров, манометров, полярографов, вакуумных насосов. Ртуть является важным элементом при производстве ртутных ламп, выпрямителей. Кроме того, этот металл активно применяют в химической промышленности и металлургии.

Ртуть – катализатор при различных реакциях, важный элемент при амальгамации других металлов. Ее применяют в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Именно ртутное покрытие позволяет выпускать зеркала, без которых нам не обойтись.

Основные свойства ртути

Это серебристый, тяжелый, жидкий металл, который при комнатной температуре испаряется. Чем выше температура воздуха, тем быстрее происходит испарение. Ртуть (химическая формула Hg) взаимодействует с серебром, золотом, цинком, смачивая их и образуя амальгамы. Ртуть кипит при температуре +357.25 С.По степени опасности относится к первому классу и является чрезвычайно мощным загрязнителем окружающей среды – воздуха, почвы, воды. Ртуть и ее соединения крайне токсичны и опасны для организма человека.

Опасность ртути

Попадая в организм через легкие, пары ртути вызывают острые и хронические отравления. Ртуть поражает органы дыхания, печень, центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, сердечно-сосудистую систему, прочие внутренние органы. Симптомы токсичного поражения проявляются через 8-24 часа.

У пострадавшего наблюдается слабость, апатия, эмоциональная неустойчивость, головокружение, головная боль. Ослабляется внимание и память, появляется потливость, боли при глотании, повышается температура, начинаются боли в желудке, тошнота, рвота, повышается температура, появляется тремор рук.

При серьезном отравлении не исключен летальный исход. В организм ртуть проникает чаще всего через легкие – человек вдыхает опасные пары, которые не имеют запаха.

Меры предосторожности и способы хранения

При работе с ртутью нужно использовать противогазы или фильтрующие респираторы. Если произошло ртутное загрязнение, проводятся меры по демеркуризации. Видимые количества металлической ртути устраняют с загрязненных поверхностей, после этого осуществляют химическую обработку при помощи химических реагентов.Ртуть, которую используют в промышленности, хранят в стальных баллонах емкостью не более 35 кг, в керамических или стеклянных баллонах емкостью 500 мл с толстыми стенами, металлической гофрированной пробкой с прокладкой из пластмассы. В каждом баллоне помещается 5 кг ртути.

В лабораториях ртуть хранят в запаянных стеклянных ампулах по 30-40 мл в каждой, которые, опускают в сварные стальные коробки. Ртуть нельзя хранить в открытой посуде, а также в бюксах, колбах и прочей химической посуде с тонкими стенками.

www.vseznaika.org

Ртуть — Википедия

Внешний вид простого вещества Свойства атома Название, символ, номер Атомная масса (молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации (первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления Уд. теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Параметры решётки Отношение c/a Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность Номер CAS Эмиссионный спектр
Ртуть / Hydrargyrum (Hg), 80
200,592(3)[1] а. е. м. (г/моль)
[Xe] 4f14 5d10 6s2
157 пм
149 пм
(+2e) 110 (+1e) 127 пм
2,00 (шкала Полинга)
Hg←Hg2+ 0,854 В
+2, +1
 1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ)
13,546 (20 °C) г/см³
234,32 K (-38,83 °C)[2]
629,88 K (356,73 °C)[2]
2,295 кДж/моль
58,5 кДж/моль
27,98[3] Дж/(K·моль)
14,81 см³/моль
ромбоэдрическая
ahex=3,464 сhex=6,708 Å
1,94
100,00 K
(300 K) 8,3 Вт/(м·К)
7439-97-6
80

Ртуть

4f145d106s2

Ртуть (Hg, от лат. Hydrargyrum) — элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка (побочной подгруппе II группы). Простое вещество ртуть — переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты, контаминант. Ртуть — один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент — бром).

История

Астрономический символ планеты Меркурий

Ртуть известна с древних времён. Нередко её находили в самородном виде (жидкие капли на горных породах), но чаще получали обжигом природной киновари. Древние греки и римляне использовали ртуть для очистки золота (амальгамирование), знали о токсичности самой ртути и её соединений, в частности сулемы. Много веков алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов и полагали, что если жидкой ртути возвратить твёрдость при помощи серы или мышьяка, то получится золото. Выделение ртути в чистом виде было описано шведским химиком Георгом Брандтом в 1735 году. Для представления элемента как у алхимиков, так и в настоящее время используется символ планеты Меркурий. Но принадлежность ртути к металлам была доказана только трудами Ломоносова и Брауна, которые в декабре 1759 года смогли заморозить ртуть и установить её металлические свойства в твёрдом состоянии: ковкость, электропроводность и др[4].

Происхождение названия

Русское название ртути происходит от праслав. *rьtǫtь, связанного с лит. rìsti «катиться»[5]. Символ Hg заимствован от латинского алхимического названия этого элемента hydrargyrum (от др.-греч. ὕδωρ «вода» и ἄργυρος «серебро»).

Видео по теме

Нахождение в природе

Ртуть — относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе — рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути — 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути — тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого оруденения не только ртутных, но и различных сульфидных месторождений, поэтому ореолы ртути обычно выявляются над всеми скрытыми сульфидными залежами и вдоль дорудных разрывных нарушений. Эта особенность, а также незначительное содержание ртути в породах, объясняются высокой упругостью паров ртути, возрастающей с увеличением температуры и определяющей высокую миграцию этого элемента в газовой фазе.

В обычных условиях киноварь и металлическая ртуть не растворимы в воде, но в присутствии некоторых веществ (Fe2(SO4)3, озон, пероксид водорода) растворимость в воде этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах щелочных металлов с образованием, например, комплекса HgS•nNa2S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроксидами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями[6].

В природе известно около 20 минералов ртути, но главное промышленное значение имеет киноварь HgS (86,2 % Hg). В редких случаях предметом добычи является самородная ртуть, метациннабарит HgS и блёклая руда — шватцит (до 17 % Hg). На единственном месторождении Гуитцуко (Мексика) главным рудным минералом является ливингстонит HgSb4S7. В зоне окисления ртутных месторождений образуются вторичные минералы ртути. К ним относятся, прежде всего, самородная ртуть, реже метациннабарит, отличающиеся от таких же первичных минералов большей чистотой состава. Относительно распространена каломель Hg2Cl2. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения — терлингуаит Hg2ClO, эглестонит Hg4Cl.

Месторождения

Ртуть считается редким металлом.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан — Айдаркен), Донбассе (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).

В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке — Западно-Палянское и Тамватнейское.

В окружающей среде

Содержание ртути в ледниках за 270 лет

До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на 1 кубический дециметр льда. Природные источники, такие, как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. Причиной появления остальной половины является деятельность человека. В ней основную долю составляют выбросы в результате сгорания угля (главным образом в тепловых электростанциях) — 65 %, добыча золота — 11 %, выплавка цветных металлов — 6,8 %, производство цемента — 6,4 %, утилизация мусора — 3 %, производство соды — 3 %, чугуна и стали — 1,4 %, ртути (в основном для батареек) — 1,1 %, остальное — 2 %.

Одно из тяжелейших загрязнений ртутью в истории случилось в японском городе Минамата в 1956 году, что привело к более чем трём тысячам жертв, которые либо умерли, либо сильно пострадали от болезни Минамата.

Изотопы

Природная ртуть состоит из смеси 7 стабильных изотопов: 196Hg (распространённость 0,155 %), 198Hg (10,04 %), 199Hg (16,94 %), 200Hg (23,14 %), 201Hg (13,17 %), 202Hg (29,74 %), 204Hg (6,82 %)[7]. Искусственным путём получены радиоактивные изотопы ртути с массовыми числами 171—210[8].

Получение

Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) или металлотермическим методом[источник не указан 1712 дней]:

HgS+O2⟶Hg+SO2↑{\displaystyle {\mathsf {HgS+O_{2}\longrightarrow Hg+SO_{2}\uparrow }}} HgS+Fe⟶FeS↓+Hg{\displaystyle {\mathsf {HgS+Fe\longrightarrow FeS\downarrow +Hg}}}

Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

На протяжении многих столетий в Европе основным и единственным месторождением ртути был Альмаден в Испании[источник не указан 1712 дней]. В Новое время с ним стала конкурировать Идрия во владениях Габсбургов (современная Словения). Там же появилась первая лечебница для поражённых отравлением парами ртути рудокопов. В 2012 г. ЮНЕСКО объявило промышленную инфраструктуру Альмадена и Идрии памятником Всемирного наследия человечества[9].

В надписях во дворце древнеперсидских царей Ахеменидов (VI—IV века до н. э.) в Сузах упоминается, что ртутную киноварь доставляли сюда с Зеравшанских гор и использовали в качестве краски[10].

Физические свойства

Металлическая ртуть Переливание ртути из сосуда в сосуд

Ртуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. Температура плавления составляет 234,32 K (-38,83 °C)[2], кипит при 629,88 K (356,73 °C)[2], критическая точка — 1750 K (1477 °C), 152 МПа (1500 атм). Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие и твёрдые сплавы — амальгамы. Стойкие к амальгамированию металлы: V, Fe, Mo, Cs, Nb, Ta, W, Co [11].

Плотность ртути при нормальных условиях — 13 546 кг/м3, при других температурах - в таблице[12]:

Температура в °С Плотность (ρ), 103 кг/м3 Температура в °С Плотность (ρ), 103 кг/м3
0 13,5950 50 13,4725
5 13,5827 55 13,4601
10 13,5704 60 13,4480
15 13,5580 65 13,4358
20 13,5457 70 13,4237
25 13,5335 75 13,4116
30 13,5212 80 13,3995
35 13,5090 90 13,3753
40 13,4967 100 13,3514
45 13,4845 300 12,875

Химические свойства

Характерные степени окисления

Степень окисления Оксид Гидроксид Характер Примечания
+1 Hg2O <Hg2(OH)2 или

Hg2O•h3O>*

Слабоосновный Склонность к диспропорционированию
+2 HgO <Hg(OH)2>** Очень слабое основание, иногда — амфотерный
*Гидроксид не получен, существуют только соответствующие соли. **Гидроксид существует только в очень разбавленных (<10−4моль/л) растворах.

Для ртути характерны две степени окисления: +1 и +2. В степени окисления +1 ртуть представляет собой двухъядерный катион Hg22+ со связью металл-металл. Ртуть — один из немногих металлов, способных формировать такие катионы, и у ртути они — самые устойчивые. В степени окисления +1 ртуть склонна к диспропорционированию. Оно протекает при нагревании:

Hg22+→Hg+Hg2+{\displaystyle {\mathsf {Hg_{2}^{2+}\rightarrow Hg+Hg^{2+}}}}

подщелачивании:

Hg22++2OH−→Hg+HgO+h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg_{2}^{2+}+2OH^{-}\rightarrow Hg+HgO+H_{2}O}}}

добавлении лигандов, стабилизирующих степень окисления ртути +2.

Из-за диспропорционирования и гидролиза гидроксид ртути (I) получить не удаётся.

На холоде ртуть +2 и металлическая ртуть, наоборот, сопропорционируют. Поэтому, в частности, при реакции нитрата ртути (II) со ртутью получается нитрат ртути (I):

Hg+Hg(NO3)2→Hg2(NO3)2{\displaystyle {\mathsf {Hg+Hg(NO_{3})_{2}\rightarrow Hg_{2}(NO_{3})_{2}}}}

В степени окисления +2 ртуть образует катионы Hg2+, которые очень легко гидролизуются. При этом гидроксид ртути Hg(OH)2 существует только в очень разбавленных (<10−4моль/л) растворах. В более концентрированных растворах он дегидратируется:

Hg2++2OH−→HgO+h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg^{2+}+2OH^{-}\rightarrow HgO+H_{2}O}}}

В очень концентрированной щёлочи оксид ртути частично растворяется с образованием гидроксокомплекса:

HgO+OH−+h3O→[Hg(OH)3]−{\displaystyle {\mathsf {HgO+OH^{-}+H_{2}O\rightarrow [Hg(OH)_{3}]^{-}}}}

Ртуть в степени окисления +2 образует уникально прочные комплексы со многими лигандами, причём как жёсткими, так и мягкими по теории ЖМКО. С йодом (-1), серой (-2) и углеродом она образует очень прочные ковалентные связи. По устойчивости связей металл-углерод ртути нет равных среди других металлов, поэтому получено огромное количество ртутьорганических соединений.

Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d10 — электронной оболочки, что приводит к возможности существования соединений ртути(IV), но они крайне малоустойчивы, поэтому эту степень окисления скорее можно отнести к курьёзной, чем к характерной. В частности, при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4 К получен HgF4[14][15]. Однако более новые исследования не подтвердили его существование[16].

Свойства металлической ртути

Ртуть — малоактивный металл. Она не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке[17] с образованием тетрахлорортутной кислоты:

3Hg+2HNO3+12HCl→3h3[HgCl4]+2NO↑+4h3O{\displaystyle {\mathsf {3Hg+2HNO_{3}+12HCl\rightarrow 3H_{2}[HgCl_{4}]+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}

и азотной кислоте:

Hg+4HNO3→Hg(NO3)2+2NO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg+4HNO_{3}\rightarrow Hg(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

Также с трудом растворяется в серной кислоте при нагревании, с образованием сульфата ртути:

Hg+2h3SO4→HgSO4+SO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg+2H_{2}SO_{4}\rightarrow HgSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат диртути Hg2(NO3)2.

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом:

2Hg+O2→300∘C2HgO{\displaystyle {\mathsf {2Hg+O_{2}{\xrightarrow {300^{\circ }C}}2HgO}}}

При этом образуется оксид ртути(II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ.

2HgO→>340∘C2Hg+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2HgO{\xrightarrow {>340^{\circ }C}}2Hg+O_{2}\uparrow }}}

Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути(II):

Hg+S→t∘CHgS{\displaystyle {\mathsf {Hg+S{\xrightarrow {t^{\circ }C}}HgS}}}

Ртуть также реагирует с галогенами (причём на холоде — медленно).

Ртуть можно окислить также щелочным раствором перманганата калия:

Hg+2KMnO4+3KOH→K[Hg(OH)3]+2K2MnO4{\displaystyle {\mathsf {Hg+2KMnO_{4}+3KOH\rightarrow K[Hg(OH)_{3}]+2K_{2}MnO_{4}}}}

и различными хлорсодержащими отбеливателями. Эти реакции используют для удаления металлической ртути.

Словенский город Идрия — крупнейший в Европе центр добычи ртути с XV века

Применение ртути и её соединений

Медицина

В связи с высокой токсичностью ртуть почти полностью вытеснена из медицинских препаратов. Её соединения (в частности, мертиолят) иногда используются в малых количествах как консервант для вакцин[18]. Сама ртуть сохраняется в ртутных медицинских термометрах (один медицинский термометр содержит до 2 г ртути).

Однако вплоть до 1970-х годов соединения ртути использовались в медицине очень активно[19]:

Известны случаи, когда при завороте кишок больному вливали в желудок стакан ртути. По мнению древних врачевателей, предлагавших такой метод лечения, ртуть благодаря своей тяжести и подвижности должна была пройти по кишечнику и под своим весом расправить его перекрутившиеся части[10].

Планета Меркурий (проявление ртути) в виде врача с лекарством. Миниатюра XV в.

Препараты ртути применяли с XVI в. (в СССР вплоть до 1963 года) для лечения сифилиса. Это было обусловлено тем, что бледная трепонема, вызывающая сифилис, обладает высокой чувствительностью к органическим и неорганическим соединениям, блокирующим сульфгидрильные группы тиоловых ферментов микроба — соединениям ртути, мышьяка, висмута и йода. Однако такое лечение было недостаточно эффективно и весьма токсично для организма больного, приводя к полному выпадению волос и высокому риску развития серьезных осложнений; причем возможности повышения дозы препаратов ртути или мышьяка при недостаточной противосифилитической активности стандартных доз ограничивались именно токсичностью для организма больного[20]. Также применялись методики общей меркуризации организма, при которой больной помещался в нагревающуюся емкость, куда подавались пары ртути. Данная методика, хотя и была относительно эффективна, но побочные эффекты и риск смертельного отравления ртутью привел к постепенному вытеснению ее из клинической практики.

Амальгаму серебра применяли в стоматологии в качестве материала зубных пломб до появления светоотверждаемых материалов.

Ртуть-203 (T1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии[источник не указан 1712 дней].

Техника

  • Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как (а) обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, (б) её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и (в) обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.
  • Парами ртути заполняют люминесцентные лампы, поскольку пары светятся в тлеющем разряде. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются для обеззараживания помещений. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
  • Ртутные электрические вентили (игнитроны) в мощных выпрямительных устройствах, электроприводах, электросварочных устройствах, тяговых и выпрямительных подстанциях и т. п.[21] со средней силой тока в сотни ампер и выпрямленным напряжением до 5 кВ.
  • Ртуть и сплавы на её основе используются в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении.
  • Ртуть используется в датчиках положения.
  • В некоторых химических источниках тока (например, ртутно-цинковых), в эталонных источниках напряжения (Нормальный элемент Вестона).
  • Ртуть также иногда применяется в качестве рабочего тела в тяжелонагруженных гидродинамических подшипниках[22].
  • Ртуть ранее входила в состав некоторых биоцидных красок для предотвращения обрастания корпуса судов в морской воде. Сейчас запрещается использовать такого типа покрытия.
  • Иодид ртути(I) используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения[23].
  • Фульминат ртути(II) («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
  • Бромид ртути(I) применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).
  • Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.
  • До середины XX века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба).
  • Низкое давление насыщенного пара определяет использование ртути в качестве вакуумного материала. Так, ртутные вакуумные насосы были основными источниками вакуума в XIX и начале XX веков.
  • Ранее ртуть использовали для золочения поверхностей методом амальгамирования, однако в настоящее время от этого метода отказались из-за токсичности ртути.
  • Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.

Металлургия

  • Металлическая ртуть применяется для получения целого ряда важнейших сплавов[каких?].
  • Ранее различные амальгамы металлов, особенно золота и серебра, широко использовались в ювелирном деле, в производстве зеркал.
  • Металлическая ртуть служит катодом для электролитического получения ряда активных металлов, хлора и щелочей. Сейчас вместо ртутных катодов используют электролиз с диафрагмой.
  • Ртуть используется для переработки вторичного алюминия (см. амальгамация)
  • Ртуть хорошо смачивает золото, поэтому ей обрабатывают золотоносные глины для выделения из них этого металла. Эта технология распространена, в частности, в Амазонии.

Химическая промышленность

  • Соли ртути использовали в качестве катализатора промышленного получения ацетальдегида из ацетилена (реакция Кучерова), однако в настоящее время ацетальдегид получают прямым каталитическим окислением этана или этена.
  • Реактив Несслера используется для количественного определения аммиака.
  • При производстве хлора и едких щелочей путем электролиза иногда применяется жидкий ртутный катод[24].

Сельское хозяйство

Высокотоксичные соединения ртути — каломель, сулему, мертиолят и другие — используют для протравливания семенного зерна и в качестве пестицидов.

Токсикология ртути

NFPA 704 для данного вещества (синее - опасность для здоровья, красное - огнеопасность, желтое - реакционноспособность)

Ртуть и все ее соединения ядовиты[25]. Воздействие ртути — даже в небольших количествах — может вызывать серьёзные проблемы со здоровьем и представляет угрозу для внутриутробного развития плода и развития ребёнка на ранних стадиях жизни. Ртуть может оказывать токсическое воздействие на нервную, пищеварительную и иммунную системы, а также на легкие, почки, кожу и глаза. ВОЗ рассматривает ртуть в качестве одного из десяти основных химических веществ или групп химических веществ, представляющих значительную проблему для общественного здравоохранения[26][27].

Наиболее ядовиты пары́ и растворимые соединения ртути. Сама металлическая ртуть менее опасна, однако она постепенно испаряется даже при комнатной температуре[28]. Пары могут вызвать тяжёлое отравление. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, киноварь, цианид ртути) поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании — дыхательные пути (а проникновение ртути в организм чаще происходит именно при вдыхании её паров, не имеющих запаха). По классу опасности ртуть относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимой в воде и токсичной метилртути, накапливающейся в рыбе. Ртуть — типичный представитель кумулятивных ядов.

Органические соединения ртути (диметилртуть и др.) в целом намного токсичнее, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.

Гигиеническое нормирование концентраций ртути

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами[источник не указан 367 дней]:

  • ПДК в населённых пунктах (среднесуточная) — 0,0003 мг/м³
  • ПДК в жилых помещениях (среднесуточная) — 0,0003 мг/м³
  • ПДК воздуха в рабочей зоне (макс. разовая) — 0,01 мг/м³
  • ПДК воздуха в рабочей зоне (среднесменная) — 0,005 мг/м³
  • ПДК сточных вод (для неорганических соединений в пересчёте на двухвалентную ртуть) — 0,005 мг/л
  • ПДК водных объектов хозяйственно-питьевого и культурного водопользования, в воде водоёмов — 0,0005 мг/л
  • ПДК рыбохозяйственных водоёмов — 0,00001 мг/л
  • ПДК морских водоёмов — 0,0001 мг/л

Демеркуризация

Очистка помещений и предметов от загрязнений металлической ртутью и источников ртутных паров называется демеркуризацией. В быту широко применяется демеркуризация с помощью серы и хлорного железа FeCl3.

Запрет использования содержащей ртуть продукции

С 2020 года международная конвенция, названная в честь массового отравления ртутью и подписанная многими странами, запретит производство, экспорт и импорт нескольких различных видов ртутьсодержащих продуктов, применяемых в быту, в том числе электрических батарей, электрических выключателей и реле, некоторых видов компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), люминесцентных ламп с холодным катодом или с внешним электродом, ртутных термометров и приборов измерения давления[29]. Конвенция вводит регулирование использования ртути и ограничивает ряд промышленных процессов и отраслей, в том числе горнодобывающую (особенно непромышленную добычу золота), производство цемента[29].

См. также

Примечания

  1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. ↑ 1 2 3 4 Mercury: physical properties (англ.). WebElements. Проверено 17 августа 2013.
  3. ↑ Химическая энциклопедия: в 5 т. / Под ред. Н. С. Зефирова. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 278. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  4. ↑ Первые шаги к открытию сверхпроводимости. К 250-летию открытия замерзания ртути
  5. ↑ Фасмер М. Этимологический словарь русского языка. — Прогресс. — М., 1964–1973. — Т. 3. — С. 509-510.
  6. ↑ Вольфсон Ф. И., Дружинин А. В. Главнейшие типы рудных месторождений. М., «Недра», 1975, 392 с.
  7. ↑ Juris Meija, Lu Yang, Ralph E. Sturgeon, Zoltán Mester. Certification of natural isotopic abundance inorganic mercury reference material NIMS-1 for absolute isotopic composition and atomic weight. — 2010. — Vol. 25. — P. 384–389. — DOI:10.1039/B926288A.
  8. ↑ G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O.. Bersillon (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
  9. ↑ Heritage of Mercury. Almadén and Idrija — UNESCO World Heritage Centre
  10. ↑ 1 2 Венецкий С.И. Серебряная вода // Рассказы о металлах.. — Москва, 1979. — С. 208-209. — 240 с. — 60 000 экз.
  11. ↑ Химическая энциклопедия / Редкол.: И. Л. Кнунянц и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
  12. ↑ H.L. Clever. Mercury in Liquids, Compressed Gases, Molten Salts and Other Elements IUPAC SDS Vol 29 - Density of Liquid Mercury (англ.). IUPAC SOLUBILITY DATA. NIST (1987). Проверено 29 сентября 2017.
  13. ↑ Рассчитано по данным, взятым из: Справочник химика, т. 3, М.-Л.: Химия, 1965.
  14. ↑ Получен фторид Hg(IV): Новости химии @ChemPort.Ru
  15. ↑ Xuefang Wang, Lester Andrews, Sebastian Riedel, Martin Kaupp. Mercury Is a Transition Metal: The First Experimental Evidence for HgF4 (англ.) // Angewandte Chemie International Edition. — 2007. — Vol. 46. — P. 8371-8375. — DOI:10.1002/anie.200703710.
  16. ↑ Is mercury a transition metal? Архивировано 12 октября 2016 года.
  17. ↑ Реми Г. Курс неорганической химии. т. 2. М., Мир, 1966
  18. ↑ Государственная фармакопея российской федерации / "Издательство «Научный центр экспертизы средств медицинского применения», 2008
  19. ↑ Закусов В. В. Фармакология. М., Медицина, 1966
  20. ↑ Ртуть (Hg) | Основные средства лечения сифилиса. www.medical-enc.ru. Проверено 18 февраля 2017.
  21. ↑ Ртуть // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  22. ↑ Приборостроение и автоматизация. Справочник. Изд. «Машиностроение» М. 1964
  23. ↑ Радиоактивные вещества: Полупроводниковые детекторы
  24. ↑ Катод ртутный - Справочник химика 21. chem21.info. Проверено 31 марта 2018.
  25. ↑ Мишин В.П., Рубцов А.Ф., Серебряков Л.А, Трахтенберг И.М., Цивильно М.А. Ртуть // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б.В. Петровский. — 3 изд. — Москва : Советская энциклопедия, 1984. — Т. 22. Растворители - Сахаров. — 544 с. — 150 800 экз.
  26. ↑ Информационный бюллетень ВОЗ N°361
  27. ↑ : Ha, E., et al., Current progress on understanding the impact of mercury on human health. Environ. Res. (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.envres.2016.06.042i
  28. ↑ Metallic Mercury - ToxFAQs / Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), CDC, США
  29. ↑ 1 2 Республика Беларусь подписала Минаматскую конвенцию о ртути, ООН (24.09.2014). Проверено 25 сентября 2014.
Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «trivia», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.

Ссылки

wikipedia.green

ртуть - это... Что такое ртуть?

РТУТЬ -и; ж. Химический элемент (Hg), жидкий тяжёлый металл серебристо-белого цвета (широко применяется в химии и электротехнике). Живой, как ртуть. (очень подвижный).

◊ Гремучая ртуть Взрывчатое вещество в виде белого или серого порошка.

РТУ́ТЬ (лат. Hydrargyrum), Hg (читается «гидраргирум»), химический элемент с атомным номером 80, атомная масса 200,59. Природная ртуть состоит из смеси семи стабильных нуклидов: 196Hg (содержание 0,146% по массе), 198Hg (10,02%), 199Hg (16,84%), 200Hg (23,13%), 201Hg (13,22%), 202Hg (29,80%) и 204Hg (6,85%). Радиус атома ртути 0,155 нм. Радиус иона Hg+ — 0,111 нм (координационное число 3), 0,133 нм (координационное число 6), иона Hg2+ — 0,083 нм (координационное число 2), 0,110 нм (координационное число 4), 0,116 нм (координационное число 6) или 0,128 нм (координационное число 8). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома ртути равны 10,438, 18,756 и 34,2 эВ. Расположена во IIВ группе, 6 периода периодической системы. Конфигурация внешнего и предвнешнего электронных слоев 5s2p6d106s 2. В соединениях проявляет степени окисления +1 и +2. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,9. История открытия Ртуть известна человечеству с древнейших времен. Обжиг киновари (см. КИНОВАРЬ) HgS, приводящий к получению жидкой ртути, использовали еще в 5 в. до н. э. в Междуречье (см. МЕСОПОТАМИЯ). Использование киновари и жидкой ртути описано в древних документах Китая, Ближнего Востока. Первое подробное описание получения ртути из киновари описано Теофрастом (см. ТЕОФРАСТ) около 300 лет до н. э. В древности ртуть использовали для добычи золота (см. ЗОЛОТО (химический элемент)) из золотых руд. Этот способ основан на ее способности растворять многие металлы, образуя жидкие или легкоплавкие амальгамы (см. АМАЛЬГАМА). При прокаливании амальгамы золота летучая ртуть испаряется, золото остается. Во второй половине 15 в в Мексике применяли амальгамирование для извлечения из руды серебра (см. СЕРЕБРО). Алхимики считали ртуть составной частью всех металлов, полагая, что изменением ее содержания можно осуществить превращение ртути в золото. Только в 20 в. физики установили, что в процессе ядерной реакции атомы ртути действительно превращаются в атомы золота. Но такой способ чрезвычайно дорог. Жидкая ртуть — очень подвижная жидкость. Алхимики называли ртуть «меркурием» по имени римского бога Меркурия, славившегося своей быстротой в перемещении. В английском, французском, испанском и итальянском языках для ртути используется название «mercury». Современное латинское название происходит от греческих слов «хюдор» — вода и «аргирос» — серебро, т. е. «жидкое серебро». Ртутные препараты использовали в медицине в средние века (ятрохимия (см. ЯТРОХИМИЯ)). Нахождение в природе Редкий рассеянный элемент. Содержание ртути в земной коре 7,0·10–6% по массе. В природе ртуть встречается в свободном состоянии. Образует более 30 минералов. Основной рудный минерал киноварь. Минералы ртути в виде изоморфных примесей встречаются в кварце, халцедоне, карбонатах, слюдах, свинцово-цинковых рудах. Желтая модификация HgO встречается в природе в виде минерала монтроидита. В обменных процессах литосферы, гидросферы, атмосферы участвует большое количество ртути. Содержание ртути в рудах от 0,05 до 6—7%. Получение Первоначально ртуть получали из киновари (см. КИНОВАРЬ), помещая ее куски в вязанки хвороста и обжигая киноварь в кострах. В настоящее время ртуть получают окислительно-восстановительным обжигом руд или концентратов при 700—800оС в печах кипящего слоя, трубчатых или муфельных. Условно процесс может быть выражен: HgS + O2 = Hg + SO2Выход ртути при таком способе составляет около 80%. Более эффективен способ получения ртути путем нагревания руды с Fe (см. ЖЕЛЕЗО) и CaO: HgS + Fe = Hg– + FeS, 4HgS + 4CaO = 4Hg– + 3CaS + CaSO4. Особо чистую ртуть получают электрохимическим рафинированием на ртутном электроде. При этом содержание примесей составляет от 1·10–6 до 1·10–7%. Физические и химические свойства Ртуть — серебристо-белый металл, в парах бесцветный. Единственный жидкий при комнатной температуре металл. Температура плавления –38,87°C, кипения 356,58°C. Плотность жидкой ртути при 20°C 13,5457 г/см3 , твердой ртути при –38,9°C — 14,193 г/см3. Твердая ртуть — бесцветные кристаллы октаэдрической формы, существующая в двух кристаллических модификациях. «Высокотемпературная» модификация обладает ромбоэдрической решеткой a-Hg, параметры ее элементарной ячейки (при 78 К) а= 0,29925 нм, угол b = 70,74о. Низкотемпературная модификация b-Hg обладает тетрагональной решеткой (ниже 79К). С использованием ртути голландский физик и химик Х.Камерлинг-Оннес (см. КАМЕРЛИНГ-ОННЕС Хейке) в 1911 впервые наблюдал явление сверхпроводимости (см. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ). Температура перехода a-Hg в сверхпроводящее состояние 4,153К, b-Hg — 3,949К. При более высоких температурах ртуть ведет себя как диамагнетик (см. ДИАМАГНЕТИК). Жидкая ртуть не смачивает стекло и практически не растворяется в воде (в 100 г воды при 25°C растворяется 6·10–6 г ртути). Стандартный электродный потенциал пары Hg2+2/Hg0 = +0.789 B, пары Hg2+/Hg0 = +0.854B, пары Hg2+/Hg2+2= +0.920B. В неокисляющих кислотах ртуть не растворяется с выделением водорода (см. ВОДОРОД). (см. КИСЛОРОД) Кислород (см. КИСЛОРОД) и сухой воздух при обычных условиях ртуть не окисляют. Влажный воздух и кислород при ультрафиолетовом облучении или электронной бомбардировке окисляют ртуть с поверхности с образованием оксидов. Ртуть окисляется кислородом воздуха при температуре выше 300°C, образуя оксид ртути HgO красного цвета: 2Hg + O2 = 2HgO. Выше 340°C этот оксид разлагается на простые вещества. При комнатной температуре ртуть окисляется озоном (см. ОЗОН). Ртуть не реагирует при нормальных условиях с молекулярным водородом, но с атомарным водородом образует газообразный гидрид HgH. Ртуть не взаимодействует с азотом, фосфором, мышьяком, углеродом, кремнием, бором, германием. С разбавленными кислотами ртуть не реагирует, но растворяется в царской водке (см. ЦАРСКАЯ ВОДКА) и в азотной кислоте. Причем, в случае с кислотой продукт реакции зависит от концентрации кислоты и соотношения ртути и кислоты. При избытке ртути, на холоду, протекает реакция: 6Hg + 8HNO3разбавл. = 3Hg2(NO3)2 + 2NO + 4h3O. При избытке кислоты: 3Hg + 8HNO3 = 3Hg(NO3)2 + 2NO + 4h3O. С галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) ртуть активно взаимодействует с образованием галогенидов (см. ГАЛОГЕНИДЫ). При реакциях ртути с серой (см. СЕРА), селеном (см. СЕЛЕН) и теллуром (см. ТЕЛЛУР) возникают халькогениды (см. ХАЛЬКОГЕНИДЫ) HgS, HgSe, HgTe. Эти халькогениды праrтически не растворимы в воде. Например, значение ПР HgS = 2·10–52. Сульфид ртути растворяется только в кипящей HCl, царской водке (при этом образуется комплекс [HgCl4]2–) и в концентрированных растворах сульфидов щелочных металлов: HgS + K2S = K2[HgS2]. Сплавы ртути с металлами называют амальгамами (см. АМАЛЬГАМА). Стойкие к амальгамированию металлы — железо (см. ЖЕЛЕЗО), ванадий (см. ВАНАДИЙ), молибден (см. МОЛИБДЕН), вольфрам (см. ВОЛЬФРАМ), ниобий (см. НИОБИЙ) и тантал (см. ТАНТАЛ (химический элемент)). Со многими металлами ртуть образует интерметаллические соединения меркуриды. Ртуть образует два оксида: оксид ртути(II) HgO и неустойчивый на свету и при нагревании оксид ртути(I) Hg2O (черные кристаллы). HgO образует две модификации — желтую и красную, отличающиеся размерами кристаллов. Красная модификация образуется при добавлении к раствору соли Hg2+ щелочи: Hg(NO3)2 + 2NaOH = HgOЇ + 2NaNO3 + h3O. Желтая форма химически более активна, при нагревании краснеет. Красная форма при нагревании чернеет, но приобретает прежний цвет при охлаждении. При добавлении щелочи к раствору соли ртути(I) образуется оксид ртути (I) Hg2O: Hg2(NO3)2 + 2NaOH = Hg2O + h3O + 2NaNO3. На свету Hg2O распадается на ртуть и HgO, давая осадок черного цвета. Для соединений ртути(II) характерно образование устойчивых комплексных соединений (см. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ): 2KI + HgI2 = K2[HgI4], 2KCN + Hg(CN)2 = K2[Hg(CN)4]. Соли ртути(I) содержат группировку Hg22+ со связью –Hg–Hg–. Получают эти соединения, восстанавливая соли ртути(II) ртутью: HgSO4 + Hg + 2NaCl = Hg2Cl2 + Na2SO4, HgCl2 + Hg = Hg2Cl2. В зависимости от условий, соединения ртути(I) могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства: Hg2Cl2 + Cl2 = 2HgCl2, Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg + SnCl4. (см. ПЕРОКСИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) Пероксид (см. ПЕРОКСИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) HgO2 — кристаллы; неустойчив, взрывается при нагревании и ударе. Применение Ртуть используют для изготовления катодов при электрохимическом получении едких щелочей и хлора, а также для полярографов, в диффузионных насосах, барометрах и манометрах; для определения чистоты фтора и его концентрации в газах. Парами ртути наполняют колбы газоразрядных ламп (ртутных и люминесцентных) и источников УФ излучения. Ртуть применяют при нанесении золотых покрытий и при добычи золота из руды. (см. РТУТИ ХЛОРИДЫ) Сулема (см. РТУТИ ХЛОРИДЫ) — важнейший антисептик, применяют при разбавлениях 1:1000. Оксид ртути (II), киноварь HgS применяются для лечения глазных и кожных и венерических заболеваний. Киноварь также используют для приготовления чернил и красок. В древности из киновари готовили румяна. Каломель (см. КАЛОМЕЛЬ) используется в ветеринарии в качестве слабительного средства. Физиологическое действие Ртуть и ее соединения высокотоксичны. Пары и соединения ртути накапливаясь в организме человека, сорбируются легкими, попадают в кровь, нарушают обмен веществ и поражают нервную систему. Признаки ртутного отравления проявляются уже при содержании ртути в концентрации 0.0002–0.0003 мг/л. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений. При работе с ртутью и ее соединениями следует предотвращать ее попадание в организм через дыхательные пути и кожу. Хранят в закрытых сосудах.

dic.academic.ru

Ртуть Википедия

Внешний вид простого вещества Свойства атома Название, символ, номер Атомная масса (молярная масса) Электронная конфигурация Радиус атома Химические свойства Ковалентный радиус Радиус иона Электроотрицательность Электродный потенциал Степени окисления Энергия ионизации (первый электрон) Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) Температура плавления Температура кипения Уд. теплота плавления Уд. теплота испарения Молярная теплоёмкость Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки Параметры решётки Отношение c/a Температура Дебая Прочие характеристики Теплопроводность Номер CAS Эмиссионный спектр
Ртуть / Hydrargyrum (Hg), 80
200,592(3)[1] а. е. м. (г/моль)
[Xe] 4f14 5d10 6s2
157 пм
149 пм
(+2e) 110 (+1e) 127 пм
2,00 (шкала Полинга)
Hg←Hg2+ 0,854 В
+2, +1
 1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ)
13,546 (20 °C) г/см³
234,32 K (-38,83 °C)[2]
629,88 K (356,73 °C)[2]
2,295 кДж/моль
58,5 кДж/моль
27,98[3] Дж/(K·моль)
14,81 см³/моль
ромбоэдрическая
ahex=3,464 сhex=6,708 Å
1,94
100,00 K
(300 K) 8,3 Вт/(м·К)
7439-97-6
80

Ртуть

4f145d106s2

Ртуть (Hg, от лат. Hydrargyrum) — элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка (побочной подгруппе II группы). Простое вещество ртуть — переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты, контаминант. Ртуть — один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент — бром).

История

Астрономический символ планеты Меркурий

Ртуть известна с древних времён. Нередко её находили в самородном виде (жидкие капли на горных породах), но чаще получали обжигом природной киновари. Древние греки и римляне использовали ртуть для очистки золота (амальгамирование), знали о токсичности самой ртути и её соединений, в частности сулемы. Много веков алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов и полагали, что если жидкой ртути возвратить твёрдость при помощи серы или мышьяка, то получится золото. Выделение ртути в чистом виде было описано шведским химиком Георгом Брандтом в 1735 году. Для представления элемента как у алхимиков, так и в настоящее время используется символ планеты Меркурий. Но принадлежность ртути к металлам была доказана только трудами Ломоносова и Брауна, которые в декабре 1759 года смогли заморозить ртуть и установить её металлические свойства в твёрдом состоянии: ковкость, электропроводность и др[4].

Происхождение названия

Русское название ртути происходит от праслав. *rьtǫtь, связанного с лит. rìsti «катиться»[5]. Символ Hg заимствован от латинского алхимического названия этого элемента hydrargyrum (от др.-греч. ὕδωρ «вода» и ἄργυρος «серебро»).

Нахождение в природе

Ртуть — относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе — рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути — 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути — тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого оруденения не только ртутных, но и различных сульфидных месторождений, поэтому ореолы ртути обычно выявляются над всеми скрытыми сульфидными залежами и вдоль дорудных разрывных нарушений. Эта особенность, а также незначительное содержание ртути в породах, объясняются высокой упругостью паров ртути, возрастающей с увеличением температуры и определяющей высокую миграцию этого элемента в газовой фазе.

В обычных условиях киноварь и металлическая ртуть не растворимы в воде, но в присутствии некоторых веществ (Fe2(SO4)3, озон, пероксид водорода) растворимость в воде этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах щелочных металлов с образованием, например, комплекса HgS•nNa2S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроксидами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями[6].

В природе известно около 20 минералов ртути, но главное промышленное значение имеет киноварь HgS (86,2 % Hg). В редких случаях предметом добычи является самородная ртуть, метациннабарит HgS и блёклая руда — шватцит (до 17 % Hg). На единственном месторождении Гуитцуко (Мексика) главным рудным минералом является ливингстонит HgSb4S7. В зоне окисления ртутных месторождений образуются вторичные минералы ртути. К ним относятся, прежде всего, самородная ртуть, реже метациннабарит, отличающиеся от таких же первичных минералов большей чистотой состава. Относительно распространена каломель Hg2Cl2. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения — терлингуаит Hg2ClO, эглестонит Hg4Cl.

Месторождения

Ртуть считается редким металлом.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан — Айдаркен), Донбассе (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).

В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке — Западно-Палянское и Тамватнейское.

В окружающей среде

Содержание ртути в ледниках за 270 лет

До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на 1 кубический дециметр льда. Природные источники, такие, как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. Причиной появления остальной половины является деятельность человека. В ней основную долю составляют выбросы в результате сгорания угля (главным образом в тепловых электростанциях) — 65 %, добыча золота — 11 %, выплавка цветных металлов — 6,8 %, производство цемента — 6,4 %, утилизация мусора — 3 %, производство соды — 3 %, чугуна и стали — 1,4 %, ртути (в основном для батареек) — 1,1 %, остальное — 2 %.

Одно из тяжелейших загрязнений ртутью в истории случилось в японском городе Минамата в 1956 году, что привело к более чем трём тысячам жертв, которые либо умерли, либо сильно пострадали от болезни Минамата.

Изотопы

Природная ртуть состоит из смеси 7 стабильных изотопов: 196Hg (распространённость 0,155 %), 198Hg (10,04 %), 199Hg (16,94 %), 200Hg (23,14 %), 201Hg (13,17 %), 202Hg (29,74 %), 204Hg (6,82 %)[7]. Искусственным путём получены радиоактивные изотопы ртути с массовыми числами 171—210[8].

Получение

Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) или металлотермическим методом[источник не указан 1728 дней]:

HgS+O2⟶Hg+SO2↑{\displaystyle {\mathsf {HgS+O_{2}\longrightarrow Hg+SO_{2}\uparrow }}} HgS+Fe⟶FeS↓+Hg{\displaystyle {\mathsf {HgS+Fe\longrightarrow FeS\downarrow +Hg}}}

Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

На протяжении многих столетий в Европе основным и единственным месторождением ртути был Альмаден в Испании[источник не указан 1728 дней]. В Новое время с ним стала конкурировать Идрия во владениях Габсбургов (современная Словения). Там же появилась первая лечебница для поражённых отравлением парами ртути рудокопов. В 2012 г. ЮНЕСКО объявило промышленную инфраструктуру Альмадена и Идрии памятником Всемирного наследия человечества[9].

В надписях во дворце древнеперсидских царей Ахеменидов (VI—IV века до н. э.) в Сузах упоминается, что ртутную киноварь доставляли сюда с Зеравшанских гор и использовали в качестве краски[10].

Физические свойства

Металлическая ртуть Переливание ртути из сосуда в сосуд

Ртуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. Температура плавления составляет 234,32 K (-38,83 °C)[2], кипит при 629,88 K (356,73 °C)[2], критическая точка — 1750 K (1477 °C), 152 МПа (1500 атм). Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие и твёрдые сплавы — амальгамы. Стойкие к амальгамированию металлы: V, Fe, Mo, Cs, Nb, Ta, W, Co [11].

Плотность ртути при нормальных условиях — 13 546 кг/м3, при других температурах - в таблице[12]:

Температура в °С Плотность (ρ), 103 кг/м3 Температура в °С Плотность (ρ), 103 кг/м3
0 13,5950 50 13,4725
5 13,5827 55 13,4601
10 13,5704 60 13,4480
15 13,5580 65 13,4358
20 13,5457 70 13,4237
25 13,5335 75 13,4116
30 13,5212 80 13,3995
35 13,5090 90 13,3753
40 13,4967 100 13,3514
45 13,4845 300 12,875

Химические свойства

Характерные степени окисления

Степень окисления Оксид Гидроксид Характер Примечания
+1 Hg2O <Hg2(OH)2 или

Hg2O•h3O>*

Слабоосновный Склонность к диспропорционированию
+2 HgO <Hg(OH)2>** Очень слабое основание, иногда — амфотерный
*Гидроксид не получен, существуют только соответствующие соли. **Гидроксид существует только в очень разбавленных (<10−4моль/л) растворах.

Для ртути характерны две степени окисления: +1 и +2. В степени окисления +1 ртуть представляет собой двухъядерный катион Hg22+ со связью металл-металл. Ртуть — один из немногих металлов, способных формировать такие катионы, и у ртути они — самые устойчивые. В степени окисления +1 ртуть склонна к диспропорционированию. Оно протекает при нагревании:

Hg22+→Hg+Hg2+{\displaystyle {\mathsf {Hg_{2}^{2+}\rightarrow Hg+Hg^{2+}}}}

подщелачивании:

Hg22++2OH−→Hg+HgO+h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg_{2}^{2+}+2OH^{-}\rightarrow Hg+HgO+H_{2}O}}}

добавлении лигандов, стабилизирующих степень окисления ртути +2.

Из-за диспропорционирования и гидролиза гидроксид ртути (I) получить не удаётся.

На холоде ртуть +2 и металлическая ртуть, наоборот, сопропорционируют. Поэтому, в частности, при реакции нитрата ртути (II) со ртутью получается нитрат ртути (I):

Hg+Hg(NO3)2→Hg2(NO3)2{\displaystyle {\mathsf {Hg+Hg(NO_{3})_{2}\rightarrow Hg_{2}(NO_{3})_{2}}}}

В степени окисления +2 ртуть образует катионы Hg2+, которые очень легко гидролизуются. При этом гидроксид ртути Hg(OH)2 существует только в очень разбавленных (<10−4моль/л) растворах. В более концентрированных растворах он дегидратируется:

Hg2++2OH−→HgO+h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg^{2+}+2OH^{-}\rightarrow HgO+H_{2}O}}}

В очень концентрированной щёлочи оксид ртути частично растворяется с образованием гидроксокомплекса:

HgO+OH−+h3O→[Hg(OH)3]−{\displaystyle {\mathsf {HgO+OH^{-}+H_{2}O\rightarrow [Hg(OH)_{3}]^{-}}}}

Ртуть в степени окисления +2 образует уникально прочные комплексы со многими лигандами, причём как жёсткими, так и мягкими по теории ЖМКО. С йодом (-1), серой (-2) и углеродом она образует очень прочные ковалентные связи. По устойчивости связей металл-углерод ртути нет равных среди других металлов, поэтому получено огромное количество ртутьорганических соединений.

Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d10 — электронной оболочки, что приводит к возможности существования соединений ртути(IV), но они крайне малоустойчивы, поэтому эту степень окисления скорее можно отнести к курьёзной, чем к характерной. В частности, при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4 К получен HgF4[14][15]. Однако более новые исследования не подтвердили его существование[16].

Свойства металлической ртути

Ртуть — малоактивный металл. Она не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке[17] с образованием тетрахлорортутной кислоты:

3Hg+2HNO3+12HCl→3h3[HgCl4]+2NO↑+4h3O{\displaystyle {\mathsf {3Hg+2HNO_{3}+12HCl\rightarrow 3H_{2}[HgCl_{4}]+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}

и азотной кислоте:

Hg+4HNO3→Hg(NO3)2+2NO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg+4HNO_{3}\rightarrow Hg(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

Также с трудом растворяется в серной кислоте при нагревании, с образованием сульфата ртути:

Hg+2h3SO4→HgSO4+SO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Hg+2H_{2}SO_{4}\rightarrow HgSO_{4}+SO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат диртути Hg2(NO3)2.

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом:

2Hg+O2→300∘C2HgO{\displaystyle {\mathsf {2Hg+O_{2}{\xrightarrow {300^{\circ }C}}2HgO}}}

При этом образуется оксид ртути(II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ.

2HgO→>340∘C2Hg+O2↑{\displaystyle {\mathsf {2HgO{\xrightarrow {>340^{\circ }C}}2Hg+O_{2}\uparrow }}}

Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути(II):

Hg+S→t∘CHgS{\displaystyle {\mathsf {Hg+S{\xrightarrow {t^{\circ }C}}HgS}}}

Ртуть также реагирует с галогенами (причём на холоде — медленно).

Ртуть можно окислить также щелочным раствором перманганата калия:

Hg+2KMnO4+3KOH→K[Hg(OH)3]+2K2MnO4{\displaystyle {\mathsf {Hg+2KMnO_{4}+3KOH\rightarrow K[Hg(OH)_{3}]+2K_{2}MnO_{4}}}}

и различными хлорсодержащими отбеливателями. Эти реакции используют для удаления металлической ртути.

Словенский город Идрия — крупнейший в Европе центр добычи ртути с XV века

Применение ртути и её соединений

Медицина

В связи с высокой токсичностью ртуть почти полностью вытеснена из медицинских препаратов. Её соединения (в частности, мертиолят) иногда используются в малых количествах как консервант для вакцин[18]. Сама ртуть сохраняется в ртутных медицинских термометрах (один медицинский термометр содержит до 2 г ртути).

Однако вплоть до 1970-х годов соединения ртути использовались в медицине очень активно[19]:

Известны случаи, когда при завороте кишок больному вливали в желудок стакан ртути. По мнению древних врачевателей, предлагавших такой метод лечения, ртуть благодаря своей тяжести и подвижности должна была пройти по кишечнику и под своим весом расправить его перекрутившиеся части[10].

Планета Меркурий (проявление ртути) в виде врача с лекарством. Миниатюра XV в.

Препараты ртути применяли с XVI в. (в СССР вплоть до 1963 года) для лечения сифилиса. Это было обусловлено тем, что бледная трепонема, вызывающая сифилис, обладает высокой чувствительностью к органическим и неорганическим соединениям, блокирующим сульфгидрильные группы тиоловых ферментов микроба — соединениям ртути, мышьяка, висмута и йода. Однако такое лечение было недостаточно эффективно и весьма токсично для организма больного, приводя к полному выпадению волос и высокому риску развития серьезных осложнений; причем возможности повышения дозы препаратов ртути или мышьяка при недостаточной противосифилитической активности стандартных доз ограничивались именно токсичностью для организма больного[20]. Также применялись методики общей меркуризации организма, при которой больной помещался в нагревающуюся емкость, куда подавались пары ртути. Данная методика, хотя и была относительно эффективна, но побочные эффекты и риск смертельного отравления ртутью привел к постепенному вытеснению ее из клинической практики.

Амальгаму серебра применяли в стоматологии в качестве материала зубных пломб до появления светоотверждаемых материалов.

Ртуть-203 (T1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии[источник не указан 1728 дней].

Техника

  • Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как (а) обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, (б) её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и (в) обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.
  • Парами ртути заполняют люминесцентные лампы, поскольку пары светятся в тлеющем разряде. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются для обеззараживания помещений. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
  • Ртутные электрические вентили (игнитроны) в мощных выпрямительных устройствах, электроприводах, электросварочных устройствах, тяговых и выпрямительных подстанциях и т. п.[21] со средней силой тока в сотни ампер и выпрямленным напряжением до 5 кВ.
  • Ртуть и сплавы на её основе используются в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении.
  • Ртуть используется в датчиках положения.
  • В некоторых химических источниках тока (например, ртутно-цинковых), в эталонных источниках напряжения (Нормальный элемент Вестона).
  • Ртуть также иногда применяется в качестве рабочего тела в тяжелонагруженных гидродинамических подшипниках[22].
  • Ртуть ранее входила в состав некоторых биоцидных красок для предотвращения обрастания корпуса судов в морской воде. Сейчас запрещается использовать такого типа покрытия.
  • Иодид ртути(I) используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения[23].
  • Фульминат ртути(II) («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
  • Бромид ртути(I) применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).
  • Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.
  • До середины XX века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба).
  • Низкое давление насыщенного пара определяет использование ртути в качестве вакуумного материала. Так, ртутные вакуумные насосы были основными источниками вакуума в XIX и начале XX веков.
  • Ранее ртуть использовали для золочения поверхностей методом амальгамирования, однако в настоящее время от этого метода отказались из-за токсичности ртути.
  • Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.

Металлургия

  • Металлическая ртуть применяется для получения целого ряда важнейших сплавов[каких?].
  • Ранее различные амальгамы металлов, особенно золота и серебра, широко использовались в ювелирном деле, в производстве зеркал.
  • Металлическая ртуть служит катодом для электролитического получения ряда активных металлов, хлора и щелочей. Сейчас вместо ртутных катодов используют электролиз с диафрагмой.
  • Ртуть используется для переработки вторичного алюминия (см. амальгамация)
  • Ртуть хорошо смачивает золото, поэтому ей обрабатывают золотоносные глины для выделения из них этого металла. Эта технология распространена, в частности, в Амазонии.

Химическая промышленность

  • Соли ртути использовали в качестве катализатора промышленного получения ацетальдегида из ацетилена (реакция Кучерова), однако в настоящее время ацетальдегид получают прямым каталитическим окислением этана или этена.
  • Реактив Несслера используется для количественного определения аммиака.
  • При производстве хлора и едких щелочей путем электролиза иногда применяется жидкий ртутный катод[24].

Сельское хозяйство

Высокотоксичные соединения ртути — каломель, сулему, мертиолят и другие — используют для протравливания семенного зерна и в качестве пестицидов.

Токсикология ртути

NFPA 704 для данного вещества (синее - опасность для здоровья, красное - огнеопасность, желтое - реакционноспособность)

Ртуть и все ее соединения ядовиты[25]. Воздействие ртути — даже в небольших количествах — может вызывать серьёзные проблемы со здоровьем и представляет угрозу для внутриутробного развития плода и развития ребёнка на ранних стадиях жизни. Ртуть может оказывать токсическое воздействие на нервную, пищеварительную и иммунную системы, а также на легкие, почки, кожу и глаза. ВОЗ рассматривает ртуть в качестве одного из десяти основных химических веществ или групп химических веществ, представляющих значительную проблему для общественного здравоохранения[26][27].

Наиболее ядовиты пары́ и растворимые соединения ртути. Сама металлическая ртуть менее опасна, однако она постепенно испаряется даже при комнатной температуре[28]. Пары могут вызвать тяжёлое отравление. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, киноварь, цианид ртути) поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании — дыхательные пути (а проникновение ртути в организм чаще происходит именно при вдыхании её паров, не имеющих запаха). По классу опасности ртуть относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимой в воде и токсичной метилртути, накапливающейся в рыбе. Ртуть — типичный представитель кумулятивных ядов.

Органические соединения ртути (диметилртуть и др.) в целом намного токсичнее, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.

Гигиеническое нормирование концентраций ртути

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами[источник не указан 383 дня]:

  • ПДК в населённых пунктах (среднесуточная) — 0,0003 мг/м³
  • ПДК в жилых помещениях (среднесуточная) — 0,0003 мг/м³
  • ПДК воздуха в рабочей зоне (макс. разовая) — 0,01 мг/м³
  • ПДК воздуха в рабочей зоне (среднесменная) — 0,005 мг/м³
  • ПДК сточных вод (для неорганических соединений в пересчёте на двухвалентную ртуть) — 0,005 мг/л
  • ПДК водных объектов хозяйственно-питьевого и культурного водопользования, в воде водоёмов — 0,0005 мг/л
  • ПДК рыбохозяйственных водоёмов — 0,00001 мг/л
  • ПДК морских водоёмов — 0,0001 мг/л

Демеркуризация

Очистка помещений и предметов от загрязнений металлической ртутью и источников ртутных паров называется демеркуризацией. В быту широко применяется демеркуризация с помощью серы и хлорного железа FeCl3.

Запрет использования содержащей ртуть продукции

С 2020 года международная конвенция, названная в честь массового отравления ртутью и подписанная многими странами, запретит производство, экспорт и импорт нескольких различных видов ртутьсодержащих продуктов, применяемых в быту, в том числе электрических батарей, электрических выключателей и реле, некоторых видов компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), люминесцентных ламп с холодным катодом или с внешним электродом, ртутных термометров и приборов измерения давления[29]. Конвенция вводит регулирование использования ртути и ограничивает ряд промышленных процессов и отраслей, в том числе горнодобывающую (особенно непромышленную добычу золота), производство цемента[29].

См. также

Примечания

  1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  2. ↑ 1 2 3 4 Mercury: physical properties (англ.). WebElements. Проверено 17 августа 2013.
  3. ↑ Химическая энциклопедия: в 5 т. / Под ред. Н. С. Зефирова. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 278. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
  4. ↑ Первые шаги к открытию сверхпроводимости. К 250-летию открытия замерзания ртути
  5. ↑ Фасмер М. Этимологический словарь русского языка. — Прогресс. — М., 1964–1973. — Т. 3. — С. 509-510.
  6. ↑ Вольфсон Ф. И., Дружинин А. В. Главнейшие типы рудных месторождений. М., «Недра», 1975, 392 с.
  7. ↑ Juris Meija, Lu Yang, Ralph E. Sturgeon, Zoltán Mester. Certification of natural isotopic abundance inorganic mercury reference material NIMS-1 for absolute isotopic composition and atomic weight. — 2010. — Vol. 25. — P. 384–389. — DOI:10.1039/B926288A.
  8. ↑ G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O.. Bersillon (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: 2003NuPhA.729....3A.
  9. ↑ Heritage of Mercury. Almadén and Idrija — UNESCO World Heritage Centre
  10. ↑ 1 2 Венецкий С.И. Серебряная вода // Рассказы о металлах.. — Москва, 1979. — С. 208-209. — 240 с. — 60 000 экз.
  11. ↑ Химическая энциклопедия / Редкол.: И. Л. Кнунянц и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.
  12. ↑ H.L. Clever. Mercury in Liquids, Compressed Gases, Molten Salts and Other Elements IUPAC SDS Vol 29 - Density of Liquid Mercury (англ.). IUPAC SOLUBILITY DATA. NIST (1987). Проверено 29 сентября 2017.
  13. ↑ Рассчитано по данным, взятым из: Справочник химика, т. 3, М.-Л.: Химия, 1965.
  14. ↑ Получен фторид Hg(IV): Новости химии @ChemPort.Ru
  15. ↑ Xuefang Wang, Lester Andrews, Sebastian Riedel, Martin Kaupp. Mercury Is a Transition Metal: The First Experimental Evidence for HgF4 (англ.) // Angewandte Chemie International Edition. — 2007. — Vol. 46. — P. 8371-8375. — DOI:10.1002/anie.200703710.
  16. ↑ Is mercury a transition metal? Архивировано 12 октября 2016 года.
  17. ↑ Реми Г. Курс неорганической химии. т. 2. М., Мир, 1966
  18. ↑ Государственная фармакопея российской федерации / "Издательство «Научный центр экспертизы средств медицинского применения», 2008
  19. ↑ Закусов В. В. Фармакология. М., Медицина, 1966
  20. ↑ Ртуть (Hg) | Основные средства лечения сифилиса. www.medical-enc.ru. Проверено 18 февраля 2017.
  21. ↑ Ртуть // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  22. ↑ Приборостроение и автоматизация. Справочник. Изд. «Машиностроение» М. 1964
  23. ↑ Радиоактивные вещества: Полупроводниковые детекторы
  24. ↑ Катод ртутный - Справочник химика 21. chem21.info. Проверено 31 марта 2018.
  25. ↑ Мишин В.П., Рубцов А.Ф., Серебряков Л.А, Трахтенберг И.М., Цивильно М.А. Ртуть // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б.В. Петровский. — 3 изд. — Москва : Советская энциклопедия, 1984. — Т. 22. Растворители - Сахаров. — 544 с. — 150 800 экз.
  26. ↑ Информационный бюллетень ВОЗ N°361
  27. ↑ : Ha, E., et al., Current progress on understanding the impact of mercury on human health. Environ. Res. (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.envres.2016.06.042i
  28. ↑ Metallic Mercury - ToxFAQs / Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), CDC, США
  29. ↑ 1 2 Республика Беларусь подписала Минаматскую конвенцию о ртути, ООН (24.09.2014). Проверено 25 сентября 2014.
Ошибка в сносках?: Тег <ref> с именем «trivia», определённый в <references>, не используется в предшествующем тексте.

Ссылки

wikiredia.ru

Температура плавления ртути и другие свойства этого удивительного металла

Ртуть имеет уникальные свойства, позволяющие использовать ее в различных целях. При этом необходимо учитывать, что она смертельно опасна для организма человека, так как является чрезвычайно ядовитым металлом.

Ртуть – это элемент под 80-м номером периодической таблицы Д. И. Менделеева. Ртуть является переходным металлом, единственным, который при нормальных условиях находится в жидком агрегатном состоянии. Общая характеристика ртути складывается из ее химических и физических свойств.

Физические свойства

Металл имеет серебристо-белый цвет. Он обладает свойствами диамагнетика, так как может создавать с другими металлами как твердые, так и жидкие сплавы – амальгамы. В амальгамах металлы ведут себя уже не так активно, как в свободном состоянии. Какова температура плавления ртути? Отрицательная -38,83 °C. Начинает испаряться при комнатной температуре в +18 °C, а кипит при 356,73 °C.

Магнитные свойства ртути характеризуются так — она диамагнитна. Собрать ее обычным магнитом не получится.

Химические свойства

Этот элемент является малоактивным жидким металлом и наподобие благородных металлов устойчива в сухом воздухе. Он взаимодействует с солями, кислотами и неметаллами и имеет две степени окисления +1 и +2. С водой, неокисляющими кислотами и щелочами ртуть не взаимодействует. С кислородом вступает в химическую реакцию только при нагревании выше 300 °С, образуя при этом оксид ртути.

Применение ртути в промышленности и в быту

Чаще всего ртуть применяют для получения хлора и каустической соды.

Ртуть применяется для изготовления различных научных приборов: термометров, полярографов, барометров, вакуумных насосов, манометров (служат для измерения уровня давления газов и жидкостей). Сегодня в большинстве электрохимических производств широко используются ртутные выпрямители электрического тока.

В медицине повсеместно применяются так называемые ртутно-кварцевые лампы, которые служат для облучения ультрафиолетовыми лучами, всем известны градусники для измерения температуры тела. Используют этот металл и в качестве дезинфицирующего средства. Благодаря уникальному свойству вещества растворять другие металлы (кроме железа, марганца, никеля, кобальта, титана, вольфрама, тантала, кремния, рения и ряда других), образуя амальгамы, можно использовать его для размягчения кадмия, олова и серебра, которые нашли применение в изготовлении зубных пломб.

Для производства низкотемпературных термометров применяют амальгаму таллия, которая затвердевает при -60 °C.

Научились использовать такое свойство ртути, как испарение при комнатной температуре, например, в нефтеперерабатывающей промышленности для очистки нефти (ртутные пары помогают регулировать температуру процессов нефтепереработки).

Сульфат ртути используют в химической промышленности в качестве катализатора, для того чтобы получить уксусный альдегид из ацетилена.

Даже при изготовлении фетра применяют соли ртути, а еще для дубления кожи, в качестве катализатора во время органического синтеза.

В сельском хозяйстве для травления семян применяют производную ртути — сулему HgCl2 (сильный яд).

Во время астрономических наблюдений используют такие приборы, как ртутные горизонты, внутри которых расположен сосуд с ртутью, что позволяет эксплуатировать их горизонтальную поверхность в качестве зеркала.

Применение ртути в прошлом

В прошлые века ртуть не считалась опасным металлом, поэтому ее широко применяли в качестве эликсира от многих недугов. Древние греки и персы использовали ртуть в качестве мази.

Во ІІ веке китайские алхимики ценили ртуть за способность увеличивать продолжительность жизни и повышать жизненную силу. Печально известным примером употребления ртути служит смерть китайского императора Цинь Шихуанди. Он умер после того, как принял ртутную таблетку, утверждая, что она сделает его бессмертным.

Еще за много веков до нашей эры ртуть и ее минерал киноварь широко применяли в Древнем Египте. Она там была известна в третьем тысячелетии до н. э., а в Древней Индии – за две тысячи лет до н. э. В Древнем Риме этот металл также применялся, о чем можно узнать благодаря «Естественной истории», написанной Плинием Старшим.

В Средневековье ртуть пользовалась особой славой, так как алхимики пытались получить с ее помощью золото и считали ее прародительницей всех других металлов. Зимой 1759 года ртуть впервые заморозили до твердого состояния петербургские академики М. Ломоносов и А. Браун.

С эпохи Возрождения и до начала ХХ века ртуть использовали в основном для лечения заболеваний, которые могут передаваться половым путем, например сифилиса. После такого лечения многие из пациентов умирали.

Опасность ртути для человека

Ртуть опасна в первую очередь тем, что она очень токсична. Обладает наивысшей степенью опасности. Проникает в организм человека путем вдыхания ее паров, которые не имеют запаха. Ртуть токсична даже в малых концентрациях, плохо влияет на пищеварительную, нервную, иммунную системы, почки, легкие, глаза и кожу.

При этом повышается риск атеросклероза, гипертонии и туберкулёза.

Различают лёгкие, острые и хронические отравления ртутью. К лёгким относится пищеварительное отравление, а к острым причисляется отравление на предприятиях после аварии или вследствие несоблюдения техники безопасности.

Острое отравление этим опасным металлом может привести к летальному исходу. При отсутствии лечения нарушаются функции центральной нервной системы, снижается умственная активность, возникают судороги и истощение. Далее следуют облысение, полный паралич и утрата зрения.

greenologia.ru