Является ли ртуть металлом

Обновлено: 02.07.2024

Hg, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжёлый металл, жидкий при комнатной температуре. В природе Р. представлена семью стабильными изотопами с массовыми числами: 196 (0,2%), 198 (10,0%), 199 (16,8%), 200 (23,1%), 201 (13,2%), 202 (29,8%), 204 (6,9%).

Историческая справка. Самородная Р. была известна за 2000 лет до н. э. народам Древней Индии и Древнего Китая. Ими же, а также греками и римлянами применялась Киноварь (природная HgS) как краска, лекарственное и косметическое средство. Греческий врач Диоскорид (1 в. н. э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил Р. в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydrárgyros (от греч. hýdor — вода и árgyros — серебро), т. е. жидким серебром, откуда произошли латинские названия hydrargyrum, а также argentum vivum — живое серебро. Последнее сохранилось в названиях P. quicksilver (англ.) и Quecksilber (нем.). Происхождение русского названия Р. не установлено. Алхимики считали Р. главной составной частью всех металлов. «Фиксация» Р. (переход в твёрдое состояние) признавалась первым условием её превращения в золото. Твёрдую Р. впервые получили в декабре 1759 петербургские академик И. А. Браун и М. В. Ломоносов. Учёным удалось заморозить Р. в смеси из снега и концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая Р. оказалась ковкой, как свинец. Известие о «фиксации» Р. произвело сенсацию в учёном мире того времени; оно явилось одним из наиболее убедительных доказательств того, что Р. — такой же металл, как и все прочие.

Распространение Р. в природе. Р. принадлежит к числу весьма редких элементов, её среднее содержание в земной коре (кларк) близко к 4,5․10 -6 % по массе. Приблизительно в таких количествах она содержится в изверженных горных породах. Важную роль в геохимии Р. играет её миграция в газообразном состоянии и в водных растворах. В земной коре Р. преимущественно рассеяна; осаждается из горячих подземных вод, образуя Ртутные руды (содержание Р. в них составляет несколько процентов). Известно 35 ртутных минералов; главнейший из них — киноварь HgS.

В биосфере Р. в основном рассеивается и лишь в незначительных количествах сорбируется глинами и илами (в глинах и сланцах в среднем 4․10 -5 %). В морской воде содержится 3․10 -9 % Р.

Самородная Р., встречающаяся в природе, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего, при вулканических извержениях (редко), гидротермальным путём (выделяется из водных растворов).

Физические и химические свойства Р. — единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Твёрдая Р. кристаллизуется в ромбические сингонии, а = 3,463 Å, с = 6,706 Å; плотность твёрдой Р. 14,193 г/см 3 (—38,9 °С), жидкой 13,52 г/см 3 (20 °С), атомный радиус 1,57 Å, ионный радиус Hg 2+ 1,10 Å; t_пл — 38,89 °С; t_kип 357,25 °С; удельная теплоемкость при 0 °С 0,139 кдж/(кг ․К) [0,03336 кал/(г․°С)]; при 200 °С 0,133 кдж/(кг․К)[0,0319 кал/(г ․°С)]; температурный коэффициент линейного расширения 1,826․10 -4 (0—100 °С); теплопроводность 8,247вт/(м․К) [0,0197 кал/(см․сек․°C) (при 20°C); удельное электросопротивление при 0°С 94,07․10 -8 ом․м (94,07․10 -6 ом․см). При 4,155 К Р. становится сверхпроводником (см. Сверхпроводимость). Р. диамагнитна, её атомная магнитная восприимчивость равна —0,19․10 -6 (при 18 °С).

Конфигурация внешних электронов атома Hg 5d 10 6s 2 , в соответствии с чем при химических реакциях образуются катионы Hg 2+ и Hg₂ 2+ . Химическая активность Р. невелика. В сухом воздухе (или кислороде) она при комнатной температуре сохраняет свой блеск неограниченно долго. С кислородом даёт 2 соединения: чёрную закись Hg₂O и красную окись HgO. Hg₂O появляется в виде чёрной плёнки на поверхности Р. при действии озона. HgO образуется при нагревании Hg на воздухе (300—350 °С), а также при осторожном нагревании нитратов Hg (NO₃)₂ или Hg₂(NO₃)₂. Гидроокись Р. практически не образуется. При взаимодействии с металлами, которые Р. смачивает, образуются амальгамы (См. Амальгама). Из сернистых соединений важнейшим является HgS, которую получают растиранием Hg с серным цветом при комнатной температуре, а также осаждением растворов солей Hg 2+ сероводородом или сульфидом щелочного металла. С галогенами (хлором, иодом) Р. соединяется при нагревании, образуя почти недиссоциирующие, в большинстве ядовитые соединения типа HgX₂. В соляной и разбавленной серной кислотах Р. не растворяется но растворима в царской водке, азотной и горячей концентрированной серной кислотах.

Большое значение имеют хлориды Р.: Hg₂Cl₂ (Каломель) и HgCl₂ (Сулема) Известны соли окисной Р. цианистой и роданистой кислот, а также ртутная соль гремучей кислоты Hg (ONC)₂, т. н. Гремучая ртуть. При действии аммиака на соли образуются многочисленные Комплексные соединения, например HgCI․2NH₃ (плавкий белый преципитат) и HgNH₂CI (неплавкий белый преципитат). Применение находят Ртутьорганические соединения.

Получение Р. Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие Р. в виде киновари, подвергают окислительному обжигу

Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая Р. стекает в железные приёмники. Для очистки сырую Р. пропускают тонкой струйкой через высокий (1—1,5м) сосуд с 10%-ной HNO₃, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.

Возможно также гидрометаллургическое извлечение Р. из руд и концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением Р. алюминием. Разработаны способы извлечения Р. электролизом сульфидных растворов.

Применение. Р. широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы (См. Нормальный элемент), полярографы, капиллярные электрометры и др.), в ртутных лампах (См. Ртутная лампа), переключателях, выпрямителях; как жидкий катод в производстве едких щелочей и хлора электролизом, в качестве катализатора при синтезе уксусной кислоты, в металлургии для амальгамации (См. Амальгамация) золота и серебра, при изготовлении взрывчатых веществ (см. Гремучая ртуть); в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и другие соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве (органические соединения Р.) в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами). Р. и ее соединения токсичны, поэтому работа с ними требует принятия необходимых мер предосторожности.

Р. в организме. Содержание Р. в организмах составляет около 10 -6 % В среднем в организм человека с пищей ежесуточно поступает 0,02—0,05 мг Р. Концентрация Р. в крови человека составляет в среднем 0,023 мкг/мл, в моче — 0,1—0,2 мкг/мл. В связи с загрязнением воды промышленными отходами в теле многих ракообразных и рыб концентрация Р. (главным образом в виде её органических соединений) может значительно превышать допустимый санитарно-гигиенический уровень. Ионы Р. и её соединения, связываясь с сульфгидрильными группами (См. Сульфгидрильные группы) ферментов, могут инактивировать их. Попадая в организм, Р. влияет на поглощение и обмен микроэлементов — Cu, Zn, Cd, Se. В целом биологическая роль Р. в организме изучена недостаточно.

Отравления Р. и её соединениями возможны на ртутных рудниках и заводах, при производстве некоторых измерительных приборов, ламп, фармацевтических препаратов, инсектофунгицидов и др.

Основную опасность представляют пары металлической Р., выделение которых с открытых поверхностей возрастает при повышении температуры воздуха. При вдыхании Р. попадает в кровь. В организме Р. циркулирует в крови, соединяясь с белками; частично откладывается в печени, в почках, селезёнке, ткани мозга и др. Токсическое действие связано с блокированием сульфгидрильных групп тканевых белков, нарушением деятельности головного мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма Р. выводится через почки, кишечник, потовые железы и др.

Острые отравления Р. и её парами встречаются редко. При хронических отравлениях наблюдаются эмоциональная неустойчивость, раздражительность, снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание пальцев рук, снижение обоняния, головные боли. Характерный признак отравления — появление по краю дёсен каймы сине-чёрного цвета; поражение дёсен (разрыхлённость, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту. При отравлениях органическими соединениями Р. (диэтилмеркурфосфатом, диэтил-ртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефало-полиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.

Лечение: внутривенное введение 20%-ного раствора гипосульфита (12—15 вливаний на курс), унитиол, фармакологические и физиотерапевтические средства, нормализующие высшую нервную деятельность, курортолечение (Пятигорск, Мацеста и т. п.) и др. Профилактика: замена Р. менее вредными веществами, правильные способы хранения, соблюдение мер безопасности при использовании (герметичность оборудования, рациональная отделка помещений, рабочих поверхностей, эффективная вентиляция), индивидуальная защита; предварительные и периодические медицинские осмотры.

Препараты Р. находят применение в медицинской практике, главным образом благодаря их антисептическим и мочегонным свойствам. Как мочегонные применяют меркузал, промеран и др. В качестве антисептиков используют сулему (дезинфекция кожи, одежды, предметов ухода за больными и т. п.), диоцид (стерилизация хирургических инструментов и т. п.), цианид и оксицианид Р. (для промываний и спринцеваний при некоторых воспалительных процессах), амидохлорид Р. (в виде мази при заболеваниях кожи), окись Р. жёлтую (в виде мази при заболеваниях глаз и кожи). Применявшиеся ранее для лечения сифилиса препараты Р. в современной практике не используются.

Лит.: Мельников С. М., Ртуть, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 4, М., 1965; Реми Г., Курс неорганической химии, пер. с нем., т. 2, М., 1966; Рипан Р., Четяну И., Неорганическая химия, пер. с рум., М., 1972; Некрасов Б. В., Основы общей химии, 2 изд., т. 2, М., 1969; Вредные вещества в промышленности, под общ. ред. Н. В. Лазарева, 6 изд., [ч. 2], Л., 1971; Трахтенберг И. М., Хроническое воздействие ртути на организм, К., 1969; Профессиональные болезни, 3 изд., М., 1973.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Ртуть

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.

Смотрите так же:

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.

Чем опасна ртуть и где она применяется

С детства нам твердят, что ртуть опасна, но при этом многие семьи до сих пор пользуются ртутными градусниками. В Европе их запретили из-за опасности для человека, но именно там ее добывают больше всего. Наравне с энергией атома именно ртуть является тем, опасность чего все понимают, но никак не могут от нее отказаться. Вот такая она противоречивая, но благодаря ее свойствам она до сих пор применяется в огромном количестве отраслей медицины и промышленности. Если вам интересно узнать, как ее получают, где применяют и чем она грозит человеку, кроме привычного ”очень опасно”, то вы зашли по адресу.

Ртуть красива, но опасна.

Что такое ртуть

Давайте сначала разберемся с тем, что вообще представляет из себя ртуть. На латыни ее название звучит, как Hydrargyrum. Она является элементом шестого периода периодической системы элементов, которую подарил нам Д. Менделеев. Атомный номер ртути в таблице — 80, а относится она к подгруппе цинка.

Ртуть не является газом, жидкостью или металлом — она является переходным металлом. При комнатной температуре она представляет собой тяжелую жидкость серебристо-белого цвета. Самой главной особенностью для простого человека является чрезвычайная опасность паров ртути, которые очень ядовиты.

Есть всего два химических элемента, которые при нормальных условиях находятся в жидком состоянии. Ртуть является одним из них наряду с бромом.

В чем опасность ртути

Несмотря на то, что ртуть выглядит как что-то целостное, она выделяет очень много паров, которые при попадании в организм приводят не только к поражению легких, но и к другим часто необратимым изменениям. Особенно опасна она на стадии внутриутробного развития.

При попадании в организм ртуть оказывает токсичное воздействие на пищеварительную, иммунную и нервную системы. Кроме этого, поражаются кожа, почки, легкие и даже глаза. Не зря же Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) относит ртуть к десятку основных веществ, которые представляют наибольшую угрозу для общественного здравоохранения.

Так лучше не делать.

Наиболее опасна ртуть в виде паров или раствора. При попадании в воду она приводит к гибели микроорганизмов и остается в ней навсегда в виде того самого раствора. В итоге, она может попасть в систему водоснабжения и нанести вред целому населенному пункту. Тем более, что для воздействия на человека достаточно даже минимального количества ртути.

Также разделяют два типа ртутных соединений — органические и неорганические. Первые (например, диметилртуть) являются намного более опасными, так как более эффективно взаимодействуют с системами организма.

Сколько таблиц химических элементов существует на самом деле?

Как добывают ртуть

Получение ртути производится промышленным способом. Для ее добычи приходится обрабатывать минерал под названием киноварь или красный камень. Извлечение металла производится путем окислительно-дистилляционного обжига. В результате образуются пары ртути. Они имеют высокую температуру и должны подвергнуться дополнительной обработке. Эти пары конденсируются и очищаются, давая на выходе привычную ртуть.

Крупные залежи ртути в настоящее время находятся в Испании и Словении.

Очень редко, но ртуть все же можно найти в виде месторождений в жидком виде. Впрочем, на современном уровне технологий это не так важно. В старые времена найти ртуть именно в ”готовом” виде действительно было важно.

Применение ртути в медицине

Продолжая тему опасности ртути, стоит отметить, что раньше люди об этом не знали и наоборот лечились ей в чистом виде. Вплоть до 60-х годов прошлого века люди не думали о возможных проблемах. Они ставили зубные пломбы, в которых были соединения ртути, принимали лекарства, в составе которых она была, и совершенно не переживали по поводу разбитого градусника. Более того, многие дети тогда специально разбивали градусники, чтобы играть с ртутью. Она интересно переливается, и если не знать о ее опасности, то все нормально. Скажете, что это так себе развлечение? Тогда вспомните, как все поголовно крутили спиннеры.

Они перетекают и сливаются, но еще и отравляют воздух.

Если взять более давние времена, то в средние века было нормой дать человеку выпить стакан ртути. Считалось, что тяжелая жидкость протолкнет все лишнее в организме, а заодно расправит кишки. Чем заканчивалось такое лечение, история умалчивает, но вряд ли пациенты жили долго и счастливо.

Вплоть до 1967 года в СССР и до конца 1970-х годов в США ртуть активно применялась для лечения сифилиса из-за его высокой устойчивости к другим препаратам. Правда, после такого ”лечения” у людей выпадали волосы и нарушались другие функции организма.

Можно сколько угодно приводить примеры антисептиков, диуретиков, слабительного и других препаратов, в состав которых входила ртуть. Сейчас она осталась только в градусниках (не во всех странах) и в качестве консерванта для некоторых вакцин, но в минимальных дозах.

Что делать, если разбил градусник

Если вы разлили небольшое количество ртути (разбитый градусник), первым делом выведите из помещения людей и животных, затем откройте окно и закройте дверь. Так же надо обязательно защитить органы дыхания маской или повязкой. После этого немедленно начинайте собирать ртуть.

Это выглядит очень безобидно, но расслабляться не стоит.

Два грамма ртути, которые содержаться в одном градуснике, в закрытом помещении объемом 20 кубических метров создают концентрацию паров, которая в тысячи раз превышает безопасный для человека уровень.

Как собрать ртуть

При сборе ртути ни в коем случае не сметайте ее веником, чтобы не спровоцировать образование мелкой ртутной пыли. Чем крупнее будут капли — тем лучше. Пылесос тоже плохой помощник, так как испарившаяся ртуть пройдет через фильтры и окажется в воздухе в еще более опасном виде.

Небольшое количество вытекшей из градусника ртути можно собрать с помощью обычной медицинской груши или листа бумаги и вязальной спицы или толстой иглы. Для сбора самых мелких капель можно использовать кусочки пластыря.

Все, что вы собрали и чем вы это собирали, положите в банку и плотно закройте крышкой. После этого тщательно вымойте место происшествия. Хорошим вариантом будет протереть это место раствором марганца или мыльно-содовым раствором. По окончании уборки обязательно тщательно вымойте руки с мылом.

Тщательно мойте руки после уборки ртути.

Как выкинуть разбитый градусник и ртуть из него

Ни в коем случае не выбрасывайте собранную ртуть в мусоропровод или канализацию. Это может привести к дальнейшему риску бесконтрольного заражения. Поставьте банку с собранными отходами на балкон или в гараж и при первой возможности передайте ее в демеркуризационный центр для утилизации.

Как понять, что отравился ртутью

Крем для кожи может стать причиной отравления. Как этого избежать?

Какой градусник точнее? Электронный или ртутный?

Специалистам часто приходится отвечать на этот вопрос. Обычно они говорят, что точнее будет именно ртутный градусник, но дома надо иметь и электронный. Объясняют они это тем, что оба прибора могут иметь погрешности и их показания надо перепроверять.

При обычных условиях ртуть всегда жидкая.

Погрешность ртутного градусника составляет примерно 0,1 градуса. Для электронного отклонения, как правило, находятся в диапазоне от 0,2 до 0,4 градуса. Самая большая погрешность у бесконтактных градусников — до 0,5 градуса. Если датчик бесконтактного градусника не протереть, то отклонения могут и вовсе составить 1,5-2 градуса.

Надо помнить, что особенностью ртутного градусника является то, что он показывает максимальную за время измерения температуру, в то время, как электронный обычно дает средние показания, а бесконтактный и вовсе сиюминутные. Температура тела может за 5 минут меняться в пределах одного градуса. Это тоже надо иметь в виду.

Применение бесконтактного термометра наиболее целесообразно для измерения температуры посетителей общественных мест или пассажиров самолетов, а также детей. В этих случаях не получится задержать человека на 5 минут для более точного измерения температуры

Ртуть в промышленности

В промышленности ртуть применяется куда чаще, чем в медицине. В том числе нашла она применение и в высокоточных термометрах благодаря широкому диапазону рабочих температур (тех, при которых она остается в жидком состоянии).

Ртуть надо не только производить, но и утилизировать.

Парами ртути до сих пор заполняются люминесцентные лампы. Ее пары светятся в тлеющем разряде, а в спектре испускания много ультрафиолетового света. Чтобы свет стал видимым, изнутри лампу покрывают люминофором. Без такого покрытия лампа будет источником жесткого ультрафилетового излучения. В таком виде их используют для обеззараживания поверхностей и помещений. Например, в вагонах метро (в депо) или при обработке поручней эскалатора, когда они находятся внизу.

Так ультрафиолетом обрабатывают вагоны метро.

Алхимики прошлого верили, что ртуть является основой любого вещества, и если вернуть ей твердое состояние при помощи серы или мышьяка, то она станет золотом, но у них естественно ничего не получилось

Ртуть применяется в некоторых частях электросхем с высокой средней силой тока (сотни ампер), в датчиках положения, в некоторых химических источниках тока, в полупроводниковых детекторах радиоактивного излучения и даже в качестве рабочего тела некоторых гидродинамических подшипников, работающих под большой нагрузкой.

Раньше ртуть также применялась при производстве краски, покрывающей подводную часть кораблей, чтобы избежать ее обрастания. До середины XX века ртуть активно применялась в манометрах, барометрах и других погодных приборах. Отсюда и пошла традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба.

Принцип работы ртутного столба.

Нашла ртуть свое применение и в модной индустрии. Например, раньше ее использовали в шляпном производстве для выделки фетра и для амальгамирования поверхностей при производстве зеркал.

Сейчас ртути стараются находить аналоги, чтобы снизить зависимость от этого опасного элемента, но пока до конца это сделать не получилось. Нам же остается только относиться к ней с осторожностью и не пренебрегать нормами безопасности.

Введение

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. 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

Ртуть известна с древних времен. 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 твердость при помощи серы или мышьяка, то получится золото. Выделение ртути в чистом виде было описано шведским химиком Георгом Брандтом в 1735 г. Для представления элемента как у алхимиков, так и в нынешнее 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: ковкость, электропроводность и др.

Ртуть – вещество первого класса опасности. Является переходным металлом, представляющим собой серебристо-белую жидкость с тяжелой массой, пары которой очень ядовиты (в условиях привычной температуры жилых помещений).

Ртуть Hg , химический элемент II группы периодичной системы, атомное число 80, атомная масса 200,59. Природная ртуть состоит из семи стабильных изотопов: 196 Hg (0,146%), 198 Hg (10,02%), 199 Hg (16,84%), 200 Hg (23,13%), 201 Hg (13,22%), 202 Hg (29,80%), 204 Hg (6,85%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для природной смеси изотопов 38·10-27м2. Конфигурация внешних электронных оболочек атома 5 s 25 p 65 d 106 s 2; степень окисления + 1 и + 2; энергии ионизации Hg 0: Hg +: Hg 2+: Hg 3+ соответственно 10,4376, 18,756 и 34,2 эВ; сродство к электрону – 0,19 эВ; работа выхода электрона 4,52 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,9; атомный радиус 0,155 нм, ковалентный радиус 0,149 нм, ионный радиус (в скобках указано координационное число) Hg + 0,111 нм (3), 0,133 нм (6), Hg 2+ 0,083 нм (2), 0,110 нм (4), 0,116 нм (6), 0,128нм (8).

Химические свойства

Для ртути характерны две степени окисления: +1 и +2. В степени окисления +1 ртуть представляет собой двухъядерный катион Hg 22+ 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 и под щ елачивании.

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 ).

В степени окисления +2 ртуть образует катионы Hg 2+ , которые очень легко гидролизуются. При этом гидроксид ртути Hg ( OH )₂ существует только в очень разбавленных (

В очень концентрированной щелочи оксид ртути частично растворяется с образованием гидроксокомплекса

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 II Б группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6 d 10 – 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 4К получен HgF _4.

Физические свойства

Ртуть – единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. Температура плавления составляет 234,32 K (-38,83 °C),кипит при 629,88 K (356,73 °C), 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 .

Плотность ртути при нормальных условиях – 13 500 кг/м3.

Таблица 1 – Зависимость плотности от температуры

Температура в °С

ρ, 103 кг/м3

Простое вещество ртуть ( CAS -номер: 7439-97-6) – переходный металл, при комнатной температуре представляет 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 элемент – бром).

Получение

Ртуть получают путём восстановления из её наиболее распространённого минерала – киновари.

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. В Новое время с ним стала конкурировать Идрия вовладениях Габсбургов (современная Словения). Там же появилась первая лечебница для поражённых отравлением парами ртути рудокопов. В 2012 г. ЮНЕСКО объявило промышленную инфраструктуру Альмдена и Идрии памятником Всемирного наследия человечества.

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.

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 поверхностных условиях киноварь и металлическая ртуть не растворимы в воде, но при их наличии ( Fe ₂( SO ₄)₃, озон, пероксид водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS • nNa ₂ S . Ртуть легко сорбируется глинами, гидроокислами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями.

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 HgSb ₄ S ₇. 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 Hg ₂ Cl ₂. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения – терлингуаит Hg ₂ ClO , эглестонит Hg ₄ Cl .

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. 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:

● хлорид ртути ( I ) (каломель) – слабительное;

● меркузал и промеран – сильные мочегонные;

● хлорид ртути ( II ), цианид ртути ( II ), амидохлорид ртути и жёлтый оксид ртути( II ) – антисептики (в том числе в составе мазей).

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

Ртуть-203 ( T _1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии.

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 жесткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются. 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. [18] 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.

● 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.

● 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 и манометрах.

● Ртутные вакуумные насосы были основными источниками вакуума в 19 и начале 20 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.

● 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.

Сельское хозяйство

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

Заключение

Запрет использования ртутьсодержащей 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 продукции применяемой 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 давлении. Конвенция вводит регулирование использования ртути и ограничивает ряд промышленных процессов и отраслей, в том числе горнодобывающую (особенно непромышленную добычу золота), производство цемента.

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 FeCl 3.

Гигиеническое нормирование концентраций ртути

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами:

● 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

РТУТЬ — «кровь дракона» в лампах и реакторах

Удивительный жидкий металл, который так любили алхимики и называли его «кровь дракона», «меркурий», живое или жидкое серебро. Может, не так неправы были алхимики, когда стремилась превратить «живое серебро» в золото. Ведь в таблице Менделеева элементы ртуть и золото стоят рядом. Их атомные структуры различаются всего на один электрон.

Философский камень в пиаре ртути

История ртути неразрывно связана с развитием алхимии. Ученые упорно искали «философский камень», способный превращать любой металл в золото. В этих исследованиях они истратили тонны ртути. Философского камня не нашли, но очень продвинули вперед минералогию, химию и многие смежные науки.

Познавательно: Торричелли, ученик Галилея, изобрел ртутный барометр. Прибор настолько точен, что им до сих пор оборудуют метеостанции, по нему проверяют работу других барометров.

Ртуть — удивительный элемент. Он относится к металлам, но при нормальных условиях представляет собой тяжелую жидкость.

«Живое серебро» — металл малоактивный, в реакции с растворами кислот не вступает, но с царской водкой реагирует, как и с азотной и серной кислотами.

Характеристики ртути вызывают удивление:

При взаимодействии ртути с металлами жидкий металл образует двухъядерные катионы (Hg22+). Это редчайшее для металлов свойство.

Этот легкоплавкий металл при замораживании всего до 39°С затвердевает. Из него можно даже сковать колечко, но носить его не получится — на пальце металл «растает».

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

Металл имеет высокую плотность — 13,5 г/см3. Ведро, с налитой в него ртутью, не под силу поднять человеку — настолько оно тяжелое.

Плотность ртути при нормальных условиях — 13 546 кг/м3, при других температурах — в таблице ниже:

Температура в °С	Плотность (ρ), 103 кг/м3	Температура в °С	Плотность (ρ), 103 кг/м3
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

Месторождения

Уникальное, старейшее и крупнейшее в мире месторождение ртутных руд находится в Испании, в местности Альмаден. Добычу жидкого серебра там вели еще до новой эры.

Кроме этого, запасами ртути обладают:

Дагестан;
Словения;
Армения;
Киргизия;
Чукотка.

Самородная ртуть происхождением из киноварных руд.

Рассказ И. Ефремова «Озеро горных духов» получил неожиданное продолжение. В 2018 году на Аляске, под вечной мерзлотой обнаружили огромное озеро ртути. Ее там больше, чем общих запасов жидкого металла на планете. Пока мерзлота держит металл, опасности нет. Стоит растаять льдам — «живое смертоносное серебро» попадет в океан. Это будет глобальная экологическая катастрофа, а возможно, и конец жизни на Земле.

Ртуть широко применяется в разных сферах жизни:

В сельском хозяйстве (как гербицид, для протравки семян).
В медицине (лекарственные препараты).
Как катализатор в изготовлении уксусной кислоты.
Для изготовления приборов (термометры, полярографы, барометры, вакуумные насосы).
Люминесцентные лампы, выпрямители.
В качестве пигмента.
«Гремучая ртуть» применяется в качестве детонатора.
В атомно-водородной энергетике, чтобы разделить воду на водород и кислород.

В первых реакторах на БН (быстрых нейтронах) теплоносителем была ртуть.

Познавательно: в прошлом веке ртуть использовали в манометрах и барометрах. Поэтому долгое время давление измеряли в миллиметрах ртутного столба.

Польза «крови дракона» несомненна в разных отраслях промышленности. Однако она перечеркивается высокой токсичностью металла и его соединений.

Жидкое серебро в нашем доме

Почти в каждом доме есть ртутный градусник, и разбить его очень просто. Ртуть окажется на полу, это создаст опасность для здоровья.

Как правильно собрать шарики ртути:

Ртуть легко «прилипает» к оловянной фольге.
Если в доме есть азотная кислота — смочите в ней медную проволочку, и собирайте ртутные шарики в емкость (лучше стеклянную).
Попытайтесь собрать шарики шприцем без иглы.
Мелкие частички можно собирать скотчем.
Обработайте место разлива раствором марганцовки или хлорной извести.

Нельзя собирать разлившийся металл веником или пылесосом.

Познавательно: если вы купили термометр, а в нем красная жидкость — не думайте, что это легендарная красная ртуть. Это просто спиртовой, а не ртутный термометр.

Почем «кровь дракона»

Цена металлической ртути от 5 тыс. рублей за килограмм.

Соединения ртути имеют разную цену в зависимости от чистоты. ЧДА (чистый для анализа) — самые дорогие.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Читайте также: