Ртуть
Введение
Ртуть (лат. Hudrargyrum) – химический элемент 2 группы периодической системы Менделеева;
атомный номер 80, атомная масса 200,59. Ртуть – элемент редкий и рассеянный,
его содержание примерно 4,5*10-6% от массы земной коры. Тем не менее известна
ртуть с глубокой древности. Скорее всего, человек познакомился с ртутью,
выделив при нагревании главного минерала ртути – ярко-красной киновари HgS. Иногда встречается в природе самородная ртуть, образовавшаяся,
по-видимому, из той же киновари.
Ртуть – тяжелый
(плотность 13,52 г/см3) металл серебристо-белого цвета, единственный металл,
жидкий при обычных условиях. Затвердевает ртуть при – 38,9 С, закипает – при
+357,25' С. При нагревании ртуть довольно сильно (всего в 1,5 раза меньше воды)
расширяется, плохо проводит электрический ток и тепло – в 50 раз хуже серебра.
Многие металлы хорошо растворяются в ртути с образованием амальгамы.
Как и благородные
металлы, ртуть на воздухе не изменяется – не окисляется кислородом, не
реагирует с другими компонентами атмосферы. Реакция с кислородом заметно идет
лишь при температурах, близrих к температуре кипения
ртути, причем многие примеси например аналог ртути по подгруппе – цинк, заметно
ускоряют окисление. С галогенами ртуть реагирует легче, чем с кислородом;
взаимодействует с азотной кислотой, а при нагревании и с серной. В соединениях
ртуть всегда двухвалентна. Известны, правда соединения одновалентной ртути –
оксид (1) Hg и каломель HgCl. Но в
этих соединениях ртуть всего лишь формально одновалентна. Состав каломели
точнее отражает формула HgC l2, или Cl – Hg – Hg. Каломель, как и
другой хлорид ртути - сулема HgCl2 используется в качестве
антисептика. Соединения ртути весьма ядовиты. Работа с ними требует не меньшей
осторожности, чем работа с самой ртутью. В промышленности и в технике ртуть
используется очень широко и разнообразно. Каждый из нас держал в руках ртутный
термометр.
Ртуть работает и
в других приборах – барометрах, ареометрах, расходометрах Важны ртутные катоды
в производстве хлора и едкого натра, щелочных и щелочноземельных металлов,
известны ртутные выпрямители переменного тока ртутные лампы.
Историческая
справка.
Самородная ртуть
была известна за 2000 лет до и. э. народам Индии и Китая. Ими же, а также
греками и римлянами применялась киноварь (природная HgS) как окраска, лекарственное и косметическое средство. Греческий
Диоскорид (1 в. н. э,), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой,
получил ртуть в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней
поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydragyros
(от греч. Hydro – вода и argyros –
серебро),т. е. жидким серебром, откуда произошли лат. hydrargyrum, а также argentum vivum – живое серебро. Последнее сохранилось в
названиях
Ртути Quicksilver (англ.) и
Quecksilber (нем.).Происхождение русского, названия ртути не установлено.
Алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов. «Фиксация» ртути
(переход в твердое состояние) признавалась первым условием ее превращения в
золото. Твёрдую ртуть впервые получили в декабре 1759 петербургские академики
И. А. Браун и М. В. Ломоносов. Ученым удалось заморозить ртуть в смеси из снега
и концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая ртуть оказалась
ковкой, как свинец. Известие о «фиксации» ртуть произвело
сенсацию в ученом мире того времени; оно явилось одним из наиболее убедительных
доказательств того, что ртуть – такой же металл, как и все прочие.
Получение ртути
Ртутные руды (или рудные концентраты),
содержащие ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу
HgS + O2 = Hg + SO2
Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную
камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или
монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приёмники. Для очистки сырую
ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1 – 1,5 м) сосуд с 10%-ной HNO3, промывают водой, высушивают и перегоняют
в вакууме.
Возможно также гидрометаллургическое
извлечение ртути из уд и концентратов растворением HgS в
сернистом натрии с последующим вытеснением ртуть алюминием. Разработаны способы
извлечения ртуть электролизом сульфидных растворов.
Распространение
Ртути в природе.
Ртуть принадлежит
к числу весьма редких элементов, её средние 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 ртуть играет её миграция в газообразном
состоянии и в водных растворах. В земной коре ртуть преимущественно рассеяна;
осаждается из горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание
ртуть в них
составляет несколько процентов), Известно 35 ртутных минералов; главнейший из
них – киноварь HgS.
В биосфере ртуть
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%
ртути.
Самородная ртуть
, встречающаяся в природе, образуется при окислении киновари в сульфат и
разложении последнего, при вулканических извержениях (редко), гидротермальным
путём (выделяется из водных растворов).
Применение
Ртуть широко
применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры,манометры,
вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы, капиллярные электрометры
и др.), в ртутных лампах, переключателях, выпрямителях; как жидкий катод в
производстве едких щелочей и хлора электролизом, в качестве катализатора при
синтезе уксусной кислоты, в металлургии для амальгамации золота и серебра, при
изготовлении взрывчатых веществ; в медицине (каломель, сулема,
ртутьорганические и др. соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском
хозяйстве (органические соединения ртути ) в качестве протравителя семян и
гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с
обрастанием их организмами). ртуть и ее соединения токсичны, поэтому работа с
ними требует принятия необходимых мер предосторожности.
Отравления
Отравления ртутью
и ее соединениями возможны на ртутных рудниках и заводах, при
производстве некоторых измерительных приборов, ламп, фармацевтических
препаратов, инсектофунгицидов и др.
Основной
опасность представляют пары металлической ртути, выделение которых с открытых
поверхностей возрастает при повышении температуры воздуха. При вдыхании ртуть
попадает в кровь. В организме ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками;
частично откладывается в печени, в почках, селезенке, ткани мозга и др.
Токсическое действие связано с блокированием сульфгидрильных групп тканевых
белков, нарушением деятельности головного мозга (в первую очередь,
гипоталамуса). Из организма ртуть выводится через почки, кишечник, потовые
железы и др.