Ртуть
Министерство образования Украины
Мариупольский механико-металлургический техникум
Реферат на тему:
«Ртуть»
Студента группы ОМД-03/10
Синенко С.С.
г. Мариуполь 2010
Содержание
Ртуть - элемент таблицы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева
История
Физические свойства
Химические свойства
Соединения ртути
Нахождение в природе
Месторождения
Получение
Применение
Токсикология ртути
Список литературы
Ртуть - элемент таблицы периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева
80РтутьHg 200,594f145d106s2
Ртуть - элемент побочной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 80.
Обозначается символом Hg (лат. Hydrargyrum) [1].
Простое вещество ртуть - переходный металл, при комнатной температуре представляет собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты.
В природе находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (7·10-6% в земной коре, примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы. Чаще всего ртуть получают путём восстановления из её наиболее распространённого минерала - киновари. Пары ртути легко конденсируются.
Применяется для изготовления измерительных приборов, вакуумных насосов, источников света и в других областях науки и техники.
Имя, символ, номерРтуть / Hydrargyrum (Hg), 80Атомная масса (молярная масса)200,59 а. е. м. (г/моль)Электронная конфигурация[Xe] 4f14 5d10 6s2Радиус атома157 пм
История
ртуть химический токсикология
Ртуть - один из семи металлов, известных с древнейших времен. О ртути знали древние индийцы, китайцы, египтяне.
Ртуть и ее соединения использовались в медицине (в том числе и для лечения... заворота кишок), из киновари делали красные краски.
Но были и довольно необычные «применения».
Так, в середине 10 в. мавританский король Абд ар-Рахман III построил дворец близ Кордовы в Испании, во внутреннем дворике которого был фонтан с непрерывно льющейся струей ртути (до сих пор испанские месторождения ртути - самые богатые в мире, по ее добыче Испания занимает ведущее положение).
Еще оригинальнее был другой король, имя которого история не сохранила: он спал на матрасе, который плавал в бассейне из... ртути! В то время о сильной ядовитости ртути и ее соединений, видимо, не подозревали.
Причем ртутью травились не только короли, но и многие ученые, в числе которых был Исаак Ньютон (одно время он очень интересовался алхимией), да и в наши дни небрежное обращение со ртутью нередко приводит к печальным последствиям [2].
Происхождение названия
Русское название ртути происходит от праславянского причастия *rьtǫtь, связанного с лит. rìsti «катиться» [3].
Необычные свойства жидкого металла удивляли еще древних.
Греческий врач Диоскорид, живший в I веке н.э., дал ей название hydrargyros (от «хюдор» - вода и «аргирос» - серебро); отсюда и латинское название hydrargirum.
Близкое по значению название - Quecksilber (т.е. «подвижное серебро») сохранилось в немецком языке (интересно, что quecksilberig по-немецки означает «непоседливый»). Аналогичным было и старинное английское название ртути - quicksilver («быстрое серебро»).
По-болгарски ртуть - живак: действительно, шарики ртути блестят, как серебро и очень быстро «бегают» - как живые.
Современное английское (mercury) и французское (mercure) названия ртути произошли от имени латинского бога торговли Меркурия. Меркурий был также вестником богов, и его обычно изображали с крылышками на сандалиях или на шлеме. Вероятно, по понятиям древних, бог Меркурий бегал так же быстро, как переливается ртуть. Ртути соответствовала планета Меркурий, которая быстрее всех передвигается по небосводу [2].
Физические свойства
Плотность (при н. у.)13,546 (@ +20 °C) г/см³Температура плавления234,28 KТемпература кипения629,73 KТеплота плавления2,295 кДж/мольТеплота испарения58,5 кДж/мольМолярная теплоёмкость27,98 Дж/(K·моль)Молярный объём14,8 см³/мольТеплопроводностьпри 273,2 К - 0,0782 Вт/(см·К), при 298,2 К - 0830 Вт/(см·К), при 373,2 К - 0,0947 Вт/(см·К)Сжимаемость39,5·10-6 МПа-1Температурный коэффициент объемного расширенияпри 273 К - 18,149·10-5 К-1, при 298 К - 18,169·10-5 К-1, при 373 К - 18,245·10-5 К-1Температурный коэффициент линейного расширения41·10-6 К-1 (195-234 К)Диамагнетик, удельная магнитная восприимчивость78,3·10-6Растворимость ртути (г в 100 г)в воде 6·10-6 (25°С), в бензоле 2·10-7 (20 °С), в диоксане 7,0·10-7 (25 °С)
Ртуть - единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие сплавы - амальгамы. Не амальгамируются лишь железо, марганец и никель. Ее плотность настолько велика (13,6 г/см3), что ведро со ртутью обычный человек даже не оторвет от пола. Ртуть не смачивает стекло.
Ртуть - один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй элемент - бром).
Это единственный жидкий при комнатной температуре металл, замерзает лишь при сильном морозе. Это было обнаружено лишь в 18 в. - в 1736 г. в Иркутске при сильном морозе «замерзание» термометра наблюдал французский астроном и географ Ж.-Н. Делиль. (Он был приглашен в Петербург на место директора астрономической обсерватории при основании Российской Академии наук в 1725 г. и прожил в России до 1747 г. В Сибирь же он ездил для наблюдения прохождения Меркурия перед диском Солнца и для определения географического положения некоторых пунктов.)
Искусственно же заморозить ртуть с помощью охлаждающей смеси (из льда и концентрированной азотной кислоты) удалось лишь в 1759 г. другому петербургскому академику И.А. Брауну (его пригласили в Российскую академию в 1746 г.) [4].
Твердая ртуть - бесцветные кристаллы. Плотность твердой ртути 14,193 г/см3 при температуре -38,9 °С.
Химические свойства
Ковалентный радиус149 пмРадиус иона(+2e) 110 (+1e) 127 пмЭлектроотрицательность2,00 (шкала Полинга)Электродный потенциалHg←Hg2+ 0,854 ВСтепени окисления+2, +1Энергия ионизации (первый электрон)1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ)
Кислород и сухой воздух не окисляют ртуть при обычной температуре, однако при УФ облучении или электронной бомбардировке окисление ртути значительно ускоряется. Во влажном воздухе ртуть покрывается пленкой оксидов.
При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом:
2Hg + O2 → 2HgO
Образуется оксид ртути (II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ. Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.
При комнатной температуре ртуть окисляется озоном до ртути оксида HgO.
Желтый оксид ртути (II) входит в состав глазной мази и мазей для лечения кожных заболеваний.
Красный оксид ртути (II) применяется для получения красок.
При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути (II).
Ртуть не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке и азотной кислоте, образуя соли двухвалентной ртути. При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат Hg2(NO3)2.
Ртуть не реагирует при нормальных условиях с Н2, но с атомарным H образует газообразный гидрид HgH [для газа: С0р - 30,1 Дж/(моль·К), ∆Н0обр - 239,8 кДж/моль, ∆G0обр - 216,4 кДж/моль, S0298 - 219,7 Дж/(моль·К)].
Гидрид HgH2 (tразл. - 125 °С) получают реакцией HgI2 с Li [AlH4] в диэтиловом эфире.
Ртуть не реагирует с сухими НСl, HF, H2S, NH3, PH3 и AsH3 ниже 200 °С.
С НВr, HI, H2Se, тонкоизмельченной S взаимодействует уже при 18-25 °С.
Межгалогенные соединения BrCl, ICl, IBr, галогениды серы S2Cl2, S2Br2, нитрозилхлорид реагируют с ртутью при нагревании с образованием соединений Hg (II). Ртуть не взаимодействует с P, As, С, Si, В, Ge. С галогенами ртуть активно взаимодействует, образуя ртути галогениды, с халькогенами - ртути халькогениды (HgS, HgSe, HgTe).
Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d10 - электронной оболочки, что приводит к возможности существования соединений ртути (+4). Так, кроме малорастворимого Hg2F2 и разлагающегося водой HgF2 существует и HgF4, получаемый при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4 К [5].
Соединения ртути
Ртуть образует сплавы - амальгамы со многими металлами. Стойкие к амальгамированию металлы - V, Fe, Mo, Cs, Nb, Та, W.многими металлами ртуть дает интерметаллические соединения, называемые меркуридами.
Ртуть образует два ряда солей - Hg (I) и Hg (II). Соли Hg (I) существуют в виде димеров, группировка -Hg-Hg- сохраняется как в твердом состоянии, так и в растворе, причем катион Hg22+ стоек в водном растворе. Многие соединения ртути летучи, разлагаются на свету, при нагревании, легко восстанавливаются даже слабыми агентами, например аминами, кетонами, альдегидами.
Хлорид ртути (I), который называется каломель, используется в пиротехнике, а также в качестве фунгицида. В ряде стран каломель используется в качестве слабительного. Токсическое действие каломели проявляется особенно тогда, когда после приема её внутрь не наступает слабительное действие и организм долгое время не освобождается от этого препарата.
Амидохлорид ртути (II) Hg(NH2)Cl - неплавкое бесцветное вещество - преципитат. Плотность 5,70 г/см3. Плохо растворимо в воде (0,14 г в 100 г при 18 °С). Получают взаимодействием HgCl2 с NH3. Амидохлорид ртути - антисептик, компонент лекарственных средств и косметических препаратов. Амидохлорид ртути входит в состав некоторых мазей. В ветеринарии амидохлорид ртути применяется как средство против паразитарных заболеваний кожи.
Азид ртути (II) Hg(N3)2 - бесцветные кристаллы. ∆Н0обр - 596,6 кДж/моль. Взрывается при ударе. Получают реакцией HgO с NH3 или HgCl2 с NaN3.
Ацетат ртути (II) Hg(OCOCH3)2 разлагается при нагревании и на свету. Растворимость в воде (г в 100 г): 25 (10 °С), 100 (100 °С). Растворим в этаноле СН3СООН. Получают взаимодействием СН3СООН с HgO при 60 °С. Катализатор органических реакций, меркурирующий (от англ. назв. ртути - mercury) агент. Антисептик в медицине.
Нитрат ртути (I) Hg2(NO3)2 - бесцветные кристаллы. Разлагается водой, растворяется в CS2, HNO3. Образует кристаллогидрат Hg2(NO3)2·2H2O (tпл. 70 °С, плотность 4,79 при 4 °С), теряющий воду на воздухе. Растворы - сильные восстановители. Получают взаимодействием Hg с HNO3 ниже 45 °С. применяют в меркуриметрическом методе объемного анализа, для чернения латуни, как компонент глазурей, пиротехнических составов.
Нитрат ртути (II) Hg(NO3)2 - бесцветные кристаллы. Водой гидролизуется. Образует кристаллогидраты с 0,5 (tпл. 79 °С, плотность 4,39 г/см3) и одной (плотность 4,3 г/см3) молекулами воды; получают взаимодействием Hg с горячей концентрированной HNO3; применяют в меркуриметрическом методе объемного анализа, для нитрования ароматических соединений. Нитрат ртути (II) применяется для отделки меха и получения других соединений этого металла. Токсичность нитрата ртути (II) примерно такая же, как и токсичность сулемы.
Сульфат ртути (I) Hg2SO4 - бесцветные кристаллы с моноклинной решеткой. Плотность 7,56 г/см3. С0р - 131,96 Дж/(моль· К). ∆Н0обр - 744,65 кДж/моль, ∆G0обр - 627,45 кДж/моль; S0298 - 200,71 Дж/(моль·К). Растворимость в воде (г в 100 г): 0,06 (25 °С), 0,09 (100 °С). Горячей водой гидролизуется; Растворяется в HNO3, H2SO4. Получают осаждением из раствора Hg2(NO3)2 разбавленной H2SO4, анодным растворением Hg в H2SO4. Катализатор в органическом синтезе (напр., при получении фталевого ангидрида из нафталина), материал для изготовления нормальных элементов Кларка и Вестона, реагент при определении азота по Кьельдалю.
Сульфат ртути (II) HgSO4 - бесцветные кристаллы с ромбической решеткой; Плотность 6,47 г/см3; Растворим в кислотах и растворах NaCl, не растворим в органических растворителях, NH3. Гидролизуется водой. Получают взаимодействием Hg или HgO с концентрированной H2SO4. Катализатор при получении ацетальдегида из ацетилена, компонент электролита в химических источниках тока.
Тиоцианат (роданид) ртути (II) Hg(SCN2