Электропроводность увеличивается от ртути к серебру

3. Ртуть Hg

Ртуть — единственный чистый металл, который при нормальной температуре находится в жидком состоянии. Он обладает следую­щими свойствами:

легко испаряется даже при комнатной температуре, и пары ее очень вредны;

применение паров ртути в газоразрядных приборах обусловле­но более низким потенциалом ионизации по сравнению с обычны­ми и инертными газами;

чистая ртуть и ее соединения относятся к ядовитым веществам;

в ртути хорошо растворяются щелочные и редкоземельные ме­таллы (магний, алюминий, цинк, олово, свинец, кадмий, платина, серебро, золото);

слабо растворяются в ртути медь и никель;

не растворяются в ртути железо и титан.

Получают ртуть металлургическим способом, подвергая ее мно­гократной очистке. Завершающей операцией является вакуумная перегонка при температуре примерно 200 °С.

Применяют ртуть в лампах дневного света, для ртутных контак­тов в реле, в качестве жидкого катода в ртутных выпрямителях, в ртутных лампах.

Чем не угодила ртуть правителям земли

Полупроводниковые материалы

Полупроводниковые материалы обладают проводимостью, кото­рой можно управлять, изменяя напряжение, температуру, освещенность и другие факторы. По способности проводить электрический ток по­лупроводники занимают промежуточное положение между провод­никами и диэлектриками.

Способность проводить электрический ток характеризуется удельным электрическим сопротивлением или удель­ной электрической проводимостью. Диапазон значений удельного электрического сопротивлениядля проводников при комнатной тем­пературе составляет от 1,6•10 -8 до 1•10 -6 Ом•м.

Для низкочастотных изоляционных материалов удельное электрическое сопротивление изменяется от 10 6 . 10 8 до 10 14 .. 10 16 Ом•м. Удельное электрическое со­противление для полупроводников составляет 10 -6 …10 9 Ом-м. Эти гра­ницы условны и в определенном диапазоне перекрываются. Это свя­зано с особенностями этих групп материалов.

Одной из особенностей полупроводниковых материалов явля­ется, их поведение при изменении температуры. У проводниковых материалов при температуре, стремящейся к нулю, удельная электрическая проводимость

увеличивается, а при переходе в сверхпроводящее состояние — приобретает бесконечно большие значения (рис. 4.1). В отличие от проводников у полупроводников при умень­шении температуры их удельная элек­трическая проводимость уменьшает­ся, а при стремлении температуры к О К полупроводники прекращают проводить электрический ток и пере­ходят в разряд диэлектриков. При по­вышении температуры удельная элек­трическая проводимость полупроводников резко увеличивается.

🔥 Эксперименты со РТУТЬЮ. Как оживить ртуть и получить из нее ЗОЛОТО.

Рис. 4.1. Зависимость удельной проводимости металлов (1) и полупроводников (2) от температуры

Такой характер поведения полупроводни­ков при изменении температуры позволяет использовать тепло для управления их удельной электрической проводимостью.

Поведение полупроводника зависит также от его внутренней структуры. В проводниковых материалах проводимость связана с появлением свободных зарядов, что вызвано изменением темпера­туры и внутренним строением проводника. Для появления свободных носителей заряда в полупроводниковом материале требуется внешняя энергия (тепловая, механическая нагрузка, облучение ядер­ными частицами, электрическое и магнитное поля и т.д.). Если но­сители заряда появились под действием тепла, то они называются равновесными. В результате воздействия на полупроводник других видов энергии образуются дополнительные неравновесные носите­ли зарядов.

Электропроводность полупроводника резко изменяется при вве­дении в него даже незначительного числа атомов примесного ве­щества. Она зависит также не только количества, но и вида посто­роннего элемента. Например, при введении в химически чистый гер­маний 0,001 % мышьяка его удельная проводимость увеличивается в 10 000 раз.

Полупроводники допускают обратное преобразование электри­ческой энергии в тепловую, световую или механическую.

Источник: studfile.net

Электропроводность увеличивается от ртути к серебру

«О сколько нам открытий чудных. »
Познавательные книги для детей: прошлое и настоящее
Ртуть — «серебряная вода» (свойства и применение металла)
Имя: hochu_vse_snat
Текущий месяц
Метки (общий указатель)

30-сент-2011 12:47 am

Исключение из правил

Более двухсот лет назад М. В. Ломоносов дал простое и ясное определение понятия «металл». Он писал: «Металлы ― тела твердые, ковкие, блестя­щие». И действительно, железо, алюминий, медь, золото, серебро, свинец, олово и другие металлы, с которыми нам приходится сталкиваться, пол­ностью соответствуют такой формулировке. Но ведь недаром говорят, что нет правил без исключений.

В природе имеется приблизительно 80 метал­лов, и только один из них при обычных условиях находится в жидком состоянии. Вы, разумеется, догадались, что речь идет о ртути.

Дальние родственники

На примере ртути и ее антипода вольфрама можно убедиться в том, как широк диапазон свойств металлов. Если вольфрам плавится почти при 3400°С (для сравнения укажем, что температура пламени в рабочем про­странстве мартеновской печи даже в фокусе горения не превышает 2000°С), то ртуть при лютом морозе продолжает оставаться жидкой, затвердевая лишь при ―38,9°С. Как видите, хотя ртуть и вольфрам принадлежат к од­ной большой семье металлов, иначе как «дальними родственниками» их не назовешь.

Молоток из ртути

Впервые ртуть была заморожена в 1759 году. В твердом состоянии она представляет собой серебристо-синеватый металл, напоминающий по внеш­нему виду свинец. Если ртуть налить в форму, имеющую очертания молот­ка, а затем быстро охладить до затвердевания, например, жидким возду­хом, то ртутным молотком можно с успехом забить гвоздь в доску, но при этом нужно торопиться, поскольку такой инструмент весьма недолго­вечен и может растаять на глазах.
Ртуть ― самая тяжелая из всех известных жидкостей: ее плотность 13,6 грамма на кубический сантиметр. Это значит, что литровая бутылка ртути весит больше, чем ведро с водой. Если бы какому-нибудь штангисту пришлось опустить свою стальную штангу не на помост, а в резервуар со ртутью, то этот тяжелейший снаряд не утонул бы в ней, а остался бы преспокойно покачиваться на поверхности жидкого металла, как пробка в воде: ведь же­лезо значительно легче ртути. .

http://www.youtube.com/watch?v=tOjtMnlp4qU — опыт «Ртутный молоток» (замораживание ртути в жидком азоте)

Трагедия на «Триумфе». Запрещены законом

. В наши дни заворот кишок устраняют другими, более надежными способами, но различные соединения ртути и сейчас широ­ко применяют в медицине: так, сулема обла­дает дезинфицирующими свойствами; кало­мель служит слабительным; меркузал ис­пользуют как мочегонное средство: некото­рые ртутные мази употребляют при кожных и других заболеваниях.
Нельзя, однако, забывать, что соедине­ния и пары ртути могут вызвать острые от­равления человеческого организма. Так, в 1810 году на английском корабле «Триумф» более двухсот человек отравились ртутью, вылившейся из бочки. Вот почему в СССР и многих других странах некоторые произ­водства, связанные с применением ртути и ее соединений, например изготовление ртутных красок, категорически запрещены законом. В тех случаях, когда без ртути не обойтись, проводят различные профилактические ме­роприятия, которые предохраняют здоровье рабочих от ее губительного воздействия. .

Модное увлеченье. Монархи строят лаборатории

. Итак, алхимикам, вооруженным столь «солидной научной теорией», оставалось лишь найти «философский камень», при помощи которого мож­но было бы превращать ртуть в золото, и, засучив рукава, приниматься за работу. Но вот беда: поиски «философского камня» затянулись несмотря на то, что в их удачном исходе были заинтересованы такие влиятельные особы, как английский король Генрих VI, император «Священной Римской империи» Рудольф II и другие европейские монархи, создававшие у себя при дворе крупные алхимические лаборатории.
Правда, кое-какие плоды эти исследования все же принесли: придвор­ный алхимик Генриха VI обнаружил, что натертая ртутью медь приобре­тает серебристый оттенок, и король оперативно внедрил это «открытие» в жизнь: он выпустил под видом серебряных большую партию медных мо­нет, покрытых ртутью, прикарманив на этой операции солидную сумму.

Фокусы средневековых шарлатанов

Время от времени в разных странах появлялись лица, якобы овладев­шие тайной «философского камня». Иногда это были заблуждавшиеся ученые, а чаще ― шарлатаны, знавшие немало способов «получения» искусственного золота.
Один из них заключался в следующем. На глазах присутствующих алхимик помешивал расплавленный свинец или ртуть, находящиеся в тиг­ле, деревянной палочкой, в которую были предварительно спрятаны кусоч­ки золота. Частично это золото растворялось в расплавленном металле. После «эксперимента» в тигле, естественно, можно было обнаружить следы золота, которое свидетельствовало, а точнее лжесвидетельствовало, о чу­десном превращении.
Однако слухи об этих «кудесниках» рано или поздно доходили до пра­вителя страны, и тогда им приходилось либо признаваться в обмане, либо организовывать при дворе массовое производство золота, а уж тут деревянная палочка была плохим помощником.

Возможны варианты

Уличенного во лжи алхимика обычно вешали, как фальшивомонет­чиков ― на позолоченной виселице, в одежде, усыпанной блестками. Впро­чем, были и другие варианты казни. В 1575 году, например, герцог Люксем­бургский сжег заживо в железной клетке женщину-алхимика Марию Зиглерин за отказ сообщить ему состав «философского камня», который она по вполне понятным причинам не знала, хоть и утверждала на свою беду обратное.

Подпольные эксперименты. Под горячую руку

Спустя некоторое время алхимия была предана проклятию католиче­ской церковью и официально запрещена в Англии, Франции и других странах. Но подпольные алхимические эксперименты не прекращались; продолжались и казни. Под горячую руку попал французский химик Жан Барилло, который был казнен только за то, что изучал в своей лаборатории химические свойства элементов. Его опыты показались подозрительными, и судьба ученого была тотчас же решена.

Изворотливый Меркурий

В дошедших до наших дней алхимических рецептах ртуть часто назы­вают Меркурием. Это название было дано металлу еще в Древнем Риме за способность капелек ртути быстро «бегать» по гладкой поверхности, чем она, по мнению римлян, напоминала хитрого, ловкого и изворотливого бога Меркурия ― покровителя торговли. Кстати, и другие элементы в алхимиче­ской литературе были зашифрованы: золото обозначалось символом Солн­ца, железо ― планеты Марса, медь ― планеты Венеры и т. д. Таким образом алхимики скрывали свои знания от посторонних, которые не были знакомы с их символикой.

Творение Монферрана

Способность ртути растворять многие металлы, образуя так называе­мые амальгамы, была замечена еще до нашей эры. В более поздние времена амальгамы использовали для покрытия медных церковных куполов тон­чайшим слоем золота. Таким способом был позолочен, например, купол Исаакиевского собора ― изумительного памятника архитектуры, создан­ного в 1818―1858 годах в Петербурге по проекту Огюста Монферрана.
Более ста килограммов червонного золота было нанесено амальгама­цией на медные листы, из которых выполнен гигантский, диаметром около 26 метров, купол этого собора. Поверхность медных листов тщательно очищали от жира, шлифовали и полировали, а затем покрывали амальгамой ― раствором золота в ртути.

После этого листы нагревали на специаль­ных жаровнях до тех пор, пока ртуть не испарялась, а на листе при этом оставалась тонкая (толщиной несколько микрон) пленка золота. Но лег­кий синевато-зеленый дымок паров ртути, который, казалось, бесследно исчезал, успевал «по пути» отравить рабочих, занимавшихся позолотой. И хотя по правилам тогдашней «техники безопасности» позолотчики поль­зовались стеклянными колпаками, эта «спецодежда» не могла спасти от отравления. Люди погибали в страшных муках. По свидетельству совре­менников, золочение купола стоило жизни 60 рабочим.

Зеленая губная помада

С амальгамами связаны не только печальные факты, но и забавные истории. Рассказывают, будто бы в начале нашего века один исследователь пытался получить золото из ртути, воздействуя на ее пары мощными элек­трическими разрядами. Много времени и труда потратил он, и вот, наконец, пришел успех: в ртути появились первые следы золота. Радость экспе­риментатора не знала границ.

Каково же было разочарование, когда выяс­нилось, что золото попало в ртуть с. золотой оправы его собственных очков. Поправляя время от времени очки руками, на которых были мель­чайшие капельки ртути, ученый переносил золото в виде амальгамы в ис­следуемую ртуть.
Амальгамы и сейчас применяют в ряде случаев для золочения метал­лических изделий (разумеется, при этом дело обходится без жертв), в производстве зеркал, в зубоврачебном деле, в лабораторной практике.
Из ртутной соли гремучей кислоты (гре­мучей ртути) изготовляют взрывчатые веще­ства.
Широко применяют в технике ртуть и в чистом виде. В химической промышленно­сти, например, она участвует в производстве хлора, едкого натра, синтетической уксусной кислоты. Весьма надежны и долговечны ртутные вентили, служащие для выпрямле­ния переменного тока.

Высоковольтный ртутный вентиль (1960) Ртутный выпрямитель

В автоматической и измерительной аппаратуре используют ртут­ные выключатели, которые обеспечивают мгновенное замыкание и размыкание элек­трической цепи.
Ртутно-кварцевые лампы позволяют по­лучить интенсивное ультрафиолетовое излу­чение. В медицине эти лампы служат для обезвреживания воздуха в операционных залах, для облучения организма человека в лечебных целях.
В 1922 году чешский химик Ярослав Гейровский открыл полярографический ме­тод химического анализа, в котором ртуть играет далеко не последнюю роль. За это открытие ученый был удостоен Нобелевской премии.
Разреженными парами ртути с добавкой аргона наполнены стеклянные трубки люминесцентных ламп. Еще в 1937 году была предпринята попыт­ка использовать ртутные лампы для освещения улицы Горького в Москве. Но вскоре от этих ламп пришлось отказаться, так как излучаемый ими мертвенно-бледный свет придавал лицам людей малопривлекательный землистый оттенок, а губная помада, например, из красной превращалась в зеленую.
В дальнейшем удалось разработать специальные составы ― люмино­форы, которые, будучи нанесенными на внутреннюю поверхность ламп, позволяют получать свет различной окраски, в частности белый свет, очень близкий к дневному.
Ртуть ― «главное действующее лицо» во многих физических прибо­рах ― манометрах, барометрах, вакуумных насосах. Но, пожалуй, наиболее распространенные ртутные приборы ― это термометры.

Фердинанд II рекомендует спирт

В XVII веке, когда были созданы первые приборы для измерения тем­пературы, рабочей жидкостью в них служила вода, но на холоде она замер­зала, стекло разлеталось вдребезги и термометры выходили из строя. То­сканский герцог Фердинанд II, по-видимому, достаточно хорошо знакомый с винным спиртом, предложил использовать его вместо воды ― термометры стали более надежными, но, поскольку качество спирта не всегда было одинаковым, в показаниях приборов наблюдались заметные расхождения. Первым, кто начал измерять температуру при помощи ртути, был фран­цузский физик Амонтон. Спустя несколько лет немецкий физик Фарен­гейт создал свой ртутный термометр со шкалой, которая до сих пор употребляется в Англии и США.
В наше время ртутные термометры имеют самое разнообразное назначе­ние. От этого зависит конструкция термометра, в частности толщина ка­пилляра, по которому перемещается ртуть. Самый тонкий капилляр у ме­дицинского градусника ― всего 0,04 миллиметра. Чтобы этот тончайший столбик ртути можно было заметить невооруженным глазом, капилляр де­лают в форме трехгранной увеличительной призмы, а на его заднюю стенку наносят «экран» ― полоску белой эмали.
Поскольку ртуть не должна опускаться, пока ее не стряхнешь, нужно в каком-то месте канал сузить, но и без того узкий трехгранник сужать уже нельзя. Поэтому к нему снизу припаивают маленькую цилиндриче­скую трубку и в ней делают пережим.

Трудные испытания

Применяемая для термометров ртуть должна отличаться особой чисто­той: ведь малейшие примеси могут существенно исказить показания. Вот почему ртуть подвергают специальной обработке, промывают, дистиллиру­ют и только после этого заполняют ею стеклянные капилляры.
Кстати, несмотря на хрупкость стекла, оно пока является незаменимым в этом случае материалом. Использовать вместо него, допустим, прозрач­ную пластмассу нельзя: она, как решето, пропускает губительный для ртути кислород.
Заполнение капилляра ртутью ― очень ответственная операция: в трубку не должен попадать воздух. Раньше, когда этот процесс выполняли вручную, мастерам приходилось по нескольку недель нагревать поочередно то один, то другой конец заполненной ртутью стеклянной трубочки, изго­няя оттуда воздушные пузырьки. Сейчас с этим делом быстро и успешно справляются машины.
Прежде чем попасть к месту своей будущей «работы», термометры проходят еще много испытаний и проверок. Увы, некоторых из них ждет печальный приговор: «Брак». Жизненный путь этого неудачника тут же заканчивается в корзине для отходов. Но зато можно не сомневаться в точ­ности тех термометров, которые выдержали все «экзамены» и получили своего рода «аттестат зрелости» ― заводское клеймо. Беспристрастная ка­пелька ртути, заключенная в стеклянный капилляр, будет верно служить науке, промышленности, сельскому хозяйству, медицине.

С. Венецкий. «Серебряная вода» / Рассказы о металлах

• Tags: * Венецкий С., МЕДИЦИНА, амальгама, краски, лампа люминесцентная, металлы — ртуть, монеты, освещение, термометр

Источник: hochu-vse-snat.livejournal.com