Ртуть — элемент побочной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 80. Обозначается символом Hg (лат. Hydrargyrum).
Ртуть — один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй элемент — бром). В природе находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов.
История открытия ртути
Ртуть (англ. Mercury, франц. Mercure, нем. Quecksilber) входит в число семи металлов древности. Она была известна по крайней мере за 1500 лет до н.э., уже тогда ее умели получать из киновари.
Как в Кыргызстане добывают ртуть
Ртуть употребляли в Египте, Индии, Месопотамии и Китае; она считалась важнейшим исходным веществом в операциях священного тайного искусства по изготовлению препаратов, продлевающих жизнь и именуемых пилюлями бессмертия. В IV — Ш вв. до н.э. о ртути как о жидком серебре ( от греч. вода и серебро) упоминают Аристотель и Теофраст.
Позднее Диоскорид описал получение ртути из киновари путем нагревания последней с углем. Ртуть считали основой металлов, близкой к золоту и поэтому называли меркурием (Mercurius), по имени ближайшей к солнцу (золоту) планеты Меркурий. С другой стороны, полагая, что ртуть представляет собой некое состояние серебра, древние люди именовали ее жидким серебром (откуда произошло лат.
Hydrargirum). Подвижность ртути вызвала к жизни другое название — живое серебро (лат. Argentum vivum); немецкое слово Quecksilber происходит от нижнесаксонского Quick (живой) и Silber (серебро). Интересно, что болгарское обозначение ртути — живак — и азербайджанское — дживя — заимствованы, вероятно, от славян.
В эллинистическом Египте и у греков употреблялось название скифская вода, что позволяет думать о вывозе ртути в какой-то период времени из Скифии. В арабский период развития химии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой ртуть почиталась матерью металлов, а сера (сульфур) их отцом.
Сохранилось множество тайных арабских названий ртути, что свидетельствует о ее значении в алхимических тайных операциях. Усилия арабских, а позднее и западноевропейских алхимиков сводились к так называемой фиксации ртути, т. е. к превращению ее в твердое вещество. По мнению алхимиков, получающееся при этом чистое серебро (философское) легко превращалось в золото. Легендарный Василий Валентин (XVI в.) основал теорию трех начал алхимиков (Tria principia) — ртути, серы и соли; эту теорию развил затем Парацельс. В подавляющем большинстве алхимических трактатов, излагающих способы трансмутации металлов, ртуть стоит на первом месте либо как исходный металл для любых операций, либо как основа философского камня (философская ртуть).
Распространённость ртути в природе
Природные источники, такие как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. За оставшуюся половину ответственна 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 %.
Ртуть относительно редкий элемент в Земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако в виду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами.
Есть свидетельства существования природного скопления ртути в виде маленького ртутного озера.
В поверхностных условиях киноварь и металлическая ртуть растворимы в воде даже при отсутствии сильных окислителей, но при их наличии ([Fe2(SO4)3], озон, перекись водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS • nNa2S. 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 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.
Физические свойства ртути
Это единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие сплавы — амальгамы.
Ртуть в 13,6 раза тяжелее воды.
У него довольно большой коэффициент температурного расширения – всего в полтора раза меньше, чем у воды, и на порядок, а то и два больше, чем у обычных металлов.
Химические свойства ртути
Ртуть — малоактивный металл (см. ряд напряжений).
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 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.
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 4К.
Применение ртути
Ртуть применяется в изготовлении термометров, парами ртути наполняются ртутно-кварцевые и люминесцентные лампы. В них ртуть применяется как в чистом виде, так и в виде смесей с газами (в основном, с аргоном), для увеличения светоотдачи. Ртутные лампы используются в качестве источников интенсивного УФ излучения. Ртутные контакты служат датчиками положения. Кроме того, металлическая ртуть применяется для получения целого ряда важнейших сплавов.
Ранее различные амальгамы металлов, особенно амальгамы золота и серебра, широко использовались в ювелирном деле, в производстве зеркал и зубных пломб. В технике ртуть широко применялась для барометров и манометров. Соединения ртути использовались как антисептик (сулема), слабительное (каломель), в шляпном производстве и т.д., но в связи с её высокой токсичностью к концу XX века были практически вытеснены из этих сфер (замена амальгамирования на напыление и электроосаждение металлов, полимерные пломбы в стоматологии).
Также, ртуть широко применяется в производстве термометров. Температура плавления ртути — –38 градусов, кипения — +356.58. Но существуют способы расширить эти границы и производить термометры, работающие как при более низких, так и при более высоких температурах. Для понижения температуры плавления, в ртуть добавляют таллий.
Металлическая ртуть служит катодом для электролитического получения ряда активных металлов, хлора и щелочей, в некоторых химических источниках тока (например, ртутно-цинковых — тип РЦ), в эталонных источниках напряжения (Вестона элемент). Ртутно-цинковый элемент (эдс 1,35 Вольт) обладает очень высокой энергией по объёму и массе (130 Вт/час/кг, 550 Вт/час/дм).
Ртутью иногда легируют другие металлы. Небольшие добавки элемента увеличивают твердость сплава свинца со щелочноземельными металлами. Даже при паянии бывает подчас нужна ртуть: припой из 93% свинца, 3% олова и 4% ртути – лучший материал для пайки оцинкованных труб.
Ртуть используется для переработки вторичного алюминия и добычи золота (см. амальгамная металлургия).
Одна из главных деталей взрывателя для зенитного снаряда – это пористое кольцо из железа или никеля. Поры заполнены ртутью. Выстрел – снаряд двинулся, он приобретает все большую скорость, все быстрее вращается вокруг своей оси, и тяжелая ртуть выступает из пор. Она замыкает электрическую цепь – взрыв.
Ртуть используется в качестве балласта в подводных лодках и регулирования крена и дифферента некоторых аппаратов. Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.
Раньше ртутными красками покрывали днища кораблей, чтобы они не обрастали ракушками. Иначе корабль снижает скорость, расходуется больше топлива. Самая известная из красок такого типа делается на основе кислой ртутной соли мышьяковистой кислоты HgHAsO4. Правда, в последнее время для этой цели применяют и синтетические красители, в составе которых ртути нет.
Ртуть-203 (T1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии. Медицина использует также фосфорнокислые соли ртути, ее сульфат, иодид и другие. В наше время большинство неорганических соединений ртути постепенно вытесняются из медицины ртутными же органическими соединениями, неспособными к легкой ионизации и поэтому не столь токсичными и меньше раздражающими ткани.
Также используются и соли ртути:
Иодид ртути используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения.
Фульминат ртути («Гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
Бромид ртути применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).
Некоторые соединения ртути применяются как лекарства (например, мертиолят для консервации вакцин), но в основном из-за токсичности ртуть была вытеснена из медицины (сулема, оксицианид ртути — антисептики, каломель — слабительное и др.) в середине-конце XX века.
II. Если случилось:
Источник: ucrazy.ru
Ртуть. Свойства и применение
Ртуть – элемент, относящийся к области шестого периода в таблице периодических элементов, подгруппа цинка, атомный номер – 80. В комнатных условиях, вещество представляется тяжёлой бело-серебристой жидкостью. Пары ртути ядовиты. Температура ртути определяет её агрегатное состояние, не один металл кроме неё, не имеет жидкую структуру в условиях комнатной температуры.
Плавление ртути начинается при температуре 234º К, кипение при 629º К. Сплавляется со многими металлами, образуя сплавы, называемые амальгамами. Ртуть в воде и кислотных растворах не растворяется, сделать это может только азотная кислота или царская водка .
С трудом это можно сделать с помощью серной кислоты. При достижении температуры 300º С, происходит реакция с кислородом, результатом которой является оксид ртути, имеющий красный цвет (не путать с вымышленной “красной ртутью”!).
«Красная ртуть» – данный термин обозначает вещество, вымышленное в коммерческих целях. Свойству приписываются запредельные свойства, на деле науке пока не известен подобный металл, ни природного, ни искусственного происхождения. Соединение серы и ртути при высокой температуре образует сульфид ртути.
Добыча и происхождение ртути
Ртуть: распространение, опасность и меры предосторожности
Ртуть относится к ультрамикроэлементам и постоянно присутствует в организме, поступая с пищей и водой. Ртуть не выполняет никакой физиологической функции в организме человека. Она высокотоксична и кумулятивна. Ртуть широко распространена во всех элементах окружающей среды в силу высокой летучести паров металла, но гигиеническое значение имеют локальные очаги антропогенного загрязнения, к сожалению, встречающиеся часто как на городских территориях, так и в сельской местности.
Источники антропогенного загрязнения окружающей среды ртутью — ТЭЦ, заводы цветных металлов, целлюлозобумажные, цементные. Имеет значение поступление ртути, связанное с применением ртутьсодержащих сельскохозяйственных фунгицидов. Из атмосферного воздуха пары и аэрозоли соединений ртути попадают в водные объекты в результате седиментации и с осадками.
Воздействие ртути на организм
Ртуть в виде неорганических соединений
В первую очередь катионы Hg реагируют с SH-группами белков («тиоловые яды»), а также с карбоксильными и аминными группами тканевых белков, образуя прочные комплексные соединения — металлопротеиды. В результате возникают глубокие нарушения функций центральной нервной системы, особенно высших ее отделов. Для неорганических соединений ртути характерны поражения почек и печени.
Ртуть в виде органических соединений
Наибольшее значение играет метилртуть, которая хорошо растворима в липидных тканях и быстро проникает в жизненно важные органы, и в том числе в мозг. В результате возникают изменения в вегетативной нервной системе, периферических нервных образованиях, в сердце, сосудах, кроветворных органах, печени и др., нарушения в иммунобиологическом состоянии организма. Соединения ртути обладают также эмбриотоксическим действием (приводят к поражению плода у беременных).
Неорганическая ртуть в природных водах способна к метилированию. Необходимо отметить, что патогенез и клинические проявления интоксикации органическими соединениями ртути принципиально отличаются от интоксикации неорганической ртутью. В силу этого гигиенические нормативы для неорганической ртути и ее алкилпроизводных различны, что необходимо учитывать при организации лабораторного контроля качества воды. Считается, что в источнике водоснабжения, загрязненном неорганическими соединениями ртути, метилированная в результате естественных процессов (более токсичная) ртуть составляет 0,1 % общего загрязнения. Из этого следует, что вода, содержащая неорганическую ртуть на уровне гигиенического норматива, будет безопасна и в отношении алкилртути.
Короткий видеоролик ниже наглядно демонстрирует негативное воздействие ртути на клетки мозга и описывает механизм этого воздействия:
Ртуть в гидросфере
Считается, что в Мировом океане к концу второго тысячелетия накопилось около 50 миллионов тон соединений ртути, а естественный вынос ртути в океан в результате эрозии составляет примерно 5 тыс. т в год. Интенсивное связывание ртути с твердыми взвешенными частицами приводит к тому, что фактор концентрирования составляет величину порядка 1,3–1,8?105, то есть доля ртути, связанной со взвешенными частицами (размером менее 0,45 мкм), в 10 тысяч раз больше, чем растворенная доля.
Из имеющихся в литературе немногочисленных данных по загрязнению водных экосистем соединениями ртути бесспорный интерес представляют результаты изучения влияния сточных вод Северобайкальского отделения Байкало-Амурской магистрали на загрязнение озера Байкал. В этом исследовании показано, что в водах Северного Байкала и рек Тыи и Кичеры ртутьсодержащие соединения находятся в концентрации 0,1–0,2 мкг/л. Существенный вклад в загрязнение Байкала ртутью с начала производства на Байкальском целлюлозно-бумажном комбинате (БЦБК) дают сточные воды этого комбината.
В России самое сильное загрязнение наблюдается вблизи металлургических комбинатов на Кольском полуострове и в Норильске, где соответствующие концентрации превышают фоновые уровни в десятки, а кое-где и в сотни раз. Вследствие того, что озерные седименты являются превосходными накопителями тяжелых металлов, возможно, что эти уровни загрязнения останутся высокими в течение многих десятилетий.
Количества ртути во времени увеличиваются не только в озерных, но и в морских донных отложениях. Даже на Северном полюсе в седиментах с глубин от 22 до 3 м концентрации ртути возрастают от 0,03 до 0,13 мкг/кг. Эти данные указывают на увеличивающийся глобальный поток ртути, которая в Арктике осаждается из-за «полярной дистилляции».
Ртуть в атмосфере
В России выброс ртути в атмосферный воздух от промышленных предприятий составляет примерно 10 тон в год. В принципе – это уровень большинства индустриально развитых стран. В последние годы во всем мире, в том числе и в Российской Федерации, идет активная работа по закрытию наиболее вредных хлорщелочных производств. Однако проблема остаточного, зашкаливающе-высокого уровня загрязнения окружающей среды, остается нерешенной
Ртуть в литосфере
Ртуть в живых организмах
Ртуть попадает в растения в основном через атмосферу. Ртуть, поступающая из атмосферы в виде паров, сорбируется хвойными растениями и прочно удерживается в хвое. Миграции в другие органы растения при этом не происходит. Согласно действующим в РФ санитарным нормам ПДК соединений ртути в сельскохозяйственных растениях (картофель, овощи, зерновые) утвержден на уровне 0,02–0,03 мг/кг. В то же время Российские исследования показали, что органические и неорганические производные ртути при таких концентрациях вызывают у растений различные негативные экотоксические эффекты – ингибирование клеточного дыхания, понижение ферментной активности и др.
Одним из наиболее ярких примеров воздействия ртути на живые организмы и человека является печально известный случай массового отравления ртутью в Японском городе Минамата. В специальном исследовании было установлено, что болезнь Минамата обусловлена экотоксикологическими эффектами метилртутных соединений, образующихся в водных экосистемах при биологическом и химическом метилировании неорганических производных ртути. При этом бионакопление соединений ртути в морской биоте достигает значительных уровней. В заливе Минамата концентрации ртути составляли: в крабах – 35,7 мг/кг, в рыбе – 20,0 мг/кг, в креветках – 5,6 мг/кг при японском нормативе 0,4 мг/кг.
Рыбы Братского водохранилища (плотва, карась, лещ и окунь) также содержат значительные количества ртути – от 2 до 6 мг/кг, что, по мнению сибирских специалистов, обусловлено значительным загрязнением ртутью и ее соединениями донных отложений этой водной экосистемы. По мнению комитета по охране окружающей среды Иркутской области, ответственными за это загрязнение являются промышленные предприятия Иркутска, Ангарска, Усолья-Сибирского и Зимы, некоторые из которых за последние 20–30 лет сбросили со сточными водами по 1,5–2,0 тысяч тон ртути.
Пресноводные рыбы (голец, налим и сиг) в арктических водах России содержат ртуть на уровне 0,01 мкг/г сырой массы (отметим для сравнения, что соответствующие значения для вод Норвегии, Финляндии, Гренландии и Канады составляют 0,25, 0,32, 0,99 и 2,49 мкг/г).
Источник: www.msulab.ru