Virtual Laboratory Wiki
Advertisement

Файл:РТУТЬ.jpg

Ртуть (лат. hydrargyrum) — химический элемент II группы дополнительной (побочной) подгруппы периодической системы элементов Менделеева с атомным номером 80 и атомной массой 200,59, обозначается символом Hg. Простое вещество при комнатной температуре представляет собой тяжёлую серебристо-белую заметно летучую 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). В природе находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов. Чаще всего ртуть получают путём восстановления из её наиболее распространённого минерала — киновари. Применяется для изготовления измерительных приборов, вакуумных насосов, источников света и в других областях науки и техники.

Ртуть / Hydrargyrum (Hg)
Атомный номер 80
Внешний вид простого вещества тяжёлая жидкость серебристо-белого цвета
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
200,59 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 157 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 149 пм
Радиус иона (+2e) 110 (+1e) 127 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
2,00
Электродный потенциал Hg←Hg2+ 0,854 В
Степени окисления +2, +1
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 13,546 (@ +20 °C) г/см³
Удельная теплоёмкость 0,138 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 8,3 Вт/(м·K)
Температура плавления 234,28 K
Теплота плавления 2,295 кДж/моль
Температура кипения 629,73 K
Теплота испарения 58,5 кДж/моль
Молярный объём 14,8 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки ромбоэдрическая
Период решётки 2,990 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 100,00 K


История

В XIX веке врачи лечили ртутью раны и венерические болезни.

Происхождение названия

Русское название ртути, по одной из версий, — это заимствование из арабского (через тюркские языки); по другой версии, «ртуть» связана с литовским ritu — качу, катаю, происшедшим от индоевропейского рет (х) — бежать, катиться.

Соединения ртути

Ртуть и её соединения применяются в технике, химической промышленности, медицине. Желтый оксид ртути (II) входит в состав глазной мази и мазей для лечения кожных заболеваний. Красный оксид ртути (II) применяется для получения красок. 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. Хлорид ртути (II), который называется сулема, является очень токсичным. Сулема применяется в медицине как дезинфицирующее средство, в технике она используется для обработки дерева, получения некоторых видов чернил, травления и чернения стали. В сельском хозяйстве сулема применяется как фунгицид. Амидохлорид ртути (белый преципитат ртути) входит в состав некоторых мазей. В ветеринарии амидохлорид ртути применяется как средство против паразитарных заболеваний кожи. Нитрат ртути (II) применяется для отделки меха и получения других соединений этого металла. Токсичность нитрата ртути (II) примерно такая же, как и токсичность сулемы. Многие органические соединения ртути используются в качестве пестицидов и средств для обработки семян. Отдельные органические соединения ртути применяются как диуретические средства.

Распространённость в природе

Ртуть относительно редкий элемент в Земной коре со средней концентрацией 0.08 частей на миллион. 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. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2.5 % ртути. Иногда ртуть даже встречается в самородном виде.

В окружающей среде

Файл:Mercury fremont ice core.png

Уровень ртути в ледниках за 270 лет

До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограмма на литр льда. 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 %.

Одно из наиболее тяжелейших загрязнений ртутью в истории случилось в японском городе Миномата в 1956 году, что привело к более чем трём тысячам жертв, которые либо умерли, либо сильно пострадали от болезни Минамата.

Получение

В России известны 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс.тонн (на 2002 год).


Физические свойства

Ртуть — единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие сплавы — амальгамы. Не амальгамируются лишь железо, марганец и никель.

Химические свойства

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 6d10электронной 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[1].

Применение

Ртуть применяется в изготовлении термометров, парами ртути наполняются ртутно-кварцевые и люминесцентные лампы. 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, но в связи с её высокой токсичностью к концу XX века были практически вытеснены из этих сфер (замена на напыление и электроосаждение металлов, полимерные пломбы в стоматологии).

Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.

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).

Ртуть используется для переработки вторичного алюминия и добычи золота (см. амальгамная металлургия).

Ртуть также иногда применяется в качестве рабочего тела в тяжелонагруженных гидродинамических подшипниках[2].

Ртуть используется в качестве балласта в подводных лодках и регулирования крена и дифферента некоторых аппаратов.[источник?] Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.

Ртуть входит в состав некоторых биоцидных красок для предотвращения обрастания корпуса судов в морской воде.

Ртуть-203 (T1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии.

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.

Токсикология ртути

Пары́ ртути, а также металлическая ртуть очень ядовиты, могут вызвать тяжёлое отравление. По классу опасности она относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образованием растворимой в воде и токсичной метилртути.

  • Органические соединения ртути (метилртуть и др.) в целом намного более токсичны, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.

Гигиеническое нормирование концентраций ртути

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами[1]:

  • ПДК в населенных 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/мл
  • ПДК водных объектов хозяйственно-питьевого и культурного водопользования, в воде водоемов — 0,0005 мг/л
  • ПДК рыбохозяйственных водоемов — 0,00001 мг/л
  • ПДК морских водоемов — 0,0001 мг/л
  • ПДК в почве — 2,1 мг/кг

Демеркуризация

Основная статья: Демеркуризация


Очистка помещений и предметов от загрязнений металлической ртутью и источников ртутных паров называется демеркуризацией. В быту широко применяется демеркуризация с помощью серы. Так, например, если разбился градусник, следует тщательно собрать все шарики ртути, а щели и неровности засыпать порошком серы (S). Сера легко вступает в химическую реакцию со ртутью при комнатной температуре, образуя безвредное соединение HgS.

Примечания

  1. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=673
  2. Приборостроение и автоматизация. Справочник. Изд. «Машиностроение» М. 1964

См. также

  • Демеркуризация
  • Красная ртуть
  • Минамато
  • Отравления ртутью
  • Ртутная лампа
  • Бром

Ссылки





Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Ртуть. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .


Advertisement