Ртуть: история открытия элемента. Применение ртути и опасности которые вас подстерегают

О том, насколько опасны шарики ртути, все хорошо знают еще с детства. Тяжелые отравления, в некоторых случаях приводящие к инвалидности и даже летальному исходу, - одно из возможных последствий такой интоксикации.

Но далеко не во всех случаях ртуть действительно представляет существенную угрозу для здоровья. В этой статье Вы узнаете когда стоит ее опасаться и что делать, чтобы минимизировать риски.

Чем опасна ртуть

Ртуть относится к веществам 1-го класса опасности. При попадании в организм этот металл имеет свойство накапливаться - 80% вдыхаемых паров не выводятся. При остром отравлении может вызывать тяжелую интоксикацию и смерть, при хроническом - приводить к тяжелой инвалидности. В первую очередь страдают те органы, которые накапливают вещество лучше всего - печень, почки, головной мозг. Поэтому частым результатом отравления ртутью становится слабоумие, почечная и печеночная недостаточность. При вдыхании паров сначала отравление отражается на состоянии дыхательной системы, позже поражаются центральная нервная система (ЦНС) и внутренние органы, а при длительном воздействии постепенно страдают все системы организма. Особенно опасна ртуть для беременных, поскольку влияет на внутриутробное развитие, и детей.

Однако такие тяжелые последствия вызывает не сам металл, а его пары - именно они представляют главную опасность в быту. Шарики ртути из разбившегося градусника начинают испаряться уже при температуре +18°С. Поэтому в домашних условиях, где температура воздуха, как правило, намного выше, вещество испаряется достаточно активно.

Не менее опасны для организма соединения ртути, например метилртуть. В 1956 году в Японии было выявлено массовое отравление, вызванное именно этим соединением. В залив, из которого рыбаки добывали рыбу, компания Chisso систематически сливала ртуть. В результате 35% из отравившихся зараженной рыбой человек погибло. После этого случая подобные интоксикации получили название болезни Минаматы (по названию местного города). В быту с такими тяжелыми отравлениями человек практически не сталкивается.

Острое отравление ртутью отличается выраженными признаками. Среди характерных симптомов следующие:

• Слабость.
• Тошнота и рвота.
• Головные боли.
• Боли в груди и животе.
• Диарея, иногда с примесями крови.
• Затрудненное дыхание, отечность слизистых.
• Слюноотделение и металлический привкус во рту.
• Повышение температуры (в некоторых случаях до 40°С).

Симптомы отравления развиваются на протяжении нескольких часов после попадания высокой концентрации паров или соединений ртути в организм. Если за это время пострадавший не получит квалифицированной медицинской помощи, отравление приведет к необратимым последствиям. У человека развивается нарушение функций ЦНС, поражение головного мозга, печени и почек, потеря зрения, а при большой дозе токсичного вещества может наступить смерть. Острое отравление встречается крайне редко: чаще при авариях на производстве, в бытовых условиях такая ситуация практически невозможна.

Меркуриализм, или хроническое отравление ртутью, случается намного чаще. Ртуть не имеет запаха, поэтому заметить шарики вещества, которые, например, закатились под плинтус, в щели между половицами или остались в ворсе ковра, практически невозможно. Но даже мельчайшие капли продолжают выделять смертельно опасные пары. Поскольку их концентрация незначительна, симптомы выражены не так ярко. При этом малые дозы на протяжении длительного периода приводят к тяжелым последствиям, ведь ртуть имеет способность накапливаться в организме.

Среди первых характерных признаков:

• Общая слабость, усталость.
• Сонливость.
• Головные боли.
• Головокружения.

Длительное воздействие паров ртути может приводить к гипертонии, атеросклерозу, поражениям мозга и ЦНС, повышает риск туберкулеза и других поражений легких. От отравления парами ртути страдает щитовидная железа, развиваются болезни сердца (в том числе наблюдается брадикардия и другие нарушения ритма). К сожалению, симптомы меркуриализма на начальных стадиях отравления неспецифичны, поэтому люди часто не придают им должного значения.

В том случае если в доме разбился ртутный градусник или металл попал в открытое пространство из другого источника (например, из ртутной лампы), важно убедиться, что ртуть собрана полностью. Также необходимо обратиться в службы, которые помогут утилизировать вещество - выброшенная в мусорный контейнер собранная ртуть представляет не меньшую угрозу.

Конечно, главным источником паров ртути в бытовых условиях является ртутный термометр. В среднем один градусник содержит до 2 грамм ртути. Такого количества недостаточно для сильного отравления (если ртуть правильно и вовремя собрана), но вполне хватит для легкой и хронической интоксикации. На бытовые вызовы специальные службы МЧС, как правило, не приезжают, но консультацию по конкретному случаю дадут. Кроме этого, именно они подскажут, куда сдать собранный металл.

Большая капля ртути и такое же количество металла в мелких шариках будут по-разному испаряться. За счет большей площади поверхности мелкие капельки выбросят больше опасных паров за короткий период. А именно их часто пропускают люди, самостоятельно устраняющие последствия разбитого градусника.

Наиболее опасные ситуации:

• Металл попал на мягкую мебель, детские игрушки, ковер, тканевые тапочки (полностью собрать с таких поверхностей ртуть невозможно, вещи придется выбросить).
• Ртуть долгое время находилась в комнате с закрытыми окнами (так повышается концентрация паров).
• Шарики ртути раскатились по полу с подогревом (увеличивается скорость испарения).
• Пол застелен паркетом, ламинатом, деревянными досками. Для того чтобы полностью убрать всю ртуть, на месте ее разлива нужно будет снимать покрытие - мелкие шарики легко закатываются в щели.

Кроме градусников ртуть содержится в некоторых приборах, в ртутных газоразрядных лампах и энергосберегающих люминесцентных лампах. Количество вещества в последних достаточно мало - не более 70 мг ртути. Опасность они представляют лишь в том случае, если в помещении было разбито несколько ламп. Нельзя выбрасывать люминесцентные лампы в мусорный контейнер, их нужно сдавать в специальные центры утилизации.

Часто об опасности ртути говорят и в контексте прививок. Действительно, ее соединение тиомерсал (мертиолят) использовалось как консервант во многих вакцинах. Еще в 20-х годах ХХ века концентрация была довольно опасной; начиная с 1980-х годов ее содержание в одной дозе не превышает 50 мкг. Период полувыведения соединений ртути в таком количестве составляет около 4 дней даже у младенцев, а через 30 дней вещество выводится из организма полностью.

Несмотря на это, сегодня большинство вакцин вообще не содержат мертиолят в своем составе. Связано это не столько с опасностью консерванта, сколько со скандалом, который начался 20 лет назад. В 1998 году в самом престижном медицинском журнале Lancet вышла статья исследователя Эндрю Уэйкфилда, который связал вакцинацию (в частности, содержащую тиомерсал вакцину MMR от кори, краснухи, паротита) с развитием аутизма. Материал вызвал бурные обсуждения в медицинском сообществе и настоящую панику среди обычных граждан. Однако уже через несколько лет было доказано, что статья Уэйкфилда была основана на подставных данных, в ее основе нет реальных фактов, а сама связь аутизма с тиомерсалом не доказана. В том же журнале Lancet было опубликовано опровержение материала. Тем не менее, именно эту статью активно цитируют представители антипрививочного движения. Сегодня вакцины, выпускающиеся в Европе и США, не содержат мертиолята, а поэтому не могут представлять никакой опасности отравления ртутью.

В малых количествах ртуть может содержаться в морской рыбе и морепродуктах. Попадание значимых количеств металла с пищей, как правило, вызывает легкую интоксикацию, последствия которой несложно устранить. Первая помощь при таких отравлениях проста - нужно вызвать рвоту, а после выпить несколько таблеток активированного угля или принять любой другой сорбент. После этого обязательно обратиться к врачу. Особенно важно это для беременных и детей, поскольку для них отравление ртутью представляет наибольшую опасность.

Симптомы интоксикации ртутью:

• Тошнота.
• Головокружение.
• Заметный привкус железа во рту.
• Отек слизистых.
• Одышка.

Если в доме разбился градусник, не стоит паниковать - быстро принятые меры помогут избежать негативных последствий. В аптеках продаются специальные наборы для демеркуризации, но собрать ртуть можно и без них.

Проветривание и уменьшение температуры воздуха
Открытое окно поможет снизить концентрацию паров ртути. Желательно не входить в комнату, где разбился градусник, еще несколько дней, а окна там держать постоянно открытыми. Зимой следует выключить теплый пол и прикрутить батареи - чем ниже температура в комнате, тем меньше испаряется ртуть.

• Сбор ртути

Для больших капель можно использовать спринцовку, для мелких - обычную клейкую ленту, пластилин, мокрую вату. Перед уборкой посветить на место разбитого градусника лампой - так будут видны все, даже мельчайшие шарики. Ртуть собирают в перчатках, бахилах и респираторе, только в герметичную емкость (пластиковый или стеклянный контейнер). Все предметы, на которые попала ртуть, в том числе и то, чем она собиралась, также помещаются в герметичную емкость.

• Обработка места, где была разлита ртуть

Поверхности обрабатываются раствором марганцовокислого калия или хлорсодержащим препаратом (например, «Белизной» в концентрации 1 л на 8 л воды). Пол и поверхности оставляют на 15 минут, затем смывают чистой водой. Завершающий этап - обработка пола перманганатом калия (1 г марганцовки на 8 л воды). В результате образуются соединения ртути, не вырабатывающие паров.

• Что запрещено

Нельзя собирать ртуть веником, шваброй или пылесосом. Нельзя также стирать зараженную одежду, тапочки, мягкие игрушки - вещество сложно смыть, кроме этого, оно может остаться в механизме стиральной машины. Все вещи, на которые попала ртуть, нужно утилизировать.

• Как помочь себе

Человек, который собирал ртуть, должен после процедуры хорошо промыть руки и прополоскать рот, почистить зубы. Можно выпить 2-3 таблетки активированного угля. Перчатки, бахилы и одежду, если на нее попала ртуть, нужно утилизировать.

Все химические элементы таблицы Менделеева условно разделяются диагональю B - At на металлы и неметаллы. При этом последние в меньшинстве, располагаются выше и правее границы. Металлы же в явном количественном преимуществе, их из известных 118 элементов больше 80.

Все они обладают сходными физическими свойствами, объединяются агрегатным состоянием. Однако есть и исключение - элемент ртуть. О ней и поговорим подробнее.

Ртуть: положение в периодической системе

Данный элемент занимает свою ячейку в таблице под номером 80. При этом располагается во второй группе, побочной подгруппе, шестом большом периоде. Имеет атомную массу, равную 200,59. Существует в виде семи устойчивых изотопов: 196, 198, 199, 200, 201, 202, 204.

Относится к элементам d-семейства, однако не переходным, так как последние заполняют s-орбиталь. Ртуть входит в подгруппу металлов цинка, вместе с кадмием и коперницием.

Общая характеристика элемента

Химические элементы таблицы Менделеева имеют строго упорядоченное расположение, и каждый обладает своей электронной конфигурацией атома, говорящей о его свойствах. Ртуть не исключение. Строение ее внешней и предвнешней электронной оболочки следующее: 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 .

Возможные степени окисления: +1, +2. Оксид и гидроксид ртути - слабо основные, иногда амфотерные по характеру соединения. №80 - Hg, латинское произношение "гидраргирум". Русское название происходит от праславянского языка, на котором оно переводилось как "катиться". У других народов произношение и название разное. Часто сам элемент и образуемые им простые и сложные вещества называют меркуратами, меркурием. Такое название происходит из древних времен, когда сопоставляли Hg (элемент) с серебром, придавали ему второе значение после золота. Солнце - символ аурум Au, Меркурий - символ гидраргирум Hg.

У древних народов было поверье, что существует семь основных металлов, среди которых ртуть. Группа из них находила отражение в То есть золото ассоциировалось с Солнцем, железо - с Марсом, ртуть - с Меркурием и так далее.

История открытия

О ртути было известно примерно за 1500 лет Уже тогда ее описывали как "жидкое серебро", подвижный, необычный и загадочный металл. Добывать ее тоже научились еще в древности.

Конечно, изучить ее свойства возможности не было, ведь еще не была сформирована как таковая химия. Ртуть окутывали пеленой тайны и магии, считали необычным веществом, близким к серебру и способным превратиться в золото, если сделать ее твердой. Однако способов получить чистую ртуть в твердом агрегатном состоянии не было, и алхимические изыскания не увенчались успехом.

Основные страны, где с самой древности применялась и добывалась ртуть, это:

• Китай;
• Месопотамия;
• Индия;
• Египет.

Однако получить данный металл именно в чистом виде удалось только в XVIII веке, это сделал шведский химик Брандт. При этом ни им, ни до этого момента так и не были приведены доказательства металличности вещества. Данный вопрос прояснили М. В. Ломоносов и Браун. Именно эти ученые первыми сумели заморозить ртуть и таким образом подтвердить, что для нее характерны все свойства металлов - блеск, электропроводность, ковкость и пластичность, металлическая

На сегодняшний день получены самые разные соединения ртути, она используется в разных областях технического производства.

Вещество ртуть

Как простое вещество представляет собой жидкость (при нормальных условиях) серебристо-белую, подвижную, легколетучую. Типичный пример, где используется жидкая ртуть в чистом виде, - это для измерения температуры.

Если перевести ртуть в твердое состояние, то она будет представлять собой полупрозрачные кристаллы, не имеющие запаха. Пары этого вещества бесцветные, очень ядовитые.

Физические свойства

По своим физическим свойствам данный металл - это единственный представитель, который при обычных условиях способен существовать в виде жидкости. По всем остальным свойствам он полностью подходит под общие характеристики остальных представителей категории.

Основные свойства следующие.

1. Агрегатное состояние: обычные условия - жидкость, твердые кристаллы - не выше 352 о С, пары - свыше 79 К.
2. Растворяется в бензоле, диоксане, кристаллы в воде. Обладает способностью не смачивать стекло.
3. Обладает диамагнитными свойствами.
4. Теплопроводна.

Плавление ртути происходит при отрицательной температуре -38,83 о С. Поэтому данное вещество относится к группе взрывоопасных при нагревании. Внутренний запас энергии соединения при этом увеличивается в несколько раз.

Кипение ртути начинается при температуре 356,73 о С. В этот момент она начинает переходить в парообразное состояние, которое представляет собой совершенно невидимые глазом молекулы, соединенные

Температура плавления ртути показывает, что свойства этого металла явно необычные. Данное вещество начинает испаряться, переходя в невидимые молекулы газообразного состояния, уже при обычной комнатной температуре, что и делает ее особенно опасной для здоровья человека и животных.

Химические свойства

Известны следующие группы соединений на основе ртути в разных степенях окисления:

• сульфаты, сульфиды;
• хлориды;
• нитраты;
• гидроксиды;
• оксиды;
• комплексные соединения;
• металлоорганические вещества;
• интерметаллические;
• сплавы с другими металлами - амальгамы.

Температура плавления ртути позволяет ей образовывать как жидкие, так и твердые амальгамы. В таких сплавах металлы лишаются своей активности, становясь более инертными.

Реакция взаимодействия ртути с кислородом возможна только при достаточно высокой температуре, несмотря на сильную окислительную способность неметалла. При условиях свыше 380 о С в результате такого синтеза образуется оксид металла со степенью окисления последнего +2.

С кислотами, щелочами, неметаллами в свободном виде металл не вступает в химическое взаимодействие, оставаясь в жидком состоянии.

С галогенами реагирует достаточно медленно и только на холоде, что и подтверждает температура плавления ртути. Хорошим окислителем для нее является перманганат калия.

Нахождение в природе

Содержится в земной коре, Мировом океане, рудах и минералах. Если говорить об общем процентном количестве ртути в земных недрах, то это примерно 0,000001%. В целом можно сказать, что данный элемент рассеянный. Основные минералы и руды, в состав которых входит этот металл, следующие:

• киноварь;
• кварц;
• халцедон;
• слюда;
• карбонаты;
• свинцово-цинковые руды.

В природе ртуть все время совершает круговорот и принимает участие в обменных процессах всех оболочек Земли.

Получение ртути

Второй метод основан на извлечении ртути также из сульфида при помощи использования сильного восстановителя. Такого, как железо. Сбор продукта осуществляется тем же способом, что и в предыдущем случае.

Биологическое воздействие на живые организмы

Температура ртути нужна достаточно низкая, чтобы перейти в парообразное состояние. Данный процесс начинается уже при 25 о С, то есть при обычной комнатной температуре. В этом случае нахождение живых организмов в помещении становится опасным для здоровья.

Так, металл способен проникать внутрь существ через:

• кожные покровы, неповрежденные, совершенно целые;
• слизистые оболочки;
• дыхательные пути;
• пищеварительные органы.

Оказавшись внутри, пары ртути включаются в общий кровоток, а затем вступают в синтезы белковых и других молекул, образуя с ними соединения. Так происходит накопление вредного металла в печени и костях. Из мест хранения металл снова может включаться в обменные процессы, синтезы и распады, вызывая медленную интоксикацию организма, сопровождающуюся самыми тяжелыми последствиями.

Выводится из органов достаточно медленно и под действием катализаторов, адсорбентов. Например, молока. Основные жидкости, через которые осуществляется вывод металла в окружающую среду:

• слюна;
• желчь;
• моча;
• продукты желудочно-кишечного тракта.

Различают две основные формы отравления данным веществом: острая и хроническая. Каждая имеет свои особенности и проявления.

Симптоматика и лечение

Острая форма характерна для случаев, когда происходит разлив ртути на производствах, то есть когда единовременно происходит огромный выброс вещества в атмосферу. В таких ситуациях у незащищенных людей начинается резкое ухудшение самочувствия, то есть отравление. Симптомы следующие:

1. Воспаляются органы дыхания, легкие, слизистые оболочки полости рта и горла.
2. Повышается температура тела.
3. Образуются язвы на деснах, они кровоточат, опухают и становятся крайне чувствительными. Иногда образуется ртутная кайма.
4. Наблюдается атрофия печени и почек.
5. Озноб, тошнота и рвота, головокружение.
6. Нервная система страдает очень сильно - нарушается речь и координация движений, наблюдается тремор конечностей.
7. Отравление сопровождается головными болями и диареей с кровяными включениями.

Если же поражение парами ртути происходило постепенно, то заболевание примет хронический характер. В этом случае проявления будут не такими резкими, однако ухудшение самочувствия будет накапливаться ежедневно, принимая все более масштабные обороты.

1. Тремор конечностей.
2. Заболевания полости рта (гингивиты, стоматиты и прочие).
3. Гипертония и тахикардия.
4. Потливость.
5. Нервное возбуждение.
6. Головные боли.
7. В тяжелых случаях могут быть спровоцированы серьезные психические нарушения, вплоть до шизофрении.

Все эти последствия могут наступить даже из-за незначительного выброса ртути в атмосферу. Если вовремя не провести демеркуризацию помещения, то можно очень сильно навредить здоровью.

Лечение в этих случаях обычно проводится следующими препаратами:

• витамины;
• антигистаминные;
• барбитураты;
• "Аминазин".

Использование человеком

Самое распространенное место использования и хранения металлической ртути - это градусники и термометры. В одном таком оборудовании может находиться до 3 г металла. Помимо этого, можно выделить еще несколько областей деятельности человека, в которых ртуть используется достаточно широко:

• медицина (каломель, меркузал, промеран, многие антисептики);
• техническая деятельность - источники тока, лампы накаливания, насосы, барометры, детонатор и так далее;
• металлургия - напыление зеркал, украшение амальгамами золота и серебра, получение сплавов металлов, чистых веществ;
• химическая промышленность;
• сельское хозяйство.

В настоящее время из-за получения более безопасных и удобных веществ ртуть практически вытеснена из медицины.

Ртуть

РТУТЬ -и; ж. Химический элемент (Hg), жидкий тяжёлый металл серебристо-белого цвета (широко применяется в химии и электротехнике). Живой, как ртуть. (очень подвижный).

◊ Гремучая ртуть Взрывчатое вещество в виде белого или серого порошка.

ртуть

(лат. Hydrargyrum), химический элемент II группы периодической системы. Серебристый жидкий металл (отсюда латинское название; от греческого hýdōr - вода и árgyros - серебро). Плотность при 20°C 13,546 г/см 3 (тяжелее всех известных жидкостей), t пл –38,87°C, t кип 356,58°C. Пары ртути при высокой температуре и при электрическом разряде излучают голубовато-зелёный свет, богатый ультрафиолетовыми лучами. Химически стойка. Основной минерал - киноварь HgS; встречается также ртуть самородная. Используется при изготовлении термометров, манометров, газоразрядных приборов, в производстве хлора и гидроксида натрия (как катод). Сплавы ртути с металлами - амальгамы. Ртуть и многие её соединения ядовиты.

РТУТЬ

РТУ́ТЬ (лат. Hydrargyrum), Hg (читается «гидраргирум»), химический элемент с атомным номером 80, атомная масса 200,59.
Природная ртуть состоит из смеси семи стабильных нуклидов: 196 Hg (содержание 0,146% по массе), 198 Hg (10,02%), 199 Hg (16,84%), 200 Hg (23,13%), 201 Hg (13,22%), 202 Hg (29,80%) и 204 Hg (6,85%). Радиус атома ртути 0,155 нм. Радиус иона Hg + - 0,111 нм (координационное число 3), 0,133 нм (координационное число 6), иона Hg 2+ - 0,083 нм (координационное число 2), 0,110 нм (координационное число 4), 0,116 нм (координационное число 6) или 0,128 нм (координационное число 8). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома ртути равны 10,438, 18,756 и 34,2 эВ. Расположена во IIВ группе, 6 периода периодической системы. Конфигурация внешнего и предвнешнего электронных слоев 5s 2 p 6 d 10 6s 2 . В соединениях проявляет степени окисления +1 и +2. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,9.
История открытия
Ртуть известна человечеству с древнейших времен. Обжиг киновари (см. КИНОВАРЬ) HgS, приводящий к получению жидкой ртути, использовали еще в 5 в. до н. э. в Междуречье (см. МЕСОПОТАМИЯ) . Использование киновари и жидкой ртути описано в древних документах Китая, Ближнего Востока. Первое подробное описание получения ртути из киновари описано Теофрастом (см. ТЕОФРАСТ) около 300 лет до н. э.
В древности ртуть использовали для добычи золота (см. ЗОЛОТО (химический элемент)) из золотых руд. Этот способ основан на ее способности растворять многие металлы, образуя жидкие или легкоплавкие амальгамы (см. АМАЛЬГАМА) . При прокаливании амальгамы золота летучая ртуть испаряется, золото остается. Во второй половине 15 в в Мексике применяли амальгамирование для извлечения из руды серебра (см. СЕРЕБРО) .
Алхимики считали ртуть составной частью всех металлов, полагая, что изменением ее содержания можно осуществить превращение ртути в золото. Только в 20 в. физики установили, что в процессе ядерной реакции атомы ртути действительно превращаются в атомы золота. Но такой способ чрезвычайно дорог.
Жидкая ртуть - очень подвижная жидкость. Алхимики называли ртуть «меркурием» по имени римского бога Меркурия, славившегося своей быстротой в перемещении. В английском, французском, испанском и итальянском языках для ртути используется название «mercury». Современное латинское название происходит от греческих слов «хюдор» - вода и «аргирос» - серебро, т. е. «жидкое серебро».
Ртутные препараты использовали в медицине в средние века (ятрохимия (см. ЯТРОХИМИЯ) ).
Нахождение в природе
Редкий рассеянный элемент. Содержание ртути в земной коре 7,0·10 –6 % по массе. В природе ртуть встречается в свободном состоянии. Образует более 30 минералов. Основной рудный минерал киноварь. Минералы ртути в виде изоморфных примесей встречаются в кварце, халцедоне, карбонатах, слюдах, свинцово-цинковых рудах. Желтая модификация HgO встречается в природе в виде минерала монтроидита. В обменных процессах литосферы, гидросферы, атмосферы участвует большое количество ртути. Содержание ртути в рудах от 0,05 до 6-7%.
Получение
Первоначально ртуть получали из киновари (см. КИНОВАРЬ) , помещая ее куски в вязанки хвороста и обжигая киноварь в кострах.
В настоящее время ртуть получают окислительно-восстановительным обжигом руд или концентратов при 700-800 о С в печах кипящего слоя, трубчатых или муфельных. Условно процесс может быть выражен:
HgS + O 2 = Hg + SO 2
Выход ртути при таком способе составляет около 80%. Более эффективен способ получения ртути путем нагревания руды с Fe (см. ЖЕЛЕЗО) и CaO:
HgS + Fe = Hg – + FeS,
4HgS + 4CaO = 4Hg – + 3CaS + CaSO 4 .
Особо чистую ртуть получают электрохимическим рафинированием на ртутном электроде. При этом содержание примесей составляет от 1·10 –6 до 1·10 –7 %.
Физические и химические свойства
Ртуть - серебристо-белый металл, в парах бесцветный. Единственный жидкий при комнатной температуре металл. Температура плавления –38,87°C, кипения 356,58°C. Плотность жидкой ртути при 20°C 13,5457 г/см 3 , твердой ртути при –38,9°C - 14,193 г/см 3 .
Твердая ртуть - бесцветные кристаллы октаэдрической формы, существующая в двух кристаллических модификациях. «Высокотемпературная» модификация обладает ромбоэдрической решеткой a-Hg, параметры ее элементарной ячейки (при 78 К) а= 0,29925 нм, угол b = 70,74 о. Низкотемпературная модификация b-Hg обладает тетрагональной решеткой (ниже 79К).
С использованием ртути голландский физик и химик Х.Камерлинг-Оннес (см. КАМЕРЛИНГ-ОННЕС Хейке) в 1911 впервые наблюдал явление сверхпроводимости (см. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ) . Температура перехода a-Hg в сверхпроводящее состояние 4,153К, b-Hg - 3,949К. При более высоких температурах ртуть ведет себя как диамагнетик (см. ДИАМАГНЕТИК) . Жидкая ртуть не смачивает стекло и практически не растворяется в воде (в 100 г воды при 25°C растворяется 6·10 –6 г ртути).
Стандартный электродный потенциал пары Hg 2+ 2 /Hg 0 = +0.789 B, пары Hg 2+ /Hg 0 = +0.854B, пары Hg 2+ /Hg 2+ 2 = +0.920B. В неокисляющих кислотах ртуть не растворяется с выделением водорода (см. ВОДОРОД) . (см. КИСЛОРОД)
Кислород (см. КИСЛОРОД) и сухой воздух при обычных условиях ртуть не окисляют. Влажный воздух и кислород при ультрафиолетовом облучении или электронной бомбардировке окисляют ртуть с поверхности с образованием оксидов.
Ртуть окисляется кислородом воздуха при температуре выше 300°C, образуя оксид ртути HgO красного цвета:
2Hg + O 2 = 2HgO.
Выше 340°C этот оксид разлагается на простые вещества.
При комнатной температуре ртуть окисляется озоном (см. ОЗОН) .
Ртуть не реагирует при нормальных условиях с молекулярным водородом, но с атомарным водородом образует газообразный гидрид HgH. Ртуть не взаимодействует с азотом, фосфором, мышьяком, углеродом, кремнием, бором, германием.
С разбавленными кислотами ртуть не реагирует, но растворяется в царской водке (см. ЦАРСКАЯ ВОДКА) и в азотной кислоте. Причем, в случае с кислотой продукт реакции зависит от концентрации кислоты и соотношения ртути и кислоты. При избытке ртути, на холоду, протекает реакция:
6Hg + 8HNO 3 разбавл. = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
При избытке кислоты:
3Hg + 8HNO 3 = 3Hg(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
С галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) ртуть активно взаимодействует с образованием галогенидов (см. ГАЛОГЕНИДЫ) . При реакциях ртути с серой (см. СЕРА) , селеном (см. СЕЛЕН) и теллуром (см. ТЕЛЛУР) возникают халькогениды (см. ХАЛЬКОГЕНИДЫ) HgS, HgSe, HgTe. Эти халькогениды праrтически не растворимы в воде. Например, значение ПР HgS = 2·10 –52 . Сульфид ртути растворяется только в кипящей HCl, царской водке (при этом образуется комплекс 2–) и в концентрированных растворах сульфидов щелочных металлов:
HgS + K 2 S = K 2 .
Сплавы ртути с металлами называют амальгамами (см. АМАЛЬГАМА) . Стойкие к амальгамированию металлы - железо (см. ЖЕЛЕЗО) , ванадий (см. ВАНАДИЙ) , молибден (см. МОЛИБДЕН) , вольфрам (см. ВОЛЬФРАМ) , ниобий (см. НИОБИЙ) и тантал (см. ТАНТАЛ (химический элемент)) . Со многими металлами ртуть образует интерметаллические соединения меркуриды.
Ртуть образует два оксида: оксид ртути(II) HgO и неустойчивый на свету и при нагревании оксид ртути(I) Hg 2 O (черные кристаллы).
HgO образует две модификации - желтую и красную, отличающиеся размерами кристаллов. Красная модификация образуется при добавлении к раствору соли Hg 2+ щелочи:
Hg(NO 3) 2 + 2NaOH = HgOЇ + 2NaNO 3 + H 2 O.
Желтая форма химически более активна, при нагревании краснеет. Красная форма при нагревании чернеет, но приобретает прежний цвет при охлаждении.
При добавлении щелочи к раствору соли ртути(I) образуется оксид ртути (I) Hg 2 O:
Hg 2 (NO 3) 2 + 2NaOH = Hg 2 O + H 2 O + 2NaNO 3 .
На свету Hg 2 O распадается на ртуть и HgO, давая осадок черного цвета.
Для соединений ртути(II) характерно образование устойчивых комплексных соединений (см. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) :
2KI + HgI 2 = K 2 ,
2KCN + Hg(CN) 2 = K 2 .
Соли ртути(I) содержат группировку Hg 2 2+ со связью –Hg–Hg–. Получают эти соединения, восстанавливая соли ртути(II) ртутью:
HgSO 4 + Hg + 2NaCl = Hg 2 Cl 2 + Na 2 SO 4 ,
HgCl 2 + Hg = Hg 2 Cl 2 .
В зависимости от условий, соединения ртути(I) могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства:
Hg 2 Cl 2 + Cl 2 = 2HgCl 2 ,
Hg 2 Cl 2 + SnCl 2 = 2Hg + SnCl 4 . (см. ПЕРОКСИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ)
Пероксид (см. ПЕРОКСИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) HgO 2 - кристаллы; неустойчив, взрывается при нагревании и ударе.
Применение
Ртуть используют для изготовления катодов при электрохимическом получении едких щелочей и хлора, а также для полярографов, в диффузионных насосах, барометрах и манометрах; для определения чистоты фтора и его концентрации в газах. Парами ртути наполняют колбы газоразрядных ламп (ртутных и люминесцентных) и источников УФ излучения. Ртуть применяют при нанесении золотых покрытий и при добычи золота из руды. (см. )
Сулема (см. ) - важнейший антисептик, применяют при разбавлениях 1:1000. Оксид ртути (II), киноварь HgS применяются для лечения глазных и кожных и венерических заболеваний. Киноварь также используют для приготовления чернил и красок. В древности из киновари готовили румяна. Каломель (см. КАЛОМЕЛЬ) используется в ветеринарии в качестве слабительного средства.
Физиологическое действие
Ртуть и ее соединения высокотоксичны. Пары и соединения ртути накапливаясь в организме человека, сорбируются легкими, попадают в кровь, нарушают обмен веществ и поражают нервную систему. Признаки ртутного отравления проявляются уже при содержании ртути в концентрации 0.0002–0.0003 мг/л. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений.
При работе с ртутью и ее соединениями следует предотвращать ее попадание в организм через дыхательные пути и кожу. Хранят в закрытых сосудах.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Синонимы :

Смотреть что такое "ртуть" в других словарях:

Ртуть, и … Русский орфографический словарь

Ртуть/ … Морфемно-орфографический словарь

РТУТЬ, Hydrargyrum (от греч. hydor вода и argyros серебро), Mercurium, Hydrargyrum VІvum, s. metallicum, Mercurius VІvus, Argentum VІvum, серебристо белый жидкий металл, симв. Hg, ат. в. 200,61; уд. в. 13,573; ат. объем 15,4; t° замерз.… … Большая медицинская энциклопедия

Вряд ли нужно доказывать, что ртуть – металл своеобразный. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть – единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы называем нормальными. Почему ртуть жидкая – вопрос особый. Но именно это свойство, вернее сочетание свойств металла и жидкости (самой тяжелой жидкости!), определило особое положение элемента №80 в нашей жизни. О ртути можно рассказывать много: жидкому металлу посвящены десятки книг. Этот же рассказ – в основном о многообразии применения ртути и ее соединений.

Причастность ртути к славному клану металлов долгое время была под сомнением. Даже Ломоносов колебался, можно ли считать ртуть металлом, несмотря на то, что и в жидком состоянии она обладает почти полным комплексом металлических свойств: тепло- и электропроводностью, металлическим блеском и так далее. При охлаждении ртути до –39°C становится совсем очевидным, что она – одно из «светлых тел, которые ковать можно».

Жидкий металл

Ртуть оказала науке огромные услуги. Как знать, насколько задержался бы прогресс техники и естественных наук без измерительных приборов – термометров, манометров, барометров и других, действие которых основано на необыкновенных свойствах ртути. Какие это свойства?

Во-первых, ртуть – жидкость.

Во-вторых, тяжелая жидкость – в 13,6 раза тяжелее воды.

В-третьих, у ртути 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.

Есть и «в-четвертых», «в-пятых», «в-двадцатых», но вряд ли нужно перечислять все.

Еще любопытная деталь: «миллиметр ртутного столба» – не единственная физическая единица, связанная с элементом №80. Одно из определений ома, единицы электрического сопротивления, – это сопротивление столбика ртути длиной 106,3 см и сечением 1 мм 2 .

Все это имеет отношение не только к чистой науке. Термометры, манометры и другие приборы, «начиненные» ртутью, давно стали принадлежностью не только лабораторий, но и заводов. А ртутные лампы, ртутные выпрямители! Все то же уникальное сочетание свойств открыло ртути доступ в самые разные отрасли техники, в том числе в радиоэлектронику, в автоматику.

Ртутные выпрямители, например, долгое время были наиболее важным и мощным, наиболее широко применяемым в промышленности типом выпрямителей электрического тока. До сих пор их используют во многих электрохимических производствах и на транспорте с электрической тягой, хотя в последние годы их постепенно вытесняют более экономичные и безвредные полупроводниковые выпрямители.

Современная боевая техника тоже использует замечательные свойства жидкого металла.

К примеру, 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.

Нередко с ртутью можно встретиться и там, где меньше всего ожидаешь. Ртутью иногда легируют другие металлы. Небольшие добавки элемента №80 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.

Амальгамы

Еще одно замечательное свойство ртути: способность растворять другие металлы, образуя твердые или жидкие растворы – амальгамы. Некоторые из них, например амальгамы серебра и кадмия, химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Из них делают зубные пломбы.

Амальгаму таллия, затвердевающую только при –60°C, применяют в специальных конструкциях низкотемпературных термометров.

Старинные зеркала были покрыты не тонким слоем серебра, как это делается сейчас, а амальгамой, в состав которой входило 70% олова и 30% ртути, В прошлом амальгамация была важнейшим технологическим процессом при извлечении золота из руд. В XX столетии она не выдержала конкуренции и уступила более совершенному процессу – цианированию. Однако старый процесс находит применение и сейчас, главным образом при извлечении золота, тонко вкрапленного в руду.

Некоторые металлы, в частности железо, кобальт, никель, практически не поддаются амальгамации. Это позволяет транспортировать жидкий металл в емкостях из простой стали. (Особо чистую ртуть перевозят в таре из стекла, керамики или пластмассы.) Кроме железа и его аналогов, не амальгамируются тантал, кремний, рений, вольфрам, ванадий, бериллий, титан, марганец и молибден, то есть почти все металлы, применяемые для легирования стали. Это значит, что и легированной стали ртуть нестрашна.

Зато натрий, например, амальгамируется очень легко. Амальгама натрия легко разлагается водой. Эти два обстоятельства сыграли и продолжают играть очень важную роль в хлорной промышленности.

При выработке хлора и едкого натра методом электролиза поваренной соли используют катоды из металлической ртути. Для получения тонны едкого натра нужно от 125 до 400 г элемента №80. Сегодня хлорная промышленность – один из самых массовых потребителей металлической ртути.

Ртутный пар

Ртуть закипает при 357°C, т.е. тогда, когда большинство металлов еще далеки от точки плавления. Об этом знали еще в древности, и на этом свойстве издавна основывались методы извлечения металлической ртути из руд. Самым первым способом был обжиг киновари с конденсацией паров ртути на холодных предметах и, в частности, на свежесрубленных зеленых деревьях. Позднее стали использовать реторты из керамики и чугуна. Начиная с 1842 г., ртуть из руд извлекается в отражательных печах, а с 1857 г. – в каскадных. В XX в. к ним присоединились механические многоподовые, а также вращающиеся трубчатые печи.

В киновари 86,2% ртути, но в рудах, считающихся богатыми, на ее долю в среднем приходится 8%. В бедных рудах ртути не больше 0,12%. Такие руды приходится обязательно обогащать тем или иным путем, «отсеивая» бесполезные компоненты.

И сейчас из руд и концентратов ртуть извлекают главным образом пирометаллургическими методами. Обжиг происходит в шахтных, отражательных или трубчатых печах при 700...750°C. Такая высокая температура нужна для того, чтобы киноварь окислялась, а не возгонялась, и чтобы процесс окисления HgS + O 2 → Hg + SO 2 шел до конца. В результате обжига получается парообразная ртуть, которую превращают в жидкий металл в специальных аппаратах – конденсаторах.

Хотя газы, образующиеся при обжиге, проходят несколько стадий очистки, конденсируется не столько металлическая ртуть, сколько так называемая ступпа – тонкодисперсная смесь, состоящая из мельчайших капелек ртути и мелкой пыли сложного химического состава. В ступпе есть соединения как самой ртути, так и других элементов. Ее подвергают отбивке, стремясь разрушить пылевые пленки, мешающие слиянию микроскопически малых капелек жидкого металла. Ту же цель преследует и повторная дистилляция. Но извлечь из ступпы всю ртуть так и не удается, и это одна из нерешенных и сегодня проблем металлургии ртути. А ведь это один из самых старых разделов металлургии.

Способность ртути испаряться при сравнительно низкой температуре была использована для нанесения золотых покрытий на неблагородные металлы. Именно таким способом позолочен купол Исаакиевского собора в Ленинграде. Сейчас этот способ вышел из употребления из-за ядовитости ртутных паров. Электрохимические способы золочения более совершенны и безопасны.

Но видеть в ртутных парах только яд – неверно. Они могут принести и приносят много пользы.

В 1936 г. появилось сообщение о том, что одна из зарубежных нефтяных фирм приобрела ртутный рудник. Оказалось, что ртуть нужна этой фирме для организации парортутной установки, предназначенной для очистки нефти. В наше время ртутные пары все шире используются в нефтеперерабатывающей промышленности: они помогают очень точно регулировать температуру процессов, что крайне важно для нефтепереработки.

Еще раньше, в начале XX в., внимание теплотехников привлекало сообщение о работах доктора Эммета из США. Эммет первым попытался использовать в паровых котлах не воду, а ртуть. Его опытная установка мощностью 2000 л.с. работала и потребляла на 45% меньше топлива, чем обычный паровой котел с генератором. Конечно, не обошлось без дискуссий: ртуть не вода, из реки ее не зачерпнешь! Возражений против использования ртути в паровых котлах было больше чем достаточно. Исследования, однако, продолжались.

Весьма успешной была работа советских научно-исследовательских институтов по проблеме использования ртутного котла и турбины. Были доказаны экономичность ртутно-паровых турбин и возможность создания так называемого ртутно-водяного бинарного цикла, в котором тепло конденсирующегося ртутного пара используется в специальном конденсаторе-испарителе для получения водяного пара. А до этого ртутный пар успевает покрутить вал генератора. Полученный водяной пар приводит в движение второй электротурбогенератор... В подобной системе, работающей только на водяном паре, удается в лучшем случае достигнуть КПД 30%. Теоретический же КПД ртутно-парового цикла (45%) намного выше, чем у газовой турбины (18...20%) и дизеля (35...39%). В 50-х годах в мире существовало уже несколько таких энергетических установок мощностью до 20 тыс. киловатт. Дальше дело, к сожалению, не пошло, главным образом из-за нехватки ртути.

Вакуумные установки в наше время очень важны для науки и промышленности. И здесь ртуть встречается не только как заполнитель трубок вакуумметра. Еще в 1916 г. Ирвинг Ленгмюр создал вакуум-насос, в котором испарялась и конденсировалась ртуть. При этом в системе, связанной с насосом, создавалось остаточное давление в сотни миллионов раз меньше атмосферного.

Современные ртутные диффузионные насосы дают еще большее разрежение: стомиллионные доли миллиметра ртутного столба.

Изучение ультрафиолетовых лучей продвигалось медленно до тех пор, пока не был создан искусственный источник этих лучей. Им оказались пары ртути в вакууме. Когда через ртутные пары проходит электрический ток, они испускают видимое голубое свечение и много ультрафиолетовых лучей. Чем выше температура паров ртути, тем интенсивнее излучение ультрафиолетовых лучей в ртутно-кварцевой лампе.

Видимое свечение паров ртути использовано в конструкциях мощных ламп освещения. Лампы дневного света – это разрядные трубки, в которых находятся инертные газы и пары ртути. А что такое «холодный свет», пояснять, вероятно, излишне. Из каждого рубля, который мы платим «за свет», на долю действительно светового излучения приходятся лишь четыре копейки. Остальные 96 – за ненужное тепло, излучаемое обычными электролампами. Лампы дневного света намного экономичнее.

Соединения ртути

Первым из них, несомненно, следует назвать киноварь HgS. Благодаря ей человек познакомился с ртутью много веков назад. Способствовали этому и ее ярко-красный цвет, и простота получения ртути из киновари. Кристаллы киновари иногда бывают покрыты тонкой свинцово-серой пленкой. Это – метациннабарит, о нем ниже. Достаточно, однако, провести по пленке ножом, и появится ярко-красная черта.

В природе сернистая ртуть встречается в трех модификациях, отличающихся кристаллической структурой. Помимо общеизвестной киновари с плотностью 8,18, существуют еще и черный метациннабарит с плотностью 7,7 и так называемая бета-киноварь (ее плотность 7,2). Русские мастера, приготовляя в старину из киноварной руды красную краску, особое внимание обращали на удаление из руды «искр» и «звездочек». Они не знали, что это аллотропические изменения той же самой сернистой ртути; при нагревании без доступа воздуха до 386°C эти модификации превращаются в «настоящую» киноварь.

Некоторые соединения ртути меняют окраску при изменении температуры. Таковы красная окись ртути HgO и медно-ртутный иодид HgI 2 · 2CuI.

Все соли ртути ядовиты, и это требует большой осторожности при работе с ними. Сталкиваться же с соединениями ртути приходится людям разных профессий. Ртутная соль хромовой кислоты, например, – замечательная зеленая краска по керамике. Сильный яд сулема HgCl 2 , но она крайне нужна в гальванопластике, в производстве оловянных и цинковых сплавов тонкой структуры, в процессах гравирования и литографии, даже в фотографии. Некоторые соли ртути, в том числе и сулема, применяются в сухих электрических батареях.

Промышленный катализ тоже не обходится без соединений ртути. Один из способов получения уксусной кислоты и этилового спирта основан на реакции, открытой русским ученым М.Г. Кучеровым. Сырьем служит ацетилен. В присутствии катализаторов – солей двухвалентной ртути – он реагирует с водяным паром и превращается в уксусный альдегид. Окисляя это вещество, получают уксусную кислоту, восстанавливая – спирт. Те же соли помогают получать из нафталина фталевую кислоту – важный продукт основного органического синтеза.

Резко возрастает потребление ртути в годы войны. Жидкий металл необходим для производства «гремучей ртути» Hg(ONC) 2 первого известного технике инициирующего взрывчатого вещества. Хотя сейчас на вооружении имеются и другие подобные ВВ (азид свинца, например), «гремучая ртуть» продолжает оставаться одним из важнейших материалов для заполнения капсюлей детонаторов.

Ядовитость соединений ртути ограничивает их применение, но иногда это свойство может оказаться полезным. Ртутными красками покрывают днища кораблей, чтобы они не обрастали ракушками. Иначе корабль снижает скорость, перерасходуется топливо. Самая известная из красок такого типа делается на основе кислой ртутной соли мышьяковистой кислоты HgHAsO 4 . Правда, в последнее время для этой цели применяют и синтетические красители, в составе которых ртути нет.

Хотя все ртутные соли ядовиты, многие из них используются медициной, и, пожалуй, это одно из самых древних их применений. Сулема – яд, но и одно из первых антисептических средств. Цианид ртути использовали в производстве антисептического мыла. Желтую окись ртути* до сих пор применяют при лечении глазных и кожных заболеваний. Каломель Hg 2 Cl 2 , в молекуле которой по сравнению с молекулой сулемы есть один «лишний» атом ртути, – общеизвестное слабительное средство. 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. Органические антисептики на основе соединений ртути пригодны даже для обработки слизистых оболочек. Они дают не меньший лечебный эффект, чем неорганические соединения.

* При очень тонком измельчении красная окись ртути HgO приобретает желтый цвет. Эта модификация получается и при выпадении окиси ртути в осадок.

Медицина применяет не только соединения, но и самую ртуть и ее пары. Начиная обследование, врач в первую очередь использует «градусник» – ртутный термометр. Ртутные манометры работают в аппаратах для измерения кровяного давления. В каждой больнице, в физиотерапевтических кабинетах поликлиник ультрафиолетовые лучи, полученные от ртутно-кварцевых ламп, глубоко прогревают ткани, помогают лечить катары, воспаления, даже туберкулез – ведь ультрафиолет губителен для многих микроорганизмов.

Ртуть – древнейший, удивительный и, можно сказать, «нестареющий» металл. Известный с незапамятных времен, он и в современной технике, в медицине, в быту находит все новые применения.

У древних народов

История не сохранила имени древнего металлурга, первым получившего ртуть, – это было слишком давно, за много веков до нашей эры. Известно только, что в Древнем Египте металлическую ртуть и ее главный минерал, киноварь, использовали еще в III тысячелетии до н.э. Индусы узнали ртуть во II...I вв. до н.э. У древних китайцев киноварь пользовалась особой славой, и не только как краска, но и как лекарственное средство. Ртуть и киноварь упоминаются в «Естественной истории» Плиния Старшего: значит, о них знали и римляне. Плиний свидетельствует также, что римляне умели превращать киноварь в ртуть.

Все металлы – из ртути... В этом были убеждены алхимики древности и средневековья. Разницу в свойствах металлов они объясняли присутствием в металле одного из четырех элементов Аристотеля. (Напомним, что этими элементами были: огонь, воздух, вода и земля.) Характерно, что подобных взглядов придерживались и многие видные ученые далекого прошлого. Так, великий таджикский врач и химик Авиценна (980...1037 гг. н.э.) тоже считал, что все металлы произошли от ртути и серы.

Рассказывает Лавуазье

«В эту реторту я ввел 4 унции очень чистой ртути, затем путем всасывания посредством сифона, который я ввел под колокол, я поднял ртуть до определенного уровня и тщательно отмерил этот уровень полоской приклеенной бумаги, точно наблюдая при этом показания барометра и термометра.

Закончив таким образом все приготовления, я зажег огонь в печке и поддерживал его почти без перерыва 12 дней, причем ртуть нагревалась до температуры, необходимой для ее кипения. В течение всего первого дня не произошло ничего примечательного: ртуть, хотя и кипевшая, находилась в состоянии непрерывного испарения и покрывала внутренние стенки реторты капельками, сначала очень мелкими, но постепенно увеличивающимися при достижении известного объема падавшими от собственной тяжести на дно реторты и соединявшимися с остальной ртутью.

На второй день я начал замечать плавающие на поверхности ртути небольшие красные частички, которые в течение четырех или пяти дней увеличивались в количестве и объеме, после чего перестали увеличиваться и остались в абсолютно неизменном виде. По прошествии 12 дней, видя, что окаливание ртути нисколько больше не прогрессирует, я потушил огонь и дал остыть прибору. Объем воздуха, содержащегося как в реторте, так и в ее шейке и в свободной части колокола... был до опыта равен приблизительно 50 куб. дюймам. По окончании операции тот же объем при том же давлении и той же температуре оказался равным всего лишь 42...43 дюймам; следовательно, произошло уменьшение приблизительно на одну шестую. С другой стороны, тщательно собрав образовавшиеся на поверхности красные частицы и отделив их, насколько было возможно, от жидкой ртути, в которой они плавали, я нашел их вес равным 45 гранам...

Воздух, оставшийся после этой операции и уменьшавшийся вследствие прокаливания в нем ртути до пяти шестых своего объема, не был годен больше ни для дыхания, ни для горения; животные, вводимые в него, умирали в короткое время, горящие же предметы потухали в одно мгновение, как если бы их погружали в воду. С другой стороны, я взял 45 гранов образовавшегося во время опыта красного вещества и поместил его в маленькую стеклянную реторту, к которой был присоединен прибор, приспособленный для приема могущих выделиться жидких и воздухообразных продуктов; зажегши огонь в печке, я заметил, что по мере того как красное вещество нагревалось, его цвет становился все более интенсивным. Когда затем реторта начала накаляться, красное вещество начало мало-помалу уменьшаться в объеме и через несколько минут оно совершенно исчезло; в то же время в небольшом приемнике собралось 41 1 / 2 грана жидкой ртути, а под колокол прошло 7...8 куб. дюймов упругой жидкости*, гораздо более способной поддерживать горение и дыхание животных, чем атмосферный воздух...

* Так во времена Лавуазье называли газы.

Я дал ему сначала название в высшей степени легко вдыхаемого или весьма удобовдыхаемого воздуха: впоследствии это название было заменено названием «жизненный» или «живительный воздух».

Антуан Лоран Лавуазье.
«Анализ атмосферного воздуха». «Записки Французской академии наук», 1775.

Ртуть и открытия Джозефа Пристли

Но не Лавуазье был первым ученым, получившим кислород из красной окиси ртути. Карл Шееле еще в 1771 г. разложил это вещество на ртуть я «огненный воздух», а выдающийся английский химик Джозеф Пристли первым в мире исследовал кислород. 1 августа 1774 г., разложив окисел нагреванием, Пристли внес в полученный «воздух» горящую свечу и увидел, что пламя приобрело необычную яркость.

В этом воздухе свеча сгорала быстрее. Ярко вспыхнув, сгорали в нем и раскаленные кусочки каменного угля, и железные проволочки... За этим опытом последовали другие, и в итоге Пристли определил важнейшие качества «дефлогистонированного воздуха».

Джозеф Пристли сделал еще много важных открытий, и почти во всех его работах использовалась ртуть. Это она помогла Пристли открыть газообразный хлористый водород. Взаимодействие поваренной соли с серной кислотой и до Пристли наблюдали многие химики. Но все они пытались собрать образующийся газ над водой, и получалась соляная кислота. Пристли заменил воду ртутью... Таким же образом он получил чистый газообразный аммиак из нашатырного спирта. Затем оказалось, что два открытых им газа – NH 3 и HCl – способны вступать в реакцию между собой и превращаться в белые мелкие кристаллы. Так впервые в лабораторных условиях был получен хлористый аммоний. Сернистый газ тоже был открыт Пристли и тоже был собран над ртутью.

Выручил ртутный катод

В 1807 г., разлагая щелочи электрическим током, выдающийся английский ученый Дэви впервые получил элементарные натрий и калий. Его опыты повторил крупнейший шведский химик Берцелиус, но источник тока – вольтов столб, которым он располагал, был слишком слаб, и воспроизвести результаты Дэви Берцелиусу поначалу не удалось. Тогда он решил в качестве катода использовать ртуть и... получил щелочные металлы с меньшими затратами энергии. А тем временем Дэви пытался выделить с помощью электричества и щелочноземельные металлы. При этом он пережег свою огромную батарею и об этой неудаче написал Берцелиусу. Тот посоветовал ему воспользоваться ртутным катодом, и в 1808 г. Дэви получил амальгаму кальция, из которой выделить металл уже не составляло труда. В том же году (и тем же способом) Дэви выделил в элементарном виде барий, стронций и магний.

Первый сверхпроводник

Спустя почти полтора столетия после опытов Пристли и Лавуазье ртуть оказалась сопричастна еще к одному выдающемуся открытию, на этот раз в области физики. В 1911 г. голландский ученый Гейке Камерлинг-Оннес исследовал электропроводность ртути при низкой температуре. С каждым опытом он уменьшал температуру, и когда она достигла 4,12°K, сопротивление ртути, до этого последовательно уменьшавшееся, вдруг исчезло совсем: электрический ток проходил по ртутному кольцу, не затухая. Так было открыто явление сверхпроводимости, и ртуть стала первым сверхпроводником. Сейчас известны десятки сплавов и чистых металлов, приобретающих это свойство при температуре, близкой к абсолютному нулю.

Как очистить ртуть

В химических лабораториях часто возникает необходимость очистить жидкий металл. Метод, описанный в этой заметке, пожалуй, самый простой из надежных и самый надежный из простых. На штативе крепят стеклянную трубку диаметром 1...2 см; нижний конец трубки оттянут и загнут. В трубку заливают разбавленную азотную кислоту примерно с 5% нитрата закисной ртути Hg 2 (NO 3) 2 . Сверху в трубку вставляют воронку с бумажным фильтром, в дне которого иголкой проделано небольшое отверстие. Воронку заполняют загрязненной ртутью. На фильтре она очищается от механических примесей, а в трубке – от большей части растворенных в ней металлов. Как это происходит? Ртуть – благородный металл, и примеси, например медь, вытесняют ее из Hg 2 (NO 3) 2 ; часть примесей просто растворяется кислотой. Очищенная ртуть собирается в нижней части трубки и под действием собственной тяжести передавливается в приемный сосуд. Повторив эту операцию несколько раз, можно достаточно полно очистить ртуть от примеси всех металлов, стоящих в ряду напряжений левее ртути.

Очистить ртуть от благородных металлов, например золота и серебра, намного сложнее. Чтобы разделить их, применяют перегонку в вакууме.

Не только жидкое состояние «роднит» ртуть с водой. Теплоемкость ртути, как и воды, с ростом температуры (от точки плавления до +80°C) последовательно уменьшается и лишь после определенного температурного «порога» (после 80°C) начинает медленно расти. Если охлаждать ртуть очень медленно, ее, как и воду, можно переохладить. В переохлажденном состоянии жидкая ртуть существует при температуре ниже –50°C, обычно же она замерзает при –38,9°C. Кстати, впервые ртуть была заморожена в 1759 г. петербургским академиком И.А. Брауном.

Одновалентной ртути нет!

Это утверждение многим покажется неверным. Ведь еще в школе учат, что, подобно меди, ртуть может проявлять валентности 2+ и 1+. Широко известны такие соединения, как черная закись Hg 2 O или каломель Hg 2 Cl 2 . Но ртуть здесь лишь формально одновалентна. Как показали исследования, во всех подобных соединениях содержится группировка из двух атомов ртути: –Hg 2 – или –Hg–Hg–. Оба атома двухвалентны, но одна валентность каждого из них затрачена на образование цепочки, подобной углеродным цепям многих органических соединений. Ион Hg 2+ 2 нестоек, нестойки и соединения, в которые он входит, особенно гидроокись и карбонат закисной ртути. Последние быстро разлагаются на Hg и HgO и соответственно H 2 O или CO 2 .

Яд и противоядие

Я худшую смерть
предпочту работе
на ртутных рудниках,
где крошатся зубы во рту...

Р. Киплинг

Пары ртути и ее соединения действительно весьма ядовиты. Жидкая ртуть опасна прежде всего своей летучестью: если хранить ее открытой в лабораторном помещении, то в воздухе создастся парциальное давление ртути 0,001 мм. Это много, тем более что предельно допустимая концентрация ртути в промышленных помещениях 0,01 мг на кубический метр воздуха.

Степень токсического действия металлической ртути определяется прежде всего тем, какое количество ее успело прореагировать в организме, прежде чем ее вывели оттуда, т.е. опасна не сама ртуть, а ее соединения.

Острое отравление солями ртути проявляется в расстройстве кишечника, рвоте, набухании десен. Характерен упадок сердечной деятельности, пульс становится редким и слабым, возможны обмороки. Первое, что необходимо сделать в такой ситуации, это вызвать у больного рвоту. Затем дать ему молока и яичных белков. Ртуть выводится из организма в основном почками.

При хроническом отравлении ртутью и ее соединениями появляются металлический привкус во рту, рыхлость десен, сильное слюнотечение, легкая возбудимость, ослабление памяти. Опасность такого отравления есть во всех помещениях, где ртуть находится в контакте с воздухом. Особенно опасны мельчайшие капли разлитой ртути, забившиеся под плинтусы, линолеум, мебель, в щели пола. Общая поверхность маленьких ртутных шариков велика, и испарение идет интенсивнее. Поэтому случайно разлитую ртуть необходимо тщательно собрать. Все места, в которых могли задержаться малейшие капельки жидкого металла, необходимо обработать раствором FeCl 3 , чтобы связать ртуть химически.

Ртуть в космосе

Космические аппараты нашего времени требуют значительных количеств электроэнергии. Регулировка работы двигателей, связь, научные исследования, работа системы жизнеобеспечения – все это требует электричества... Пока основными источниками тока служат аккумуляторы и солнечные батареи. Энергетические потребности космических аппаратов растут и будут расти. Космическим кораблям недалекого будущего понадобятся электростанции на борту. В основе одного из вариантов таких станций – ядерный турбинный генератор. Во многом он подобен обычной тепловой электростанции, но рабочим телом в нем служит не водяной пар, а ртутный. Разогревает его радиоизотопное горючее. Цикл работы такой установки замкнутый: ртутный пар, пройдя турбину, конденсируется и возвращается в бойлер, где опять нагревается и вновь отправляется вращать турбину.

Изотопы ртути

Природная ртуть состоит из смеси семи стабильных изотопов с массовыми числами 196, 198, 199, 200, 201, 202 и 204. Наиболее распространен самый тяжелый изотоп: его доля – почти 30%, точнее, 29,8. Второй по распространенности – изотоп ртуть-200 (23,13%). А меньше всего в природной смеси ртути-196 – всего 0,146%.

Из радиоактивных изотопов элемента №80, а их известно 11, практическое значение приобрели только ртуть-203 (период полураспада 46,9 суток) и ртуть-205 (5,5 минуты). Их применяют при аналитических определениях ртути и изучении ее поведения в технологических процессах.

Самые крупные месторождения – в Европе

Ртуть – один из немногих металлов, крупнейшие месторождения которых находятся на европейском материке. Наиболее крупными месторождениями ртути считаются Альмаден (Испания), Монте-Амьята (Италия) и Идрия (Югославия).

Радиус атома 157 пм Энергия ионизации
(первый электрон) 1 006,0 (10,43) кДж /моль (эВ) Электронная конфигурация 4f 14 5d 10 6s 2 Химические свойства Ковалентный радиус 149 пм Радиус иона (+2e) 110 (+1e) 127 пм Электроотрицательность
(по Полингу) 2,00 Электродный потенциал Hg←Hg 2+ 0,854 В Степени окисления +2, +1 Термодинамические свойства простого вещества Плотность 13,546 (@ +20 °C) /см ³ Молярная теплоёмкость 27,98 Дж /( ·моль) Теплопроводность 8,3 Вт /( ·) Температура плавления 234,28 Теплота плавления 2,295 кДж /моль Температура кипения 629,73 Теплота испарения 58,5 кДж /моль Молярный объём 14,8 см ³/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки ромбоэдрическая Параметры решётки 2,990 Отношение c/a n/a Температура Дебая 100,00

Hg	80
200,59
4f 14 5d 10 6s 2
Ртуть

Ртуть — элемент побочной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 80. Обозначается символом Hg (лат. Hydrargyrum). Простое вещество ртуть (CAS-номер: 7439-97-6) — переходный металл, 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.

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 применялась в медицине как дезинфицирующее средство, в технике она используется для обработки дерева, получения некоторых видов чернил, травления и чернения стали.

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

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

Получение

Химические свойства

Ртуть — малоактивный металл (см. ряд напряжений).

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом : 2Hg + O 2 → 2HgO Образуется 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.

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 .

Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d 10 — электронной оболочки , что приводит к возможности существования соединений ртути (+4). Так, кроме малорастворимого Hg 2 F 2 и разлагающегося водой HgF 2 существует и HgF 4 , получаемый при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4 .

Применение

Ртуть применяется в изготовлении термометров , парами ртути наполняются 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. 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