Ртуть
Работа из раздела: «
Химия»
Введение
Ртуть (лат. Hudrargyrum) – химический элемент 2 группы периодической
системы Менделеева; атомный номер 80, атомная масса 200,59. Ртуть – элемент
редкий и рассеянный, его содержание примерно 4,5*10-6% от массы земной
коры. Тем не менее известна ртуть с глубокой древности. Скорее всего,
человек познакомился с ртутью, выделив при нагревании главного минерала
ртути – ярко-красной киновари HgS. Иногда встречается в природе самородная
ртуть, образовавшаяся, по-видимому, из той же киновари.
Ртуть – тяжелый (плотность 13,52 г/см3) металл серебристо-белого цвета,
единственный металл, жидкий при обычных условиях. Затвердевает ртуть при –
38,9 С, закипает – при +357,25' С. При нагревании ртуть довольно сильно
(всего в 1,5 раза меньше воды) расширяется, плохо проводит электрический
ток и тепло – в 50 раз хуже серебра. Многие металлы хорошо растворяются в
ртути с образованием амальгамы.
Как и благородные металлы, ртуть на воздухе не изменяется – не окисляется
кислородом, не реагирует с другими компонентами атмосферы. Реакция с
кислородом заметно идет лишь при температурах, близrих к температуре
кипения ртути, причем многие примеси например аналог ртути по подгруппе –
цинк, заметно ускоряют окисление. С галогенами ртуть реагирует легче, чем с
кислородом; взаимодействует с азотной кислотой, а при нагревании и с
серной. В соединениях ртуть всегда двухвалентна. Известны, правда
соединения одновалентной ртути – оксид (1) Hg и каломель HgCl. Но в этих
соединениях ртуть всего лишь формально одновалентна. Состав каломели точнее
отражает формула HgC l2, или Cl – Hg – Hg. Каломель, как и другой хлорид
ртути - сулема HgCl2 используется в качестве антисептика. Соединения ртути
весьма ядовиты. Работа с ними требует не меньшей осторожности, чем работа с
самой ртутью. В промышленности и в технике ртуть используется очень широко
и разнообразно. Каждый из нас держал в руках ртутный термометр.
Ртуть работает и в других приборах – барометрах, ареометрах,
расходометрах Важны ртутные катоды в производстве хлора и едкого натра,
щелочных и щелочноземельных металлов, известны ртутные выпрямители
переменного тока ртутные лампы.
Историческая справка.
Самородная ртуть была известна за 2000 лет до и. э. народам Индии и
Китая. Ими же, а также греками и римлянами применялась киноварь (природная
HgS) как окраска, лекарственное и косметическое средство. Греческий
Диоскорид (1 в. н. э,), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой,
получил ртуть в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней
поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydragyros (от греч. Hydro –
вода и argyros – серебро),т. е. жидким серебром, откуда произошли лат.
hydrargyrum, а также argentum vivum – живое серебро. Последнее сохранилось
в названиях
Ртути Quicksilver (англ.) и Quecksilber (нем.).Происхождение русского,
названия ртути не установлено. Алхимики считали ртуть главной составной
частью всех металлов. «Фиксация» ртути (переход в твердое состояние)
признавалась первым условием ее превращения в золото. Твёрдую ртуть впервые
получили в декабре 1759 петербургские академики И. А. Браун и М. В.
Ломоносов. Ученым удалось заморозить ртуть в смеси из снега и
концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая ртуть
оказалась ковкой, как свинец. Известие о «фиксации» ртуть произвело
сенсацию в ученом мире того времени; оно явилось одним из наиболее
убедительных доказательств того, что ртуть – такой же металл, как и все
прочие.
Получение ртути
Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие ртуть в виде киновари,
подвергают окислительному обжигу
HgS + O2 = Hg + SO2
Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый
холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в
железные приёмники. Для очистки сырую ртуть пропускают тонкой струйкой
через высокий (1 – 1,5 м) сосуд с 10%-ной HNO3, промывают водой, высушивают
и перегоняют в вакууме.
Возможно также гидрометаллургическое извлечение ртути из уд и
концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением
ртуть алюминием. Разработаны способы извлечения ртуть электролизом
сульфидных растворов.
Распространение Ртути в природе.
Ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов, её средние содержание
в земной коре (кларк) близко к 4,5.10–6% по массе. Приблизительно в таких
количествах она содержится в изверженных горных породах. Важную роль в
геохимии ртуть играет её миграция в газообразном состоянии и в водных
растворах. В земной коре ртуть преимущественно рассеяна; осаждается из
горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание
ртуть в них составляет несколько процентов), Известно 35 ртутных минералов;
главнейший из них – киноварь HgS.
В биосфере ртуть в основном рассеивается и лишь в незначительных.
количествах сорбируется глинами и илами (в глинах и сланцах в среднем
4.10–5%). В морской воде содержится 3.10–9% ртути.
Самородная ртуть , встречающаяся в природе, образуется при окислении
киновари в сульфат и разложении последнего, при вулканических извержениях
(редко), гидротермальным путём (выделяется из водных растворов).
Применение
Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры,
термометры,манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы,
капиллярные электрометры и др.), в ртутных лампах, переключателях,
выпрямителях; как жидкий катод в производстве едких щелочей и хлора
электролизом, в качестве катализатора при синтезе уксусной кислоты, в
металлургии для амальгамации золота и серебра, при изготовлении взрывчатых
веществ; в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и др. соединения),
в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве (органические
соединения ртути ) в качестве протравителя семян и гербицида, а также как
компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами).
ртуть и ее соединения токсичны, поэтому работа с ними требует принятия
необходимых мер предосторожности.
Отравления
Отравления ртутью и ее соединениями возможны на ртутных рудниках и
заводах, при производстве некоторых измерительных приборов, ламп,
фармацевтических препаратов, инсектофунгицидов и др.
Основной опасность представляют пары металлической ртути, выделение
которых с открытых поверхностей возрастает при повышении температуры
воздуха. При вдыхании ртуть попадает в кровь. В организме ртуть циркулирует
в крови, соединяясь с белками; частично откладывается в печени, в почках,
селезенке, ткани мозга и др. Токсическое действие связано с блокированием
сульфгидрильных групп тканевых белков, нарушением деятельности головного
мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма ртуть выводится через
почки, кишечник, потовые железы и др.
Острые отравления ртути и её парами встречаются редко. При хронических
отравлениях наблюдаются эмоциональная неустойчивость, раздражительность,
снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание пальцев рук, снижение
обоняния, головные боли. 'характерный признак отравления – появление по
краю дёсен каймы сине-черного цвета; поражение дёсен (разрыхленность,
кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту. При отравлениях
органическими соединениями ртуть (диэтилмеркурфосфатом, диэтилртутью,
этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения
центральной нервной (энцефало-полиневрит) и сердечно-сосудистой систем,
желудка, печени, почек.
