Полезные свойства и применение ртути. Ртуть: интересные факты

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.

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

Воспаляются органы дыхания, легкие, слизистые оболочки полости рта и горла.
Повышается температура тела.
Образуются язвы на деснах, они кровоточат, опухают и становятся крайне чувствительными. Иногда образуется ртутная кайма.
Наблюдается атрофия печени и почек.
Озноб, тошнота и рвота, головокружение.
Нервная система страдает очень сильно - нарушается речь и координация движений, наблюдается тремор конечностей.
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.

Тремор конечностей.
Заболевания полости рта (гингивиты, стоматиты и прочие).
Гипертония и тахикардия.
Потливость.
Нервное возбуждение.
Головные боли.
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.

Между селом Карагаш и городом Слободзея, сообщил в пятницу местный телеканал со ссылкой на министерство госбезопасности (МГБ) непризнанной республики.

(Hg) - химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре.

Ртуть - один из семи металлов , известных с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы.

Кроме того, ее очень легко выделить при обжиге из основного минерала - сульфида (киновари). Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/куб. см), что ведро с ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.

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 другие соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами).

В домашних условиях ртуть может оказаться в дверном звонке, лампах дневного света, медицинском термометре.

Металлическая ртуть высокотоксична для любых форм жизни. Основную опасность представляют пары 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, селезёнке, 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 ртутью и ее 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 десен каймы сине-черного цвета; поражение десен (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту.

При отравлениях органическими соединениями ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтил-ртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефало-полиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.

Основная мера предосторожности при работе с ртутью и ее соединениями - исключение попадания ртути в организм через дыхательные пути или поверхность кожи.

Пролитую в помещении ртуть надо собирать самым тщательным образом. Особенно много паров образуется в том случае, если ртуть рассыпалась на множество мельчайших капелек, которые забились в различные щели, например, между плитками паркета. Все эти капельки необходимо собрать.

Лучше всего это сделать с помощью оловянной фольги, к которой ртуть легко прилипает, или же промытой азотной кислотой медной проволочкой. А те места, где ртуть еще могла бы задержаться, заливают 20%-ным раствором хлорного железа. Хорошая профилактическая мера против отравления парами ртути - тщательно и регулярно, в течение многих недель или даже месяцев, проветривать помещение, где была пролита ртуть.

Экологические последствия заражения парами ртути проявляются, прежде всего, в водной среде - подавляется жизнедеятельность одноклеточных морских водорослей и рыб, нарушается фотосинтез, ассимилируются нитраты, фосфаты, соединения аммония и т. д. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений.

Минерал, природная металлическая ртуть. Переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую 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 такой элемент - бром). Иногда содержит примесь серебра и золота.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Сингония тригональная, гексагонально-скаленоэдрическая (ниже -39°С).

СВОЙСТВА

Цвет оловянно-белый. Блеск сильный металлический. Температура кипения 357 °C. Единственный жидкий минерал при обычной температуре. Затвердевает, приобретая кристаллическое состояние при −38°С. Плотность 13,55. На огне легко испаряется с образованием ядовитых паров. В древности вдыхание этих паров было единственным доступным средством лечения сифилиса (по принципу: если больной не умрёт, то поправится. Является диамагнетиком.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Ртуть - относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду 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. Основная форма нахождения ртути в природе - рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути - 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан - Айдаркен) Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).

В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке - Западно-Палянское и Тамватнейское.

Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) или металлотермическим методом. Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути - тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

ПРИМЕНЕНИЕ

Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.
Парами ртути заполняют люминесцентные лампы, поскольку пары светятся в тлеющем разряде. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
Ртуть и сплавы на её основе используются в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении.
Ртуть используется в датчиках положения.

Иодид ртути(I) используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения.
Фульминат ртути(II) («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
Бромид ртути(I) применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).
Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.
До середины 20 века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба).

Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.

Ртуть (англ. Mercury) — Hg

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание)	1/A.02-10
Nickel-Strunz (10-ое издание)	1.AD.05
Dana (7-ое издание)	1.1.10.1
Dana (8-ое издание)	1.1.7.1
Hey’s CIM Ref	1.12

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. 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.

Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2.5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе – рассеянная и только 0,02% её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути 1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Есть свидетельства существования природного скопления ртути в виде маленького ртутного озера.

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути – тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого оруденения не только ртутных, но и различных сульфидных месторождений, поэтому ореолы ртути обычно выявляются над всеми скрытыми сульфидными залежами и вдоль дорудных разрывных нарушений. Эта особенность, а также незначительное содержание ртути в породах, объясняются высокой упругостью паров ртути, возрастающей с увеличением температуры и определяющей высокую миграцию этого элемента в газовой фазе.

В поверхностных условиях киноварь и металлическая ртуть растворимы в воде даже при отсутствии сильных окислителей, но при их наличии (, озон, перекись водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS nNa 2 S. 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 HgSb 4 S 7 . 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 Hg 2 Cl 2 . На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения – терлингуаит Hg 2 ClO, эглестонит Hg 4 Cl.

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 + O 2 → 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 Hg 2 (NO 3) 2 .

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 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 HgHAsO 4 . Правда, в последнее время для этой цели применяют и синтетические красители, в составе которых ртути нет.

Ртуть-203 (T 1/2 = 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.

Применение соединений ртути

Амальгамы из ртути

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.

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.

Киноварь – красная ртуть

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.

Токсичность ртути

Пары ртути, а также металлическая ртуть очень ядовиты, могут вызвать тяжёлое отравление. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, цианид ртути) поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании - дыхательные пути (а проникновение ртути в организм чаще происходит именно при вдыхании её паров, не имеющих запаха). По классу опасности ртуть 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 образование растворимой в воде и токсичной метилртути.

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. Токсичность нитрата ртути (II) примерно такая же, как и токсичность сулемы.

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами:

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

Мировое производство ртути

Месторождения ртути известны более чем в 40 странах мира. Мировые ресурсы ртути оцениваются в 715 тыс т количественно учтенные запасы - в 324 тыс. т., из которых 26% сосредоточено в Испании, по 13% в Киргизии и России, 8% - в Украине, примерно по 5-6,5% - в Словакии, Словении, Китае, Алжире, Марокко, Турции. Обеспеченность запасами ртути максимального уровня ее потребления, достигнутого в 1990-е годы, составляет для мира около 80 лет. С начала 1970-х гг. из-за экологических факторов конъюнктура рынка ртути стала заметно ухудшаться. Если в начале 1970-х гг. мировое производство первичной ртути (добыча на рудниках и плавка) оценивалось на уровне 10000 т в год, то к концу 1980-х гг. оно уменьшилось более чем в два раза. Это сопровождалось снижением цен на ртуть: с 11 -12 тыс. долларов США за 1 т в 1980-1982 гг. до 4-5 тыс. долларов в 1994-1996 гг.

Мировое производство ртути в 2009 году составило уже 3049 т, а

выявленные ресурсы ртути оцениваются в 675 тыс. т (главным образом в

Испании, Италии, Югославии, Киргизии, на Украине и в России).

Крупнейшие производители ртути – Испания (1497 т), Китай (550 т), Алжир

(290 т), Мексика (280 т), Кыргызстан(270т) и др.

История производства ртути в России

Первые сведения об организации ртутного производства в России относятся к 1725 г., согласно которым купец Петр Анисимов завел ртутную фабрику, причем источники сырья он держал в секрете. Добыча ртутной руды (киновари) в России началась в 1759 г. на Ильдиканском месторождении в Забайкалье и в незначительных объемах продолжалась (периодически) до 1853 г. В конце XIX – начале ХХ вв. киноварь в небольших количествах добывалась из аллювиальных россыпей в Амурской области. Примерно в это же время осуществлялась отработка отдельных участков ртутных месторождений Бирксуйского рудного поля (Южная Фергана) и месторождения Хпек (Южный Дагестан). В 1879 г. было открыто Никитовское ртутное месторождение (Донбасс), эксплуатация которого (одновременно с выплавкой металла) началась в 1887 г. В 1887-1908 гг. годовое производство ртути на Никитовском руднике варьировалось в пределах 47,3-615,9 т). Расчеты, основанные на данных, показывают, что с 1887 по 1917 г. здесь было получено 6762 т металлической ртути, существенная часть которой шла на экспорт (с 1889 г. по 1907 г. за границу было вывезено более 5145 т ртути). В начале ХХ в. Россия также импортировала киноварь и ртуть . Например, в 1913 г. в страну было ввезено 56 т киновари и 168 т ртути, в 1914 г. – 41 т киновари и 129 т ртути. В 1900-1908 гг. потребление ртути в России колебалось в пределах 49-118 т/год. В это время ртуть применялась в медицине и фармацевтике, при изготовлении зеркал и красок, при производстве термометров, барометров, манометров и других приборов, использовалась для натирания подушек электрических машин, извлечения золота и серебра амальгамным способом, золочения меди и бронзы, очистки войлока, в золотошвейном деле и лабораторной практике.

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 .

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

Данный металл считается довольно редким, концентрируется, в основном, в специфичных ртутных рудах, количество ртути в которых довольно высокое. По большому счёту весь объём природной ртути рассеян в природе, и лишь малая его часть заключена в рудах. Наиболее высокий процент содержания наблюдается в породах образовавшихся после извержения и осадочных сланцах.

Сульфидные минералы по большей части также содержат ртуть. Это блёклые руды, сфалериаты, реальгары и антимониты. В природе часто обнаруживаются связки сопутствующих друг другу элементов, например такое соседство как селен, сера и ртуть .

Доподлинно известно не менее двадцати видов ртутных минералов. Основным добываемым минералом является киноварь, реже – метациннабарит или самородная ртуть. На месторождении в Мексике (Гуитцуко) добывается ливингстонит.

Наиболее крупные месторождения находятся в Дагестане, Таджикистане, Армении, Киргизии, Украине, Испании и Словении (месторождение в г. Идрия, считается крупнейшим, ещё со средневековья). В России находится также не менее двадцати трёх месторождений.

Применение ртути

Раньше определённое соединение ртути , например её хлорид или меркузал, запросто мог найти применение в медицинской области. Это были различные медикаменты слабительного, мочегонного и антисептического действия. Но сейчас ртутные соединения почти полностью вытеснены из этой области, в виду своей токсичности. Частично этот элемент применяется при производстве термометров, хотя и для них уже нашёлся более безопасный заменитель.

Более приемлемым считается её присутствие в технических устройствах. Это высокоточные термометры технического назначения. Лампы люминесцентного света, где используются её пары. Выпрямительные устройства, электроприводы, и даже некоторые модели сварочных аппаратов. Это датчики положения и герметичные выключатели.

Также её используют при изготовлении некоторых видов источников тока, с ртутно-цинковой начинкой. Одним из компонентов гидродинамических подшипников также является ртуть. Также в технической промышленности нашли своё применение такие соединения как фульминат, иодид и бромид ртути. Положительные свойства показали её с цезием, используемые при производстве ионных двигателей.

В металлургии ртуть применяется при выплавке множества различных сплавов, и при вторичном процессе переработки алюминия. Нашла свою нишу она и в ювелирном производстве, а также при изготовлении зеркал. Немалое распространение ртуть получила при получении золота, ей предварительно обрабатываются золотосодержащие породы, для его извлечения из них. В сельской промышленности некоторые ртутные соединения применяются для обработки посевного материала и в как пестицид. Хотя это крайне не желательно.

Вред ртути для организма человека

Пары ртути чрезвычайно опасны. Попасть в организма она может через испарения или непосредственно через ротовую полость. Последнее обычно происходит с маленькими детьми, в случае если разбилась ртуть из термометра. При этом необходимо как можно скорее вызвать у него рвоту, и вызвать неотложную помощь.

А вот надышаться её парами может каждый, если ртуть из градусника раскатилась по всем щелям комнаты, и оттуда испаряется. Отравление ртутью происходит постепенно, на начальных стадиях особых симптомов не наблюдается. В дальнейшем проявляются чрезмерная раздражительность, постоянная тошнота, происходит потеря веса. В первую очередь удар приходится на центральную нервную систему и почки.

Каких мер предосторожности требует ртуть? Разбили градусник? Что делать и как собрать ртуть с пола, укажет следующая инструкция. Немедленно проветрить помещение, не менее нескольких часов. Но не допускать прямого сквозняка, пока ртуть не собрано полностью. Ограничить доступ к месту происшествия, чтобы не разнести ртуть по всему дому.

Перед тем как начать собирать ртуть, необходимо на руки надеть перчатки из непроницаемого материала, на ноги – любые пакеты, на лицо – повязку, пропитанную водой или раствором. Тщательно собрать всю раскатившуюся ртуть, и остатки разбившегося градусника в ёмкость с водой, это не даст ртути испаряться. Необходимо собрать ртуть как можно тщательней, например, с помощью шприца.

Если ртуть попала под плинтус или пол, не ленясь его вскрыть и вычистить её оттуда, сколько времени бы это не заняло. Если процедура занимает достаточно времени, следует делать перерывы каждые десять минут. Ёмкость необходимо плотно закупорить, и держать её вдали от тепла. Выкидывать ёмкость категорически запрещено. Это загрязнит окружающую среду, её могут найти дети. Поэтому собранная ртуть сдаётся в соответствующие службы.

Место происшествия обрабатывается марганцовым раствором или разведённой хлорной известью. Нельзя собирать ртуть веником или пылесосом, это только усугубит ситуацию, распылив ртуть на большую площадь. К тому же после этого пылесос будет непригоден к использованию, в виду токсического загрязнения.

Цена ртути

Общие объёмы от торговли этим редкоземельным металлом и его различными соединениями, составляет порядком 150 млн. долларов, при мировых запасах около 300 тыс. тонн. В виду ликвидации некоторых основных месторождений поставки ртути на мировой рынок резко сократились, что привело к ценовому подъёму на эту продукцию. Для сравнения в 2001 году, стандартная мерная ёмкость объёмом 34,5 кг, стоила 170 $, к 2005 году цена достигла отметки 775 $. После чего снова пошла на убыль, последние расценки составляли порядком 550 $.

Решением в этом случае стала вторичная ртуть, производимая на ключевых предприятиях. Новейшие технологии обеспечили рынок большим объёмом более дешёвой продукции, что позволило несколько понизить непомерно возросшие цены на ртуть природного происхождения. Хотя цены до сих пор остаются на довольно высоком уровне.