Химический элемент ртуть (Hg) — свойства, характеристика и применение металла

Ртуть

— 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.

1. Структура
2. Свойства
3. Запасы и добыча
4. Происхождение
5. Применение
6. Классификация
7. Физические свойства
8. Оптические свойства
9. Кристаллографические свойства

Смотрите так же:

Лед

– структура и физические свойства

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.

Получение

Р. по­лу­ча­ют гл. обр. об­жи­гом ки­но­ва­ри HgS при 700–800 °C. Вос­ста­нов­лен­ная Р. уда­ля­ет­ся из зо­ны ре­ак­ции с от­хо­дя­щи­ми га­за­ми, очи­ща­ет­ся в элек­тро­фильт­рах от взве­шен­ных час­тиц и со­би­ра­ет­ся в кон­ден­са­то­рах. Вы­ход Р. бо­лее 80%. Для по­лу­че­ния тех­нич. про­дук­та Р. фильт­ру­ют че­рез по­рис­тые пе­ре­го­род­ки, ке­ра­мич. фильт­ры, сук­но, зам­шу, по­сле­до­ва­тель­но про­мы­ва­ют рас­тво­ра­ми ще­ло­чей, азот­ной ки­сло­той, рас­тво­ра­ми Hg(NO3)2 и пе­ре­го­ня­ют. Гид­ро­ме­тал­лур­гич. из­вле­че­ние Р. ве­дут об­ра­бот­кой ки­но­ва­ри вод­ны­ми ще­лоч­ны­ми рас­тво­ра­ми суль­фи­да или по­ли­суль­фи­да на­трия. Об­ра­зо­вав­шие­ся рас­тво­ры тио­со­лей Р. под­вер­га­ют элек­тро­ли­зу. Для по­лу­че­ния осо­бо чис­той Р. ис­поль­зу­ют че­ты­рёх­ста­дий­ное элек­тро­хи­мич. ра­фи­ни­ро­ва­ние в элек­тро­ли­зё­рах с ртут­ны­ми элек­тро­да­ми.

Объ­ём ис­поль­зо­ва­ния Р. – ок. 4000 т/год.

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.

Распространённость в природе

Со­дер­жа­ние Р. в зем­ной ко­ре 7,0·10–6% по мас­се, в мор. во­де 0,03 мг/м3, в ат­мо­сфе­ре 2·10–3 мг/м3. Р. от­но­сят к рас­се­ян­ным эле­мен­там (в кон­цен­трир. ви­де в ме­сто­ро­ж­де­ни­ях на­хо­дит­ся толь­ко 0,02% всей Р.); в при­ро­де встре­ча­ет­ся в сво­бод­ном со­стоя­нии (ртуть са­мо­род­ная). Об­ра­зу­ет бо­лее 30 ми­не­ра­лов. Осн. руд­ный ми­не­рал – ки­но­варь HgS. Ми­не­ра­лы Р. в ви­де изо­морф­ных при­ме­сей встре­ча­ют­ся в квар­це, хал­це­до­не, кар­бо­на­тах, слю­дах, свин­цо­во-цин­ко­вых ру­дах. В об­мен­ных про­цес­сах гид­ро­сфе­ры, ли­то­сфе­ры, ат­мо­сфе­ры уча­ст­ву­ет боль­шое ко­ли­че­ст­во Р. См. так­же Ртут­ные ру­ды.

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).

Биологическая роль

Р. вы­со­ко­ток­сич­на для лю­бых форм жиз­ни. Па­ры́ и со­еди­не­ния Р. чрез­вы­чай­но ядо­ви­ты, на­ка­п­ли­ва­ют­ся в ор­га­низ­ме, лег­ко сор­би­ру­ют­ся лё­гоч­ной тка­нью, по­па­да­ют в кровь, под­вер­га­ют­ся фер­мен­та­тив­но­му окис­ле­нию до ио­нов Р., ко­то­рые об­ра­зу­ют со­еди­не­ния с мо­ле­ку­ла­ми бел­ка, фер­мен­та­ми, на­ру­ша­ют об­мен ве­ществ, по­ра­жа­ют нерв­ную сис­те­му. ПДК Р. в воз­ду­хе ра­бо­чей зо­ны 0,01 мг/м3, в ат­мо­сфер­ном воз­ду­хе 0,0003 мг/м3, в во­де во­до­ёмов 0,0005 мг/дм3, в поч­ве 2,1 мг/кг. При ра­бо­те с Р. не­об­хо­ди­ма пол­ная гер­ме­ти­за­ция ап­па­ра­ту­ры. Для хра­не­ния Р. ис­поль­зу­ют сталь­ные бал­ло­ны. Слу­чай­но про­ли­тую Р. не­об­хо­ди­мо со­брать мед­ной пла­стин­кой, за­тем об­ра­бо­тать по­верх­ность рас­тво­ром FeCl3 (де­мер­ку­ри­за­ция).

Ес­те­ст­вен­ные ис­точ­ни­ки за­гряз­не­ния сре­ды – ис­па­ре­ние со всей по­верх­но­сти су­ши, воз­гон­ка из со­еди­не­ний, на­хо­дя­щих­ся глу­бо­ко в тол­ще зем­ной ко­ры, вул­ка­нич. дея­тель­ность; ан­тро­по­ген­ные ис­точ­ни­ки – ме­тал­лур­гия, сжи­га­ние ор­га­нич. то­п­лив, про­из-во хло­ра и со­ды, бы­то­вые (сжи­га­ние му­со­ра, сточ­ные во­ды и т. д.) и др. Эко­ло­гич. по­след­ст­вия про­яв­ля­ют­ся пре­ж­де все­го в вод­ной сре­де – по­дав­ля­ет­ся жиз­не­дея­тель­ность од­но­кле­точ­ных мор­ских ор­га­низ­мов и рыб, на­ру­ша­ет­ся фо­то­син­тез, ас­си­ми­ли­ру­ют­ся нит­ра­ты, фос­фа­ты, со­еди­не­ния ам­мо­ния и т. д.

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

Содержание

• 1 История 1.1 Происхождение названия

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

История

Астрономический символ планеты Меркурий
Ртуть известна с древних времён. Нередко её находили в самородном виде (жидкие капли на горных породах), но чаще получали обжигом природной киновари. Древние греки и римляне использовали ртуть для очистки золота (амальгамирование), знали о токсичности самой ртути и её соединений, в частности сулемы. Много веков алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов и полагали, что если жидкой ртути возвратить твёрдость при помощи серы или мышьяка, то получится золото. Выделение ртути в чистом виде было описано шведским химиком Георгом Брандтом в 1735 году. Для представления элемента как у алхимиков, так и в настоящее время используется символ планеты Меркурий. Но принадлежность ртути к металлам была доказана только трудами Ломоносова и Брауна, которые в декабре 1759 года смогли заморозить ртуть и установить её металлические свойства в твёрдом состоянии: ковкость, электропроводность и др.

Происхождение названия

Русское название ртути происходит от праслав. *rьtǫtь, связанного с лит. rìsti «катиться». Символ Hg заимствован от латинского алхимического названия этого элемента hydrargyrum

(от др.-греч. ὕδωρ «вода» и ἄργυρος «серебро»).

В чем опасность ртути

Несмотря на то, что ртуть выглядит как что-то целостное, она выделяет очень много паров, которые при попадании в организм приводят не только к поражению легких, но и к другим часто необратимым изменениям. Особенно опасна она на стадии внутриутробного развития.

При попадании в организм ртуть оказывает токсичное воздействие на пищеварительную, иммунную и нервную системы. Кроме этого, поражаются кожа, почки, легкие и даже глаза. Не зря же Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) относит ртуть к десятку основных веществ, которые представляют наибольшую угрозу для общественного здравоохранения.

Так лучше не делать.

Наиболее опасна ртуть в виде паров или раствора. При попадании в воду она приводит к гибели микроорганизмов и остается в ней навсегда в виде того самого раствора. В итоге, она может попасть в систему водоснабжения и нанести вред целому населенному пункту. Тем более, что для воздействия на человека достаточно даже минимального количества ртути.

Также разделяют два типа ртутных соединений — органические и неорганические. Первые (например, диметилртуть) являются намного более опасными, так как более эффективно взаимодействуют с системами организма.

Сколько таблиц химических элементов существует на самом деле?

Жидкое серебро в нашем доме

Почти в каждом доме есть ртутный градусник, и разбить его очень просто. Ртуть окажется на полу, это создаст опасность для здоровья.

Как правильно собрать шарики ртути:

1. Ртуть легко «прилипает» к оловянной фольге.
2. Если в доме есть азотная кислота — смочите в ней медную проволочку, и собирайте ртутные шарики в емкость (лучше стеклянную).
3. Попытайтесь собрать шарики шприцем без иглы.
4. Мелкие частички можно собирать скотчем.
5. Обработайте место разлива раствором марганцовки или хлорной извести.

Нельзя собирать разлившийся металл веником или пылесосом.

Познавательно: если вы купили термометр, а в нем красная жидкость — не думайте, что это легендарная красная ртуть. Это просто спиртовой, а не ртутный термометр.

Свойства ртути (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru

Примечание:

205* Эмпирический радиус атома ртути согласно [1] и [3] составляет 151 пм и 157 пм соответственно.

206* Ковалентный радиус ртути согласно [1] и [3] составляет 132±5 пм и 149 пм соответственно.

401* Плотность ртути согласно [3] и [4] составляет 13,546 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость) и 13,5461 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость) соответственно.

402* Температура плавления ртути согласно [3] и [4] составляет -38,83 °C (234,32 K, -37,89 °F) и -38,89 °C (234,26 K, -38 °F) соответственно.

403* Температура кипения ртути согласно [4] составляет 356,66 °C (629,81 К, 673,99 °F).

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) ртути согласно [3] составляет 2,295 кДж/моль.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) ртути согласно [3] и [4] составляет 58,5 кДж/моль и 59,22 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость ртути согласно [3] составляет 27,98 Дж/(K·моль).

Кристаллическая решётка ртути:

Как работает ртутный термометр?

Если жидкость в трубочке холодная, то ее молекулы расположены в непосредственной близости друг от друга. При этом жидкость не занимает много места и практически вся находится в крохотной колбочке на конце термометра. Но если оставить термометр под прямыми солнечными лучами, вставить под мышку или сжать в ладошках, жидкость внутри термометра будет нагреваться, и ее молекулы начнут активно перемещаться и отталкиваться друг от друга. Им уже не хватает места внутри колбочки, и они начинают подниматься по трубке. Чем теплее окружающая среда, тем выше поднимается жидкость. Несмотря на точность ртутных термометров, они постепенно вытесняются электронными.

Поделиться ссылкой