Что такое ртуть определение

Ртуть

Ртуть / Hydrargyrum (Hg), 80

[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2

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 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).

Содержание

История

Ртуть известна с древних времен. Нередко ее 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 ее соединений, в частности сулемы. Много веков алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов и полагали, что если жидкой ртути возвратить твердость при помощи серы или мышьяка, то получится золото. Выделение ртути в чистом виде было описано шведским химиком Георгом Брандтом в 1735 г. Для представления элемента как у алхимиков, так и в нынешнее время используется символ планеты Меркурий.

Происхождение названия

Нахождение в природе

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 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.

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 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 HgSb₄S₇. 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 Hg₂Cl₂. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения — терлингуаит Hg₂ClO, эглестонит Hg₄Cl.

Месторождения

Ртуть считается редким металлом.

Известны месторождения ртути в Закавказье (Дагестан, Армения), Таджикистане, Словении, Киргизии, Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).

В окружающей среде

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.

Изотопы ртути

Природный изотопный состав ртути

Изотоп	196	198	199	200	201	202	204
Концентрация, (%)	0,146	10,02	16,84	23,13	13,22	29,80	6,85

Получение

Ртуть получают обжигом киновари (cульфида ртути(II)): Уравнение реакции:

Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

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

Физические свойства

Температура в °С	ρ, 10 3 кг/м 3	Температура в °С	ρ, 10 3 кг/м 3
0	13,5951	50	13,4723
5	13,5827	55	13,4601
10	13,5704	60	13,4480
15	13,5580	65	13,4358
20	13,5457	70	13,4237
25	13,5335	75	13,4116
30	13,5212	80	13,3995
35	13,5090	90	13,3753
40	13,4967	100	13,3514
45	13,4845	300	12,875

Химические свойства

Характерные степени окисления

Степень окисления	Оксид	Гидроксид	Характер	Примечания
+1	Не получен	*	Слабоосновный	Склонность к диспропорционированию
+2	HgO	**	Очень слабое основание, иногда — амфотерный

‘*Гидроксид не получен, существуют только соответствующие соли
‘**Гидроксид существует только в очень разбавленных ( −4 моль/л) растворах.

Для ртути характерны две степени окисления: +1 и +2. В степени окисления +1 ртуть представляет собой двухъядерный катион Hg₂ 2+ со связью металл-металл. Ртуть — один из немногих металлов, способных формировать такие катионы, и у ртути они — самые устойчивые.
В степени окисления +1 ртуть склонна к диспропорционированию. Оно протекает при нагревании:

добавлении лигандов, стабилизирующих степень окисления ртути +2.

Из-за диспропорционирования ни оксид, ни гидроксид ртути (I) получить не удаётся.

На холоду ртуть +2 и металлическая ртуть, наоборот, конпропорционируют. Поэтому, в частности, при реакции нитрата ртути (II) со ртутью получается нитрат ртути (I):

В очень концентрированной щелочи оксид ртути частично растворяется с образованием гидроксокомплекса:

Ртуть в степени окисления +2 образует уникально прочные комплексы со многими лигандами, причём как жесткими, так и мягкими по теории ЖМКО. С иодом (-1), серой (-2) и углеродом она образует очень прочные ковалентные связи. По устойчивости связей металл-углерод ртути нет равных среди других металлов, поэтому получено огромное количество ртутьорганических соединений.

Свойства простого вещества [8]

Ртуть — малоактивный металл (см. ряд напряжений). Она не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке:

Также с трудом растворяется в серной кислоте при нагревании, с образованием сульфата ртути:

При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат Hg₂(NO₃)₂.

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом:

При этом образуется оксид ртути(II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ.

340^\circ C> 2Hg+O_2\uparrow>» border=»0″ />

Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.
При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути(II):

Ртуть также реагирует с галогенами (причём на холоду — медленно).

Ртуть можно окислить также щелочным раствором перманганата калия:

и различными хлорсодержащими отбеливателями. Эти реакции используют для удаления металлической ртути.

Применение

Применение ртути и её соединений

Медицина

Амальгаму серебра применяют в стоматологии в качестве материала зубных пломб.
Ртуть-203 (T_1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии.

Техника

Металлургия

Химическая промышленность

Сельское хозяйство

Высокотоксичные соединения ртути, такие как хлорид ртути(I) (каломель), хлорид ртути (II) (сулема), мертиолят и другие используют для протравливания семенного зерна и в качестве пестицидов.

Токсикология ртути

Ядовиты только пары́ и растворимые соединения ртути. Металлическая ртуть не оказывает существенного воздействия на организм. Пары 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. Ртуть — типичный представитель кумулятивных ядов.

Гигиеническое нормирование концентраций ртути

Демеркуризация

Очистка помещений и предметов от загрязнений металлической ртутью и источников ртутных паров называется демеркуризацией. В быту широко применяется демеркуризация с помощью серы. Так, например, если разбился градусник, раньше предлагали тщательно собрать все шарики ртути медицинской клизмой в стеклянную банку с герметичной крышкой, а щели и неровности засыпать порошком серы (S). Сера вступает в химическую реакцию со ртутью при комнатной температуре, образуя нерастворимое и потому не ядовитое твердое вещество — сульфид ртути. Однако этот метод исключительно малоэффективен. Сера со ртутью легко реагирует только при тщательном растирании в ступке. Если насыпать на тяжелую ртуть легкий порошок серы, реакция практически не будет идти. Или пойдет чрезвычайно медленно. На самом деле следует тщательнейшим образом собрать все видимые (при ярком свете лампы!) капельки ртути в герметично закрывающуюся емкость. Для сбора крупных капель можно использовать пипетку с тонким носиком, а более мелкие капли нужно собрать амальгамированной (покрытой тончайшим слоем ртути) медной проволокой, которую нужно перед этим тщательно зачистить, чтобы ртуть смочила медь (лучше всего для этой цели подходит азотная кислота, в которую нужно на одну — две секунды опустить конец проволоки). Подойдет и оловянный припой. Налипшую ртуть следует стряхивать в ту же емкость, которую потом нужно сдать на утилизацию — туда же, куда сдают перегоревшие люминесцентные и энергосберегающие лампы, которые тоже содержат ртуть. Невидимые глазом, а также попавшие в щели капельки следует залить раствором хлорного железа FeCl₃, который превратит ртуть в неиспаряющуюся и малоядовитую каломель Hg₂Cl₂. В крайнем случае следует залить это место раствором «марганцовки» или йодной настойкой. Пол на следующий день нужно тщательно вымыть. Ни в коем случае нельзя убирать частицы ртути при помощи пылесоса, так как это вызывает рассеивание на более мелкие частицы через выход воздуха из пылесоса, а это повлечет за собой увеличение концентрации паров ртути и усложнит процесс очистки помещений.

Источник

Ртуть

Название, символ, номерРтуть / Hydrargyrum (Hg), 80Атомная масса
(молярная масса)200,592(3) а. е. м. (г/моль)Электронная конфигурация[Xe] 4f 14 5d 10 6s 2Радиус атома157 пмКовалентный радиус149 пмРадиус иона(+2e) 110 (+1e) 127 пмЭлектроотрицательность2,00 (шкала Полинга)Электродный потенциалHg←Hg 2+ 0,854 ВСтепени окисления+2, +1Энергия ионизации
(первый электрон)1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ)Плотность (при н. у.)13,546 (20 °C) г/см³Температура плавления234,32 K (-38,83 °C)Температура кипения629,88 K (356,73 °C)Уд. теплота плавления2,295 кДж/мольУд. теплота испарения58,5 кДж/мольМолярная теплоёмкость27,98 Дж/(K·моль)Молярный объём14,81 см³/мольСтруктура решёткиромбоэдрическаяПараметры решёткиa_hex=3,464 с_hex=6,708 ÅОтношение c/a1,94Температура Дебая100,00 KТеплопроводность(300 K) 8,3 Вт/(м·К)Номер CAS7439-97-6

Содержание

История

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

Нахождение в природе

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.

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 обычных условиях киноварь и металлическая ртуть не растворимы в воде, но в присутствии некоторых веществ (Fe₂(SO₄)₃, озон, пероксид водорода) растворимость в воде этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах щелочных металлов с образованием, например, комплекса HgS•nNa₂S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроксидами 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 HgSb₄S₇. 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 Hg₂Cl₂. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения — терлингуаит Hg₂ClO, эглестонит Hg₄Cl.

Месторождения

Ртуть считается редким металлом.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан — Айдаркен), Донбассе (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.

В окружающей среде

До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на 1 кубический дециметр льда. Природные источники, такие, как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. Причиной появления остальной половины является 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.

Изотопы

Природная ртуть состоит из смеси 7 стабильных изотопов: 196 Hg (распространённость 0,155 %), 198 Hg (10,04 %), 199 Hg (16,94 %), 200 Hg (23,14 %), 201 Hg (13,17 %), 202 Hg (29,74 %), 204 Hg (6,82 %). Искусственным путём получены радиоактивные изотопы ртути с массовыми числами 171—210.

Получение

Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути II) или металлотермическим методом:

HgS + O₂ ⟶ Hg + SO₂↑ HgS + Fe ⟶ FeS↓ + Hg

Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

На протяжении многих столетий в Европе основным и единственным месторождением ртути был Альмаден в Испании. В Новое время с ним стала конкурировать Идрия во владениях Габсбургов (современная Словения). Там же появилась первая лечебница для поражённых отравлением парами ртути рудокопов. В 2012 г. ЮНЕСКО объявило промышленную инфраструктуру Альмадена и Идрии памятником Всемирного наследия человечества.

В надписях во дворце древнеперсидских царей Ахеменидов (VI—IV века до н. э.) в Сузах упоминается, что ртутную киноварь доставляли сюда с Зеравшанских гор и использовали в качестве краски.

Источник