Ртуть

Ртуть

Ртуть (лат. Hydrargyrum) – это химический элемент в периодической таблице элементов с символом Hg и атомным номером 80. Это единственный металл и, кроме брома, единственный элемент, который находится в жидком состоянии при нормальных условиях. Из-за высокого поверхностного натяжения ртуть не смачивает поверхность, а образует линзовидные капли. Как и любой другой металл является электропроводящим.

Слово hydrargyrum состоит из греческих слов hydor «вода» и argyros «серебро», а также латинского суффикса -um. Таким образом, это выражение является латинизированным греческим и может быть переведено как «жидкое серебро».

Subscription to the analytical newsletter (800x100)

История

Благодаря своей высокой плотности, отражательной способности и поверхностному натяжению, в древности люди ассоциировали «живое серебро» с богами. 

Ртуть известна еще с доисторических времен. Впервые упоминается в произведениях Аристотеля, Плиния Старшего и других ученых. В древние времена ее использовали как лекарство (к сожалению, с соответствующими последствиями).

В давние времена ртуть была символом вечной жизни, а в средние века центральным элементом парацельсовского учения. 

Сегодня мистический ореол этого вещества безвозвратно потерян, но ртуть все еще активно используется в фармакологии. Хотя и в очень урезанном виде, поскольку ее  можно легко заменить аналогами. 

Описание

Ртуть – это серебристо-белый жидкий и очень тяжелый металл. Он гораздо более химически активен, чем классические драгоценные металлы (например, платина и золото), которые находятся рядом с ней в периодической системе. Образует сплавы с различными металлами, которые называются амальгамы.

Ртуть плохо проводит электричество и быстро испаряется при комнатной температуре.

Нахождение и получение

Месторождения ртути встречаются в Сербии, Италии, Китае, Алжире, России и Испании. В основном минеральные отложения встречаются в форме киновари (HgS) в районах с высокой вулканической активностью. Самые большие отложения киновари на земле находятся в испанском городе Альмаден, где добыча закончилась в 2000 году, а шахты были были превращены в туристические достопримечательности.

Чистая ртуть получается путем взаимодействия ртутной руды и киновари (HgS) с кислородом (процесс обжига).

Физическое состояние

Ответ на вопрос, почему ртуть является жидкой можно найти, рассмотрев связь между атомами ртути. Ртуть имеет уникальную электронную конфигурацию, которая не формирует стабильные связи между отдельными атомами. Атомы всех других металлов, которые являются твердыми при комнатной температуре, электростатически удерживаются вместе так называемым электронным облаком, которое состоит из делокализованных электронов из внешней оболочки атомов. 

Изотопы

Ртуть имеет 35 изотопов с массовыми числами от 175 до 208, из которых 7 являются стабильными и 9 нестабильных основных изомеров. Из радиоактивных изотопов только 194 Hg имеет относительно длительный период полураспада – 444 года. Другие изотопы и основные изомеры имеют период полураспада между 1,1 миллисекундами и 46,612 днями.

Химические соединения ртути

Химические соединения ртути очень разнообразны. Есть только несколько элементов, с которыми ртуть не образует никаких соединений. Ряд особых свойств ртути можно объяснить релятивистскими эффектами: высокий заряд ядра приводит к сжатию s и в меньшей степени p орбиталей, что увеличивает экранирование для d и f орбиталей, которые в результате расширяются.

Внешние орбитали энергетически настолько далеко друг к другу, что атом имеет необычайно устойчивую, инертную, подобную газу электронную оболочку. Низкая температура плавления является прямым следствием такого строения.

Применение

В астрономии ртуть используется для создания относительно недорогих телескопов с большой зеркальной поверхностью: ртуть используется в виде воздухопроницаемого зеркального носителя, который находится в постоянном движении. Благодаря вращению, ртуть тонким слоем распределяется по всей опорной поверхности зеркала и образует почти идеальное параболическое зеркало. Недостатком этих телескопов является то, что они могут наблюдать только вертикальные объекты, иначе, при наклоне, ртуть будет просто стекать.

Термометр

Тепловое расширение ртути достаточно велико и составляет от 0 до 100 С, которое прямо пропорционально температуре окружающей среды. Кроме того, ртуть не смачивает стекло, поэтому идеально подходит для использования в жидкостных и контактных термометрах.

Первый ртутный термометр был разработан около 1720 года Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом. В обычном термометре содержится в среднем 150 мг ртути.

Из-за своей крайне сильной токсичности сегодня использование ртути в термометрах ограничено научной областью. В обычных термометрах вместо ртути используют цветной спирт.

Манометр / барометр

До сегодняшнего дня ртуть широко используется в качестве жидкости манометра (прибор для измерения перепада давления). Нормальное давление (1 атмосфера) составляет 760 мм/ртутного столба. 

Ртутные лампы

Ртуть используется в газоразрядных лампах (люминесцентные, «энергосберегающие», лампы с холодным спектром, лампы высокого и сверхвысокого давления, кварцевые лампы, так называемые «лампы черного света»).

Амальгама

Ртуть самопроизвольно образует амальгамы с другими металлами. Амальгамы ранее широко использовались в качестве зубных пломб. Поскольку ртуть разрушает защитную оксидную оболочку алюминия посредством образования амальгамы, запрещается перевозить устройства, содержащие ртуть (например, термометры) на самолетах, так как контакт ртути с алюминием может разрушить самолет.

Электролиз

Ртуть играет важную роль в производстве едкого натра и хлора. Во время электролиза восстановленный металлический натрий в виде амальгамы, натрий-ртутного сплава, переносится в отдельную ячейку, чтобы предотвратить образование взрывоопасного газообразного хлора и гипохлорита натрия.

Получение золота

Ртуть используется при добыче золота, чтобы растворить мелкую золотую пыль, образуя золотую амальгаму. При последующем нагревании для извлечения чистого золота, ртуть попадает в окружающую среду. И это главная причина высокого уровня загрязнения от этого вида золотодобычи.

Данный метод также позволяет осуществлять золочение медных листов, которое использовалось, например, при отделке куполов Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге в 19 веке.

Воздействие ртути на здоровье

Соединения ртути встречаются в природе в виде металла, ртутной соли или органических соединений. Металлическая ртуть находится в барометрах, манометрах и неоновых лампах. Поскольку в этих приборах ртуть находится в плотно закрытых емкостях, то не может принести никакого вреда здоровью. Но если, например, термометр разрушится и ртуть выйдет наружу, то произойдет кратковременное увеличение ртутного загрязнения в окружающем воздухе. Длительное воздействие может привести к повреждению нервов, раздражению мозга, заболеваниям почек, легких и глаз. 

Ртуть обычно не содержится в пище, но она может накапливаться в рыбе. Продукты животноводства также могут содержать значительные количества ртути. В овощи ртуть может попадать при обработке сельхозугодий пестицидами.

Воздействие ртути на организм крайне разнообразно и может включать в себя:

  • расстройство нервной системы;
  • повреждение головного мозга;
  • повреждение ДНК и хромосом;
  • различные аллергические реакции;
  • усталость и головные боли;
  • репродуктивные расстройства, такие как повреждение сперматозоидов, врожденные дефекты плода и выкидыши.

Повреждение мозга может привести к ухудшению способности к обучению, изменениям личности, тремору, ухудшении зрения, глухоте, нарушению координации мышц и потере памяти. 

Как ртуть стала синонимом яда? 

Существует довольно точная дата: в ноябре 1956 года впервые была официально описана клиническая картина хронического отравления ртутью в японском портовом городе Минамата. Компания Chisso Co. производила ацетальдегид из этилена с катализатором HgSO4. В ходе этого процесса соединение ртути было частично преобразовано в сульфат метилртути, сброшено в морской залив через сточные воды, а затем поглощено рыбой и попало на обеденные столы многих тысяч местных жителей. Более тридцати тысяч человек пострадали и более двух тысяч умерли в результате отравления ртутью. Это одна из крупнейших экологических катастроф с далеко идущими последствиями для химической промышленности и конечно для имиджа ртути.

При попадании ртути в окружающую среду она способна с помощью микроорганизмов метаболизироваться в соединения метилртути и проникать через гематоэнцефалический и плацентарный барьер. Полученное отравление является серьезным и обычно смертельным, поскольку противоядие до сегодняшнего дня не известно. 0,1 мл, поглощенные через кожу, оказывают смертельное действие.

Попадание ртути в окружающую среду

Ртуть в земной атмосфере не является исключительной заслугой человека. Если бы все промышленные выбросы были сведены к нулю, проблема была бы уменьшена всего вдвое, т.к. естественные выбросы (в основном из океанов) столь же актуальны, как и антропогенные. 

Антропогенная часть в основном приходится на сжигание угля, нефти, отходов и производство цемента. Эти выбросы значительно выросли с индустриализацией, но снизились с 1980-х годов, благодаря усовершенствованной технологии фильтрации. 

Воздействие ртути на окружающую среду

В результате сжигания ископаемого топлива, добычи полезных ископаемых, плавления руды и сжигания отходов, ртуть попадает в воздух. А использование синтетических удобрений и сброс промышленных сточных вод привносят ртуть в почву и воду.

Микроорганизмы в поверхностных водах и почве превращают ртуть в метилртуть, которая затем может быть легко поглощена большинством организмов. В частности, рыбы поглощают большое количество метилртути и накапливают ее внутри себя. 

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

восемнадцать − 12 =

Пролистать наверх