Кристаллическая решетка ртути

Ртуть

Ртуть Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества

Атомный номер	80
Внешний вид простого вещества	тяжёлая жидкость серебристо-белого цвета
Атомная масса (молярная масса)	200,59 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	157 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2
Ковалентный радиус	149 пм
Радиус иона	(+2e) 110 (+1e) 127 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,00
Электродный потенциал	Hg←Hg2+ 0,854 В
Степени окисления	+2, +1
Плотность	13,546 (@ +20 °C) г/см³
Молярная теплоёмкость	27,98[1] Дж/(K·моль)
Теплопроводность	8,3 Вт/(м·K)
Температура плавления	234,28 K
Теплота плавления	2,295 кДж/моль
Температура кипения	629,73 K
Теплота испарения	58,5 кДж/моль
Молярный объём	14,8 см³/моль
Структура решётки	ромбоэдрическая
Параметры решётки	2,990 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	100,00 K

Hg	80
200,59
[Xe]4f145d106s2
Ртуть

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 заметно летучую 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). В природе находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов. Чаще всего ртуть получают путём восстановления из её наиболее распространённого минерала — киновари. Применяется для изготовления измерительных приборов, вакуумных насосов, источников света и в других областях науки и техники.

В XIX веке врачи лечили ртутью раны и венерические болезни.

Происхождение названия

Русское название ртути, по одной из версий, — это заимствование из арабского (через тюркские языки); по другой версии, «ртуть» связана с литовским ritu — качу, катаю, происшедшим от индоевропейского рет (х) — бежать, катиться.

Соединения ртути

Ртуть и её соединения применяются в технике, химической промышленности, медицине. Желтый оксид ртути (II) входит в состав глазной мази и мазей для лечения кожных заболеваний. Красный оксид ртути (II) применяется для получения красок.

Хлорид ртути (I), который называется каломель, используется в пиротехнике, а также в качестве фунгицида.

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.

В сельском хозяйстве сулема применяется как фунгицид. Амидохлорид ртути (белый преципитат ртути) входит в состав некоторых мазей.

В ветеринарии амидохлорид ртути применяется как средство против паразитарных заболеваний кожи. Нитрат ртути (II) применяется для отделки меха и получения других соединений этого металла.

Токсичность нитрата ртути (II) примерно такая же, как и токсичность сулемы. Многие органические соединения ртути используются в качестве пестицидов и средств для обработки семян.

Отдельные органические соединения ртути применяются как диуретические средства.

Распространённость в природе

Ртуть относительно редкий элемент в Земной коре со средней концентрацией 0.08 частей на миллион.

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. Иногда ртуть даже встречается в самородном виде.

В окружающей среде

Уровень ртути в ледниках за 270 лет

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.

Получение

Ртуть получают сжиганием киновари (Сульфида ртути (II)). Этот способ применяли алхимики древности. Уравнение реакции горения киновари: HgS+O2→Hg+SO2

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

Физические свойства

Переливание ртути из сосуда в сосуд

Ртуть — единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика.

Образует со многими металлами жидкие сплавы — амальгамы. Не амальгамируются лишь железо, марганец и никель[источник не указан 116 дней].

Химические свойства

Ртуть — малоактивный металл (см. ряд напряжений).

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом: 2Hg + O2 → 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.

https://www.youtube.com/watch?v=GdqYSm8kZq0

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 Hg2(NO3)2.

Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d10 — электронной оболочки, что приводит к возможности существования соединений ртути (+4). Так, кроме малорастворимого Hg2F2 и разлагающегося водой HgF2 существует и HgF4, получаемый при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4К.

Применение

Ртуть применяется в изготовлении термометров, парами ртути наполняются ртутно-кварцевые и люминесцентные лампы. 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).

Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.

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).

Ртуть также иногда применяется в качестве рабочего тела в тяжелонагруженных гидродинамических подшипниках[3].

Ртуть используется в качестве балласта в подводных лодках и регулирования крена и дифферента некоторых аппаратов.[источник не указан 236 дней] Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.

Ртуть входит в состав некоторых биоцидных красок для предотвращения обрастания корпуса судов в морской воде.

Ртуть-203 (T1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии.

Также используются и соли ртути:

Иодид ртути используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения. Фульминат ртути («Гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).

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.

Токсикология ртути

Пары́ 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 образованием растворимой в воде и токсичной метилртути.

• Органические соединения ртути (метилртуть и др.) в целом намного более токсичны, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.

Подробнее смотрите статью отравление ртутью.

https://www.youtube.com/watch?v=QctednhYdfI

Гигиеническое нормирование концентраций ртути

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

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, следует тщательно собрать все шарики ртути медицинской клизмой в стеклянную банку с герметичной крышкой, а щели и неровности засыпать порошком серы (S).

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/hg

Биологическая роль

Пары ртути, а также металлическая ртуть очень ядовиты, могут вызвать тяжелое отравление. По классу опасности она относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество).

Органические соединения ртути (метилртуть и др.

) в целом намного более токсичны, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.

Предельно-допустимые уровни загрязненности металлической ртутью и ее парами[1]:

• ПДК в населенных пунктаx (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

См. также

• Отравления ртутью
• Демеркуризация

Категории:

Источник: http://mediaknowledge.ru/b10ba6fbd403ce47.html

Свойства ртути

Ртуть — серебристо-белый тяжёлый металл, жидкий при комнатной температуре. Твёрдая ртуть кристаллизуется в ромбоэдрической решётке (а=0,3463 нм, с = 0,6706 нм).

Плотность твёрдой ртути 1419,3 кг/м3 (при -38,9°С), жидкой 1352 кг/м3 (при 20°С); t плавления — 38,86°С, t кипения 356,66°С, критическая температура 1460°С; молярная теплоёмкость (при 0°С) 28 Дж/моль•К); температурный коэффициент линейного расширения 1,826•10-1 (при 0-100°С); теплопроводность 8,4 Вт/(м•К) при 20°С. Удельное электрическое сопротивление 94,7•10-4Ом•м (при 0°С). При 4,155К ртуть становится сверхпроводником. Диамагнитна, атомная магнитная восприимчивость (при 18°С) 0,19•10-6. Степени окисления +1 и +2. Растворимость ртути в воде (при 25°С) 3•10-7 моль/л. В HCl и разбавленной Н2SО4 ртуть не растворяется, растворима в царской водке, HNО3 и горячей концентрированной Н2SО4. При взаимодействии с металлами, которые ртуть смачивает, образуются амальгамы — жидкие, полужидкие или твёрдые сплавы. Химически ртуть малоактивна. При комнатной температуре не окисляется, при нагревании до 300°С окисляется до HgO. С галогенами ртуть соединяется при нагревании, образуя устойчивые, в большинстве ядовитые соединения типа HgX2. Для хлоридов, бромидов и йодидов ртути характерна тенденция к комплексообразованию (например, соль Ва HgJ4•5Н2О — водный раствор, который используют для разделения минералов). При действии растворов солей аммония на галогениды образуются азотсодержащие комплексные соединения, например Hg(NH3)2•Cl2 (плавкий белый преципитат). Почти все соли Hg2+ плохо растворимы в воде, кроме нитрата Hg(NО3)2. Большое значение имеют хлориды ртути: Hg2Cl2 (каломель) и Hg2Cl2 (сулема). Некоторые соединения ртути взрывчаты: азид Hg(N3)2, гремучая ртуть Hg(ONC)2 и др.

Определение ртути

Следы ртути определяют при помощи дифенилкарбазона, образование ярко-голубой окраски в нейтральной среде указывает на присутствие ртути. В производственных условиях качественное определение проводят путём возгонки ртути при нагревании пробы с содой.

Продукты возгонки образуют в охлаждаемой части прибора тонкий налёт, в котором визуально или с помощью микроскопа можно обнаружить капельки ртути.

Наиболее распространённый количественный метод определения ртути — титрование соли Hg(II) в разбавленной HNО3 раствором роданида в присутствии солей Fe(III). Для получения ртути руды (или рудные концентраты) подвергают окислительному обжигу.

Обжиговые газы поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртутб стекает в приёмники. Для очистки ртуть пропускают тонкой струёй через сосуд с 10%-ной HNО3, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.

Возможно также гидрометаллургическое извлечение ртути из руд растворением HgS в сернистом натрии и последующим вытеснением ртути алюминием.

ртути в природе

Среднее содержание ртути в земной коре 8,3•10-6% (по массе). Повышенные содержания ртути характерны для осадочных пород 4•10-5% (по массе).

В земной коре ртуть преимущественно рассеяна, осаждается из горячих подземных вод, образуя ртутные руды.

Главный рудный минерал ртутных руд — киноварь HgS, второстепенные — метациннабарит (b-сульфид Hg), самородная ртуть, ливингстонит (HgSb4S7), кордероит (Hg3S2Cl2), тиманит (HgSe), колорадоит (HgTe) и др.

Применение ртути

Ртуть широко применяется при изготовлении различных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы и др.

), в ртутных лампах, 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.

Гремучая ртуть используется в качестве детонатора, киноварь — как пигмент; органические соединения Hg — в сельском хозяйстве в качестве протравителя семян и гербицида и как компонент краски корпусов морских судов; препараты ртути — в медицине, главным образом благодаря их антисептическим и мочегонным свойствам.

Опасность ртути

Ртуть и её соединения токсичны, поэтому при работе с ними необходима предосторожность (полная герметизация аппаратуры).

При хроническом отравлении ртутью и её препаратами поражается нервная система: наблюдаются лёгкая возбудимость, лёгкая дрожь отдельных частей тела, ослабление памяти.

Отравление сказывается на слизистых оболочках полости рта, характерные признаки: металлический вкус во рту, разрыхление дёсен, сильное слюноотделение.

Источник: http://www.mining-enc.ru/r/rtut/