Состояние ртути. Как добывают ртуть? Физические и химические свойства живого серебра

РТУТЬ – химический элемент II группы периодической системы элементов, атомный номер 80, относительная атомная масса 200,6.

Это единственный жидкий при комнатной температуре металл, замерзает лишь при сильном морозе. Это было обнаружено лишь в 18 в. – в 1736 в Иркутске при сильном морозе «замерзание» термометра наблюдал французский астроном и географ Ж.-Н.Делиль. (Он был приглашен в Петербург на место директора астрономической обсерватории при основании Российской Академии наук в 1725 и прожил в России до 1747. В Сибирь же он ездил для наблюдения прохождения Меркурия перед диском Солнца и для определения географического положения некоторых пунктов.) Искусственно же заморозить ртуть с помощью охлаждающей смеси (из льда и концентрированной азотной кислоты) удалось лишь в 1759 другому петербургскому академику И.А.Брауну (его пригласили в Российскую академию в 1746).

Ртуть – один из семи металлов, известных с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (7·10 –6 % в земной коре, примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы. Кроме того, ее очень легко выделить из основного минерала – сульфида (киновари), при обжиге которого идет реакция HgS + O 2 ® Hg + SO 2 . Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/см 3), что ведро со ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.

Необычные свойства жидкого металла удивляли еще древних. Греческий врач Диоскорид, живший в I веке н.э., дал ей название hydrargyros (от «хюдор» – вода и «аргирос» – серебро); отсюда и латинское название hydrargirum. Близкое по значению название – Quecksilber (т.е. «подвижное серебро») сохранилось в немецком языке (интересно, что quecksilberig по-немецки означает «непоседливый»). Аналогичным было и старинное английское название ртути – quicksilver («быстрое серебро»). По-болгарски ртуть – живак: действительно, шарики ртути блестят, как серебро и очень быстро «бегают» – как живые. Современное английское (mercury) и французское (mercure) названия ртути произошли от имени латинского бога торговли Меркурия. Меркурий был также вестником богов, и его обычно изображали с крылышками на сандалиях или на шлеме. Вероятно, по понятиям древних, бог Меркурий бегал так же быстро, как переливается ртуть. Ртути соответствовала планета Меркурий, которая быстрее всех передвигается по небосводу.

О ртути знали древние индийцы, китайцы, египтяне. Ртуть и ее соединения использовались в медицине (в том числе и для лечения... заворота кишок), из киновари делали красные краски. Но были и довольно необычные «применения». Так, в середине 10 в. мавританский король Абд ар-Рахман III построил дворец близ Кордовы в Испании, во внутреннем дворике которого был фонтан с непрерывно льющейся струей ртути (до сих пор испанские месторождения ртути – самые богатые в мире, по ее добыче Испания занимает ведущее положение). Еще оригинальнее был другой король, имя которого история не сохранила: он спал на матрасе, который плавал в бассейне из... ртути! В то время о сильной ядовитости ртути и ее соединений, видимо, не подозревали. Причем ртутью травились не только короли, но и многие ученые, в числе которых был Исаак Ньютон (одно время он очень интересовался алхимией), да и в наши дни небрежное обращение со ртутью нередко приводит к печальным последствиям.

Сейчас ядовитость ртути общеизвестна. Из всех ее соединений особенно опасны легкорастворимые соли, например, хлорид HgCl 2 (сулема – раньше ее широко использовали как антисептик); смертельная доза сулемы при попадании в желудок составляет от 0,2 до 0,5 г. Опасна и металлическая ртуть, особенно при регулярном ее поступлении в организм. Но это – малоактивный металл, с желудочным соком не реагирует и выводится из желудка и кишечника почти полностью. В чем же ее опасность? Оказывается, ртуть легко испаряется, а ее пары, попадая в легкие, полностью задерживаются там и вызывают впоследствии отравление организма, хотя и не такое быстрое, как соли ртути. При этом происходят специфические биохимические реакции, окисляющие ртуть. Ионы ртути прежде всего реагируют с SH-группами белковых молекул, среди которых – важнейшие для организма ферменты. Ионы Hg 2+ реагируют также с белковыми группами –СООН и NH 2 с образованием прочных комплексов – металлопротеидов. А циркулирующие в крови нейтральные атомы ртути, попавшие туда из легких, также образуют соединения с белковыми молекулами. Нарушение нормальной работы белков-ферментов приводит к глубоким нарушениям в организме, и прежде всего – в центральной нервной системе, а также в почках.

Другой возможный источник отравления – органические производные ртути. Эти чрезвычайно ядовитые производные образуются в результате так называемого биологического метилирования. Оно происходит под действием микроорганизмов, например, плесени и характерно не только для ртути, но и для мышьяка, селена, теллура. Ртуть и ее неорганические соединения, которые широко используются на многих производствах, со сточными водами попадают на дно водоемов. Обитающие там микроорганизмы превращают их в диметилртуть (CH 3) 2 Hg, которая относится к числу наиболее ядовитых веществ. Диметилртуть далее легко переходит в водорастворимый катион HgCH 3 + . Оба вещества поглощаются водными организмами и попадают в пищевую цепочку; сначала они накапливаются в растениях и мельчайших организмах, затем – в рыбах. Метилированная ртуть очень медленно выводится из организма – месяцами у людей и годами у рыб. Поэтому концентрация ртути вдоль биологической цепочки непрерывно увеличивается, так что в рыбах-хищниках, которые питаются другими рыбами, ртути может оказаться в тысячи раз больше, чем в воде, из которой она выловлена. Именно этим объясняется так называемая «болезнь Минамата» – по названию приморского города в Японии, в котором за несколько лет от отравления ртутью умерло 50 человек и многие родившиеся дети имели врожденные уродства. Опасность оказалась так велика, что в некоторых водоемах пришлось приостановить лов рыбы – настолько она оказалась «нашпигованной» ртутью. Страдают от поедания отравленной рыбы не только люди, но и рыбы, тюлени.

Для ртутного отравления характерны головная боль, покраснение и набухание десен, появление на них характерной темной каймы сульфида ртути, набухание лимфатических и слюнных желез, расстройства пищеварения. При легком отравлении через 2–3 недели нарушенные функции восстанавливаются по мере выведения ртути из организма (эту работу выполняют в основном почки, железы толстых кишок и слюнные железы).

Если поступление ртути в организм происходит малыми дозами, но в течение длительного времени, наступает хроническое отравление. Для него характерны прежде всего повышенная утомляемость, слабость, сонливость, апатия, головные боли и головокружения. Как видно, эти симптомы очень легко спутать с проявлением других заболеваний или даже с недостатком витаминов. Поэтому распознать такое отравление непросто. Из других проявлений ртутного отравления следует отметить психические расстройства. Раньше их называли «болезнью шляпников», так как для размягчения шерсти, из которой изготовляли фетровые шляпы, использовали нитрат ртути Hg(NO 3) 2 . Это расстройство описано в книге Льюиса Кэррола Алиса в стране чудес на примере одного из персонажей – Сумасшедшего Шляпника.

Опасность хронического отравления ртутью возможна во всех помещениях, в которых металлическая ртуть находится в соприкосновении с воздухом, даже если концентрация ее паров очень мала (предельно допустимой в рабочем помещении считается концентрация паров 0,01 мг/м 3 , а в атмосферном воздухе – в 30 раз меньше). Даже профессиональные химики бывают удивлены, узнав с какой скоростью испаряется ртуть и сколько ее может накопиться в воздухе. При комнатной температуре давление паров над ртутью равно 0,0012 мм ртутного столба – в миллион раз меньше атмосферного. Но и такое малое давление означает, что в каждом кубическом сантиметре воздуха содержится 30 триллионов атомов ртути или 13,4 мг/м 3 , т.е. в 1300 раз больше, чем предельно допустимая концентрация! А так как силы притяжения между атомами ртути малы (именно поэтому этот металл жидкий), испаряется ртуть довольно быстро. Отсутствие цвета и запаха у паров ртути приводит к тому, что многие недооценивают опасность. Чтобы сделать этот факт очевидным, провели такой опыт. В чашечку налили немного ртути, так что образовалась лужица диаметром около 2 см. Эту лужицу присыпали специальным порошком. Если такой порошок осветить невидимыми ультрафиолетовыми лучами, он начинает ярко светиться. Если под порошком находится ртуть, на ярком фоне видны темные движущиеся «облачка». Особенно отчетливо это явление наблюдается, когда в комнате имеется небольшое движение воздуха. Объясняется опыт просто: ртуть в чашечке непрерывно испаряется, и ее пары свободно проходят сквозь тонкий слой флуоресцирующего порошка. Пары ртути обладают способностью сильно поглощать ультрафиолетовое излучение. Поэтому в тех местах, где над чашечкой поднимались невидимые «ртутные струйки», ультрафиолетовые лучи задерживались в воздухе и не доходили до порошка. В этих местах и были видны темные пятна.

В последующем этот опыт усовершенствовали так, что его могли наблюдать сразу много зрителей в большой аудитории. Ртуть на этот раз находилась в обычной склянке без пробки, откуда ее пары свободно выходили наружу. За склянкой поставили экран, покрытый таким же порошком, а перед ней – ультрафиолетовую лампу. При включении лампы экран начал ярко светиться, и на светлом фоне отчетливо были видны движущиеся тени. Это означало, что в этих местах ультрафиолетовые лучи задержались выходящими из склянки парами ртути и не смогли достичь экрана.

Если открытую поверхность ртути покрыть водой, скорость ее испарения очень сильно снижается. Происходит это потому, что ртуть очень плохо растворяется в воде: в отсутствие воздуха в одном литре воды может раствориться только 0,06 мг ртути. Соответственно очень сильно должна уменьшиться и концентрация паров ртути в воздухе помещений при условии их вентиляции. Это было проверено на заводе по переработке ртути. В одном из опытов 100 кг ртути налили в два одинаковых лотка, один из них залили слоем воды толщиной около 2 см и оставили на ночь. На утро замерили концентрацию паров ртути в 10 см над каждым лотком. Там, где ртуть залили водой, ее было в воздухе 0,05 мг/м 3 – чуть больше чем в остальном помещении (0,03 мг/м 3). А над свободной поверхностью ртути прибор зашкалил...

Но если ртуть настолько ядовита, почему ее десятилетиями использовали зубные врачи для изготовления пломб? Специальный ртутный сплав (амальгаму) изготовляли непосредственно перед тем, как поставить пломбу, добавляя ртуть к сплаву, содержащему 70% серебра, 26% олова и немного меди и цинка, после чего смесь тщательно растирали. В готовой пломбе после отжима излишка жидкой ртути ее оставалось примерно 40%. После затвердевания пломба состояла из трех различных кристаллических фаз, состав которых приблизительно соответствует формулам Ag 2 Hg 3 , Ag 3 Sn и Sn x Hg, где х принимает значения от 7 до 9. Эти интерметаллические соединения при температуре человеческого тела твердые, нелетучие и совершенно безопасные.

А вот лампы дневного света представляют определенную опасность: каждая из них содержит до 0,2 г жидкой ртути, которая, если трубку разбить, начнет испаряться и загрязнять воздух.

Возбужденные атомы ртути излучают свет с длинами волн в основном 254, 303, 313 и 365 нм (УФ-область), 405 нм (фиолетовые лучи), 436 нм (синие), 546 нм (зеленые) и 579 нм (желтые). Спектр излучения светящихся паров ртути зависит от давления в колбе. Когда оно малó, ртутная лампа остается холодной, горит бледно-синим светом, почти все ее излучение сосредоточено в невидимой линии 254 нм. Так светят бактерицидные лампы. Если повысить давление паров, линия 254 нм практически исчезнет (это излучение будут поглощать пары самой ртути), а интенсивность других линий заметно возрастет, сами линии расширятся, а между ними появится ощутимый «фон», который становится преобладающим в ксеноновых лампах сверхвысокого давления (примерно 3 атм), которые заполнены парами ртути и ксеноном. Одна такая лампа мощностью 10 кВт может осветить, например, большую привокзальную площадь.

Ртутные лампы среднего и высокого давления (10–100 кПа или 0,1–1 атм) часто называют «кварцевыми», потому что их корпус изготовлен из тугоплавкого кварцевого стекла, пропускающего УФ-лучи. Их применяют для физиотерапии и искусственного загара. Излучение ртутных ламп сильно отличается от солнечного. Когда в центре Москвы появились первые ртутные лампы, их свет был очень неестественным – зеленовато-синеватым. Он сильно искажал цвета: губы прохожих казались черными. Чтобы приблизить излучение паров ртути к естественному свету, ртутные лампы низкого давления изготовляют в виде трубок, на внутренние стенки которых нанесен специальный люминофор (см . ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. СВЕЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВ).

Дома ртуть может оказаться в мелодичном дверном звонке, в лампах дневного света, в медицинском термометре или тонометре старого типа. 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. Поэтому 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.

Ртуть обладает многими интересными особенностями, которые раньше использовали для эффектных лекционных опытов. Например, она хорошо растворяется в расплавленном белом фосфоре (он плавится при 44° С), а при охлаждении этого необычного раствора ртуть выделяется в неизменном состоянии. Еще одна красивая демонстрация была связана с тем, что при охлаждении ртуть затвердевает, а ее твердые кусочки при соприкосновении слипаются так же легко, как и жидкие ее капли. Если же охладить ртуть очень сильно, например, жидким азотом, до температуры – 196° С, вставив в нее предварительно палочку, то после замерзания ртути получался своеобразный молоток, которым лектор легко забивал гвоздь в доску. Конечно, всегда оставался риск, что от такого «молотка» отколются маленькие кусочки, которые потом доставят массу неприятностей. Другой опыт был связан с «лишением» ртути ее способности с легкостью разбиваться на мельчайшие блестящие шарики. Для этого ртуть подвергали действию очень малых количеств озона. При этом ртуть теряла свою подвижность и налипала тонкой пленкой на содержащий ее сосуд. Сейчас, когда ядовитость ртути хорошо изучена, такие опыты не проводят.

А вот избавиться от ртути в термометрах пока не удается. Во-первых, она позволяет проводить измерения в большом температурном интервале: замерзает при –38,9° С, кипит при 356,7° С, а путем повышения давления над ртутью верхний предел легко поднять еще на сотни градусов. Во-вторых, чистая ртуть (а очистить ее сравнительно легко) не смачивает стекло, поэтому отсчеты температуры получаются более точными. В-третьих, и это очень важно, с повышением температуры ртуть расширяется более равномерно, чем другие жидкости. Наконец, у ртути малая удельная теплоемкость – нагреть ее почти в 30 раз легче, чем воду. Так что ртутный термометр, помимо прочих достоинств, обладает и малой инерционностью.

Высокая плотность ртути позволяет в обычном медицинском термометре «держать температуру» после ее измерения. Для этого используется принцип разрывания столбика ртути в тонкой перетяжке капилляра между резервуаром и шкалой. В отличие от обычных термометров, при измерении температуры тела ртуть поступает в капилляр не равномерно, а скачками, «выстреливая» периодически мельчайшими капельками через сужение в капилляре (это хорошо видно через сильную лупу). Заставляет ее это делать повышение давления в резервуаре при подъеме температуры – иначе ртуть через перетяжку не пройдет. Когда резервуар начинает охлаждаться, столбик ртути разрывается и часть ее остается в капилляре – ровно столько, сколько ее там было у больного под мышкой (или в другом месте, как это принято в разных странах). Резко встряхивая термометр после измерения температуры, мы сообщаем тяжелому столбику ртути ускорение, в десятки раз превышающее ускорение свободного падения. Развиваемое при этом давление «загоняет» ртуть обратно в резервуар.

Несмотря на ядовитость, полностью избавиться от применения ртути и ее соединений пока не удается, и во всем мире ежегодно добывают тысячи тонн этого металла. Ртуть находит очень широкое применение во многих производствах. Металлическую ртуть используют в электрических контактах – переключателях; для заполнения вакуумных насосов, выпрямителей, барометров, термометров, в производстве хлора и едкого натра (ртутные катоды); при изготовлении сухих элементов (в них содержится оксид ртути, либо амальгама цинка и кадмия).

Для многих целей используется электрический разряд в парах ртути (ртутные лампы).

Илья Леенсон

Температура плавления ртути характеризует момент перехода металла из твердого состояния в жидкость. Свойства живого серебра (argentum vivum в переводе с латинского) расширяют границы применения металла в разных сферах производства с учетом мер безопасности, связанных с его использованием.

При условии безопасности для человека, ртуть используют в разных сферах производства

Распространенность в природе

В земной коре концентрация химического элемента низкая. Ртутные рудные минералы содержат до 2,5% живого серебра. Это отличает их от других пород. В основном меркурий находится в рассеянной форме, и лишь часть находится в месторождениях.

В магматических породах долевое содержание живого серебра равно между собой, а в осадочных толщах крупные концентрации металла сосредоточены в глинистых минералах. Воды Мирового океана содержат 0,1 мкг/л меркурия.

Высокая степень ионизации определяет особенности металла:

• • восстанавливаться до состояния самородного элемента;
  • устойчивость к кислотной среде и кислороду.

Химический элемент присутствует в составе сульфидных минералов (сфалерит, реальгар). Этот металл является индикатором месторождений ртути и скрытых рудных тел. В поверхностных условиях живое серебро и киноварь не растворяются в воде, но при наличии серной кислоты, озона способствует увеличению показателя растворимости минералов.

Меркурий обладает отличными сорбционными свойствами. В природе существует около 20 минералов, содержащих этот металл, но промышленная добыча производится на месторождениях киновари.

Одно из крупнейших месторождений находится в Испании. Технология производства металла предусматривает обжиг киновари с последующей конденсацией и сбором паров ртути.

Физические и химические свойства живого серебра

Ртуть (меркурий) имеет уникальные химические и физические особенности, что позволяет ее применять в различных сферах. Но в то же время ее испарения опасны для человека. Как уже упоминалось, ее называют живым серебром, она по цвету напоминает лунный металл.

Меркурий обладает переходными свойствами, при комнатной температуре он остается в жидком состоянии. Живое серебро легко образует с другими материалами твердые и жидкие сплавы (амальгамы). Наиболее популярными являются соединения золота и серебра.

Какова температура плавления ртути? Живое серебро начинает плавиться при отрицательной температуре -38,83°C. При +18°C она испаряется, а закипает при +356,73°C.

Химический элемент является диамагнетиком, и в случае необходимости собрать его магнитом невозможно. Он неплохо проводит ток, поэтому в свое время его применяли при изготовлении реле и выключателей.

Испарения ртути опасны для здоровья человека

Плотность живого серебра при нормальных условиях составляет 13,5 г/см³. Этот химический элемент обладает устойчивостью в сухом воздухе, окисляется только при нагревании выше +300°C. После длительного хранения на открытом воздухе на поверхности образуется пленка из оксидов компонентов, содержащихся в основном материале в качестве примесей.

При нагревании вступает в реакцию с кислородом, образуя оксид красного цвета. Металл малоактивный, не реагирует с растворами кислот, но растворяется в царской водке. При нагревании в серной кислоте образует сульфат ртути.

Сферы использования живого серебра

Ртуть применяется для изготовления точных измерительных приборов для определения температуры и давления. Сегодня в электрохимическом производстве широко используются ртутные выпрямители тока.

Разнообразные свойства ртути дали возможность использовать ее в самых разных сферах промышленности

В медицинской отрасли для проведения профилактических работ в качестве источников ультрафиолетового спектра применяются ртутные (газоразрядные) лампы, всем известные градусники для измерения температуры тела содержат этот химический элемент.

В связи с тем, что меркурий токсичен, его не используют для изготовления медицинских препаратов. Хотя до середины 70-х годов ее активно применяли для производства мази от педикулеза.

Измерительные приборы для низкотемпературных условий содержат амальгаму таллия, которая в отличие от чистой ртути застывает при температуре — 60°C. Сочетание 2 токсичных металлов значительно расширяет границы использования.

За рубежом кипящую ртуть используют в качестве охладителя. Ее преимущество поддерживать постоянную температуру позволяет интенсивно отводить тепло от пространства катализатора. Для увеличения коэффициента отдачи в ртуть добавляют натрий для образования амальгамы.

С целью размягчения кадмия, олова и серебра меркурий используют в стоматологии при изготовлении пломб. Раньше ее применяли для золочения деталей часов и ювелирных изделий, а амальгамы золота и серебра использовались при производстве зеркал.

Живое серебро применяется в качестве катода для извлечения ряда активных компонентов электролитическим путем, а также для переработки вторичного алюминия.

Существуют технологии извлечения золота из россыпей с использованием свойства химического элемента образовывать амальгаму с благородным металлом. Этот метод был широко распространен в Индии, где в местах предполагаемого скопления золота проделывали специальные углубления, в которые заливали металлическую ртуть. Через некоторое время вытаскивали амальгаму, и путем выпаривания извлекали золото.

В нефтеперерабатывающей промышленности для регулировки температурных процессов используют пары ртути. В сельском хозяйстве ее используют для подготовки семян к посеву.

С давних времен и сегодня соли меркурия используют при изготовлении фетра, дублении кожи в качестве катализатора органического синтеза.

В прошлом ртуть не считалась вредным веществом, ее применяли для исцеления от недугов. В Средневековье алхимики использовали меркурий в поисках философского камня и превращения ее в золото.

Ртуть опасна для человека, она токсична и даже в ничтожных концентрациях плохо влияет на иммунную систему, почки, глаза, кожу и пищеварительный тракт.

Кипение и плавление металла

Переход ртути в жидкое состояние происходит в специальных термометрах

Технология физико-химических исследований при условиях высоких температур рассматривает давление плавления металла при разных температурах. Точность опытов обеспечивает применение на практике свойств химического элемента № 80.

Для измерения температуры выше +360°C пользуются термопарами или специальными термометрами, в которых пространство надо ртутью заполнено газом. С целью повышения температуры кипения металла в капилляр надо ртутью закачивают азот. При давлении 30 атмосфер температурный градиент увеличивается до +600°C.

Такого типа термометры требуют постепенного нагрева. Нижним пределом такого измерительного прибора является температура перехода живого серебра в твердое состояние.

Теплоемкость металла с увеличением температуры последовательно уменьшается и после определенного порога температурного градиента начинает медленно расти. Это свойство и жидкое состояние роднит ртуть с водой.

• Обозначение - Hg (Hydrargyrum);
• Период - VI;
• Группа - 12 (IIb);
• Атомная масса - 200,59;
• Атомный номер - 80;
• Радиус атома = 157 пм;
• Ковалентный радиус = 149 пм;
• Распределение электронов - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 ;
• t плавления = -38,86°C;
• t кипения = 356,6°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 1,9/1,5;
• Степень окисления: +2, +1;
• Плотность (н. у.) = 13,546 г/см 3 ;
• Молярный объем = 14,81 см 3 /моль.

Ртуть для очистки золота использовали еще древние греки и римляне. Чистую ртуть впервые в 1735 году выделил швед Георг Брандт, ее принадлежность к металлам была доказана М. В. Ломоносовым в 1759 году, когда российский ученый совместно с Брауном заморозил ртуть и установил ее металлические свойства.

Ртуть является единственным металлом, который находится в жидком состоянии при нормальных условиях.

Ртуть относится к группе редкоземельных металлов (содержание ртути в земной коре 7·10 -6 %), однако, несмотря на это, ртутные руды бывают достаточно концентрированными (до 2,5%) по причине слабого связывания этого металла с другими элементами. 99,98% всей природной ртути находится в рассеянной форме, и только 0,02% - в месторождениях. Современная наука знает порядка 30 ртутьсодержащих минералов, основным из которых является кноварь HgS.

Рис. Строение атома ртути .

Электронная конфигурация атома ртути - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 (см. Электронная структура атомов). Как и у цинка , предпоследний электронный слой атома ртути полностью заполнен, а на внешнем слое находится два s-электрона. Однако, в отличие от цинка, ртуть в соединениях может проявлять степень окисления не только +2, но и +1.

Ртуть является чрезвычайно токсичным веществом, может вызывать сильное отравление, поскольку, попадая внутрь организма человека вызывает агглютинацию эритроцитов и ингибирование ферментов, что объясняется реагированием ртути с сульфидными группами -SH, которые входят в состав различных белков, аминокислот и ферментов.

Физические свойства ртути:

• при н. у. жидкий металл серебристо-серого цвета;
• диамагнетик;
• со многими металлами образует сплавы, называемые амальгамой.

Химические свойства ртути:

• реагирует с простыми веществами: кислородом, серой, селеном, теллуром, галогенами: 2Hg + O 2 = 2HgO; Hg + S = HgS;
• не взаимодействует с N 2 , P 2 , Si 2 , C 2 ;
• реагирует при нагревании с "царской водкой", азотной, концентрированной серной кислотой, образуя нитрат ртути (II):
  Hg + 4HNO 3(кнц.) = Hg(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;
• без нагревания реагирует с азотной кислотой, образуя нитрат ртути (I): 6Hg + 8HNO 3(рзб.) = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O;
• не реагирует со щелочами, разбавленной серной и хлористоводородной кислотами.

Получение ртути:

• чистую ртуть получают электрохимическим рафинированием;
• промышленным способом ртуть получают обжигом руды HgS при высокой температуре (700°C): HgS + O 2 = Hg + SO 2 .

Применение ртути:

• в барометрах, манометрах, термометрах, вакуумных насосах и проч.;
• в ртутных лампах, выпрямителях, переключателях;
• для амальгамации серебра и золота в металлургических процессах;
• в качестве жидкого катода при производстве едких щелочей;
• как катализатор в реакциях синтеза уксусной кислоты;
• как компонент краски морских судов;
• в качестве протравителя семян и гербицида в сельском хозяйстве.

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.

Свидетельствуют о том, что при пожаре в здании НИИ вакуумной техники произошла утечка ртути. В очаге пожара концентрация паров ртути превысила ПДК, но за пределами территории (а также на самой территории после работ по нейтрализации ртути) выхода за пределы нормативов не отмечено.

Для объективной картины и однозначного исключения (или подтверждения) крупномасштабного заражения ртутью необходимо провести не одно измерение, а несколько десятков, причем в разное время. Без таких данных можно лишь указать на то, что при действительно крупном выбросе концентрация ртути сильно отличалась бы в разных районах города. И если кто-то в 15 или 20 километрах от места пожара жалуется на симптомы отравления ртутью, то вблизи число отравившихся явно должно исчисляться тысячами человек: плотность населения в столице местами превышает 50 тысяч жителей на квадратный километр.

Иными словами, слухи о серьезной и угрожающей всем жителям утечке представляются крайне сомнительными. Московский воздух грязен, но вряд ли именно из-за ртути. Более того, проблемы со смогом начались задолго до пожара: запах гари пришел в город еще летом, и тогда дым приписали горящим в Тверской области торфяникам. Но раз уж зашла речь о ртути, мы решили сделать подборку из десяти утверждений про токсичность этого элемента.

1) Ртуть - чрезвычайно опасное вещество. Если случайно выпить каплю ртути, можно умереть сразу же.

Металлическая ртуть, вопреки расхожему мнению, не является ни сильнодействующим ядом, ни особо токсичным веществом. Достаточно сказать, что в медицинской литературе описан случай, когда пациент проглотил 220 грамм жидкого металла и выжил. Для сравнения: то же количество поваренной соли способно привести к летальному исходу (если, конечно, кто-то в состоянии съесть стакан соли). Подробный справочник в разделе «смертельные случаи» разбирает отравления хлоридом ртути, но не содержит ни одного упоминания смертельного отравления ртутью в виде чистого металла. Кроме того, ртуть использовалась и продолжает использоваться для производства зубных пломб на основе амальгамы, сплава ртути с другими металлами. Такие пломбы признаны достаточно безопасными и заменять без особой нужды амальгаму на другие материалы не рекомендуется.

Чистая ртуть в виде жидкости , пусть даже проглоченной, не особенно опасна. Но этого нельзя сказать ни про пары металла, ни тем более про соединения ртути.

2) Ртуть опасна, так как испаряется и дает токсичные пары.

Это действительно так. Пары ртути образуются там, где металл оказывается на открытом воздухе. Они не имеют ни запаха, ни цвета, ни - как правило - вкуса, хотя иногда люди и ощущают во рту металлический привкус. Постоянное вдыхание загрязненного воздуха приводит к попаданию ртути в организм через легкие, а это намного опаснее, чем проглатывание того же количества металла.

3) Если в квартире разбился градусник, надо тщательно подмести и вымыть пол.

Не только неверное, но и откровенно вредительское утверждение. При разделении одной капли на две вдвое же возрастает удельная площадь и, соответственно, скорость испарения вещества. Поэтому не надо пытаться смахнуть ртуть веником или тряпкой в совок, а потом выкинуть в мусорное ведро или спустить в унитаз. Часть металла при этом неизбежно вылетит наружу в виде мельчайших шариков, которые быстро испаряются и загрязняют воздух намного активнее исходной капли. И мы надеемся, что никто из читателей не будет собирать ртуть пылесосом: он не только дробит капли, но и подогревает их. Если уж у вас есть одна пролитая капля, то просто сгоните ее мокрой кисточкой в герметично закрывающуюся банку и потом сдайте в ДЕЗ (Дирекция единого заказчика; вначале лучше позвонить и уточнить, принимают ли. Рекомендация дана для России, в других странах правила могут отличаться). Можно использовать листочек бумаги или, если капля небольшая, маленькую спринцовку.

Американские исследователи, которые в 2008 году экспериментальное помещение ртутью, обнаружили что одна капля диаметром 4 миллиметра даже в небольшой комнате объемом 20 кубических метров спустя час дает всего 0,29 микрограмм ртутных паров на кубометр. Это значение находится в пределах действующей как в США, так и в России нормы для атмосферного загрязнения. Однако когда ртуть размазывали шваброй, концентрация ее паров вырастала до отметок свыше ста микрограмм на метр кубический. То есть в десять раз выше ПДК для промышленных помещений и в сотни раз выше «общеатмосферной» нормы! Влажная уборка, как показали эксперименты, после подметания ртути уже не спасает, и пол остается загрязнен тысячами мелких капель после многократной протирки мокрой тряпкой.

4) Если в квартире разбили градусник, то помещение на долгие годы становится опасным для жизни.

Это правда, но не всегда. Испарение металлической ртути через некоторое время замедляется из-за покрытия металла пленкой оксида ртути, поэтому закатившиеся в щели капли могут лежать годами и даже десятилетиями. В справочнике по криминалистике Environmental Forensics: Contaminant Specific Guide со ссылкой на несколько исследований говорится , что ртуть где-нибудь под полом или за плинтусом со временем перестает загрязнять атмосферу, но лишь при условии, что ее шарики там не подвергаются механическому воздействию. Если ртутный шарик попадает в щель между досками паркета, где его постоянно трясет при ходьбе, испарение будет продолжаться до тех пор, пока капля не испарится полностью. Трехмиллиметровый шарик, по оценкам физиков, в 2003 году, испаряется за три года.

5) Отравление ртутью проявляется сразу же.

Верно лишь для высокой концентрации ртути.

Острое отравление возникает при вдыхании на протяжении нескольких часов воздуха, в котором больше ста микрограмм на кубический метр. При этом серьезные (требующие госпитализации) последствия наступают при еще более высоких концентрациях. Чтобы серьезно отравиться ртутью, одного разбитого градусника недостаточно.

Для хронического отравления ртутью, если опираться на представленные в уже упомянутом Toxicological profile for mercury данные, необходима концентрация тяжелого металла как минимум свыше десяти микрограмм на кубометр. Это возможно в случае, если разбитый градусник смели метлой и не обезвредили ртуть, однако и в этом случае вряд ли обитатели комнаты почувствуют недомогание сразу же. Ртуть в сравнительно низких концентрациях приводит не к моментальной тошноте, слабости и лихорадке, а может, к примеру, вызвать нарушение координации движений и дрожь конечностей. У маленьких детей также может возникать сыпь, однако специфического набора симптомов, по которым даже неспециалист мог бы определить хроническое ртутное отравление, не существует.

6) Ртуть присутствует в рыбе и морепродуктах.

Правда. Чистая ртуть превращается некоторыми бактериями в метилртуть, а затем перемещается вверх по пищевой цепочке, причем в первую очередь это происходит в морских биосистемах. Последняя фраза означает, что вначале содержащий метилртуть планктон поедают рыбы, потом этих рыб съедают хищники (другие рыбы) и каждый раз концентрация метилртути в организмах растет за счет ее способности накапливаться в тканях животных. Проводившиеся океанологами исследования показали, что количество ртути при переходе от воды и растворенных в ней веществ к планктону возрастает в десятки или даже сотни тысяч раз.

Концентрация ртути в мясе тунца достигает 0,2 миллиграмма на килограмм. Загрязнение рыбы ртутью стало серьезной проблемой, решение которой требует согласованной работы экологов и представителей промышленности по всему миру. Однако для большинства жителей России, которые в принципе довольно редко едят рыбу (18 килограмм в год против 24 кг в США) этот источник ртути не столь уж существенен.

7) Если разбить флуоресцентную лампу, то она загрязнит комнату ртутью.

Правда. В 2004 году группа американских ученых ряд ламп внутри пластиковой бочки, которую сразу после этого закрыли крышкой. Опыт показал, что осколки медленно выделяют пары ртути и всего из остатков лампочки может выйти до сорока процентов содержащегося внутри токсичного металла.

Внутри большинства компактных ламп содержится около 5 миллиграммов ртути (есть марки с пониженным до одного миллиграмма количеством). Если учесть, что в первые сутки выделяется примерно половина из тех сорока процентов, которые в принципе могут покинуть осколки, то одна разбитая в комнате лампа превысит «атмосферный» ПДК в пять-десять раз, однако не выйдет за рамки «рабоче-промышленного» ПДК. Пролежавшие неделю осколки уже практически безвредны с точки зрения заражения воздуха парами ртути, так что из-за одной разбитой лампочки нельзя получить отравление ртутью.

Другое дело - разбить несколько десятков больших флуоресцентных ламп сразу. Такие действия, как показывает практика , приводят к острому отравлению ртутью.

8) Большинство жителей городов хронически отравлены ртутью.

Крайне сомнительное утверждение. Концентрация ртути в воздухе городов действительно выше, однако пока что нет никаких убедительных свидетельств того, что это приводит к каким-либо заболеваниям. В конце концов, ртуть попадает в атмосферу и в воду вблизи многих вулканов. Существуют разрабатываемые с античности месторождения, вблизи них построены целые и их жители не страдают поголовно от отравления.

Выявить негативное влияние как ртути, так и других веществ (или не веществ, а, скажем, микроволнового излучения от мобильных телефонов) в низких дозах довольно сложно. То, что проявляет себя только через много лет, требует долговременных наблюдений. Но за двадцать или тридцать лет у людей обычно проявляется множество заболеваний, значительная часть которых может быть никак не связана с подозреваемым веществом. Если наблюдать за несколькими десятками тысяч человек, то у некоторых из них в любом случае разовьются хронические болезни и даже злокачественные опухоли, без всякой связи с ртутью, радиацией или иным фактором. Даже общеизвестный в наши дни вред курения удалось выявить далеко не сразу: лишь ближе к середине прошлого столетия медики смогли однозначно связать курение с раком легких.

Про хроническое отравление ртутью часто говорят представители «альтернативной медицины», но их нельзя считать объективными источниками. Многие из них одновременно продают те или иные «программы детоксикации», причем зачастую обещая исцелить якобы вызванные ртутью болезни вроде рака или аутизма. Официальная позиция американских медиков сейчас такова, что используемые для выведения ртути из организма препараты (так называемые хелатные соединения) здоровым людям скорее навредят, чем помогут. Описано минимум три случая смертельных отравлений вследствие попыток «очистить организм от ртути».

9) Ртуть содержится в вакцинах.

Ртуть входит в состав тиомерсала , используемого в некоторых вакцинных препаратах консерванта. Одна доза вакцины, как правило, содержит около 50 микрограммов вещества. Для сравнения: летальная доза этого же вещества (установленная в опытах на мышах) составляет 45 миллиграммов (45000 микрограммов) на килограмм массы тела. Одна порция рыбы может содержать примерно столько же ртути, сколько доза вакцины.

Тиомерсал обвиняли в росте числа случаев аутизма, однако еще в начале нулевых годов эта гипотеза была опровергнута анализом статистической информации. Кроме того, если предположить, что дело в ртути, то остается непонятным рост числа случаев аутизма в последние несколько десятилетий. Раньше люди контактировали с ртутью намного активнее.

10) Ртутное загрязнение - проблема последних десятилетий.

Это не так. Ртуть - один из древнейших известных человечеству металлов, равно как и киноварь, сульфид ртути. Киноварь активно использовалась в качестве красного красителя (в том числе для производства косметики!), ртуть же применялась в целом ряде процессов, от нанесения позолоты до выделки шляп. При золочении куполов Исаакиевского собора смертельные отравления ртутью получили шестьдесят мастеров, а выражение «безумный шляпник» отражает симптомы хронического отравления при выделке шкурок для мужских шапок. Вплоть до середины XX века при обработке шкур использовался токсичный нитрид ртути. Ртуть входила и в состав многих лекарств, причем в несопоставимых с тиомерсалом дозировках. Каломель, к примеру, является хлоридом ртути (I), и ее применяли как антисептик наряду с сулемой - хлоридом ртути (II).

В последние десятилетия использование ртути в медицине резко сократилось ввиду данных о токсичности этого металла. Встретить ту же каломель можно разве что в гомеопатических препаратах. Или в «народной» медицине - зафиксирован ряд отравлений ртутью после употребления препаратов китайской народной медицины.

Справка: почему ртуть ядовита?

Ртуть взаимодействует с селеном. Селен - это микроэлемент, который входит в состав тиоредоксинредуктазы, фермента, при помощи которого восстанавливается белок тиоредоксин. Тиоредоксин задействован во множестве жизненно важных процессов. В частности, тиоредоксин нужен для борьбы с повреждающими клетки свободными радикалами, в этом случае он работает в связке с витаминами C и E. Ртуть необратимо повреждает тиоредоксинредуктазу, и она перестает восстанавливать тиоредоксин. Тиоредоксина становится мало, и клетки в результате хуже справляются со свободными радикалами.

Алексей Тимошенко