- Философский камень в пиаре ртути
- Свойства
- Месторождения
- Применение
- Жидкое серебро в нашем доме
- Почем «кровь дракона»
- Ртуть – особенности, сферы применения и чем опасен жидкий металл
- Что представляет собой
- История
- Древний мир
- Россия, Европа
- Название
- Физико-химические характеристики
- Технология получения
- Месторождения, добыча
- Присутствие в природе
- Где используется
- Промышленный комплекс
- Другие сферы
- Предостережение
- Если разбился градусник
- Ртуть | это… Что такое Ртуть?
- История
- Происхождение названия
- Нахождение в природе
- Месторождения
- В окружающей среде
- Изотопы ртути
- Получение
- Физические свойства
- Химические свойства
- Характерные степени окисления
- РТУТЬ
Главная › Металлы
23.07.2020
Удивительный жидкий металл, который так любили алхимики и называли его «кровь дракона», «меркурий», живое или жидкое серебро. Может, не так неправы были алхимики, когда стремилась превратить «живое серебро» в золото. Ведь в таблице Менделеева элементы ртуть и золото стоят рядом. Их атомные структуры различаются всего на один электрон.
Философский камень в пиаре ртути
История ртути неразрывно связана с развитием алхимии. Ученые упорно искали «философский камень», способный превращать любой металл в золото. В этих исследованиях они истратили тонны ртути. Философского камня не нашли, но очень продвинули вперед минералогию, химию и многие смежные науки.
Свойства
Ртуть — удивительный элемент. Он относится к металлам, но при нормальных условиях представляет собой тяжелую жидкость.
«Живое серебро» — металл малоактивный, в реакции с растворами кислот не вступает, но с царской водкой реагирует, как и с азотной и серной кислотами.
Характеристики ртути вызывают удивление:
Этот легкоплавкий металл при замораживании всего до 39°С затвердевает. Из него можно даже сковать колечко, но носить его не получится — на пальце металл «растает».
| Ртуть / Hydrargyrum (Hg), 80 |
| 200,592(3)[1] а. е. м. (г/моль) |
| [Xe] 4f14 5d10 6s2 |
| 157 пм |
| 149 пм |
| (+2e) 110 (+1e) 127 пм |
| 2,00 (шкала Полинга) |
| Hg←Hg2+ 0,854 В |
| +2, +1 |
| 1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ) |
| 13,546 (20 °C) г/см³ |
| 234,32 K (-38,83 °C)[2] |
| 629,88 K (356,73 °C)[2] |
| 2,295 кДж/моль |
| 58,5 кДж/моль |
| 27,98[3] Дж/(K·моль) |
| 14,81 см³/моль |
| ромбоэдрическая |
| ahex=3,464 сhex=6,708 Å |
| 1,94 |
| 100,00 K |
| (300 K) 8,3 Вт/(м·К) |
| 7439-97-6 |
Рекомендуем: ТИТАН — супермен среди металлов
Металл имеет высокую плотность — 13,5 г/см3. Ведро, с налитой в него ртутью, не под силу поднять человеку — настолько оно тяжелое.
Плотность ртути при нормальных условиях — 13 546 кг/м3, при других температурах — в таблице ниже:
| Температура в °С | Плотность (ρ), 103 кг/м3 | Температура в °С | Плотность (ρ), 103 кг/м3 |
| 13,5950 | 50 | 13,4725 | |
| 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 |
Месторождения
Уникальное, старейшее и крупнейшее в мире месторождение ртутных руд находится в Испании, в местности Альмаден. Добычу жидкого серебра там вели еще до новой эры.
Словенский город Идрия — крупнейший в Европе центр добычи ртути с XV века
Кроме этого, запасами ртути обладают:
- Дагестан;
- Словения;
- Армения;
- Киргизия;
- Чукотка.
Самородная ртуть происхождением из киноварных руд.
Рассказ И. Ефремова «Озеро горных духов» получил неожиданное продолжение. В 2018 году на Аляске, под вечной мерзлотой обнаружили огромное озеро ртути. Ее там больше, чем общих запасов жидкого металла на планете.
Пока мерзлота держит металл, опасности нет. Стоит растаять льдам — «живое смертоносное серебро» попадет в океан. Это будет глобальная экологическая катастрофа, а возможно, и конец жизни на Земле.
Применение
Ртуть широко применяется в разных сферах жизни:
- В сельском хозяйстве (как гербицид, для протравки семян).
- В медицине (лекарственные препараты).
- Как катализатор в изготовлении уксусной кислоты.
- Для изготовления приборов (термометры, полярографы, барометры, вакуумные насосы).
- Люминесцентные лампы, выпрямители.
- В качестве пигмента.
- «Гремучая ртуть» применяется в качестве детонатора.
- В атомно-водородной энергетике, чтобы разделить воду на водород и кислород.
В первых реакторах на БН (быстрых нейтронах) теплоносителем была ртуть.
Рекомендуем: КАДМИЙ — токсичный, тяжелый и редкий
Польза «крови дракона» несомненна в разных отраслях промышленности. Однако она перечеркивается высокой токсичностью металла и его соединений.
Переливание ртути из сосуда в сосуд
Жидкое серебро в нашем доме
Почти в каждом доме есть ртутный градусник, и разбить его очень просто. Ртуть окажется на полу, это создаст опасность для здоровья.
Как правильно собрать шарики ртути:
- Ртуть легко «прилипает» к оловянной фольге.
- Если в доме есть азотная кислота — смочите в ней медную проволочку, и собирайте ртутные шарики в емкость (лучше стеклянную).
- Попытайтесь собрать шарики шприцем без иглы.
- Мелкие частички можно собирать скотчем.
- Обработайте место разлива раствором марганцовки или хлорной извести.
Нельзя собирать разлившийся металл веником или пылесосом.
Почем «кровь дракона»
Цена металлической ртути от 5 тыс. рублей за килограмм.
Соединения ртути имеют разную цену в зависимости от чистоты. ЧДА (чистый для анализа) — самые дорогие.
Ртуть — «кровь дракона» в лампах и реакторах Ссылка на основную публикацию 
Ртуть – особенности, сферы применения и чем опасен жидкий металл
История этого вещества накрепко связана со средневековыми алхимиками и китайскими даосами, искавшими эликсир (или пилюли) бессмертия. Ртуть есть в каждом доме, хотя весьма опасна.
Что представляет собой
Ртуть – элемент периодической системы Менделеева №80. Международное обозначение – Hydrargyrum (Hg).
Относится к металлам переходного типа. То есть сочетает характеристики жидкого и твердого вещества.
Жидкая ртуть в ампуле
В стандартных условиях это массивная серебристо-белая жидкость с металлическим блеском.
Ртуть – единственный из металлов и один из двух химических элементов (второй – бром), при стандартных условиях представляющих собой жидкую субстанцию.
По составу металл ртуть – это конгломерат из семи стабильных изотопов. Еще четыре десятка радиоактивных изотопов созданы человеком.
История
В ртути обнаруживается примесь серебра и золота. Наверное, поэтому европейские алхимики эпохи Средневековья сделали ее одним из компонентов процедуры Великого Делания. То есть превращения простых металлов в золото либо серебро.
Древний мир
Ртуть как жидкое серебро упоминается Теофрастом и Аристотелем. Описана технология получения металла древними греками путем нагрева киновари с углем.
Однако на Востоке она была известна с XV века до нашей эры как один из семи священных металлов. Египтяне и китайцы также получали ее из киновари. Это был исходник для получения «пилюль бессмертия».
Россия, Европа
Научные опыты с веществом датируются серединой 18 века. Шведский химик Георг Брандт выделил чистую ртуть и описал процесс. Спустя 24 года российские ученые Михаил Ломоносов и Иосиф Браун получили твердое вещество. Попутно выявили свойства, присущие металлу (электропроводность в любом виде, ковкость).
Сегодня, как и во времена алхимиков, ртуть маркируется символом планеты Меркурий.
Планета Меркурий (проявление ртути) в виде врача с лекарством. Миниатюра XV в
Название
История латинских названий ртути связана с представлениями европейцев об этом металле:
- Она считалась равной золоту основой металлов. Отсюда название Mercurius, по имени первой от Солнца (золота) планеты Меркурий.
- Ртуть ассоциировалась с жидким серебром. Отсюда название Hydrargirum (от древнегреческих ὕδωρ «вода» + ἄργυρος «серебро»).
Славянские корни термина «ртуть» восходят к слову «руда». Оно обозначало все красное – цвет, кровь, краску.
Красным цветом наделена киноварь – природное соединение, из которого получали ртуть. Ее добывали на землях, заселенных восточными славянами (Донбасс).
Физико-химические характеристики
Главная особенность ртути, обусловленная структурой атома, – запредельный потенциал ионизации.
Отсюда свойства вещества:
- Способность восстанавливаться до самородной формы.
- Химическая стойкость к кислотам и кислороду.
- При взаимодействии ртути с металлами образуются сплавы (жидкие и твердые амальгамы).
- Растворяется «царской водкой».
В отличие от других «собратьев», ртуть плавится при отрицательной температуре: −38°С.
| Ртуть / Hydrargyrum (Hg), 80 |
| 200,592(3) а. е. м. (г/моль) |
| [Xe] 4f14 5d10 6s2 |
| 157 пм |
| 149 пм |
| (+2e) 110 (+1e) 127 пм |
| 2,00 (шкала Полинга) |
| Hg←Hg2+ 0,854 В |
| +2, +1 |
| 1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ) |
| 13,546 (20 °C) г/см³ |
| 234,32 K (-38,83 °C) |
| 629,88 K (356,73 °C) |
| 2,295 кДж/моль |
| 58,5 кДж/моль |
| 27,98 Дж/(K·моль) |
| 14,81 см³/моль |
| ромбоэдрическая |
| ahex=3,464 сhex=6,708 Å |
| 1,94 |
| 100,00 K |
| (300 K) 8,3 Вт/(м·К) |
| 7439-97-6 |
Поэтому классифицируется как легкоплавкий металл.
Плотность ртути при нормальных условиях — 13 546 кг/м3, при других температурах — в таблице:
| Температура в °С | Плотность (ρ), 103 кг/м3 | Температура в °С | Плотность (ρ), 103 кг/м3 |
| 13,5950 | 50 | 13,4725 | |
| 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 |
Технология получения
Способы получения ртути не изменились со времен Средневековья. На предприятиях все так же обжигают киноварь (то есть сульфид ртути).
- Вещество нагревают, получающиеся пары превращают в конденсат, собирают.
- Второй метод – металлотермический. То есть восстановление чистой ртути другими металлами при повышенных температурах.
Месторождения, добыча
Ртутные месторождения планеты исчисляются поштучно:
- Крупнейшими залежами располагает Испания.
- Запасы руды разведаны на Кавказе, Памире, Европе (Словения, Украина).
- В России зарегистрировано более двадцати месторождений, крупнейшие – на Чукотке. Национальные запасы оцениваются в 15,6 тыс. тонн.
Словенский город Идрия — крупнейший в Европе центр добычи ртути с XV века
В природе выявлено два десятка ртутных минералов, однако промышленный интерес представляет только киноварь (сульфид с содержанием ртути 86%). Иногда рентабельна добыча самородной ртути и шватцита (до 17%).
Мировая цена ртути разной степени очистки – $30-100 за кг.
Присутствие в природе
Почти всегда вещество представлено в виде руды. Самые богатые ртутные руды содержат до 2,5% ртути.
Наиболее богаты ртутью породы осадочного происхождения (особенно глинистые сланцы) – до 200 мг/т. Вдвое беднее продукты вулканизма.
Каждая тонна земной коры содержит 0,83 г ртути. Каждый литр вод Мирового океана – 0,1 мкг.
Пары ртути ядовиты. Их выброс в атмосферу – «заслуга» вулканов и человека в равной мере. Люди создают такие осадки, эксплуатируя ТЭЦ, добывая золото, выплавляя цветные металлы, производя цемент, соду, утилизируя мусор.
Где используется
Традиционная сфера применения жидкого металла – термометры всех видов и назначения. Это и домашние градусники для измерения температуры тела, и высокоточные аппараты для специальных целей. Например, барометры и манометры.
Мы и сегодня измеряем атмосферное давление миллиметрами ртутного столба.
Без ртути невозможна работа серьезных отраслей.
Переливание ртути из сосуда в сосуд
Промышленный комплекс
Металл и его соединения применяются промышленниками и военными:
- Люминесцентные лампы (заполнены парами ртути).
- Герметичные выключатели.
- Датчики положения.
- Детекторы радиоактивного излучения.
- Детонатор взрывчатых веществ («гремучая ртуть»).
- Атомно-водородная энергетика.
Исследуется потенциал ртутно-цезиевых сплавов как материала ионных двигателей.
Ртутные соединения применялись при выделке фетра. Это было опасно для здоровья работников, отсюда, вероятно, пошли легенды о «сумасшедшем шляпнике».
Другие сферы
До середины ХХ века ртутные соединения использовались медициной как материал зубных пломб, слабительное, антисептики, препарат для изничтожения вшей и лечения сифилиса.
Сегодня ртуть закачивают лишь в термометры (по 2 г), добавляют микродозами в вакцины.
Польза ртути для аграриев – пестициды и предпосевная протрава семян.
Предостережение
Даже микродозы ртути при попадании в организм способны сделать человека инвалидом:
- Попадая через дыхательные пути, вещество поражает легкие, затем центральную нервную систему и мозг. Далее – остальные внутренние органы и системы.
- Опасность представляет свойство металла накапливаться в живых организмах (особенно рыбе, других морепродуктах).
- Попав в организм, выводится очень медленно.
Ртуть и все ее соединения отнесены к первому классу опасности. Безопасной дозы для человека не существует.
Содержание вещества регулируется санитарными нормами. Предельно допустимые концентрации в населенных пунктах или жилых помещениях – 0,0003 мг на кубометр.
Если разбился градусник
Если домашний градусник разбился, действовать нужно осторожно:
- Собрать ВСЕ фрагменты (шарики) ртути. Для этого подойдет скотч – ни в коем случае пылесос.
- Все сложить в двух-трехслойный пакет, который тщательно завернуть.
- Открыть на сутки окна, чтобы проветрить помещение.
- Отнести пакет в пункт переработки.
Наиболее опасны пары: ртуть начинается испаряться даже при комнатной температуре.
Шарики испаряются быстро. Поэтому демеркуризацию (очистку пространства от ртути) нужно проводить не мешкая.
Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака
Ртуть | это… Что такое Ртуть?
| 80 | Ртуть |
| 4f145d106s2 |
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).
История
Астрономический символ планеты Меркурий
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
Русское название ртути происходит от праславянского причастия *rьtǫtь, связанного с лит. rìsti «катиться»[2]. Символ Hg заимствован от устаревшего латинского алхимического названия этого элемента Hydrargyrum (греч. хидраргирос — жидкое серебро).
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 поверхностных условиях киноварь и металлическая ртуть растворимы в воде даже при отсутствии сильных окислителей, но при их наличии (Fe2(SO4)3, озон, перекись водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS • nNa2S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроокислами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями[3].
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
Содержание 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.
Изотопы ртути
| 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.
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[4].
В России известны 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год).
Физические свойства
Ртуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие и твёрдые сплавы — амальгамы. Стойкие к амальгамированию металлы: V, Fe, Mo, Cs, Nb, Ta, W[5].
Плотность ртути при нормальных условиях — 13500кг/м3.
| Температура в °С | ρ, 103 кг/м3 | Температура в °С | ρ, 103 кг/м3 |
| 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
| +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 (
РТУТЬ
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 + O2 ® Hg + SO2. Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость.
Ее плотность настолько велика (13,6 г/см3), 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 HgCl2 (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 Hg2+ реагируют также с белковыми группами –СООН и NH2 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 (CH3)2Hg, которая относится к числу наиболее ядовитых веществ. Диметилртуть далее легко переходит в водорастворимый катион HgCH3+.
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(NO3)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/м3, 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/м3, 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/м3 – чуть больше чем в остальном помещении (0,03 мг/м3).
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 Ag2Hg3, Ag3Sn и SnxHg, 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
