ВВЕДЕНИЕ
Ртуть - удивительный химический элемент. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы обычно называемым нормальными. В таких условиях ртуть способна испаряться и формировать ртутную атмосферу. Именно эти свойства определили особое положение ртути в нашей жизни. Ртуть оказала человечеству огромные услуги. Много веков она находит применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности - от киноварной краски до атомного реактора. На использовании различных свойств ртути были созданы самостоятельные отрасли промышленности, в том числе, добыча золота методом амальгамации, производство газоразрядных ртутных ламп, химических источников тока, хлора и каустической соды.
Однако ртуть может быть не только полезной, но и вредной для всего живого. В малых количествах она всегда присутствует в окружающей нас среде. При определенных условиях, особенно в результате промышленной и бытовой деятельности людей, ее концентрации в среде обитания могут заметно возрастать, что способно оказать негативное воздействие на наше самочувствие и состояние здоровья.
Получение ртути
Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу
HgS+O2=Hg+SO2.
Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приёмники. Для очистки сырую ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1 – 1,5 м) сосуд с 10%-ной HNO3 (азотная кислота), промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.
Возможно также гидрометаллургическое извлечение ртути из уд и концентратов растворением HgS (сульфит ртути) в сернистом натрии с последующим вытеснением ртуть алюминием. Разработаны способы извлечения ртуть электролизом сульфидных растворов.
Свойства ртути и ее применение
Ртуть (Нg) -химический элемент II группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева; атомный номер 80, относительная атомная масса 200,59. Ртуть в обычных условиях представляет собой блестящий, серебристо-белый тяжелый жидкий металл. Удельный вес ее при 20°С 13,54616 г/см3; температура плавления равна -38,89°С, кипения 357,25°С. При замерзании (-38,89°С) она становится твердой и легко поддается ковке.
Даже в обычных условиях ртуть обладает повышенным давлением насыщенных паров и испаряется с довольно высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается. Это приводит к созданию опасной для живых организмов ртутной атмосферы.
При действии на ртутные пары вольтовой дуги, электрической искры и рентгеновских лучей наблюдаются явления люминесценции, флюоресценции и фосфоресценции. В вакуумной трубке между ртутными электродами при электрических разрядах получается свечение, богатое ультрафиолетовыми лучами, что используется в технике при конструировании ртутных ламп. Ртуть - весьма агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, что приводит к коррозии и разрушению производственных объектов и транспортных средств.
В соединениях ртуть проявляет степень окисления +2 и +1. Обладая высоким потенциалом ионизации, высоким положительным окислительным потенциалом, ртуть является относительно стойким в химическом отношении элементом.
Это обусловливает ее способность восстанавливаться до металла из различных соединений и объясняет частые случаи нахождения ртути в природе в самородном состоянии.
На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. При нагреве до температур, близких к температуре кипения (300-350°С), она соединяется с кислородом воздуха, образуя красный оксид двухвалентной ртути НgО, который при дальнейшем нагревании (до 400°С и выше) снова распадается на ртуть и кислород.
Ртуть реагирует с галогенами (хлор, йод, фтор, бром), серой, селеном, фосфором и другими неметаллами. Практическое значение имеют йодная ртуть HgJ, хлористая ртуть (каломель) Нg2 Cl2 и хлорная ртуть (сулема) НgCl2. При взаимодействии ртути с серой образуется сульфид ртути HgS - самое распространенное в природе ее соединение, в форме которого добывается почти вся ртуть.
Существует большое количество ртутьсодержащих органических соединений, в которых атомы металла связаны с атомами углерода. Химическая связь углерода и ртути очень устойчива. Она не разрушается ни водой, ни слабыми кислотами, ни основаниями. С позиций опасности для живых организмов (т. е. с позиций токсикологии - науки о ядах) наиболее токсичными из металлоорганических соединений ртути являются алкилртутные соединения с короткой цепью, прежде всего, метилртуть.
Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы, капиллярные электрометры и др.), в ртутных лампах, переключателях, 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, при изготовлении взрывчатых веществ; в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и др. соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве (органические соединения ртути) в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами). ртуть и ее соединения токсичны, поэтому работа с ними требует принятия необходимых мер предосторожности.
Соединение ртути
Соединения ртути применяют как средство защиты растений от милдью (ложная мучнистая роса), а также от плесени, гниения.
Хлорид ртути (I) Hg2 Cl2 (каломель) – тяжелый белый порошок без вкуса, без запаха, нерастворим в воде, медленно разлагается на свету. Он реагирует с гидроксидом аммония, образуя свободную ртуть в виде высокодисперсного черного порошка. Каломель используется как слабительное, диуретик, антисептик. В промышленности ее используют для производства бенгальских огней и художественного фарфора. В научных лабораториях часто применяется каломельный электрод.
Иодид ртути (I) Hg2 I2 – светло-желтый порошок, темнеющий на свету в результате разложения и выделения высокодисперсной ртути, – используют как антисептик и лекарство.
Нитрат ртути (I) Hg2 (NO3)2 образует бесцветные кристаллы, растворимые в очень разбавленной азотной кислоте; его применяют как едкое вещество и антисептик, а также для чернения латуни.
Сульфат ртути (I) Hg2 SO4 – светло-желтый порошок, который становится серым на свету. Он плохо растворим в воде. Его применяют в технологии аккумуляторов и электролитических ячеек.
Хлорид ртути (II) HgCl2 (сулема, или дихлорид ртути) получают в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, который заметно летуч при 100° C и полностью испаряется при 300° C. Он растворим в воде и образует кислые растворы в результате гидролиза и слабой ионизации. Сулема сильно ядовита, является эффективным антисептиком и протравой и применяется для обеззараживания одежды. В промышленности сулему используют для консервации древесины и анатомических образцов, а также для бальзамирования, дезинфекции, дубления, крашения дерева, в гальваностегии и деполяризации сухих батарей и для многих других целей.
Иодид ртути (II) HgI2 – ярко красный ядовитый порошок – применяют как протраву и лекарство.
Нитрат ртути (II) Hg(NO3)2 – белый кристаллический, растворимый в воде порошок, – применяют в медицине, производстве фетровых шляп, для синтеза фульмината ртути (гремучей ртути) Hg(CNO).
Тиоцианат ртути (II) Hg(CNS)2 – белый порошок без запаха, при нагревании во много раз увеличивается в объеме, что используют для демонстрации опыта «фараонова змея»; соединение в порошке и в парах ядовито.