Откуда берется ртуть. Температура плавления ртути. Элемент ртуть

Ртуть (Hg , от лат. Hydrargyrum ) - элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка (побочной подгруппе II группы). Простое вещество ртуть - переходный металл, при комнатной температуре представляющий 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 такой элемент - бром).

1 История

Происхождение названия

2 Нахождение в природе

2.1 Месторождения

3 В окружающей среде

4 Изотопы

5 Получение

6 Физические свойства

7 Химические свойства

7.1 Характерные степени окисления

7.2 Свойства металлической ртути

8 Применение ртути и её соединений

8.1 Медицина

8.2 Техника

8.3 Металлургия

8.4 Химическая промышленность

8.5 Сельское хозяйство

9 Токсикология ртути

9.1 Гигиеническое нормирование концентраций ртути

9.2 Демеркуризация

История

Астрономический символ планеты Меркурий

Ртуть известна с древних времен. Нередко её находили в самородном виде (жидкие капли на горных породах), но чаще получали обжигом природнойкиновари. Древние греки и римляне использовали ртуть для очистки золота (амальгамирование), знали о токсичности самой ртути и её 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. Но принадлежность ртути к металлам была доказана только трудами Ломоносова и Брауна, которые в декабре 1759 года смогли заморозить ртуть и установить её металлические свойства: ковкость, электропроводность и др.

Происхождение названия

Русское название ртути происходит от праслав. *rьt ǫ tь , связанного с лит. rìsti «катиться» . Символ Hg заимствован от латинского алхимического названия этого элемента hydrargyrum (отдр.-греч. ὕδωρ «вода» и ἄργυρος «серебро»).

Нахождение в природе

Ртуть - относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду 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 не растворимы в воде, но при их наличии (Fe 2 (SO 4) 3 , озон, пероксид водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS nNa 2 S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроокислами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями .

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 HgSb 4 S 7 . 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 Hg 2 Cl 2 . На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения - терлингуаит Hg 2 ClO, эглестонит Hg 4 Cl.

Ртуть – это светло-серебристый металл в шестом периоде таблицы Менделеева. Это вещество находится в подгруппе цинка с атомным номером 80. Главной особенностью ртути является жидкое агрегатное состояние при нормальных комнатных условиях, т. е. при температуре +20–25°С. Пары этого металла – токсичные.

Красная ртуть – это вымышленный материал. Ему приписываются невероятно высокие характеристики. Научным кругам о существовании такого элемента пока не известно, так как соединение ртути с при высокой температуре создаёт сульфид ртути.

Ртуть используется в медицинской области при изготовлении градусников, но эти приспособления постепенно вытесняются более безопасными вариантами. Например, электронными термометрами.

Такое вещество как ртуть практически незаменимо в высокоточной измерительной технике. Её испарения широко применяются в люминесцентных лампах. Ртуть используется в процессе производства определённых видов источников тока (например, ртутно-цинковые аккумуляторы).

В металлургической промышленности ртуть используется при получении разнообразных сплавов и в повторной переработке алюминия. В последнее время её широко применяют в ювелирном деле. Ртуть пользуется популярностью при получении золота, в качестве средства для предварительной обработки золотосодержащей породы, с целью облегчения отделения благородного металла от шлака.

В сельскохозяйственной сфере соединения ртути входят в состав пестицидов, что крайне негативно влияет на экологию. Из-за этого такого рода удобрения перестают использоваться.

Природные месторождения минеральных образований, из которых производится ртуть в довольно высоких объёмах, называются ртутными рудниками. Основной ртутной рудой является киноварь. Содержание ртути в ней составляет около 85%. Вторым по концентрированию этого ископаемого является метациннабарит.

Ртуть также содержится в:

• минеральных породах;
• сульфатах меди, содержащих ртуть (мышьяке, сфалерите и сурьме).

Ртуть может встречаться в природе как самородное ископаемое, но такое месторождение – редкость. Ртуть может ещё попутно извлекаться из нефти, цементных материалов, флюсового сырья и каменного угля.

Ртутные руды обладают различной морфологией, т. е. месторождения могут быть как платообразного типа, так и контактного, в виде жил, гнёзд и штокверки. На генетическом уровне могут образовываться:

• гидротермальные (плутоногенные) месторождения;
• телетермальные месторождения;
• вулканогенные залежи;
• ртутные россыпи.

Хотя наиболее распространёнными являются:

• Плутоногенные.
• Вулканогенные.

Формируется, как правило, в результате воздействия низкотемпературных, малоконцентрируемых и гидротермальных растворов.

встречаются реже, но могут образовываться при участии перегретых парогазовых и жидких эманаций, с большим содержанием паров ртути.

Добыча ртути производится в шахтах с проведением буровых и подрывных работ, применяя электротехническое оборудование и промышленную пиротехнику. Добытый красный камень, транспортируется от месторождения конвейерными лентами, затем грузовиками или поездами в пункты дальнейшей обработки руды (обогатительные фабрики, перерабатывающие заводы). Там материал измельчается на дробилках в одну или несколько стадий. Дробленую руду отправляют в специальные мельницы, чтобы получить более мелкую фракцию. Для оптимального эффекта, промышленные мельницы снабжены короткими прутками или шарами из стали.

Процесс производства ртути из руды

Полученная мука из ртутьсодержащих минеральных образований отправляется в трубчатую печь для нагрева. Киноварь, нагревшись до определённой температуры, взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе. В результате этой реакции формируется диоксид серы, что предоставляет возможность ртути испаряться. Эта процедура именуется обжигом.

Поднявшиеся испарения ртути выходят вместе с водяным паром, двуокисью серы и остальными продуктами сгорания из топки и попадают в специальный конденсатор, где охлаждаются. В результате ртуть, имеющая температуру кипения 357°С, переходит в жидкое агрегатное состояние. Остальные пары и газы выпускаются в атмосферу или используются в промышленном процессе, чтобы снизить загрязнение окружающей среды.

Получение ртути из руды

Полученная ртуть консолидируется. Так как это вещество обладает высоким удельным весом, все возможные добавки и примеси будут находиться на поверхности в виде плёнки или пены. В результате последующей фильтрации ртуть очищается.

Итоговое вещество пригодно к применению, но не для всех областей, где используется ртуть.

В качестве дополнительных мер очистки, жидкий металл проходит механическую фильтрацию, электролитическую процедуру и очистку с применением химически активных компонентов.

Самый популярный подход – тройная очистка. Постепенный подъём температуры вещества до отделения примеси либо испарения самой ртути. Эта процедура проводится три раза для постепенной очистки вещества.

Страны-лидеры в ртутной промышленности

В наши дни, лидирующие позиции в мировой добыче ртутной руды, занимают такие страны:

• Испания;
• Канада;
• Мексика;
• Италия;
• Турция;
• Япония;
• Филиппины;
• Алжир и некоторые страны постсоветского пространства.

Государства бывшего СССР, в которых есть крупные разработки ртутьсодержащей руды – это Казахстан, Украина, Таджикистан, Киргизия, Российская Федерация и Узбекистан.

Большинство стран, которые занимаются добычей ртути, не используют её в собственной промышленности. Основными потребителями мировых запасов этого жидкого металла являются следующие страны: Соединённые Штаты Америки, Япония, Великобритания, Франция и Германия, поскольку это крупные промышленные центры.

Ртуть всегда вызывала интерес не только учёных. Этому веществу раньше приписывали магические свойства. Считалось, что из ртути можно даже добывать золото. Скорее всего, этот и другие мифы возникли из-за того, что ртуть является необычным веществом. Она представляет собой единственный металл, который в нормальных условиях находится в жидком состоянии . Кроме того, из всех жидкостей ртуть – самая тяжёлая.

Из чего состоит ртуть и откуда она берётся?

Долгое время учёные сомневались в том, что это вещество относится к металлам. Хотя все его свойства свидетельствуют в пользу этого. Всё же учёные никак не могли поверить в то, что металл может быть жидким в нормальных условиях.

По своей структуре ртуть напоминает воду. Она тоже состоит из водорода и кислорода. Если описать строение этого вещества более наглядно, то можно сказать, что структура ртути представляет собой кислородную сетку с включениями водорода. Благодаря такой структуре ртуть относится к жидким металлам. В нормальных условиях этот металл медленно испаряется.

Появляется это необычное вещество в недрах земли под высоким давлением. Затем ртуть перемещается в верхние слои земной коры и оседает в микротрещинах пород. Хотя процесс образования ртути пока до конца неизвестен.

С ртутью будьте осторожны!

Необходимо знать, что при вдыхании паров этого жидкого металла происходит отравление (интоксикация) организма. Если в организм попало очень много частиц ртути, то могут наблюдаться следующие признаки отравления: тошнота, рвота, понос, кровоточивость и даже омертвление дёсен с выпадением зубов, воспаление лёгких. Кроме того, возможны острые боли в животе и головные боли. Если паров, которые попали в организм, оказалось очень много, то может даже наступить смерть. Так что с этим металлом шутки плохи.

Для чего нужна ртуть?

Ртуть используется очень широко. Она нашла своё применение в термометрах, лампах дневного света, кварцевых лампах, в стоматологии. Наверное, чаще всего жидкий металл используется в измерительных приборах, например, в аппаратуре для определения атмосферного давления (барометре).

Как работает ртутный термометр?

Если жидкость в трубочке холодная, то ее молекулы расположены в непосредственной близости друг от друга. При этом жидкость не занимает много места и практически вся находится в крохотной колбочке на конце термометра. Но если оставить термометр под прямыми солнечными лучами, вставить под мышку или сжать в ладошках, жидкость внутри термометра будет нагреваться, и ее молекулы начнут активно перемещаться и отталкиваться друг от друга. Им уже не хватает места внутри колбочки, и они начинают подниматься по трубке. Чем теплее окружающая среда, тем выше поднимается жидкость. Несмотря на точность ртутных термометров, они постепенно вытесняются электронными.

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.

Ртуть – один из редких элементов Земной коры, выглядит как блестящий серебристо-белый тяжёлый металл. В обычных условиях он остаётся жидким и необычайно подвижным. Твёрдым металлом ртуть может стать при -39° С. При комнатной температуре легко испаряется, не имея запаха и вкуса, чем представляет угрозу отравления. В быту источником отравления может служить разбитый градусник.

Чистый металл ртути получают из минеральной руды, называемой киноварь, которую разогревают до высоких температур, ртуть выпаривается и конденсируется.

Где находит применение ртуть

Уникальные свойства сделали ртуть в современных отраслях промышленности важным элементом. Нет такой отрасли, где бы не использовался этот необычный металл:

Ртуть – вещество, при утечке которого человек должен действовать молниеносно. При правильном устранении последствий появляется возможность оперативно оградить себя от вредных паров ртути. А вовремя оказанная помощь способна спасти жизнь человеку.

В сравнении с лампами накаливания современные энергосберегающие лампы обладают очевидными достоинствами. Но из-за особенностей конструкции пользоваться ими нужно осторожно и принять меры, если разбилась энергосберегающая лампочка.

Сегодня хорошо известно какое негативное воздействие на здоровье оказывает ртуть, поэтому важно уметь правильно утилизовать разбившийся ртутный градусник

В целях экономии энергетических ресурсов, все чаще применяются лампы дневного света, но в конструкции этих световых приборов используется ртуть, опасный металл, который должен подлежать обязательной утилизации

Как ртуть действует в приборах

Электрический аккумулятор

Содержит диоксисульфатно-ртутный элемент. Который является химическим источником тока. Электролитом выступает водный раствор сульфата цинка, анодом – цинк, катодом – смесь графита с окисью ртути и сульфатом ртути.

Типы таких аккумуляторов используются в мобильных телефонах, ноутбуках, цифровых фотоаппаратах.

Устройство, позволяющее проводить электрохимический анализ веществ и химических процессов. В исследуемый раствор погружают один поляризующийся капельно-ртутный электрод, другой – неполяризующийся электрод с большой поверхностью, покрытой слоем ртути. Затем на электроды поступает возрастающее напряжению. Величина тока, проходимого через раствор, измеряется гальванометром. На основании полученных замеров строят полярограмму.

Методом полярографии проводят исследования состава вредных веществ в промышленных выбросах, определяют степень насыщенности крови кислородом, диагностируют такие заболевания как злокачественные опухоли, лучевую болезнь полярограммой сыворотки крови.

Люминесцентные и кварцевые лампы

Конструкция состоит из герметической колбы (стеклянной либо кварцевой), наполненной смесью газов и паров ртути, и прикреплённых с двух сторон электродов. Через контакты подаётся электрический разряд и в колбе возникают невидимые ультрафиолетовые лучи, для трансформации которых в видимый свет поверхность колбы изнутри покрыта слоем люминофора. Различный состав покрытия можно получить разнообразную цветовую гамму. Ультрафиолетовое излучение имеет бактерицидное действие, медицина использует это свойство в профилактических и противоэпидемиологических целях.

Барометр

Внутри прибора размещена запаянная с одной стороны колба с ртутью, реагирующая на малейшие перепады атмосферного давления. В зависимости от происходящих изменений столбик ртути, поднимаясь или опускаясь по шкале барометра, показывает предполагаемую погоду.

Используется для измерения кровяного давления человека.

По принципу сообщающихся сосудов ртуть, находящаяся в стеклянной трубке, поднимается в результате подачи сдавленного с помощью резиновой груши воздуха.

По шкале трубки производится отсчёт давления.

Отличается высокой точностью по сравнению с новоявленными приборами на , но промышленностью уже не выпускается.

Термометры

Основаны на свойстве ртути менять свой объём под воздействием температуры. Состоит из стеклянного резервуара, наполненного ртутью, и шкалы, цена деления которой имеет широкий диапазон в зависимости от назначения термометра (от -39°С до +357°С).

Ртутный диффузионный насос

Входит в сборку вакуумных установок и с его помощью достигается глубокий вакуум. Служит для откачки газа или пара из рабочей камеры насоса. Процесс происходит в результате периодического изменения давления внутри камеры посредством нагрева и последующего охлаждения ртути. Газ стремится в область с пониженным давлением, создавая вакуум.

Ртуть опасна для здоровья

Восьмидесятый элемент таблицы Менделеева признан глобальным загрязнителем окружающей среды. По нанесению вреда жизни и здоровью людей он относится к первому классу опасности. Поставщиками ртути в атмосферу являются предприятия и заводы , использующие её в своём производстве.

При попадании ртути в воздух, водоёмы и почву происходят процессы образования органических соединений, отличающихся высокой токсичностью.

Накопление в организме ртути и ртутных соединений приводит к поражению кожных покровов, дыхательных путей, внутренних органов, нервной и кроветворной систем.

Из природного компонента ртуть превратилась в угрозу для здоровья человека.