Что такое гидраргирум химия
Ртуть
| Символ, номер | Hg, 80 |
| Атомная масса | 200,592 а.е.м. |
| Электронная конфигурация | [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 |
| Электроотрицательность | 2 по шкале Полинга |
| Плотность | 13,546 г/см 3 |
| Температура плавления | -38,83 °C |
| Температура кипения | 356,73 °C |
| Структура кристаллической решетки | ромбоэдрическая |
| Теплопроводность | (300 K) 8,3 Вт/(м·К) |
Ртуть — жидкий переходный металл. Элемент № 80 периодической таблицы.
Содержание
[править] История
Ртуть известна с древнейших времен, упоминается в работах Аристотеля, Теофраста, Плиния Старшего, Витрувия и других древних ученых. Латинское название этого металла «гидраргирум», которую дал ртути греческий врач Диоскорид (I в. до Р. Х.), означает в переводе «серебряная вода». В огромном дворце знаменитого своей жестокостью китайского императора Цинь Шихуанди (259—210 гг. до н. э.) были созданы целые реки и озера, наполненные чистой ртутью. По легенде, этими (смертельно опасными для дыхания) реками император проплывал с наложницами на украшенных лодках. Масштабность таких построений показывает хотя бы то, что дворец Епан и гробницу императора на горе Лишань строило 700000 осужденных на каторжные работы.
[править] Происхождение названия
Латинское название лат. hydrargyrum (Hg) происходит от греч. ύδράργυρος «жидкое серебро». Английское «Mercury» происходит от обозначения элемента алхимиками.
[править] Распространение
В земной коре ртуть преимущественно рассеяна. Ртуть получают из ртутных, ртутно-сурьмяных, ртутно-мышьяковых и ртутно-золотых руд, а также попутно с полиметаллических, вольфрамовых и оловянных. Известно 20 минералов ртути, промышленное значение имеют киноварь HgS (86,2 %), метацинабарит HgS (86,2 %), ртуть самородная Hg, блеклая руда — шватцит (17 %), ливингстонит (22 %), кордероит (82 %) и каломель (85 %), а также тиманит (HgSe), колорадоит (HgTe) и др.
[править] Получение
Ртуть получают обжигом минералов киновари HgS или ливингстонита HgSb4S8. Этот способ применяли еще алхимики в древности. Уравнение реакции горения киновари:
При выделении соединений ртути из богатых руд или концентратов, для восстановления можно использовать известь или железные опилки:
[править] Химические свойства
Ртуть образует сплавы со многими металлами — эти, часто нестехиометрические, соединения называются амальгамы. Самыми распространенными сплавами является амальгамы натрия, калия, серебра, золота, свинца, цинка, кадмия, меди.
При воздействии электрических разрядов на смесь паров ртути инертных газов образуются соединения HgNe, HgHe, HgAr, HgXe, HgKr, в которых атомы удерживаются за счет сил Ван-дер-Ваальса.
При обычной температуре кислород воздуха не действует на ртуть, однако, при наличии следов влаги, поверхность ртути покрывается серой оксидной пленкой. При нагревании ртути на воздухе до 350 °C образуется красный налет HgO, который разрушается при нагревании:
Металлическая ртуть взаимодействует с галогенами:
С серой ртуть взаимодействует при нагревании с образованием красного HgS (при высоких температурах подобные соединения черного цвета образуют также селен и теллур):
Ртуть растворяется в некоторых разведенных и концентрированных кислотах, в царской водке:
[править] Применение
Благодаря уникальным свойствам ртуть применяется в металлургии, химической промышленности, гальванических элементах, гальванотехнике, медицине, сельском хозяйстве и многих других отраслях:
[править] Биологическая роль
Пары ртути и ее соединения очень ядовиты. С попаданием в организм человека через органы дыхания, ртуть аккумулируется и остается там на всю жизнь. Попав в организм человека, ртуть негативно сказывается на белковом обмене, вредит нервной системе, почкам и даже может вызвать нарушение психики и сердечно-сосудистой системы.
Установлена максимально допустимая концентрация паров ртути: для жилых, дошкольных, учебных и рабочих помещений — 0,0003 мг/м³; для производственных помещений — 0,0017 мг/м³.
Концентрация паров ртути в воздухе свыше 0,2 мг/м³ вызывает острое отравление организма человека.
Симптомы острого отравления проявляются через 8-24 часа: начинается общая слабость, головная боль и повышается температура; затем — боли в животе, расстройство желудка.
Хроническое отравление является следствием вдыхания малых концентраций паров ртути в течение длительного времени. Признаками такого отравления являются: снижение работоспособности, быстрая утомляемость, ослабление памяти и головная боль; в отдельных случаях возможны катаральные проявления со стороны верхних дыхательных путей, кровотечения десен, легкое дрожание рук и расстройство желудка. Долгое время никаких признаков может и не быть, но потом постепенно повышается утомляемость, слабость, сонливость; появляются — головная боль, апатия и эмоциональная неустойчивость; нарушается речь, дрожат руки, веки, а в тяжелых случаях — ноги и все тело.
Ртуть поражает нервную систему, а продолжительное ее влияние вызывает даже сумасшествие.
[править] Демеркуризация
При разливе ртути принят такой порядок действий:
Что такое гидраргирум химия
216. Ртуть (Hydrargyrum).
Из киновари металлическую ртуть получают обжигом руды. При этом ртуть выделяется в виде паров и конденсируется в охлаждаемом приемнике:
Ртуть — единственный металл, находящийся при комнатной температуре в жидком состоянии. Она широко используется в химической промышленности: в качестве катода при электролитическом производстве гидроксида натрия и хлора, как катализатор при получении многих органических соединений и при растворении урановых блоков (в атомной энергетике). Ее применяют для изготовления ламп дневного света (см. § 214), кварцевых ламп, манометров и термометров.
В горном деле ртутью пользуются для отделения золота от неметаллических примесей.
Ртуть обладает способностью растворять в себе многие металлы, образуя с ними частью жидкие, частью твердые сплавы, называемые амальгамами. При этом нередко получаются химические соединения ртути с металлами.
Амальгама натрия широко применяется в качестве восстановителя. Амальгамы олова и серебра применяются при пломбировании зубов.
Особенно легко образуется амальгама золота, вследствие чего золотые изделия не должны соприкасаться с ртутью. Железо не образует амальгамы, поэтому ртуть можно перевозить в стальных сосудах.
Ртуть обычно содержит в виде примеси другие металлы. Большую часть примесей можно удалить, взбалтывая ртуть с раствором нитрата ртути (II); при этом металлы, стоящие в ряду напряжений до ртути (а к ним относится большинство металлов), переходят в раствор, вытесняя из него эквивалентное количество ртути. Полная очистка ртути достигается путем ее многократной перегонки, лучше всего под уменьшенным давлением.
Из металлов подгруппы цинка ртуть наименее активна вследствие высокой энергии ионизации ее атомов (см. табл. 34). Соляная и разбавленная серная кислота, а также щелочи не действуют на ртуть. Легко растворяется ртуть в азотной кислоте. Концентрированная серная кислота растворяет ртуть при нагревании.
На воздухе ртуть при комнатной температуре не окисляется. При продолжительном нагревании до температуры, близкой к температуре кипения, ртуть соединяется с кислородом воздуха, образуя красный оксид ртути(II) (или окись ртути) HgO, который при более сильном нагревании снова распадается на ртуть и кислород. В этом соединении степень окисленности ртути равна +2. Известен и другой оксид ртути черного цвета, в котором степень окисленности ртути равна +1, — оксид ртути(I) (или закись ртути) Hg2O.
Следовательно, ртуть двухвалентна и в этих соединениях, но одна единица валентности каждого атома ртути затрачивается здесь на связь с другим атомом ртути. Эта связь сохраняется и в растворах солей ртути(I), которые содержат ионы ртути. Таким образом, состав солей ртути(I), содержащих одновалентный кислотный остаток R, следует изображать не эмпирической формулой HgR, а формулой Hg2R2(например, Hg2Cl2).
Одна из особенностей ртути заключается в том, что для нее неизвестны гидроксиды. В тех случаях, когда можно было бы ожидать их образования, получаются безводные оксиды. Так, при действии щелочен на растворы солей ртути(I) получается буроваточерный осадок оксида ртути(I):
Гидраргирум
(молярная масса)
(первый электрон)
Ртуть (Hg, от лат. Hydrargyrum ) — элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка, 12-й группе (по устаревшей классификации — побочной подгруппе II группы). Простое вещество ртуть — переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты, контаминант. Ртуть — один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент — бром).
Содержание
История [ | ]
Ртуть — один из семи металлов, известных с древнейших времён. Нередко её находили в самородном виде (жидкие капли на горных породах), но чаще получали обжигом ее основного минерала — киновари. Киноварная краска применялась на территории современной Турции с 8 тыс. до н. э., киноварные месторождения юго-восточных провинций современного Китая разрабатывались с 4 тыс. до н. В древнем Египте киноварь и металлическую ртуть использовали с 3-го тысячелетия до н. э., в древней Индии — с 1-2 тысячелетий до н. э. В Египте был найден сосуд с ртутью, датированный XV—XVI вв. до н. э. В Египте, Месопотамии и Китае был известен способ получения ртути из киновари при помощи меди и уксуса. В VII в. до н. э. ассирийские ремесленники применяли ртуть для золочения металлических поверхностей (амальгамирование). Aмальгамирование было известно древним грекам и римлянам, они знали и о токсичности самой ртути и её соединений, в частности сулемы. Ртуть и киноварь упоминаются в «Естественной истории» Плиния Старшего. [4] [5] [6]
Происхождение названия [ | ]
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.
Месторождения [ | ]
Ртуть считается редким металлом. [13]
Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан — Айдаркен), Донбассе (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).
В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке — Западно-Палянское и Тамватнейское.
В окружающей среде [ | ]
До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на 1 кубический дециметр льда. Природные источники, такие как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. Причиной появления остальной половины является 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 [ | ]
Прочие радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее года.
Получение [ | ]
H g S + O 2 ⟶ H g + S O 2 ↑ <\displaystyle <\mathsf 
H g S + F e ⟶ F e S ↓ + H g <\displaystyle <\mathsf
Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.
Физические свойства [ | ]
| t, °С | ρ, г/см³ (10³ кг/м³) | t, °С | ρ, г/см³ (10³ кг/м³) |
|---|---|---|---|
| 0 | 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 |
| t, °C | P, мм рт. ст. | t, °C | P, мм рт. ст. | t, °C | P, мм рт. ст. | t, °C | P, мм рт. ст. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| −89 | 10 −10 | −42 | 10 −6 | 46 | 10 −2 | 254 | 100 |
| −79 | 10 −9 | −25 | 10 −5 | 82 | 10 −1 | 357 | 760 |
| −68 | 10 −8 | −6 | 10 −4 | 125 | 1,0 | ||
| −55 | 10 −7 | 17 | 10 −3 | 202 | 10 |
Химические свойства [ | ]
Характерные степени окисления [ | ]
Для ртути характерны две степени окисления: +1 и +2. В степени окисления +1 ртуть представляет собой двухъядерный катион Hg2 2+ с ковалентной связью металл-металл. Ртуть — один из немногих металлов, способных формировать такие катионы, и у ртути они — самые устойчивые.
В степени окисления +1 ртуть склонна к диспропорционированию. При нагревании, подщелачивании среды общая электронная пара остается у одного атома — происходит диспропорционирование:
H g 2 2 + → H g + H g 2 + <\displaystyle <\mathsf
H g 2 2 + + 2 O H − → H g + H g O + H 2 O <\displaystyle <\mathsf
добавлении лигандов, стабилизирующих степень окисления ртути +2.
Из-за диспропорционирования и гидролиза гидроксид ртути (I) получить не удаётся.
На холоде ртуть +2 и металлическая ртуть, наоборот, конпропорционируют. Поэтому, в частности, при реакции нитрата ртути (II) со ртутью получается нитрат ртути (I):
H g + H g ( N O 3 ) 2 → H g 2 ( N O 3 ) 2 <\displaystyle <\mathsf
H g 2 + + 2 O H − → H g O + H 2 O <\displaystyle <\mathsf
В очень концентрированной щёлочи оксид ртути частично растворяется с образованием гидроксокомплекса:
H g O + O H − + H 2 O → [ H g ( O H ) 3 ] − <\displaystyle <\mathsf
Ртуть в степени окисления +2 образует уникально прочные комплексы со многими лигандами, причём как жёсткими, так и мягкими по теории ЖМКО. С йодом (-1), серой (-2) и углеродом она образует очень прочные ковалентные связи. По устойчивости связей металл-углерод ртути нет равных среди других металлов, поэтому получено огромное количество ртутьорганических соединений.
Свойства металлической ртути [ | ]
Ртуть — малоактивный металл. Она не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке [25] :
3 H g + 2 H N O 3 + 12 H C l → 3 H 2 [ H g C l 4 ] + 2 N O ↑ + 4 H 2 O <\displaystyle <\mathsf <3Hg+2HNO_<3>+12HCl\rightarrow 3H_<2>[HgCl_<4>]+2NO\uparrow +4H_<2>O>>>
При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат диртути Hg2(NO3)2. 6 H g + 8 H N O 3 → 3 H g 2 ( N O 3 ) 2 + 2 N O ↑ + 4 H 2 O <\displaystyle <\mathsf <6Hg+8HNO_<3>\rightarrow 3Hg_<2>(NO_<3>)_<2>+2NO\uparrow +4H_<2>O>>> при растворении в горячей и концентрированной азотной кислоте образуется нитрат ртути
Также с трудом растворяется в серной кислоте при нагревании, с образованием сульфата ртути:
H g + 2 H 2 S O 4 → H g S O 4 + S O 2 ↑ + 2 H 2 O <\displaystyle <\mathsf
При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом:
2 H g + O 2 → 300 ∘ C 2 H g O <\displaystyle <\mathsf <2Hg+O_<2><\xrightarrow <300^<\circ >C>>2HgO>>>
При этом образуется оксид ртути(II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ.
340^<\circ >C>>2Hg+O_<2>\uparrow >>>»> 2 H g O → > 340 ∘ C 2 H g + O 2 ↑ <\displaystyle <\mathsf <2HgO<\xrightarrow <>340^<\circ >C>>2Hg+O_<2>\uparrow >>> 340^<\circ >C>>2Hg+O_<2>\uparrow >>>» />
Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.
При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути(II):
H g + S → t ∘ C H g S <\displaystyle <\mathsf
Ртуть также реагирует с галогенами (причём на холоде — медленно).
Ртуть можно окислить также щелочным раствором перманганата калия:
H g + 2 K M n O 4 + 3 K O H → K [ H g ( O H ) 3 ] + 2 K 2 M n O 4 <\displaystyle <\mathsf
и различными хлорсодержащими отбеливателями. Эти реакции используют для удаления металлической ртути.
Применение ртути и её соединений [ | ]
В медицине [ | ]
Однако вплоть до 1960-х годов соединения ртути использовались в медицине очень активно [27] :
Амальгаму серебра применяют в стоматологии в качестве материала зубных пломб. Но после появления светоотверждаемых материалов это применение стало редким.
В технике [ | ]
В металлургии [ | ]
В химической промышленности [ | ]
В сельском хозяйстве [ | ]
Высокотоксичные соединения ртути — каломель, сулему, мертиолят и другие — используют для протравливания семенного зерна и в качестве пестицидов.
Токсикология ртути [ | ]
Органические соединения ртути (диметилртуть и др.) в целом намного токсичнее, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.