Ртуть

Ртуть - Мінерал, природна металева ртуть. Перехідний метал, при кімнатній температурі, являє собою важку сріблясто-білу рідину, пари якої надзвичайно отруйні. Ртуть — один із двох хімічних елементів (і єдиний метал), прості речовини яких за нормальних умов перебувають у рідкому агрегатному стані (другий такий елемент — бром). Іноді містить домішка срібла та золота.

1. Структура
2. Властивості
3. Запаси та видобуток
4. Походження
5. Застосування
6. Класифікація
7. Фізичні властивості
8. Оптичні властивості
9. Кристалографічні властивості

СТРУКТУРА

Сингонія тригональна, гексагонально-скеляноедрична (нижче -39 ° С).

ВЛАСТИВОСТІ

Колір олов'яно-білий. Блиск сильний металевий. Температура кипіння становить 357 °C. Єдиний рідкий мінерал за нормальної температури. Твердить, набуваючи кристалічний стан при -38°С. Щільність 13,55. На вогні легко випаровується з утворенням отруйної пари. У давнину вдихання цих пар було єдиним доступним засобом лікування сифілісу (за принципом: якщо хворий не помре, то видужає. Є діамагнетиком.

ЗАПАСИ І ВИБУТОК

Ртуть – відносно рідкісний елемент у земній корі із середньою концентрацією 83 мг/т. Однак через те, що ртуть слабо зв'язується хімічно з найбільш поширеними в земній корі елементами, ртутні руди можуть бути дуже концентрованими в порівнянні зі звичайними породами. Найбільш багаті ртуттю руди містять до 2,5% ртуті. Основна форма знаходження ртуті у природі — розсіяна, і лише 0,02 % її у родовищах. Вміст ртуті у різних типах вивержених порід близькі між собою (близько 100 мг/т). З осадових порід максимальні концентрації ртуті встановлені у глинистих сланцях (до 200 мг/т).У водах Світового океану вміст ртуті – 0,1 мкг/л. Найважливішою геохімічною особливістю ртуті є те, що серед інших халькофільних елементів вона має найвищий потенціал іонізації. Це визначає такі властивості ртуті, як здатність відновлюватися до атомарної форми (самородної ртуті), значну хімічну стійкість до кисню та кислот.

Одне з найбільших ртутних родовищ у світі знаходиться в Іспанії (Альмаден). Відомі родовища ртуті на Кавказі (Дагестан, Вірменія), Таджикистані, Словенії, Киргизії (Хайдаркан — Айдаркен) Україні (Горлівка, Микитівський ртутний комбінат).

У Росії її знаходяться 23 родовища ртуті, промислові запаси становлять 15,6 тис. тонн (на 2002 рік), їх найбільші розвідані Чукотці — Західно-Палянське і Тамватнейское.

Ртуть одержують випалом кіноварі (сульфіду ртуті(II)) або металотермічним методом. Пари ртуті конденсують та збирають. Цей спосіб застосовували ще алхіміки давнини.

ПОХОДЖЕННЯ

Ртуть присутня у більшості сульфідних мінералів. Особливо високі її змісту (до тисячних і сотих часток відсотка) встановлюються у бляклих рудах, антимонітах, сфалеритах та реальгарах. Близькість іонних радіусів двовалентної ртуті та кальцію, одновалентної ртуті та барію визначає їх ізоморфізм у флюоритах та баритах. У кіноварі та метациннабариті сірка іноді заміщається селеном або телуром; вміст селену часто становить соті та десяті частки відсотка. Відомі вкрай рідкісні селеніди ртуті – тиманіт (HgSe) та онофрит (суміш тиманіту та сфалериту).

ЗАСТОСУВАННЯ

Ртуть використовується як робоче тіло в ртутних термометрах (особливо високоточних), так як володіє досить широким діапазоном, в якому знаходиться в рідкому стані, її коефіцієнт термічного розширення майже не залежить від температури і має порівняно малу теплоємність. Сплав ртуті із талієм використовується для низькотемпературних термометрів.
Парами ртуті заповнюють люмінесцентні лампи, оскільки пари світяться в розряді, що тліє. У спектрі випромінювання парів ртуті багато ультрафіолетового світла і, щоб перетворити його на видимий, скло люмінесцентних ламп зсередини покривають люмінофором. Без люмінофора ртутні лампи є джерелом жорсткого ультрафіолету (254 нм), як і використовуються. Такі лампи роблять із кварцового скла, що пропускає ультрафіолет, тому вони називаються кварцовими.
Ртуть та сплави на її основі використовуються в герметичних вимикачах, що включаються при певному положенні.
Ртуть використовується в датчиках положення.

Йодид ртуті(I) використовується як напівпровідниковий детектор радіоактивного випромінювання.
Фульмінат ртуті(II) («гримуча ртуть») здавна застосовується як ініціювальний ВР (Детонатори).
Бромід ртуті (I) застосовується при термохімічному розкладанні води на водень та кисень (атомно-воднева енергетика).
Перспективне використання ртуті в сплавах з цезієм як високоефективне робоче тіло в іонних двигунах.
До середини 20 століття ртуть широко застосовувалась у барометрах, манометрах та сфігмоманометрах (звідси традиція вимірювати тиск у міліметрах ртутного стовпа).

З'єднання ртуті використовувалися у капелюшному виробництві для вироблення фетру.

Ртуть (англ. Mercury) - Hg

Ртуть

Ртуть (Hg) - сріблясто-білий важкий метал, рідкий при кімнатній температурі. При замерзанні ртуть стає білою, у твердому стані легко піддається обробці та має зернистий злам. Самородна ртуть була відома за 2000 років до зв. е. Народи стародавньої Індії н Китаю, а також греки та римляни застосовували кіновар (природний HgS) як фарбу, лікарський та косметичний засіб. Грецький лікар Діоскорид (I ст. до н.е.), нагріваючи кіновар у залізній посудині з кришкою, отримав ртуть у вигляді пари, яка конденсувалася на її внутрішній поверхні. Продукт реакції був названий hydrargyros

(Від грецького hydor - "вода" і argyros - "срібло"), тобто. рідким сріблом. Походження російської назви «ртуть» не встановлено

Тверда ртуть вперше отримана в 1759 р. у Петербурзі М. П. Брауном та М. В. Ломоносовим, яким вдалося заморозити її в суміші снігу з концентрованою азотною кислотою.

Ртуть – дуже рідкісний елемент. Її середній вміст у земній корі -4,5-10 _б% (за масою). Приблизно в такій кількості вона міститься в вивержених гірських породах. Відомо 35 рудних мінералів, що містять ртуть у таких концентраціях, при яких промислове використання цих мінералів технічно можливе та економічно доцільне. Основний рудний мінерал - кіновар HgS

із вмістом ртуті 86,2%. З інших мінералів слід відзначити метацинабарит, самородну ртуть або лнвінгстоніт, кордероїт, ртуть-містять сульфасолі і т.д.

Ртутні руди діляться на багаті (~ 1% Hg), рядові (0,2-0,3% Hg) і бідні (0,06-0,12% Hg). Основне промислове значення мають телетермальні родовища ртутних руд, що розробляються підземним способом. Зустрічається ртуть також у вулканогенних родовищах, що розробляються відкритим способом.

Існують два основні способи вилучення ртуті - піро-і гідрометалургійний. У першому випадку руди або концентрати, що містять ртуть у вигляді HgS, піддають окислювальному випалу. Отримана в результаті випалу рідка ртуть стікає у спеціальні приймачі. Для подальшого очищення її пропускають через високу (1,0—1,5 м) посудину з 10%-ною HN 0₃, промивають водою, висушують і переганяють у вакуумі. Другий спосіб отримання ртуті полягає в розчиненні HgS в сірчистому натрії н подальшому витісненні ртуті алюмінієм. Розроблено способи вилучення ртуті шляхом електролізу сульфідних розчинів.

Атомні властивості. Атомний номер 80, атомна маса 200,59 а. е. м., атомний об'єм 14,26 * 10 -6 м 3 / моль, атомний радіус 0,157 нм, нонний радіус Hg 2+ 0,110 нм. Конфігурація зовнішніх електронних оболонок 5d 10 6s 2 . Потенціали іонізації J(еВ): 10,43; 18,76; 34,21. Електронегативність 1,44. Тверда ртуть має ромбоедричні грати з періодами а=0,3463 і с=0,671 нм. Відомо сім стійких ізотопів ртуті з масовими числами: 196 (поширеність 0,2%), 198 (10%), 199 (16,8%), 200 (23,1%), 201 (13,2%), 202 ( 29,8%) та 204 (6,9%).

У сполуках виявляє ступінь окиснення +2 та +1.

Ртуть є відносно стійким у хімічному відношенні елементом. По відношенню до кисню займає місце поблизу золота і срібла.З металів підгрупи цннка ртуть найменш активна внаслідок високої енергії іонізації. Нормальні електродні потенціали реакцій дисоціації 2 Hg ->-( Hg ₂ ) 2+ + 2 e , ( Hg ₂ ) 2+ ^-2 Hg 2 ++2 e н Hg ->--»- Hg 2+ +2 e рівні відповідно 0,80; 0,91 н 0,86 Ст. Електрохімічний еквівалент ртутн зі ступенем окиснення +1 2,0789 мг/Кл, а зі ступенем окиснення +2 1,03947 мг/Кл. Ртутні сполуки щодо нестійкості через постійну тенденцію ртутн до переходу в атомну форму.

У соляній та розведеній сірчаній кислотах, а також у лугах ртуть не розчиняється. Легко розчиняється в азотній кислоті, а при нагріванні концентрованої сірчаної. Розчинна в царській горілці. Зі слабкими кислотами ртуть не дає солей нлі утворює нестійкі солі типу Hg ₂ CQ ₃ , яка при нагріванні до 180 °С розкладається на ртуть, її оксид н С0₂.

З галогенами ртуть утворює майже недисоцніруючі, здебільшого отруйні сполуки. Практичне значення мають йодна ртуть. ₂ , хлориста ртуть (каломель) Hg ₂ Cl ₂ н хлорна ртуть (сулема) HgCl ₂ . Йодну ртуть отримують впливом ноднстого калію на розчинені у воді сон ртуті. В аналітичній хімії за допомогою цієї реакції виявляють присутність ртутн. Йодна ртуть існує у двох модифікаціях – червоній та жовтій. Перехід із червоної модифікації у жовту відбувається при 127 °С; зворотний перехід протікає повільно і вимагає переохолодження. Каломель є безбарвними тетраедрнческними кристалами, що поступово темніють внаслідок розпаду під дією світла на сулему і ртуть. Сулема має внд безбарвних кристалів ромбічної форми. Найчастіше сулему одержують прямим відновленням ртутн.

Ртуть розчиняється в розплавленому білому фосфорі, проте хімічних сполук не утворює і прн охолодженні виділяється з розплаву в хімічно незмінному вигляді.

Сірчисту ртуть можна отримати простим розтиранням ртуті із сірчаним кольором при кімнатній температурі. Сульфід ртутн HgS можна легко отримати, впливаючи на ртуть сірководнем при підвищених температурах.

На повітрі ртуть при кімнатній температурі не окислюється. При тривалому нагріванні до температур, близьких до температури кипіння, ртуть з'єднується з киснем повітря, утворюючи червоний оксид (І) ртуті HgO, який при подальшому нагріванні знову розпадається на ртуть і кисень. У цьому поєднанні ступінь окислення ртуті дорівнює + 2 Відомий і інший окснд ртутн - чорного кольору. Ступінь окислення ртутн у ньому дорівнює +1, його формула Hg ₂ 0 У всіх сполуках ртуті (I) її атоми пов'язані між собою, утворюючи двовалентні групи Hg ₂ - Ілн - Hg - Hg -. Такий зв'язок зберігається і розчинах солей ртуті (I).

Відоме існування гідриду HgH ₂ , одержуваного в результаті взаємодії нодиду ртутн і літій - алюміній гідриду Однак гідрид ртуті дуже нестійкий і розпадається вже за 148 К.

Гідроксиди ртутн невідомі. У тих випадках, коли можна очікувати їх утворення, вони внаслідок своєї нестійкості негайно відщеплюють воду, утворюючи безводні оксиди.

Крім галогенідів, відомі й інші солі ртуті. Серед них сірчиста ртуть HgS; відомі солі ртутн (І) ціаністої та роданистої кислот, а також «гримуча ртуть» - сіль гримучої кислоти-Hg (ONC)₂. Майже всі сонні ртуті (І) погано розчиняються у воді. Виняток становить нітрат Hg (N 0₃)₂. При дії на сон ртуті аміаку утворюються численні комплексні сполуки, наприклад білий плавкий преципітат HgCl -2 NH ₃ , білий неплавкий преципітат HgNH ₂ Cl і т. п. Відомі два основних типи ртутьорганнческнх сполук: R - Hg - R 'н R - HgX , де R і R ' - органічні радикали, X -кислотний залишок. Етн сполуки можуть бути отримані прн взаємодії солей ртуті з магній- або літійорганнськими сполуками при заміщенні в органічних сполуках водню ртуттю (меркурірування), шляхом прнсоедннення солей ртутн до ненасичених сполук н, нарешті, розкладанням солей дназонію .

При розчиненні металів в ртутні утворюються амальгами (амальгамування схильні тільки метали, що змочуються ртуттю). Вони не відрізняються від звичайних сплавів, хоча прн надлишку ртуті являють собою напіврідкі суміші. При цьому амальгами можуть бути або звичайними (істинними) розчинами (Sn, Pb) і сумішами (Zn, Cd), або хімічними сполуками (елементи I групи). По взаємодії з ртуттю метали можна умовно поділити п'ять груп:

- метали, розчинність яких точно не встановлена ​​(Та, Si, Re, W, Sb);

- Метали, практично нерозчинні в ртуті [розчинність не вище 2- Ю-5% (за масою): Cr, З, Fe, V, Be];

- метали з дуже низькою розчинністю (на рівні металів, зазначених вище), але утворюють з нею хімічні сполуки (Ni, Ti, Mo, Мп, U);

- метали, що не реагують з ртуттю при звичайних температурах

але що взаємодіють з нею при підвищених температурах або після попереднього подрібнення (Al, Си, Hf, Ge);

— метали, що утворюють з ртуттю тверді розчини, деякі з них і хімічні сполуки.

З'єднання, що виходять в результаті амальгамування, легко розкладаються нижче за температуру їх плавлення з виділенням надлишку ртуті.

Діаграми стану Au - Hg, Ag - Hg, Pt - Hg і Sn - Hg мають характерні перехідні точки, що відповідають розкладу хімічних сполук, що утворюються при майжегамуванні в різних температурних умовах. З цими сполуками ртуть утворює ряд металевих сполук Сталі, леговані вуглецем, кремнієм, хромом, нікелем, молібденом та ніобієм, не амальгамуються.

Ртуть широко застосовується для виготовлення різних приладів (барометри, термометри, манометри, вакуумні насоси, нормальні елементи, полярографи, електрометри та ін.); у ртутних лампах, перемикачах, випрямлячах; як рідкий катод у виробництві їдких лугів та хлору електролізом; як каталізатор прн синтезі оцтової кислоти; в металургії для амальгамування золота та срібла; при виготовленні вибухових речовин (гримуча ртуть); у медицині (каломель, сулема, ртутьорганічні та інші сполуки); як пігмент (кіновар); у сільському господарстві як протруйник насіння та гербіциду (органічні сполуки ртутн); у суднобудуванні для фарбування (компонент фарби) морських суден, а також у медичній практиці.