Ртуть металл. Ртуть: интересные факты

Все химические элементы таблицы Менделеева условно разделяются диагональю B - At на металлы и неметаллы. При этом последние в меньшинстве, располагаются выше и правее границы. Металлы же в явном количественном преимуществе, их из известных 118 элементов больше 80.

Все они обладают сходными физическими свойствами, объединяются агрегатным состоянием. Однако есть и исключение - элемент ртуть. О ней и поговорим подробнее.

Ртуть: положение в периодической системе

Данный элемент занимает свою ячейку в таблице под номером 80. При этом располагается во второй группе, побочной подгруппе, шестом большом периоде. Имеет атомную массу, равную 200,59. Существует в виде семи устойчивых изотопов: 196, 198, 199, 200, 201, 202, 204.

Относится к элементам d-семейства, однако не переходным, так как последние заполняют s-орбиталь. Ртуть входит в подгруппу металлов цинка, вместе с кадмием и коперницием.

Общая характеристика элемента

Химические элементы таблицы Менделеева имеют строго упорядоченное расположение, и каждый обладает своей электронной конфигурацией атома, говорящей о его свойствах. Ртуть не исключение. Строение ее внешней и предвнешней электронной оболочки следующее: 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 .

Возможные степени окисления: +1, +2. Оксид и гидроксид ртути - слабо основные, иногда амфотерные по характеру соединения. №80 - Hg, латинское произношение "гидраргирум". Русское название происходит от праславянского языка, на котором оно переводилось как "катиться". У других народов произношение и название разное. Часто сам элемент и образуемые им простые и сложные вещества называют меркуратами, меркурием. Такое название происходит из древних времен, когда сопоставляли Hg (элемент) с серебром, придавали ему второе значение после золота. Солнце - символ аурум Au, Меркурий - символ гидраргирум Hg.

У древних народов было поверье, что существует семь основных металлов, среди которых ртуть. Группа из них находила отражение в То есть золото ассоциировалось с Солнцем, железо - с Марсом, ртуть - с Меркурием и так далее.

История открытия

О ртути было известно примерно за 1500 лет Уже тогда ее описывали как "жидкое серебро", подвижный, необычный и загадочный металл. Добывать ее тоже научились еще в древности.

Конечно, изучить ее свойства возможности не было, ведь еще не была сформирована как таковая химия. Ртуть окутывали пеленой тайны и магии, считали необычным веществом, близким к серебру и способным превратиться в золото, если сделать ее твердой. Однако способов получить чистую ртуть в твердом агрегатном состоянии не было, и алхимические изыскания не увенчались успехом.

Основные страны, где с самой древности применялась и добывалась ртуть, это:

  • Китай;
  • Месопотамия;
  • Индия;
  • Египет.

Однако получить данный металл именно в чистом виде удалось только в XVIII веке, это сделал шведский химик Брандт. При этом ни им, ни до этого момента так и не были приведены доказательства металличности вещества. Данный вопрос прояснили М. В. Ломоносов и Браун. Именно эти ученые первыми сумели заморозить ртуть и таким образом подтвердить, что для нее характерны все свойства металлов - блеск, электропроводность, ковкость и пластичность, металлическая

На сегодняшний день получены самые разные соединения ртути, она используется в разных областях технического производства.

Вещество ртуть

Как простое вещество представляет собой жидкость (при нормальных условиях) серебристо-белую, подвижную, легколетучую. Типичный пример, где используется жидкая ртуть в чистом виде, - это для измерения температуры.

Если перевести ртуть в твердое состояние, то она будет представлять собой полупрозрачные кристаллы, не имеющие запаха. Пары этого вещества бесцветные, очень ядовитые.

Физические свойства

По своим физическим свойствам данный металл - это единственный представитель, который при обычных условиях способен существовать в виде жидкости. По всем остальным свойствам он полностью подходит под общие характеристики остальных представителей категории.

Основные свойства следующие.

  1. Агрегатное состояние: обычные условия - жидкость, твердые кристаллы - не выше 352 о С, пары - свыше 79 К.
  2. Растворяется в бензоле, диоксане, кристаллы в воде. Обладает способностью не смачивать стекло.
  3. Обладает диамагнитными свойствами.
  4. Теплопроводна.

Плавление ртути происходит при отрицательной температуре -38,83 о С. Поэтому данное вещество относится к группе взрывоопасных при нагревании. Внутренний запас энергии соединения при этом увеличивается в несколько раз.

Кипение ртути начинается при температуре 356,73 о С. В этот момент она начинает переходить в парообразное состояние, которое представляет собой совершенно невидимые глазом молекулы, соединенные

Температура плавления ртути показывает, что свойства этого металла явно необычные. Данное вещество начинает испаряться, переходя в невидимые молекулы газообразного состояния, уже при обычной комнатной температуре, что и делает ее особенно опасной для здоровья человека и животных.

Химические свойства

Известны следующие группы соединений на основе ртути в разных степенях окисления:

  • сульфаты, сульфиды;
  • хлориды;
  • нитраты;
  • гидроксиды;
  • оксиды;
  • комплексные соединения;
  • металлоорганические вещества;
  • интерметаллические;
  • сплавы с другими металлами - амальгамы.

Температура плавления ртути позволяет ей образовывать как жидкие, так и твердые амальгамы. В таких сплавах металлы лишаются своей активности, становясь более инертными.

Реакция взаимодействия ртути с кислородом возможна только при достаточно высокой температуре, несмотря на сильную окислительную способность неметалла. При условиях свыше 380 о С в результате такого синтеза образуется оксид металла со степенью окисления последнего +2.

С кислотами, щелочами, неметаллами в свободном виде металл не вступает в химическое взаимодействие, оставаясь в жидком состоянии.

С галогенами реагирует достаточно медленно и только на холоде, что и подтверждает температура плавления ртути. Хорошим окислителем для нее является перманганат калия.

Нахождение в природе

Содержится в земной коре, Мировом океане, рудах и минералах. Если говорить об общем процентном количестве ртути в земных недрах, то это примерно 0,000001%. В целом можно сказать, что данный элемент рассеянный. Основные минералы и руды, в состав которых входит этот металл, следующие:

  • киноварь;
  • кварц;
  • халцедон;
  • слюда;
  • карбонаты;
  • свинцово-цинковые руды.

В природе ртуть все время совершает круговорот и принимает участие в обменных процессах всех оболочек Земли.

Получение ртути

Второй метод основан на извлечении ртути также из сульфида при помощи использования сильного восстановителя. Такого, как железо. Сбор продукта осуществляется тем же способом, что и в предыдущем случае.

Биологическое воздействие на живые организмы

Температура ртути нужна достаточно низкая, чтобы перейти в парообразное состояние. Данный процесс начинается уже при 25 о С, то есть при обычной комнатной температуре. В этом случае нахождение живых организмов в помещении становится опасным для здоровья.

Так, металл способен проникать внутрь существ через:

  • кожные покровы, неповрежденные, совершенно целые;
  • слизистые оболочки;
  • дыхательные пути;
  • пищеварительные органы.

Оказавшись внутри, пары ртути включаются в общий кровоток, а затем вступают в синтезы белковых и других молекул, образуя с ними соединения. Так происходит накопление вредного металла в печени и костях. Из мест хранения металл снова может включаться в обменные процессы, синтезы и распады, вызывая медленную интоксикацию организма, сопровождающуюся самыми тяжелыми последствиями.

Выводится из органов достаточно медленно и под действием катализаторов, адсорбентов. Например, молока. Основные жидкости, через которые осуществляется вывод металла в окружающую среду:

  • слюна;
  • желчь;
  • моча;
  • продукты желудочно-кишечного тракта.

Различают две основные формы отравления данным веществом: острая и хроническая. Каждая имеет свои особенности и проявления.

Симптоматика и лечение

Острая форма характерна для случаев, когда происходит разлив ртути на производствах, то есть когда единовременно происходит огромный выброс вещества в атмосферу. В таких ситуациях у незащищенных людей начинается резкое ухудшение самочувствия, то есть отравление. Симптомы следующие:

  1. Воспаляются органы дыхания, легкие, слизистые оболочки полости рта и горла.
  2. Повышается температура тела.
  3. Образуются язвы на деснах, они кровоточат, опухают и становятся крайне чувствительными. Иногда образуется ртутная кайма.
  4. Наблюдается атрофия печени и почек.
  5. Озноб, тошнота и рвота, головокружение.
  6. Нервная система страдает очень сильно - нарушается речь и координация движений, наблюдается тремор конечностей.
  7. Отравление сопровождается головными болями и диареей с кровяными включениями.

Если же поражение парами ртути происходило постепенно, то заболевание примет хронический характер. В этом случае проявления будут не такими резкими, однако ухудшение самочувствия будет накапливаться ежедневно, принимая все более масштабные обороты.

  1. Тремор конечностей.
  2. Заболевания полости рта (гингивиты, стоматиты и прочие).
  3. Гипертония и тахикардия.
  4. Потливость.
  5. Нервное возбуждение.
  6. Головные боли.
  7. В тяжелых случаях могут быть спровоцированы серьезные психические нарушения, вплоть до шизофрении.

Все эти последствия могут наступить даже из-за незначительного выброса ртути в атмосферу. Если вовремя не провести демеркуризацию помещения, то можно очень сильно навредить здоровью.

Лечение в этих случаях обычно проводится следующими препаратами:

  • витамины;
  • антигистаминные;
  • барбитураты;
  • "Аминазин".

Использование человеком

Самое распространенное место использования и хранения металлической ртути - это градусники и термометры. В одном таком оборудовании может находиться до 3 г металла. Помимо этого, можно выделить еще несколько областей деятельности человека, в которых ртуть используется достаточно широко:

  • медицина (каломель, меркузал, промеран, многие антисептики);
  • техническая деятельность - источники тока, лампы накаливания, насосы, барометры, детонатор и так далее;
  • металлургия - напыление зеркал, украшение амальгамами золота и серебра, получение сплавов металлов, чистых веществ;
  • химическая промышленность;
  • сельское хозяйство.

В настоящее время из-за получения более безопасных и удобных веществ ртуть практически вытеснена из медицины.

Вчера участвовал в заседаниях в течении 4 часов... Но это никому не интересно. Интересно, что во втором заседании справа по борту от меня висела таблица химических элементов Д.И.Менделеева. И я от тоски и безысходности тупо её изучал снова...
И чего-то меня потянуло в 6 период в побочную или b-подгруппу.
Золото от ртути отличается всего лишь на один протон и два нейтрона в ядре, что на фоне восьмидесяти протонов и 120 нейтронов практически ничто - составляет менее 1% отличия по массе; и на один электрон во внешней оболочке - у золота 79 электронов, а у ртути 80. Небольшие различия. Но как сильно различаются их свойства. Ртуть - это жидкость при комнатной температуре. Что для металлов - нонсенс! А про золото вы и так многое знаете, что это за "фрукт".
Почему такие радикальные отличия ртути от других металлов и, особенно, от ближайшего соседа золота? Я как-то об этом серьёзно не задумывался - ну отличаются и отличаются: такова химия и физика. Ответ удовлетворяющий всех школьников и студентов. А сейчас задумался. И не понял!
У атома золота на внешней орбитали находится один s-электрон, а у атома ртути два s-электрона. С химической точки зрения разница большая и определяющая различие химических свойств элементов первой и второй групп. Это хорошо известно. Но почему же серебро и кадмий или медь и цинк не отличаются по своим металлическим свойствам также как и золото от ртути? Разница количества протонов, нейтронов и электронов у них точно такая же как и у золота и ртути!
По логике проще всего получить золото из ртути - достаточно убрать из атома ртути один протон и два нейтрона. Алхимики это "чувствовали" и пытались это проделать. Но против науки не попрёшь. Большие энергии нужны для этого - ядерные энергии. Это к слову...
Почему же ртуть жидкая при нормальных условиях? Я не понимаю.
Буду думать...
Объяснить можно практически всё! А понять?
Вот моё объяснение. Газообразное, жидкое и твёрдое состояния обуславливаются разницей между кинетической энергией атомов и молекул вещества в данном состоянии (температура) и энергией их взаимодействия (потенциальная энергия): у газа кинетическая энергия движения атомов и молекул много больше их потенциальной энергии притяжения и атомно-молекулярные частицы могут независимо двигаться в любую сторону; у жидкостей эти величины сопоставимы при небольшом преобладании энергии связи - возникают устойчивые ассоциаты атомов и молекул; у твёрдых тел энергия связи молекул и атомов намного превышает их кинетическую энергию движения и они большее время проводят рядом друг с другом, возникают агломераты.
Раз ртуть жидкая, то это свидетельствует об ослаблении металлической связи между атомами по сравнению с другими металлами. Почему? Потому что почему-то атомы ртути в меньшей мере склонны к образованию делокализованной металлической связи посредством обобществления внешних электронов.
Строение атома ртути можно представить следующей схемой Hg)2)8)18)32)18)2. Числа показывают количество электронов, находящихся на электронных оболочках(энергетических уровнях) вокруг ядра атома ртути. Все электронные оболочки предельно заполнены и химически активными электронами у атома ртути являются только 2 внешних, так называемых, s-электрона (буковка s означает, что электроны сферически симметрично распределены вокруг атома, а раз их два на одной орбитали, то их магнитные моменты (спины) противоположно ориентированы, что обеспечивает их взаимосвязь магнитными полями как у двух магнитиков).
Строение атома золота выглядит следующим образом: Au)2)8)18)32)18)1. Как видно разница состоит только в отсутствии одного s-электрона на внешней орбитали. И эта разница приводит к таким большим последствиям в разнице физических свойств золота и ртути.
Теплопроводность и электропроводность металлов уменьшается в ряду:
Ag, Cu, Au, Zn, Ni, Fe, Pt, Hg. Ртуть, как видно, обладает наименьшей теплопроводностью и электропроводностью в этой последовательности металлов. Электропроводность и теплопроводность ртути в 40 раз меньше, чем у золота и в 60 раз меньше, чем у серебра.
Только у висмута и германия электропроводность меньше, чем у ртути.
Теплопроводность и электропроводность металлов обуславливаются одной причиной: наличием мобильных, свободных электронов (не локализованных только на орбиталях отдельных атомов) в веществе по причине возникновения так называемой "металлической" связи: делокализованные электроны по всему объёму металла. Это обстоятельство отражается законом Бидемана-Франца: отношение теплопроводности к электропроводности есть величина постоянная, мало изменяющаяся с изменением природы металла.
Чем больше электронов делегируется в зону проводимости - зону свободного перемещения электронов по всей массе вещества, зону делокализации электронов (это такое энергетическое состояние электронов, когда они перестают принадлежать отдельным атомам и начинают участвовать в проводимости и теплопроводности всего вещества - то есть перемещаться под действием электрического или градиента термического поля) - тем больше теплопроводность и электропроводность этого вещества.
У ртути, судя по всем её тепло-электрическим характеристикам, явная проблема с долей электронов, переходящих в зону проводимости и, соответственно, прочностью металлической связи. Такая слабость металлической связи и приводит к очень низкой для металлов температуре плавления ртути (-39 С), температуре её кипения (358 С), теплоте плавления (12 кДж/кг), низкой электропроводности и теплопроводности. У ближайшего соседа ртути золота, температура плавления 1063 С, температура кипения 2850 С, а теплопроводность и электропроводность в 40 раз больше чем у ртути.
Все эти факты наводят на представление о том, что химические связи между атомами ртути определяются не только металлической связью - делокализованными электронами, - но и ковалентными: перекрыванием атомных электронных орбиталей атомов ртути.
Это приводит к тому, что у атомов ртути относительно меньшая доля металлической связи по сравнению с другими металлами. А ковалентная связь - это всегда локализованная между атомами, направленная, и насыщенная связь посредством пары электронов - по одному от каждого атома. Поэтому атомы ртути склонны к димеризации и полимеризации за счёт ковалентных связей. Такая особенность связи между атомами ртути приводит, также, к тому, что у ртути самое высокое значение энергии ионизации атомов (потенциал ионизации - энергия отрыва электрона от атома): 10,44 эВ! У золота, к примеру, 9,23 эВ, а у серебра - 7,58 эВ. Эти цифры свидетельствуют о более сильном удержании электрона атомами ртути по сравнению с другими металлами.
Действительно, для ртути характерно образование химических соединений состава 2:2, которые считаются соединениями одновалентной ртути. Но в таких соединениях атомы ртути имеют две связи: они связаны не только с другими элементами, но и между собой ковалентной связью: X-Hg-Hg-X. Такое строение "одновалентной" ртути доказано рентгенографически и кондуктометрически. Электропроводность, например, нитрата ртути(I) обуславливается переносом ионов Hg-Hg(+2), а не Hg(+1).
Все эти факты свидетельствуют об особом энергетическом состоянии двух 6-s электронов в атоме ртути. У этих электронов повышенная связанность между собой на орбитали за счёт магнитных свойств. Поэтому участие этих электронов в образовании металлической связи затруднено по сравнению с другими аналогичными металлами: кадмием и цинком. И именно это приводит к тому, что ртуть жидкость при комнатной температуре - доля металлической связи в межатомных взаимодействиях понижена и недостаточна для обеспечения твёрдого, кристаллического состояния. Склонность атомов ртути к димеризации и полимеризации и определяет её низкую теплопроводность и электронную проводимость. Мала концентрация свободных электронов.
Ртуть относится к, так называемым, "полублагородным" металлам ("благородные" - это рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина и золото).
Стандартный электрохимический потенциал ртути имеет положительное значение (она не растворяется соляной, разбавленной серной кислотами, не вытесняет водород из кислот), но его величина меньше чем у золота и платины (поэтому ртуть менее химически устойчива и более электрохимически активна чем золото и платина). Ртуть реагирует, хотя довольно не активно с типичными электроноакцепторными химическими соединениями (окислителями), то есть, она гораздо менее инертна чем золото и элементы платиновой группы.
Уникальность ртути состоит ещё и в том, что она легко растворяет другие металлы сохраняя фазовое состояние - образуются так называемые амальгамы. Это отдельная интересная тема про ртуть. Ещё любопытный факт о ртути: именно на этом металле был открыт эффект сверхпроводимости при низких температурах. Её удобно было размещать в стеклянных капиллярах.
Так почему же именно ртуть, а не её аналоги по таблице Менделеева - кадмий и цинк, - жидкая при комнатной температуре?
Причины, приводящие к этому, можно описать следующим образом: ослабление возможности внешних электронов атомов ртути участвовать в образовании металлической связи между атомами из-за относительно значительного магнитного взаимодействия между собой внешних s-электронов. Это обуславливается размером внешней 6s орбитали атома ртути, величиной энергии связи внешних s-электронов этой орбитали с ядром, величиной электронной плотности на этой орбитали. Все эти факторы приводят к возрастанию вклада и значения ковалентных связей в межатомных связях атомов ртути. Что ослабляет интегральную, коллективную металлическую связь атомов ртути.
Исходя их этого, логично предположить, что следующий аналог ртути - 112 элемент будет также легкоплавким. Хотя у этого элемента довольно большая масса ядер атомов и это может увеличить склонность данного вещества к твёрдому, кристаллическому состоянию при атмосферном давлении. Но температура плавления и кипения этого вещества явно должны быть сравнительно небольшими. Это можно проверить только опытным путём.
Критерий истины - практика!

Рецензии

Ежедневная аудитория портала Проза.ру - порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

Между селом Карагаш и городом Слободзея, сообщил в пятницу местный телеканал со ссылкой на министерство госбезопасности (МГБ) непризнанной республики.

(Hg) - химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре.

Ртуть - один из семи металлов , известных с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы.

Кроме того, ее очень легко выделить при обжиге из основного минерала - сульфида (киновари). Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/куб. см), что ведро с ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.

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 другие соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами).

В домашних условиях ртуть может оказаться в дверном звонке, лампах дневного света, медицинском термометре.

Металлическая ртуть высокотоксична для любых форм жизни. Основную опасность представляют пары ртути, выделение которых с открытых поверхностей возрастает при повышении температуры воздуха. При вдыхании ртуть попадает в кровь. В организме ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками; частично откладывается в печени, в почках, селезёнке, ткани мозга и др.

Токсическое действие связано с блокированием сульфгидрильных групп тканевых белков, нарушением деятельности головного мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма ртуть выводится через почки, кишечник, потовые железы и др.

Острые отравления ртутью и ее парами встречаются редко. При хронических отравлениях наблюдаются эмоциональная неустойчивость, раздражительность, снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание пальцев рук, снижение обоняния, головные боли. Характерный признак отравления - появление по краю десен каймы сине-черного цвета; поражение десен (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту.

При отравлениях органическими соединениями ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтил-ртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефало-полиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.

Основная мера предосторожности при работе с ртутью и ее соединениями - исключение попадания ртути в организм через дыхательные пути или поверхность кожи.

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. 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.

Экологические последствия заражения парами ртути проявляются, прежде всего, в водной среде - подавляется жизнедеятельность одноклеточных морских водорослей и рыб, нарушается фотосинтез, ассимилируются нитраты, фосфаты, соединения аммония и т. д. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений.

Ртуть

РТУТЬ -и; ж. Химический элемент (Hg), жидкий тяжёлый металл серебристо-белого цвета (широко применяется в химии и электротехнике). Живой, как ртуть. (очень подвижный).

◊ Гремучая ртуть Взрывчатое вещество в виде белого или серого порошка.

ртуть

(лат. Hydrargyrum), химический элемент II группы периодической системы. Серебристый жидкий металл (отсюда латинское название; от греческого hýdōr - вода и árgyros - серебро). Плотность при 20°C 13,546 г/см 3 (тяжелее всех известных жидкостей), t пл –38,87°C, t кип 356,58°C. Пары ртути при высокой температуре и при электрическом разряде излучают голубовато-зелёный свет, богатый ультрафиолетовыми лучами. Химически стойка. Основной минерал - киноварь HgS; встречается также ртуть самородная. Используется при изготовлении термометров, манометров, газоразрядных приборов, в производстве хлора и гидроксида натрия (как катод). Сплавы ртути с металлами - амальгамы. Ртуть и многие её соединения ядовиты.

РТУТЬ

РТУ́ТЬ (лат. Hydrargyrum), Hg (читается «гидраргирум»), химический элемент с атомным номером 80, атомная масса 200,59.
Природная ртуть состоит из смеси семи стабильных нуклидов: 196 Hg (содержание 0,146% по массе), 198 Hg (10,02%), 199 Hg (16,84%), 200 Hg (23,13%), 201 Hg (13,22%), 202 Hg (29,80%) и 204 Hg (6,85%). Радиус атома ртути 0,155 нм. Радиус иона Hg + - 0,111 нм (координационное число 3), 0,133 нм (координационное число 6), иона Hg 2+ - 0,083 нм (координационное число 2), 0,110 нм (координационное число 4), 0,116 нм (координационное число 6) или 0,128 нм (координационное число 8). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома ртути равны 10,438, 18,756 и 34,2 эВ. Расположена во IIВ группе, 6 периода периодической системы. Конфигурация внешнего и предвнешнего электронных слоев 5s 2 p 6 d 10 6s 2 . В соединениях проявляет степени окисления +1 и +2. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,9.
История открытия
Ртуть известна человечеству с древнейших времен. Обжиг киновари (см. КИНОВАРЬ) HgS, приводящий к получению жидкой ртути, использовали еще в 5 в. до н. э. в Междуречье (см. МЕСОПОТАМИЯ) . Использование киновари и жидкой ртути описано в древних документах Китая, Ближнего Востока. Первое подробное описание получения ртути из киновари описано Теофрастом (см. ТЕОФРАСТ) около 300 лет до н. э.
В древности ртуть использовали для добычи золота (см. ЗОЛОТО (химический элемент)) из золотых руд. Этот способ основан на ее способности растворять многие металлы, образуя жидкие или легкоплавкие амальгамы (см. АМАЛЬГАМА) . При прокаливании амальгамы золота летучая ртуть испаряется, золото остается. Во второй половине 15 в в Мексике применяли амальгамирование для извлечения из руды серебра (см. СЕРЕБРО) .
Алхимики считали ртуть составной частью всех металлов, полагая, что изменением ее содержания можно осуществить превращение ртути в золото. Только в 20 в. физики установили, что в процессе ядерной реакции атомы ртути действительно превращаются в атомы золота. Но такой способ чрезвычайно дорог.
Жидкая ртуть - очень подвижная жидкость. Алхимики называли ртуть «меркурием» по имени римского бога Меркурия, славившегося своей быстротой в перемещении. В английском, французском, испанском и итальянском языках для ртути используется название «mercury». Современное латинское название происходит от греческих слов «хюдор» - вода и «аргирос» - серебро, т. е. «жидкое серебро».
Ртутные препараты использовали в медицине в средние века (ятрохимия (см. ЯТРОХИМИЯ) ).
Нахождение в природе
Редкий рассеянный элемент. Содержание ртути в земной коре 7,0·10 –6 % по массе. В природе ртуть встречается в свободном состоянии. Образует более 30 минералов. Основной рудный минерал киноварь. Минералы ртути в виде изоморфных примесей встречаются в кварце, халцедоне, карбонатах, слюдах, свинцово-цинковых рудах. Желтая модификация HgO встречается в природе в виде минерала монтроидита. В обменных процессах литосферы, гидросферы, атмосферы участвует большое количество ртути. Содержание ртути в рудах от 0,05 до 6-7%.
Получение
Первоначально ртуть получали из киновари (см. КИНОВАРЬ) , помещая ее куски в вязанки хвороста и обжигая киноварь в кострах.
В настоящее время ртуть получают окислительно-восстановительным обжигом руд или концентратов при 700-800 о С в печах кипящего слоя, трубчатых или муфельных. Условно процесс может быть выражен:
HgS + O 2 = Hg + SO 2
Выход ртути при таком способе составляет около 80%. Более эффективен способ получения ртути путем нагревания руды с Fe (см. ЖЕЛЕЗО) и CaO:
HgS + Fe = Hg – + FeS,
4HgS + 4CaO = 4Hg – + 3CaS + CaSO 4 .
Особо чистую ртуть получают электрохимическим рафинированием на ртутном электроде. При этом содержание примесей составляет от 1·10 –6 до 1·10 –7 %.
Физические и химические свойства
Ртуть - серебристо-белый металл, в парах бесцветный. Единственный жидкий при комнатной температуре металл. Температура плавления –38,87°C, кипения 356,58°C. Плотность жидкой ртути при 20°C 13,5457 г/см 3 , твердой ртути при –38,9°C - 14,193 г/см 3 .
Твердая ртуть - бесцветные кристаллы октаэдрической формы, существующая в двух кристаллических модификациях. «Высокотемпературная» модификация обладает ромбоэдрической решеткой a-Hg, параметры ее элементарной ячейки (при 78 К) а= 0,29925 нм, угол b = 70,74 о. Низкотемпературная модификация b-Hg обладает тетрагональной решеткой (ниже 79К).
С использованием ртути голландский физик и химик Х.Камерлинг-Оннес (см. КАМЕРЛИНГ-ОННЕС Хейке) в 1911 впервые наблюдал явление сверхпроводимости (см. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ) . Температура перехода a-Hg в сверхпроводящее состояние 4,153К, b-Hg - 3,949К. При более высоких температурах ртуть ведет себя как диамагнетик (см. ДИАМАГНЕТИК) . Жидкая ртуть не смачивает стекло и практически не растворяется в воде (в 100 г воды при 25°C растворяется 6·10 –6 г ртути).
Стандартный электродный потенциал пары Hg 2+ 2 /Hg 0 = +0.789 B, пары Hg 2+ /Hg 0 = +0.854B, пары Hg 2+ /Hg 2+ 2 = +0.920B. В неокисляющих кислотах ртуть не растворяется с выделением водорода (см. ВОДОРОД) . (см. КИСЛОРОД)
Кислород (см. КИСЛОРОД) и сухой воздух при обычных условиях ртуть не окисляют. Влажный воздух и кислород при ультрафиолетовом облучении или электронной бомбардировке окисляют ртуть с поверхности с образованием оксидов.
Ртуть окисляется кислородом воздуха при температуре выше 300°C, образуя оксид ртути HgO красного цвета:
2Hg + O 2 = 2HgO.
Выше 340°C этот оксид разлагается на простые вещества.
При комнатной температуре ртуть окисляется озоном (см. ОЗОН) .
Ртуть не реагирует при нормальных условиях с молекулярным водородом, но с атомарным водородом образует газообразный гидрид HgH. Ртуть не взаимодействует с азотом, фосфором, мышьяком, углеродом, кремнием, бором, германием.
С разбавленными кислотами ртуть не реагирует, но растворяется в царской водке (см. ЦАРСКАЯ ВОДКА) и в азотной кислоте. Причем, в случае с кислотой продукт реакции зависит от концентрации кислоты и соотношения ртути и кислоты. При избытке ртути, на холоду, протекает реакция:
6Hg + 8HNO 3 разбавл. = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
При избытке кислоты:
3Hg + 8HNO 3 = 3Hg(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
С галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ) ртуть активно взаимодействует с образованием галогенидов (см. ГАЛОГЕНИДЫ) . При реакциях ртути с серой (см. СЕРА) , селеном (см. СЕЛЕН) и теллуром (см. ТЕЛЛУР) возникают халькогениды (см. ХАЛЬКОГЕНИДЫ) HgS, HgSe, HgTe. Эти халькогениды праrтически не растворимы в воде. Например, значение ПР HgS = 2·10 –52 . Сульфид ртути растворяется только в кипящей HCl, царской водке (при этом образуется комплекс 2–) и в концентрированных растворах сульфидов щелочных металлов:
HgS + K 2 S = K 2 .
Сплавы ртути с металлами называют амальгамами (см. АМАЛЬГАМА) . Стойкие к амальгамированию металлы - железо (см. ЖЕЛЕЗО) , ванадий (см. ВАНАДИЙ) , молибден (см. МОЛИБДЕН) , вольфрам (см. ВОЛЬФРАМ) , ниобий (см. НИОБИЙ) и тантал (см. ТАНТАЛ (химический элемент)) . Со многими металлами ртуть образует интерметаллические соединения меркуриды.
Ртуть образует два оксида: оксид ртути(II) HgO и неустойчивый на свету и при нагревании оксид ртути(I) Hg 2 O (черные кристаллы).
HgO образует две модификации - желтую и красную, отличающиеся размерами кристаллов. Красная модификация образуется при добавлении к раствору соли Hg 2+ щелочи:
Hg(NO 3) 2 + 2NaOH = HgOЇ + 2NaNO 3 + H 2 O.
Желтая форма химически более активна, при нагревании краснеет. Красная форма при нагревании чернеет, но приобретает прежний цвет при охлаждении.
При добавлении щелочи к раствору соли ртути(I) образуется оксид ртути (I) Hg 2 O:
Hg 2 (NO 3) 2 + 2NaOH = Hg 2 O + H 2 O + 2NaNO 3 .
На свету Hg 2 O распадается на ртуть и HgO, давая осадок черного цвета.
Для соединений ртути(II) характерно образование устойчивых комплексных соединений (см. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) :
2KI + HgI 2 = K 2 ,
2KCN + Hg(CN) 2 = K 2 .
Соли ртути(I) содержат группировку Hg 2 2+ со связью –Hg–Hg–. Получают эти соединения, восстанавливая соли ртути(II) ртутью:
HgSO 4 + Hg + 2NaCl = Hg 2 Cl 2 + Na 2 SO 4 ,
HgCl 2 + Hg = Hg 2 Cl 2 .
В зависимости от условий, соединения ртути(I) могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства:
Hg 2 Cl 2 + Cl 2 = 2HgCl 2 ,
Hg 2 Cl 2 + SnCl 2 = 2Hg + SnCl 4 . (см. ПЕРОКСИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ)
Пероксид (см. ПЕРОКСИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ) HgO 2 - кристаллы; неустойчив, взрывается при нагревании и ударе.
Применение
Ртуть используют для изготовления катодов при электрохимическом получении едких щелочей и хлора, а также для полярографов, в диффузионных насосах, барометрах и манометрах; для определения чистоты фтора и его концентрации в газах. Парами ртути наполняют колбы газоразрядных ламп (ртутных и люминесцентных) и источников УФ излучения. Ртуть применяют при нанесении золотых покрытий и при добычи золота из руды. (см. )
Сулема (см. ) - важнейший антисептик, применяют при разбавлениях 1:1000. Оксид ртути (II), киноварь HgS применяются для лечения глазных и кожных и венерических заболеваний. Киноварь также используют для приготовления чернил и красок. В древности из киновари готовили румяна. Каломель (см. КАЛОМЕЛЬ) используется в ветеринарии в качестве слабительного средства.
Физиологическое действие
Ртуть и ее соединения высокотоксичны. Пары и соединения ртути накапливаясь в организме человека, сорбируются легкими, попадают в кровь, нарушают обмен веществ и поражают нервную систему. Признаки ртутного отравления проявляются уже при содержании ртути в концентрации 0.0002–0.0003 мг/л. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений.
При работе с ртутью и ее соединениями следует предотвращать ее попадание в организм через дыхательные пути и кожу. Хранят в закрытых сосудах.


Энциклопедический словарь . 2009 .

Синонимы :

Смотреть что такое "ртуть" в других словарях:

    Ртуть, и … Русский орфографический словарь

    Ртуть/ … Морфемно-орфографический словарь

    РТУТЬ, Hydrargyrum (от греч. hydor вода и argyros серебро), Mercurium, Hydrargyrum VІvum, s. metallicum, Mercurius VІvus, Argentum VІvum, серебристо белый жидкий металл, симв. Hg, ат. в. 200,61; уд. в. 13,573; ат. объем 15,4; t° замерз.… … Большая медицинская энциклопедия

Радиус атома 157 пм Энергия ионизации
(первый электрон) 1 006,0 (10,43) кДж /моль (эВ) Электронная конфигурация 4f 14 5d 10 6s 2 Химические свойства Ковалентный радиус 149 пм Радиус иона (+2e) 110 (+1e) 127 пм Электроотрицательность
(по Полингу) 2,00 Электродный потенциал Hg←Hg 2+ 0,854 В Степени окисления +2, +1 Термодинамические свойства простого вещества Плотность 13,546 (@ +20 °C) /см ³ Молярная теплоёмкость 27,98 Дж /( ·моль) Теплопроводность 8,3 Вт /( ·) Температура плавления 234,28 Теплота плавления 2,295 кДж /моль Температура кипения 629,73 Теплота испарения 58,5 кДж /моль Молярный объём 14,8 см ³/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки ромбоэдрическая Параметры решётки 2,990 Отношение c/a n/a Температура Дебая 100,00
Hg 80
200,59
4f 14 5d 10 6s 2
Ртуть

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 заметно летучую 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). В природе находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов. Чаще всего ртуть получают путём восстановления из её наиболее распространённого минерала — киновари. Применяется для изготовления измерительных приборов, вакуумных насосов, источников света и в других областях науки и техники.

В XIX веке врачи лечили ртутью раны и венерические болезни.

Происхождение названия

Русское название ртути, по одной из версий, — это заимствование из арабского (через тюркские языки); по другой версии, «ртуть» связана с литовским ritu — качу, катаю, происшедшим от индоевропейского рет (х) — бежать, катиться.

Соединения ртути

Ртуть и её соединения применяются в технике, химической промышленности, медицине. Желтый оксид ртути (II) входит в состав глазной мази и мазей для лечения кожных заболеваний. Красный оксид ртути (II) применяется для получения красок.

Хлорид ртути (I), который называется каломель, используется в пиротехнике, а также в качестве фунгицида.

В ряде стран каломель используется в качестве слабительного. Токсическое действие каломели проявляется особенно тогда, когда после приема её внутрь не наступает слабительное действие и организм долгое время не освобождается от этого препарата. Хлорид ртути (II), который называется сулема, является очень токсичным. Сулема применялась в медицине как дезинфицирующее средство, в технике она используется для обработки дерева, получения некоторых видов чернил, травления и чернения стали.

Ртуть относительно редкий элемент в Земной коре со средней концентрацией 0.08 частей на миллион. 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. Иногда ртуть даже встречается в самородном виде.

В окружающей среде

Уровень 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 .

Получение

Химические свойства

Ртуть — малоактивный металл (см. ряд напряжений).

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом : 2Hg + O 2 → 2HgO Образуется красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ. Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.

Ртуть не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке и азотной кислоте , образуя соли двухвалентной ртути. При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат .

Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d 10 — электронной оболочки , что приводит к возможности существования соединений ртути (+4). Так, кроме малорастворимого Hg 2 F 2 и разлагающегося водой HgF 2 существует и HgF 4 , получаемый при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4 .

Применение

Ртуть применяется в изготовлении термометров , парами ртути наполняются и люминесцентные лампы . Ртутные контакты служат датчиками положения. Кроме того, металлическая ртуть применяется для получения целого ряда важнейших сплавов.

Ранее различные амальгамы металлов, особенно амальгамы золота и серебра , широко использовались в ювелирном деле , в производстве зеркал и зубных пломб. В технике ртуть широко применялась для барометров и манометров . Соединения ртути использовались как антисептик (сулема), слабительное (каломель), в шляпном производстве и т.д., но в связи с её высокой токсичностью к концу XX века были практически вытеснены из этих сфер (замена амальгамирования на