Ртуть и ее применение. Где используют ртуть? Ртуть и открытия Джозефа Пристли

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, благодаря своим удивительным свойствам, занимает особое место среди других металлов и широко используется в науке и технике.

Свойство ртути оставаться в жидком состоянии в интервале температур от 357,25 до -38,87° С является уникальным. При невысо­ких температурах ртуть инертна по отношению ко многим агрессив­ным жидкостям и газам, в том числе и к кислороду воздуха. Она практически не взаимодействует с концентрированной серной и соляной кислотами; ее используют при работе, например, с такими ядови­тыми и агрессивными веществами, как бороводороды.

Ртуть применяется в электротехнике, металлургии, в медицине, химии, в строительном деле, сельском хозяйстве и многих других областях; особенно значительна ее роль в лабораторной практике.

Общеизвестно применение ртути в манометрах, вакуумметрах, термометрах, в многочисленных конструкциях затворов, прерывате­лей, высоко вакуумных насосах, всевозможных реле, терморегулиру­ющих устройствах и пр.

Металлическую ртуть используют в качестве балластной, термостатирующей и уплотняющей жидкости, а пары ртути - как защитную атмосферу при нагревании металлов.

Ртуть широко применяют при электрохимических исследованиях и нормальных элементах Кларка и Вестона, обладающих стабильными значениями ЭДС, в электрометрах Липпмана, которые исполь­зуются для изучения строения двойного электрического слоя, зави­симости коэффициента трения от потенциала, межфазного поверх­ностного натяжения, смачиваемости и других явлений, в ртутно-сульфатных, ртутно-фосфатных, ртутно-окисных и ртутно-иодистых электродах сравнения, применяемых для измерения элект­родных потенциалов.

В 1922 г. Я. Гейровский разработал полярографический метод анализа с применением ртутного капельного электрода. Этим методом можно определять малые концентрации веществ (10 -3 - 10 -4 моль/л), причем замена в полярографическом анализе ртути амальгамами, использование метода «амальгамной полярографии с накоплением», позволяют расширить возможности полярографии и повысить точность измерения на 3-4 порядка.

Ртуть и амальгамы успешно используют при амперометрическом и. потенцпометрическом титровании кулонометрическом ана­лизе, а также при электролизе на ртутном катоде.

Ртуть часто применяют в качестве вспомогательного вещества при изучении металлических систем. Например, с ее помощью были уточнены диаграммы состояния бинарных сплавов никель - цинк, никель - олово, железо - марганец, хром - цинк и др.Она при­меняется в качестве растворителя для получения полупроводнико­вых материалов, в частности, для выращивания при низких темпера­турах из насыщенных ртутных растворов a-олова монокристаллов серого олова. Пластинки, изготовленные из серого олова, обладают большой чувствительностью к инфракрасному излучению - позволяют обнаруживать электромагнитные волны длиною до 15 мкм.

Ртутные контакты используют для прецизионного определения удельного сопротивления кремния.

С помощью ртути изучают явления смачивания, пластификации и охрупчивания цинка, олова, меди, свинца, золота, латуни, алюминия, стали и титановых сплавов металловедении ртуть применяют для травления, для изучения диффузии.

Ее широко применяют для определения пористости активированных углей, силикагелей, керамических изделий и металлических покрытий. Известны поромегры, работающие при давлениях до 3500 aт и позволяющие определять поры диаметром до несколь­ких А.

Ртуть используют также для точной калибровки мерной посуды, бюреток, пипеток и пикнометров, для определения диаметра капиллярных трубок, в качестве компрессионной жидкости при опре­делении газов в биологических жидкостях, в газоанализаторах различных систем, волюмометрах и т. д.

Сравнительно низкое давление пара при температурах, превыша­ющих 500° С, дает возможность применять ртуть в качестве рабочего тела в энергетических установках, использующих для нагревания тепло, выделяющееся при радиоактивном распаде, а также в мощ­ных бинарных установках промышленного типа, в которых для генерации электрической энергии на первой ступени используют ртутно-паровые турбины, а на второй - турбины, работающие на водяном паре 46-Б2 . Коэффициент полезного действия бинарных установок превосходит КПД любых тепловых двигателей и даже таких совершенных конструкций, на двигатели внутреннего сгорания.

В ядерных реакторах, наряду с водою все шире начинают при­менять для отвода тепла жидкометаллические теплоносители, вклю­чая и ртуть. При этом значительно повышается КПД атомных установок и устраняются трудности, связанные с применением воды и водяного пара под высоким давлением.

Ртуть в качестве теплоносителя часто используют в химической промышленности, например, в процессе сульфирования нафталина, для дистилляции 2-нафтола, для разгонки смазочных масел, при получении ангидрида фталевой кислоты, при проведении крекинг-процесса и пр. В этом случае создается возможность про­водить процессы при температурах до 800° С и одновременно обеспе­чивать равномерный нагрев всей реакционной массы. Ртуть также может служить катализатором, например, при получении уксусной кислоты.

В металлургии известен способ литья по расправляемым ртутным моделям. Отдельные части модели, изготовленные из заморо­женной ртути, легко свариваются в результате соприкосновения и небольшого сдавливания, что облегчает изготовление составных и сложных моделей; при последующем плавлении моделей из твердой ртути ее объем меняется очень незначительно, что позволяет вводить весьма небольшие допуски на размеры отливок. Таким спо­собом можно получать прецизионные отливки исключительно слож­ных конфигураций и, в частности, детали для газовых турбин самолетов.

Небольшое давление паров ртути при обычных температурах было использовано также при создании различных ртутных ламп, среди которых первое место принадлежит лампам дневного света (ЛД, ЛДЦ, ЛБ, ЛХБ, ЛТБ и пр.).

Ртутные лампы низкого давления (-10 -3 мм рт. ст. при 20- 40° С), изготовленные из кварцевого или увиолевого стекла, явля­ются источниками резонансного излучения с длиною волны, равной 2537 и 1849 А. Они применяются в качестве бактерицидных и люми­несцентных ламп. Бактерицидные ртутные лампы (БУВ-15, БУВ-30 и др.) работают в коротковолновой области ультрафиолетового излу­чения и применяются для стерилизации пищевых продуктов, воды, воздуха помещений и др. Люминесцентные ртутные лампы (ЭУВ-15, ЭУВ-30) работают в средневолновой части спектра ультрафиолето­вых излучений и предназначены для лечебных целей.

Ртутные лампы низкого давления используют также для изучения спектров комбинационного рассеяния, для облучения ультрафиолетовыми лучами шкал различных приборов, ручек указа­телей н других приспособлений, покрытых светосоставом.

В ртутных лампах высокого давления (давление паров ртути 0,3-12 aт) интенсивное излучение происходит в ультрафиолетовой и синефиолетовой части спектра. Они используются для светокопиро­вальных работ (ИГАР-2), для освещения производственных поме­щений, улиц и автомагистралей (ДРЛ); для физиотерапии, спектроскопии и люминесцентного анализа, в фотохимии; для ко­пировальных работ используют также ртутно-кварцевые лампы РКС-2,5.

Ртутные лампы сверхвысокого давления (давление паров ртути в них достигает десятков и даже сотен атмосфер) работают при температурах до 1000° С.

Сочетание, в таких лампах светящейся дуги с огромной световой отдачей и яркостью позволяет использовать ртутные лампы сверхвысокого давления в прожекторах, спектральных приборах и в проекционной аппаратуре. Интенсивное излучение в фиолетовой и синей части спектра таких ламп используют для фотосинтеза, в люминес­центной микроскопии, для декоративных целей (светящиеся краски) и т. д.

Для повышения интенсивности излучения в желаемой области спектра в ртутных лампах часто вместо металлической ртути исполь­зуют амальгамы цинка, кадмия и других металлов или добавляют в ртутные лампы галлоидные соединения таких металлов, как тал­лий, .натрий, индий и др.

Наряду с ртутными лампами не утратили своего значения также ртутные выпрямители электрического тока, которые не имеют себе равных по долговечности и простоте эксплуатации. Лишь в последнее время в технологии получения некоторых химических веществ, например, при производстве хлора и каустической соды, ртутные вентили начинают постепенно вытесняться кремниевыми выпрямителями, позволяющими использовать для электролиза вы­прямленный ток до 25 000 а.

Ртуть находит также применение в электронной промышленности. Пары ртути используют в газотронах (ГР1-0.25/1.5; ВГ-236, ВГ-129), применяемых в передатчиках большой и средней мощности, в газо­наполненных тиратронах и триодах. Ртуть применяют в ультразву­ковых генераторах с пьезокварцевыми датчиками, в генераторах для высокочастотного нагрева и в других электронных прибо­рах.

Ртуть широко применяют в вакуумной технике. Со времени изо­бретения Геде ртутных диффузионных насосов, усовершен­ствованных Лэнгмюром, прошло немногим более 50 лет. Эти насосы оказались незаменимыми при получении сверхвысокого вакуума (10 -13 мм рт. ст.). Ртутные диффузионные насосы успешно применяют для создания вакуума в линейных ускорителях элементарных частиц, в устройствах, имитирующих условия космического пространства; в установках термоядерного син­теза, для откачки некоторых приборов, использующих фото­эмиссию.

Ртутным насосам отдают предпочтение при создании вакуума в чувствительных масспектрографах, в течеискателях, использу­ющих водород, и других приборах.

Эти многочисленные применения ртутных насосов объясняются тем, что ртуть обладает важными преимуществами по сравнению с органическим или силиконовыми маслами, используемыми в паро-масляных диффузионных насосах. Одно из этих преимуществ заклю­чается в том, что ртуть, являясь простым веществом, не разлагается на составные части и не загрязняет в такой мере стенки откачиваемых приборов, как ингредиенты жидкостей, используемых в паромасляных насосах.

Способность ртути давать амальгамы (истинные или коллоидные растворы металлов в ртути), даже несмотря на незначительную рас­творимость в ней большинства металлов, имеет исключительное значение. Б последние годы в связи с широким использованием амальгам была создана новая отрасль промышленности, названная амальгамной металлургией. С помощью амальгам осущест­вляется комплексная переработка полиметаллического сырья, полу­чают тонкоднеперсные металлические порошки, многокомпонентные сплавы заданных составов, чистые и сверхчистые металлы, содержа­ние примесей в которых не превышает 10 -6 -10 -8 вес. %. В некото­рых случаях степень рафинирования металла оказывается настолько значительной, что существующие методы анализа не в состоянии обнаружить примесей в конечном продукте. Методом амальгамной металлургии можно получать металлы любой чистоты, в зависимости от чистоты исходных материалов - химических реактивов, воды, аппаратуры и т. д.

При нагревании амальгам до высокой температуры происходит отгонка ртути, и в результате получают металл в виде мелкодисперс­ных пирофорных порошков или компактной массы, содержащей ничтожные следы ртути. Эта особенность амальгам используется в порошковой металлургии; с помощью технологических приемов удается получать многокомпонентные сплавы любых концентраций из тугоплавких металлов или металлов, один из которых имеет низкую температуру плавления, а другой - превышающую 1500- 2000° С.

Многие металлы и сплавы, включая и такие практически нерас­творимые в ртути, как сталь, платина, титан, пермаллой и другие, при удалении с их поверхности окисной или адсорбированной пленки покрываются тонким слоем ртути. Это свойство также нашло при­менение в лабораторной практике и в промышленности. Например, его используют при получении каустической соды и хлора методом электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов на ртутном катоде, предварительно амальгамируя днища стальных электролизеров. Амальгамирование до настоящего времени исполь­зуют в золотодобывающей промышленности для отделения золота от породы с последующей отгонкой ртути, хотя в последнее время этот способ, имеющий многовековую историю, заменяется более прогрессивным способом цианирования.

В электрохимии и аналитической химии, при полярографиче­ском анализе часто применяют амальгамированные платиновые электроды и т. д.

Амальгамы щелочных и щелочноземельных металлов, цинка, алюминия и других элементов используют в препаративной химии для восстановительных реакций. Например, амальгамы щелочных металлов служат для получения водорода и каустической соды при взаимодействии с водою, для восстановления кислорода до перекиси водорода, двуокиси углерода до формиатов и оксалатов. Окислы азота, при взаимодействии с амальгамами щелочных металлов, восстанавливаются до соответствующих нитритов, окис­лы хлора - до хлоритов соответствующих щелочных металлов, двуокись серы - до гидросульфита. Известны также способы получения гидридов щелочных металлов, мышьяка и герма­ния, а также других элементов. С помощью амальгам можно восстанавливать в различных средах ноны металлов до свободных металлов, производить разделение редкоземельных элементов, а также их выделение.

Амальгамы используют также для восстановления органических соединений: для гидрирования кратных углерод-углеродных связей, для восстановления гидроксильных, карбонильных и карбок­сильных групп, для восстановления галогено- и азотсодержа­щих групп, для получения ртутноорганических соединений.

В промышленности эти амальгамы применяют для получения алкоголятов щелочных металлов, которые затем используют при изготовлении различных красителей и лечебных препара­тов - сульфамидов, барбитуратов и витаминов; для восстановления ароматических ннтросоединений до аминов, которые в свою очередь используют при изготовлении всевозможных азокрасителей; для получения шестиатомных спиртов (d-сорбита и d-маннита) путем восстановлении d-глюкозы и d-маннозы. Полученные спирты применяют при производстве специальных сортов бумаги, витамина С, эфиров, искусственных смол; амальгаму натрия исполь­зуют для получения d-рибозы, которая служит исходным продуктом при синтезе витамина В 2 .С помощью амальгам щелочных металлов получают салициловый альдегидов, пинакон который является исходным продуктом при синтезе диметилбутадиенового каучука, глиоксиловую кислоту используемую при синтезе душистых веществ, например, ванилина, при получении галогенсодержащих олефинов и многих других веществ.

Не менее широко применяют амальгамы для получения перекиси натрия, хлорида и гидросульфата натрия и т. д.

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

Вряд ли нужно доказывать, что ртуть - металл своеобразный. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы называем нормальными. Почему ртуть жидкая - вопрос особый. Но именно это свойство, вернее сочетание свойств металла и жидкости (самой тяжелой жидкости!), определило особое положение элемента № 80 в нашей жизни. О ртути можно рассказывать много: жидкому металлу посвящены десятки книг. Этот же рассказ - в основном о многообразии применения ртути и ее соединений.
Причастность ртути к славному клану металлов долгое время была под сомнением. Даже Ломоносов колебался, можно ли считать ртуть металлом, несмотря на то, что и в жидком состоянии она обладает почти полным комплексом металлических свойств: тепло- и электропроводностью, металлическим блеском и так далее. При охлаждении ртути до - 39°С становится совсем очевидным, что она - одно из «светлых тел, которые ковать можно».

Свойства ртути

Ртуть оказала науке огромные услуги . Как знать, насколько задержался бы прогресс техники и естественных наук без измерительных приборов - термометров, манометров, барометров и других, действие которых основано на необыкновенных свойствах ртути. Какие это свойства?

• Во-первых, ртуть - жидкость.
• Во-вторых, тяжелая жидкость - в 13,6 раза тяжелее воды.
• В-третьих, у нее довольно большой коэффициент температурного расширения - всего в полтора раза меньше, чем у воды, и на порядок, а то и два больше, чем у обычных металлов.

Есть и «в-четвертых», «в-пятых», «в-двадцатых», но вряд ли нужно перечислять все.
Еще любопытная деталь: «миллиметр ртутного столба» - не единственная физическая единица, связанная с элементом № 80. Одно из определений ома, единицы электрического сопротивления, - это сопротивление столбика ртути длиной 106,3 см и сечением 1 мм 2 .
Все это имеет отношение не только к чистой науке. Термометры, манометры и другие приборы, «начиненные» ртутью, давно стали принадлежностью не только лабораторий, но и заводов. А ртутные лампы, ртутные выпрямители! Все то же уникальное сочетание свойств открыло ртути доступ в самые разные отрасли техники, в том числе в радиоэлектронику, в автоматику.
Ртутные выпрямители, например, долгое время были наиболее важным и мощным, наиболее широко применяемым в промышленности типом выпрямителей электрического тока. До сих пор их используют во многих электрохимических производствах и на транспорте с электрической тягой, хотя в последние годы их постепенно вытесняют более экономичные и безвредные полупроводниковые выпрямители.
Современная боевая техника тоже использует замечательные свойства жидкого металла.
К примеру, одна из главных деталей взрывателя для зенитного снаряда - это пористое кольцо из железа или никеля. Поры заполнены ртутью. Выстрел - снаряд двинулся, он приобретает все большую скорость, все быстрее вращается вокруг своей оси, и тяжелая ртуть выступает из пор. Она замыкает электрическую цепь - взрыв.
Нередко с нею можно встретиться и там, где меньше всего ожидаешь. Иногда ею легируют другие металлы. Небольшие добавки элемента № 80 увеличивают твердость сплава свинца со щелочноземельными металлами. Даже при паянии бывает подчас нужна ртуть: припой из 93% свинца, 3% олова и 4% ртути - лучший материал для пайки оцинкованных труб.

Амальгамы ртути

Еще одно замечательное свойство ртути: способность растворять другие металлы, образуя твердые или жидкие растворы - амальгамы. Некоторые из них, например амальгамы серебра и кадмия , химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Из них делают зубные пломбы.
Амальгаму таллия , затвердевающую только при -60°С, применяют в специальных конструкциях низкотемпературных термометров.
Старинные зеркала были покрыты не тонким слоем серебра, как это делается сейчас, а амальгамой, в состав которой входило 70% олова и 30% ртути. В прошлом амальгамация была важнейшим технологическим процессом при извлечении золота из руд. В XX столетии она не выдержала конкуренции и уступила более совершенному процессу - цианированию. Однако старый процесс находит применение и сейчас, главным образом при извлечении золота, топко вкрапленного в руду.
Некоторые металлы, в частности железо, кобальт, никель , практически не поддаются амальгамации. Это позволяет транспортировать жидкий металл в емкостях из простой стали. (Особо чистую ртуть перевозят в таре из стекла, керамики или пластмассы.) Кроме железа и его аналогов, не амальгамируются тантал , кремний , рений , вольфрам , ванадий , бериллий , титан , марганец и молибден , то есть почти все металлы, применяемые для легирования стали. Это значит, что и легированной стали ртуть нестрашна.
Зато натрий, например, амальгамируется очень легко. Амальгама натрия легко разлагается водой. Эти два обстоятельства сыграли и продолжают играть очень важную роль в хлорной промышленности.
При выработке хлора и едкого натра методом электролиза поваренной соли используют катоды из металлической ртути. Для получения тонны едкого натра нужно от 125 до 400 г элемента № 80. Сегодня хлорная промышленность - один из самых массовых потребителей металлической ртути.

• ПЕРВЫЙ СВЕРХПРОВОДНИК. Спустя почти полтора столетия после опытов Пристли и Лавуазье Hg оказалась сопричастна еще к одному выдающемуся открытию, на этот раз в области физики. В 1911 г. голландский ученый Гейке Камерлинг-Оннес исследовал электропроводность ртути при низкой температуре. С каждым опытом он уменьшал температуру, и когда она достигла 4,12 К, сопротивление ртути, до этого последовательно уменьшавшееся, вдруг исчезло совсем: электрический ток проходил по ртутному кольцу, не затухая. Так было открыто явление сверхпроводимости, и элемент №80 стал первым сверхпроводником. Сейчас известны десятки сплавов и чистых металлов, приобретающих это свойство при температуре, близкой к абсолютному нулю.

• КАК ОЧИСТИТЬ Hg. В химических лабораториях часто возникает необходимость очистить жидкий металл. Метод, описанный в этой заметке, пожалуй, самый простой из надежных и самый надежный из простых. На штативе крепят стеклянную трубку диаметром 1-2 см; нижний конец трубки оттянут и загнут. В трубку заливают разбавленную азотную кислоту примерно с 5% нитрата закисной ртути Hg 2 (N0 3) 2 . Сверху в трубку вставляют воронку с бумажным фильтром, в дне которого иголкой проделано небольшое отверстие. Воронку заполняют загрязненной ртутью. На фильтре она очищается от механических примесей, а в трубке - от большей части растворенных в ней металлов. Как это происходит? Ртуть - благородный металл, и примеси, например медь , вытесняют ее из Hg 2 (N0 3) 2 ; часть примесей просто растворяется кислотой. Очищенная ртуть собирается в нижней части трубки и под действием собственной тяжести передавливается в приемный сосуд. Повторив эту операцию несколько раз, можно достаточно полно очистить ее от примеси всех металлов, стоящих в ряду напряжений левее ртути.

Очистить ртуть от благородных металлов, например золота и серебра , намного сложнее. Чтобы разделить их, применяют перегонку в вакууме.

• ЧЕМ-ТО ПОХОЖА НА ВОДУ. Не только жидкое состояние «роднит» ее с водой. Теплоемкость ртути, как и воды, с ростом температуры (от точки плавления до +80°С) последовательно уменьшается и лишь после определенного температурного «порога» (после 80°С) начинает медленно расти. Если охлаждать элемент №80 очень медленно, ее, как и воду, можно переохладить. В переохлажденном состоянии жидкая ртуть существует при температуре ниже - 50° Ct обычно же она замерзает при - 38,9°С. Кстати, впервые он была заморожена в 1759 г. петербургским академиком И.А. Брауном.
• ОДНОВАЛЕНТНОЙ РТУТИ НЕТ! Это утверждение многим покажется неверным. Ведь еще в школе учат, что, подобно меди, ртуть может проявлять валентности +2 и 1+ . Широко известны такие соединения, как черная закись Hg 2 0 или каломель Hg 2 Cl 2 . Но Hg здесь лишь формально одновалентна. Как показали исследования, во всех подобных соединениях содержится группировка из двух атомов ртути: -Hg 2 - или -Hg-Hg-. Оба атома двухвалентны, но одна валентность каждого из них затрачена на образование цепочки, подобной углеродным цепям многих органических соединений. Ион Hg 2 +2 нестоек, нестойки и соединения, в которые он входит, особенно гидроокись и карбонат закисной ртути. Последние быстро разлагаются на Hg и HgO и соответственно Н 2 0 или С0 2 .

ЯД И ПРОТИВОЯДИЕ.
Я худшую смерть предпочту работе на ртутных рудниках, где крошатся зубы во рту...
Р. Киплинг
Пары ртути и ее соединения действительно весьма ядовиты. Жидкая ртуть опасна прежде всего своей летучестью: если хранить ее открытой в лабораторном помещении, то в воздухе создастся парциальное давление ртути 0,001. Это много, тем более что предельно допустимая концентрация ртути в промышленных помещениях 0,01 мг на кубический метр воздуха.
Степень токсического действия металлической ртути определяется прежде всего тем, какое количество успело прореагировать в организме, прежде чем ее вывели оттуда, т. е. опасна не сама ртуть, а ее соединения.
Острое отравление солями ртути проявляется в расстройстве кишечника, рвоте, набухании десен. Характерен упадок сердечной деятельности, пульс становится редким и слабым, возможны обмороки. Первое, что необходимо сделать в такой ситуации, это вызнать у больного рвоту. Затем дать ему молока и яичных белков. Она выводится из организма в основном почками. При хроническом отравлении Hg и ее соединениями появляются металлический привкус во рту, рыхлость десен, сильное слюнотечение, легкая возбудимость, ослабление памяти. Опасность такого отравления есть во всех помещениях, где Hg находится в контакте с воздухом. Особенно опасны мельчайшие капли разлитой ртути, забившиеся под плинтусы, линолеум, мебель, в щели пола. Общая поверхность маленьких ртутных шариков велика, и испарение идет интенсивнее. Поэтому случайно разлитую Hg необходимо тщательно собрать. Все места, в которых могли задержаться малейшие капельки жидкого металла, необходимо обработать раствором FeCl 3 , чтобы связать ртуть химически.

• Космические аппараты нашего времени требуют значительных количеств электроэнергии. Регулировка работы двигателей, связь, научные исследования, работа системы жизнеобеспечения - все это требует электричества... Пока основными источниками тока служат аккумуляторы и солнечные батареи. Энергетические потребности космических аппаратов растут и будут расти. Космическим кораблям недалекого будущего понадобятся электростанции на борту. В основе одного из вариантов таких станций - ядерный турбинный генератор. Во многом он подобен обычной тепловой электростанции, но рабочим телом в нем служит не водяной пар, а ртутный. Разогревает его радиоизотопное горючее. Цикл работы такой установки замкнутый: ртутный пар, пройдя турбину, конденсируется и возвращается в бойлер, где опять нагревается и вновь отправляется вращать турбину.
• ИЗОТОПЫ. Природный элемент состоит из смеси семи стабильных изотопов с массовыми числами 196, 198. 199, 200, 201, 202 и 204. Наиболее распространен самый тяжелый изотоп: его доля - почти 30%, точнее, 29,8. Второй по распространенности - изотоп ртуть-200 (23,13%). А меньше всего в природной смеси ртути-190 - всего 0,146%.

Из радиоактивных изотопов элемента № 80, а их известно 23, практическое значение приобрели только ртуть-203 (период полураспада 46,9 суток) и ртуть-205 (5,5 минуты). Их применяют при аналитических определениях ртути и изучении ее поведения в технологических процессах.

• САМЫЕ КРУПНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ - В ЕВРОПЕ. Это - один из немногих металлов, крупнейшие месторождения которых находятся на европейском материке. Наиболее крупными месторождениями ртути считаются Альмаден (Испания), Монте-Амьята (Италия) и Идрия (Югославия).
• ИМЕННЫЕ РЕАКЦИИ. Для химической промышленности она и сейчас достаточно важна не только как материал катодов в производстве хлора и едкого натра, но и как катализатор. Например, из ацетилена по реакции М.Г. Кучерова, открытой в 1881 г., получается ацетальдегид. Катализатором здесь служит ртутьсодержащая соль, например сульфат HgS0 4 . А вот при растворении отработавших свое урановых блоков как катализатор использовали саму ртуть. Реакция Кучерова - не единственная «именная» реакция с участием ртути или ее соединений. Широко известна и реакция А.Н. Несмеянова, в ходе которой в присутствии солей ртути происходит разложение органических солей диазония и образование ртутьорганических соединений. Они используются в основном для получения других элементоорганических соединений и, ограничено, как фунгициды.

Влияние на эмоции. Она действует на организм в целом и, конечно, на психику. Высказано предположение, что ртутная интоксикация способна вызвать вспышки необузданного гнева. Иван Грозный, например, часто пользовался ртутными мазями против боли в суставах и, возможно, его повышенная возбудимость - результат отравления ртутью? Медики достаточно досконально изучили симптомы ртутного отравления, в том числе и психофизические: ощущение надвигающейся катастрофы, бред, галлюцинации... Паталогоанатомы, исследовавшие прах грозного царя, отметили повышенное содержание ртути в костях.

О том, насколько опасны шарики ртути, все хорошо знают еще с детства. Тяжелые отравления, в некоторых случаях приводящие к инвалидности и даже летальному исходу, - одно из возможных последствий такой интоксикации.

Но далеко не во всех случаях ртуть действительно представляет существенную угрозу для здоровья. В этой статье Вы узнаете когда стоит ее опасаться и что делать, чтобы минимизировать риски.

Чем опасна ртуть

Ртуть относится к веществам 1-го класса опасности. При попадании в организм этот металл имеет свойство накапливаться - 80% вдыхаемых паров не выводятся. При остром отравлении может вызывать тяжелую интоксикацию и смерть, при хроническом - приводить к тяжелой инвалидности. В первую очередь страдают те органы, которые накапливают вещество лучше всего - печень, почки, головной мозг. Поэтому частым результатом отравления ртутью становится слабоумие, почечная и печеночная недостаточность. При вдыхании паров сначала отравление отражается на состоянии дыхательной системы, позже поражаются центральная нервная система (ЦНС) и внутренние органы, а при длительном воздействии постепенно страдают все системы организма. Особенно опасна ртуть для беременных, поскольку влияет на внутриутробное развитие, и детей.

Однако такие тяжелые последствия вызывает не сам металл, а его пары - именно они представляют главную опасность в быту. Шарики ртути из разбившегося градусника начинают испаряться уже при температуре +18°С. Поэтому в домашних условиях, где температура воздуха, как правило, намного выше, вещество испаряется достаточно активно.

Не менее опасны для организма соединения ртути, например метилртуть. В 1956 году в Японии было выявлено массовое отравление, вызванное именно этим соединением. В залив, из которого рыбаки добывали рыбу, компания Chisso систематически сливала ртуть. В результате 35% из отравившихся зараженной рыбой человек погибло. После этого случая подобные интоксикации получили название болезни Минаматы (по названию местного города). В быту с такими тяжелыми отравлениями человек практически не сталкивается.

Острое отравление ртутью отличается выраженными признаками. Среди характерных симптомов следующие:

• Слабость.
• Тошнота и рвота.
• Головные боли.
• Боли в груди и животе.
• Диарея, иногда с примесями крови.
• Затрудненное дыхание, отечность слизистых.
• Слюноотделение и металлический привкус во рту.
• Повышение температуры (в некоторых случаях до 40°С).

Симптомы отравления развиваются на протяжении нескольких часов после попадания высокой концентрации паров или соединений ртути в организм. Если за это время пострадавший не получит квалифицированной медицинской помощи, отравление приведет к необратимым последствиям. У человека развивается нарушение функций ЦНС, поражение головного мозга, печени и почек, потеря зрения, а при большой дозе токсичного вещества может наступить смерть. Острое отравление встречается крайне редко: чаще при авариях на производстве, в бытовых условиях такая ситуация практически невозможна.

Меркуриализм, или хроническое отравление ртутью, случается намного чаще. Ртуть не имеет запаха, поэтому заметить шарики вещества, которые, например, закатились под плинтус, в щели между половицами или остались в ворсе ковра, практически невозможно. Но даже мельчайшие капли продолжают выделять смертельно опасные пары. Поскольку их концентрация незначительна, симптомы выражены не так ярко. При этом малые дозы на протяжении длительного периода приводят к тяжелым последствиям, ведь ртуть имеет способность накапливаться в организме.

Среди первых характерных признаков:

• Общая слабость, усталость.
• Сонливость.
• Головные боли.
• Головокружения.

Длительное воздействие паров ртути может приводить к гипертонии, атеросклерозу, поражениям мозга и ЦНС, повышает риск туберкулеза и других поражений легких. От отравления парами ртути страдает щитовидная железа, развиваются болезни сердца (в том числе наблюдается брадикардия и другие нарушения ритма). К сожалению, симптомы меркуриализма на начальных стадиях отравления неспецифичны, поэтому люди часто не придают им должного значения.

В том случае если в доме разбился ртутный градусник или металл попал в открытое пространство из другого источника (например, из ртутной лампы), важно убедиться, что ртуть собрана полностью. Также необходимо обратиться в службы, которые помогут утилизировать вещество - выброшенная в мусорный контейнер собранная ртуть представляет не меньшую угрозу.

Конечно, главным источником паров ртути в бытовых условиях является ртутный термометр. В среднем один градусник содержит до 2 грамм ртути. Такого количества недостаточно для сильного отравления (если ртуть правильно и вовремя собрана), но вполне хватит для легкой и хронической интоксикации. На бытовые вызовы специальные службы МЧС, как правило, не приезжают, но консультацию по конкретному случаю дадут. Кроме этого, именно они подскажут, куда сдать собранный металл.

Большая капля ртути и такое же количество металла в мелких шариках будут по-разному испаряться. За счет большей площади поверхности мелкие капельки выбросят больше опасных паров за короткий период. А именно их часто пропускают люди, самостоятельно устраняющие последствия разбитого градусника.

Наиболее опасные ситуации:

• Металл попал на мягкую мебель, детские игрушки, ковер, тканевые тапочки (полностью собрать с таких поверхностей ртуть невозможно, вещи придется выбросить).
• Ртуть долгое время находилась в комнате с закрытыми окнами (так повышается концентрация паров).
• Шарики ртути раскатились по полу с подогревом (увеличивается скорость испарения).
• Пол застелен паркетом, ламинатом, деревянными досками. Для того чтобы полностью убрать всю ртуть, на месте ее разлива нужно будет снимать покрытие - мелкие шарики легко закатываются в щели.

Кроме градусников ртуть содержится в некоторых приборах, в ртутных газоразрядных лампах и энергосберегающих люминесцентных лампах. Количество вещества в последних достаточно мало - не более 70 мг ртути. Опасность они представляют лишь в том случае, если в помещении было разбито несколько ламп. Нельзя выбрасывать люминесцентные лампы в мусорный контейнер, их нужно сдавать в специальные центры утилизации.

Часто об опасности ртути говорят и в контексте прививок. Действительно, ее соединение тиомерсал (мертиолят) использовалось как консервант во многих вакцинах. Еще в 20-х годах ХХ века концентрация была довольно опасной; начиная с 1980-х годов ее содержание в одной дозе не превышает 50 мкг. Период полувыведения соединений ртути в таком количестве составляет около 4 дней даже у младенцев, а через 30 дней вещество выводится из организма полностью.

Несмотря на это, сегодня большинство вакцин вообще не содержат мертиолят в своем составе. Связано это не столько с опасностью консерванта, сколько со скандалом, который начался 20 лет назад. В 1998 году в самом престижном медицинском журнале Lancet вышла статья исследователя Эндрю Уэйкфилда, который связал вакцинацию (в частности, содержащую тиомерсал вакцину MMR от кори, краснухи, паротита) с развитием аутизма. Материал вызвал бурные обсуждения в медицинском сообществе и настоящую панику среди обычных граждан. Однако уже через несколько лет было доказано, что статья Уэйкфилда была основана на подставных данных, в ее основе нет реальных фактов, а сама связь аутизма с тиомерсалом не доказана. В том же журнале Lancet было опубликовано опровержение материала. Тем не менее, именно эту статью активно цитируют представители антипрививочного движения. Сегодня вакцины, выпускающиеся в Европе и США, не содержат мертиолята, а поэтому не могут представлять никакой опасности отравления ртутью.

В малых количествах ртуть может содержаться в морской рыбе и морепродуктах. Попадание значимых количеств металла с пищей, как правило, вызывает легкую интоксикацию, последствия которой несложно устранить. Первая помощь при таких отравлениях проста - нужно вызвать рвоту, а после выпить несколько таблеток активированного угля или принять любой другой сорбент. После этого обязательно обратиться к врачу. Особенно важно это для беременных и детей, поскольку для них отравление ртутью представляет наибольшую опасность.

Симптомы интоксикации ртутью:

• Тошнота.
• Головокружение.
• Заметный привкус железа во рту.
• Отек слизистых.
• Одышка.

Если в доме разбился градусник, не стоит паниковать - быстро принятые меры помогут избежать негативных последствий. В аптеках продаются специальные наборы для демеркуризации, но собрать ртуть можно и без них.

Проветривание и уменьшение температуры воздуха
Открытое окно поможет снизить концентрацию паров ртути. Желательно не входить в комнату, где разбился градусник, еще несколько дней, а окна там держать постоянно открытыми. Зимой следует выключить теплый пол и прикрутить батареи - чем ниже температура в комнате, тем меньше испаряется ртуть.

• Сбор ртути

Для больших капель можно использовать спринцовку, для мелких - обычную клейкую ленту, пластилин, мокрую вату. Перед уборкой посветить на место разбитого градусника лампой - так будут видны все, даже мельчайшие шарики. Ртуть собирают в перчатках, бахилах и респираторе, только в герметичную емкость (пластиковый или стеклянный контейнер). Все предметы, на которые попала ртуть, в том числе и то, чем она собиралась, также помещаются в герметичную емкость.

• Обработка места, где была разлита ртуть

Поверхности обрабатываются раствором марганцовокислого калия или хлорсодержащим препаратом (например, «Белизной» в концентрации 1 л на 8 л воды). Пол и поверхности оставляют на 15 минут, затем смывают чистой водой. Завершающий этап - обработка пола перманганатом калия (1 г марганцовки на 8 л воды). В результате образуются соединения ртути, не вырабатывающие паров.

• Что запрещено

Нельзя собирать ртуть веником, шваброй или пылесосом. Нельзя также стирать зараженную одежду, тапочки, мягкие игрушки - вещество сложно смыть, кроме этого, оно может остаться в механизме стиральной машины. Все вещи, на которые попала ртуть, нужно утилизировать.

• Как помочь себе

Человек, который собирал ртуть, должен после процедуры хорошо промыть руки и прополоскать рот, почистить зубы. Можно выпить 2-3 таблетки активированного угля. Перчатки, бахилы и одежду, если на нее попала ртуть, нужно утилизировать.