Ртуть история открытия элемента. Ртуть: интересные факты. Применение ртути в современной промышленности

Минерал, природная металлическая ртуть. Переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Ртуть - один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент - бром). Иногда содержит примесь серебра и золота.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

СВОЙСТВА

Цвет оловянно-белый. Блеск сильный металлический. Температура кипения 357 °C. Единственный жидкий минерал при обычной температуре. Затвердевает, приобретая кристаллическое состояние при −38°С. Плотность 13,55. На огне легко испаряется с образованием ядовитых паров. В древности вдыхание этих паров было единственным доступным средством лечения сифилиса (по принципу: если больной не умрёт, то поправится. Является диамагнетиком.

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Ртуть - относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе - рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути - 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан - Айдаркен) Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат).

В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке - Западно-Палянское и Тамватнейское.

Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) или металлотермическим методом. Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути - тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

ПРИМЕНЕНИЕ

Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.
Парами ртути заполняют люминесцентные лампы, поскольку пары светятся в тлеющем разряде. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло люминесцентных ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
Ртуть и сплавы на её основе используются в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении.
Ртуть используется в датчиках положения.

Иодид ртути(I) используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения.
Фульминат ртути(II) («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
Бромид ртути(I) применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).
Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.
До середины 20 века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба).

Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.

Ртуть (англ. Mercury) — Hg

КЛАССИФИКАЦИЯ

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.

Добыча ртути во все времена не обходилась для человечества без потерь. Это опасный для здоровья металл, который приносит отравление всему организму. В промышленном производстве ртуть незаменима – это единственный жидкий металл.

Но интерес к нему был всегда, особенно у ремесленников в Средней Азии. Именно здесь появились первые ртутные рудники в 6-4 веках до нашей эры.

Где содержится ртуть?

Металл содержится в минерале, который называется киноварью - красным камнем, используемым с самых древних времён как натуральный и качественный краситель. Ртуть есть и в других минеральных образований (примерно 20 наименований), но в них этого редкого металла содержится мало.

Особенности месторождений ртути

В промышленном производстве ртуть незаменима, потому что является единственным жидким металлом. Другого такого вещества в текучем виде при стандартной температуре со свойствами, характерными металлам, в природе нет. Поэтому ценность его высокая и поисками месторождений киновари занимаются во всех странах. Из Древнего Китая и Индии в наши дни пришла вера в целебные свойства этого вещества. Там его считали кровью дракона и придавали священные качества получаемому из него серебристому металлу. Со временем его целебные свойства подтвердила наука. Во все века алхимики из соединения ртути и серы пытались получить золото, это значительно повышало ценность металла.

Материалы по теме:

Как добывают соль?

Как получают ртуть

Киноварь содержит более 85% сульфида ртути, другого такого богатого полезным ископаемым минерала геологи не знают. Минеральные конгломераты встречается в виде зернообразных или ромбообразных фрагментов в породах, залегающих на небольшой глубине. Ртутные тела содержатся в кварцитовых, доломитовых и сланцевых отложениях. Ртуть выделяют из руды с помощью нагревания, в этом случае она стекает из каменных образований небольшими каплями, которые собирают в специальные защищённые резервуары.

Разработка месторождений ртути

В практике горнодобывающих работ разработка ртутных тел проводится несколькими способами.

Ртуть — элемент побочной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 80. Обозначается символом Hg (лат. Hydrargyrum).

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.
Ртуть (англ. Mercury, франц. Mercure, нем. Quecksilber) входит в число семи металлов древности. Она была известна по крайней мере за 1500 лет до н.э., уже тогда ее умели получать из киновари. Ртуть употребляли в Египте, Индии, Месопотамии и Китае; она считалась важнейшим исходным веществом в операциях священного тайного искусства по изготовлению препаратов, продлевающих жизнь и именуемых пилюлями бессмертия. В IV - Ш вв. до н.э. о ртути как о жидком серебре (от греч. вода и серебро) упоминают Аристотель и Теофраст. Позднее Диоскорид описал получение ртути из киновари путем нагревания последней с углем. Ртуть считали основой металлов, близкой к золоту и поэтому называли меркурием (Mercurius), по имени ближайшей к солнцу (золоту) планеты Меркурий. С другой стороны, полагая, что ртуть представляет собой некое состояние серебра, древние люди именовали ее жидким серебром (откуда произошло лат. Hydrargirum). Подвижность ртути вызвала к жизни другое название - живое серебро (лат. Argentum vivum); немецкое слово Quecksilber происходит от нижнесаксонского Quick (живой) и Silber (серебро). Интересно, что болгарское обозначение ртути - живак - и азербайджанское - дживя - заимствованы, вероятно, от славян.

80 элемент таблицы Менделеева В эллинистическом Египте и у греков употреблялось название скифская вода, что позволяет думать о вывозе ртути в какой-то период времени из Скифии. В арабский период развития химии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой ртуть почиталась матерью металлов, а сера (сульфур) их отцом. Сохранилось множество тайных арабских названий ртути, что свидетельствует о ее значении в алхимических тайных операциях. Усилия арабских, а позднее и западноевропейских алхимиков сводились к так называемой фиксации ртути, т. е. к превращению ее в твердое вещество. По мнению алхимиков, получающееся при этом чистое серебро (философское) легко превращалось в золото. Легендарный Василий Валентин (XVI в.) основал теорию трех начал алхимиков (Tria principia) - ртути, серы и соли; эту теорию развил затем Парацельс. В подавляющем большинстве алхимических трактатов, излагающих способы трансмутации металлов, ртуть стоит на первом месте либо как исходный металл для любых операций, либо как основа философского камня (философская ртуть).

Ртуть / Hydrargyrum (Hg), 80

200,592(3) а. е. м. (г /моль )

4f 14 5d 10 6s 2

157 пм

149 пм

(+2e) 110 (+1e) 127 пм

2,00 (шкала Полинга)

Hg←Hg 2+ 0,854 В

1 006,0 (10,43) кДж /моль (эВ )

13,546 (20 °C) г/см³

234,32 K (-38.83 °C)

629,88 K (356,73 °C)

2,295 кДж/моль

58,5 кДж/моль

27,98 Дж/(K·моль)

14,8 см ³/моль

ромбоэдрическая

a hex =3,464 с hex =6,708 Å

100,00 K

(300 K) 8,3 Вт/(м·К)

Физические свойства ртути

Металлическая ртуть
Переливание ртути из сосуда в сосудРтуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. Температура плавления составляет 234,32 K (-38,83 °C), кипит при 629,88 K (356,73 °C). Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие и твёрдые сплавы — амальгамы. Стойкие к амальгамированию металлы: V, Fe, Mo, Cs, Nb, Ta, W.

Плотность ртути при нормальных условиях — 13 500 кг/м3

• Обозначение - Hg (Hydrargyrum);
• Период - VI;
• Группа - 12 (IIb);
• Атомная масса - 200,59;
• Атомный номер - 80;
• Радиус атома = 157 пм;
• Ковалентный радиус = 149 пм;
• Распределение электронов - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 ;
• t плавления = -38,86°C;
• t кипения = 356,6°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 1,9/1,5;
• Степень окисления: +2, +1;
• Плотность (н. у.) = 13,546 г/см 3 ;
• Молярный объем = 14,81 см 3 /моль.

Ртуть для очистки золота использовали еще древние греки и римляне. Чистую ртуть впервые в 1735 году выделил швед Георг Брандт, ее принадлежность к металлам была доказана М. В. Ломоносовым в 1759 году, когда российский ученый совместно с Брауном заморозил ртуть и установил ее металлические свойства.

Ртуть является единственным металлом, который находится в жидком состоянии при нормальных условиях.

Ртуть относится к группе редкоземельных металлов (содержание ртути в земной коре 7·10 -6 %), однако, несмотря на это, ртутные руды бывают достаточно концентрированными (до 2,5%) по причине слабого связывания этого металла с другими элементами. 99,98% всей природной ртути находится в рассеянной форме, и только 0,02% - в месторождениях. Современная наука знает порядка 30 ртутьсодержащих минералов, основным из которых является кноварь HgS.

Рис. Строение атома ртути .

Электронная конфигурация атома ртути - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5p 6 5d 10 6s 2 (см. Электронная структура атомов). Как и у цинка , предпоследний электронный слой атома ртути полностью заполнен, а на внешнем слое находится два s-электрона. Однако, в отличие от цинка, ртуть в соединениях может проявлять степень окисления не только +2, но и +1.

Ртуть является чрезвычайно токсичным веществом, может вызывать сильное отравление, поскольку, попадая внутрь организма человека вызывает агглютинацию эритроцитов и ингибирование ферментов, что объясняется реагированием ртути с сульфидными группами -SH, которые входят в состав различных белков, аминокислот и ферментов.

Физические свойства ртути:

• при н. у. жидкий металл серебристо-серого цвета;
• диамагнетик;
• со многими металлами образует сплавы, называемые амальгамой.

Химические свойства ртути:

• реагирует с простыми веществами: кислородом, серой, селеном, теллуром, галогенами: 2Hg + O 2 = 2HgO; Hg + S = HgS;
• не взаимодействует с N 2 , P 2 , Si 2 , C 2 ;
• реагирует при нагревании с "царской водкой", азотной, концентрированной серной кислотой, образуя нитрат ртути (II):
  Hg + 4HNO 3(кнц.) = Hg(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;
• без нагревания реагирует с азотной кислотой, образуя нитрат ртути (I): 6Hg + 8HNO 3(рзб.) = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O;
• не реагирует со щелочами, разбавленной серной и хлористоводородной кислотами.

Получение ртути:

• чистую ртуть получают электрохимическим рафинированием;
• промышленным способом ртуть получают обжигом руды HgS при высокой температуре (700°C): HgS + O 2 = Hg + SO 2 .

Применение ртути:

• в барометрах, манометрах, термометрах, вакуумных насосах и проч.;
• в ртутных лампах, выпрямителях, переключателях;
• для амальгамации серебра и золота в металлургических процессах;
• в качестве жидкого катода при производстве едких щелочей;
• как катализатор в реакциях синтеза уксусной кислоты;
• как компонент краски морских судов;
• в качестве протравителя семян и гербицида в сельском хозяйстве.