Ртуть

Иное название этого понятия — «Mercury»; см. также другие значения.

Ртуть (Hg, от лат. Hydrargyrum) — элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка, 12-й группе (по устаревшей классификации — побочной подгруппе II группы). Простое вещество ртуть — переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты, контаминант. Ртуть — один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент — бром).

Ртуть
← Золото | Таллий →
80 Cd ↑ Hg ↓ Cn 80Hg
Внешний вид простого вещества
Тяжёлый жидкий металл серебристо-белого цвета
Жидкая ртуть в ампуле
Свойства атома
Название, символ, номер	Ртуть / Hydrargyrum (Hg), 80
Атомная масса (молярная масса)	200,592(3) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Xe] 4f14 5d10 6s2
Радиус атома	157 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	149 пм
Радиус иона	(+2e) 110 (+1e) 127 пм
Электроотрицательность	2,00 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Hg ← Hg2+ 0,854 В
Степени окисления	+2, +1
Энергия ионизации (первый электрон)	1 006,0 (10,43) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	13,546 (20 °C) г/см³
Температура плавления	234,32 K (−38,83 °C)
Температура кипения	629,88 K (356,73 °C)
Уд. теплота плавления	2,295 кДж/моль
Уд. теплота испарения	58,5 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	27,98 Дж/(K·моль)
Молярный объём	14,81 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	ромбоэдрическая
Параметры решётки	ahex = 3,464; сhex = 6,708 Å
Отношение c/a	1,94
Температура Дебая	100,00 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 8,3 Вт/(м·К)
Номер CAS	7439-97-6
Эмиссионный спектр

80	Ртуть
Hg 200,592
4f145d106s2

ИсторияПравить

 

Астрономический символ планеты Меркурий

Ртуть — один из се­ми ме­тал­лов, из­вест­ных с древ­ней­ших времён. Нередко её находили в самородном виде (жидкие капли на горных породах), но чаще получали обжигом её основного минерала — киновари. Киноварная краска применялась на территории современной Турции с 8 тыс. лет до н. э., киноварные месторождения юго-восточных провинций современного Китая разрабатывались с 4 тыс. лет до н. э. В древнем Египте киноварь и металлическую ртуть использовали с 3-го тысячелетия до н. э., в древней Индии — с 1—2 тысячелетий до н. э. В Египте был найден сосуд с ртутью, датированный XV−XVI веками до н. э. В Египте, Месопотамии и Китае был известен способ получения ртути из киновари при помощи меди и уксуса. В VII веке до н. э. ассирийские ремесленники применяли ртуть для золочения металлических поверхностей (амальгамирование). Aмальгамирование было известно древним грекам и римлянам, они знали и о токсичности самой ртути и её соединений, в частности сулемы. Ртуть и киноварь упоминаются в «Естественной истории» Плиния Старшего.

В надписях во дворце древнеперсидских царей Ахеменидов (VI—IV века до н. э.) в Сузах упоминается, что ртутную киноварь доставляли сюда с Зеравшанских гор и использовали в качестве краски.

На протяжении многих столетий в Европе основным и единственным месторождением ртути был Альмаден в Испании. В Новое время с ним стала конкурировать Идрия во владениях Габсбургов (современная Словения). Там же появилась первая лечебница для поражённых отравлением парами ртути рудокопов.

С XV века ртуть применяется в качестве лекарственного средства, в 1530 году её медицинское применение описал Парацельс. С XVI века ртуть применялась в Мексике для извлечения серебра из руды, а извлечение золота ртутью известно издревле.

Составной частью всех металлов ртуть стал считать арабский алхимик Джабир (Гебер) в IX веке. Алхимики вслед полагали, что если жидкой ртути возвратить твёрдость при помощи серы или мышьяка, то получится золото. Выделение ртути в чистом виде было описано шведским химиком Георгом Брандтом в 1735 году. Для представления элемента как у алхимиков, так и в настоящее время используется символ планеты Меркурий: название планеты алхимиками широко использовалось метонимией ртути (иногда как двойной меркурий). Твёрдая ртуть впервые была получена российскими учеными Ломоносовым и Брауном, которые 24 декабря 1759 года благодаря державшимся две недели сорокаградусным морозам смогли заморозить ртуть и установить её металлические свойства в твёрдом состоянии: ковкость, электропроводность и др.; было показано, что ртуть и в жидком, и в твёрдом состоянии проводит электрический ток.

Происхождение названияПравить

Русское название ртути происходит от праслав. *rьtǫtь, связанного с лит. rìsti «катиться».

В 350 году Аристотель назвал ртуть «жидким серебром» (хютос аргюрон), в I веке н. э. Диоскорид называет её «серебряной водой» (хюдраргюрон). Латинское название hydrargyrum впервые встречается у Плиния, и химический знак Hg происходит от него.

Из-за легкоподвижности капелек ртути на гладкой поверхности алхимики называли её меркурием в честь греко-римского бога Гермеса (Меркурия) — быстро перемещающегося вестника богов.

Нахождение в природеПравить

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. Основная форма нахождения ртути в природе — рассеянная, и только 0,02 % её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути — 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

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

Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого оруденения не только ртутных, но и различных сульфидных месторождений, поэтому ореолы ртути обычно выявляются над всеми скрытыми сульфидными залежами и вдоль дорудных разрывных нарушений. Эта особенность, а также незначительное содержание ртути в породах, объясняются высокой упругостью паров ртути, возрастающей с увеличением температуры и определяющей высокую миграцию этого элемента в газовой фазе.

В обычных условиях киноварь и металлическая ртуть не растворимы в воде, но в присутствии некоторых веществ (Fe₂(SO₄)₃, озон, пероксид водорода) растворимость в воде этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах щелочных металлов с образованием, например, комплекса HgS•nNa₂S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроксидами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями.

В природе известно около 20 минералов ртути, но главное промышленное значение имеет киноварь HgS (86,2 % Hg). В редких случаях предметом добычи является самородная ртуть, метациннабарит HgS и блёклая руда — шватцит (до 17 % Hg). На единственном месторождении Гуитцуко (Мексика) главным рудным минералом является ливингстонит HgSb₄S₇. В зоне окисления ртутных месторождений образуются вторичные минералы ртути. К ним относятся, прежде всего, самородная ртуть, реже метациннабарит, отличающиеся от таких же первичных минералов большей чистотой состава. Относительно распространена каломель Hg₂Cl₂. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения — терлингуаит Hg₂ClO, эглестонит Hg₆Cl₄O (по другим данным Hg₆OCl₃(OH), Hg₆HCl₃O₂).

Месторождения и добычаПравить

 

Словенский город Идрия — крупнейший в Европе центр добычи ртути с XV века

Ртуть считается редким металлом. Среднее содержание в земной коре — 0,08 миллионной доли, но в рудных месторождениях ртуть уже сконцентрирована в десятки тысяч раз: наибольшее содержание доходит до 2,5 %, 0,1 % руды считаются бедными. Часто ртутные месторождения связаны с вулканической активностью.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден), которое наряду с рудниками Словении (Идрия), Италии, США и Мексике было закрыто из-за выработки или падения цен на ртуть. Цены на ртуть были весьма волатильны, в 2006 году они составляли $650 за стандартную в индустрии упаковку 76 фунтов (34 кг). В 2012 году ЮНЕСКО объявило промышленную инфраструктуру Альмадена и Идрии памятником Всемирного наследия человечества.

Китай является крупнейшим в мире производителем ртути, на долю него в 2012 году приходилось более 72 % мирового объёма производства. Другими крупнейшими производителями ртути являются Кыргызстан, Чили, Россия и Перу. Наибольшими запасами ртути располагает Мексика.

В Российской Империи добыча киновари в незначительных количествах начата в 1759 году на Ильдикайском месторождении в Забайкалье. В небольших количествах россыпная киноварь добывалась в Приамурье. В XIX веке разрабатывались месторождения Бирксуйского рудного поля (Южная Фергана) и Хпека (Южный Дагестан). В 1887 году вступило в строй Никитовское ртутное месторождение (в Украине), где до 1908 года годовое производство варьировалось в пределах 47,3-615,9 тонн, существенная часть ртути шла на экспорт. К XXI веку добыча руды и производство первичной ртути на Никитовском месторождении прекратились.

К XXI веку в России, согласно Государственному балансу запасов полезных ископаемых, есть 24 месторождения ртутных руд низкого качества, в большинстве своём киноварных с запасами не более 2 тыс. тонн ртути. Четыре сравнительно крупных месторождения — Тамватнейское (14 тыс. т), Западнопалянское (10,1 тыс. т), Чаган- Узунское (14 тыс. т), «Звездочка» (3 тыс. т).

В бывшем СССР наибольшее производство ртути — в Киргизии (Хайдаркан — Айдаркен), с десятикратным отставанием за ней следует Таджикистан. Незначительные количества ртути получают попутно с цинком в Казахстане.

В окружающей средеПравить

 

Содержание ртути в ледниках(?) за 270 лет

До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на 1 кубический дециметр льда. Природные источники, такие как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. Причиной появления остальной половины является деятельность человека. В ней основную долю составляют выбросы в результате сгорания угля (главным образом в тепловых электростанциях) — 65 %, добыча золота — 11 %, выплавка цветных металлов — 6,8 %, производство цемента — 6,4 %, утилизация мусора — 3 %, производство соды — 3 %, чугуна и стали — 1,4 %, ртути (в основном для батареек) — 1,1 %, остальное — 2 %.

Одно из тяжелейших загрязнений ртутью в истории случилось в японском городе Минамата в 1950-е годы, что привело к более чем трём тысячам жертв, которые либо умерли, либо сильно пострадали от болезни Минамата.

ИзотопыПравить

Основная статья: Изотопы ртути

Природная ртуть состоит из смеси 7 стабильных изотопов: ¹⁹⁶Hg (распространённость 0,155 %), ¹⁹⁸Hg (10,04 %), ¹⁹⁹Hg (16,94 %), ²⁰⁰Hg (23,14 %), ²⁰¹Hg (13,17 %), ²⁰²Hg (29,74 %), ²⁰⁴Hg (6,82 %). Искусственным путём получены радиоактивные изотопы ртути с массовыми числами 171—210. Из них наиболее устойчива ртуть-194 (период полураспада 444 года).

Прочие радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее года.

ПолучениеПравить

Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути(II)) на воздухе:

$\text{HgS}+{\text{O}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{Hg}+{\text{SO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {HgS + O2 -> Hg + SO2 ^}}$ 

металлотермическим методом:

$\text{HgS}+\text{Fe}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{FeS}+\text{Hg}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {HgS + Fe -> FeS + Hg ^}}$ 

или обжигом киновари с известью:

$4\text{HgS}+\text{CaO}⟶<!--\; ⟶\; -->4\text{Hg}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+3\text{CaS}+{\text{CaSO}}_4^{}$${\ce {4HgS + CaO -> 4Hg ^ + 3CaS + CaSO4}}$ 

Метод основан на неустойчивости оксида ртути (II), который при нагревании разлагается. Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

Полученная ртуть очень загрязнена. Сначала её фильтрованием через отверстие избавляют от механических примесей, затем мелкими каплями пропускают сквозь колонку, заполненную азотной кислотой, высушивают концентрированной серной кислотой и перегоняют в вакууме.

Физические свойстваПравить

 

Металлическая ртуть

 

Переливание ртути из сосуда в сосуд

Электронная оболочка атома ртути обладает заполненными электронными подуровнями, последние из которых — 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s². Главное отличие ртути от двух других металлов с аналогичной структурой электронного облака, цинка (3d 4s) и кадмия (4d 5s) — заполненность f-подуровня, находящегося по энергии ниже 6s-подуровня. Орбитали f-электронов имеют сложную форму и большой размер, они плохо экранируют заряд ядра. Поэтому удерживающие силы, действующие на 6s-электроны, относительно велики, и 6s-подуровень намного более стабилен, чем у любых других металлов. Этим обусловлены уникальные физические и химические свойства ртути. Так, ртуть — 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), критическая точка — 1750 K (1477 °C), 152 МПа (1500 атм). Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие и твёрдые сплавы — амальгамы. Стойкие к амальгамированию металлы: V, Fe, Mo, Cs, Nb, Ta, W, Co.

Плотность ртути при нормальных условиях — 13 596 кг/м³.

Плотность ртути при различных температурах

t, °С	ρ, г/см3 (103 кг/м3)	t, °С	ρ, г/см3 (103 кг/м3)
0	13,5950	50	13,4725
5	13,5827	55	13,4601
10	13,5704	60	13,4480
15	13,5580	65	13,4358
20	13,5457	70	13,4237
25	13,5335	75	13,4116
30	13,5212	80	13,3995
35	13,5090	90	13,3753
40	13,4967	100	13,3514
45	13,4845	300	12,875

Давление насыщенного пара ртути до температуры кипения

t, °C	P, мм рт. ст.	t, °C	P, мм рт. ст.	t, °C	P, мм рт. ст.	t, °C	P, мм рт. ст.
−89	10−10	−42	10−6	46	10−2	254	100
−79	10−9	−25	10−5	82	10−1	357	760
−68	10−8	−6	10−4	125	1,0
−55	10−7	17	10−3	202	10

Почти все соединения ртути, кроме киновари, в большей или меньшей степени летучи.

Растиранием с жиром получают серую ртутную мазь, длительным встряхиванием — очень мелкие капельки, похожие на чёрный порошок.

Химические свойстваПравить

Характерные степени окисленияПравить

Степень окисления	Оксид	Гидроксид	Характер	Примечания
+1	Hg2O	⟨Hg2(OH)2⟩	Слабоосновный	Склонность к диспропорционированию. Гидроксид не получен, существуют только соответствующие соли.
+2	HgO	⟨Hg(OH)2⟩	Очень слабое основание, иногда — амфотерный	Гидроксид существует только в очень разбавленных (<10−4 моль/л) растворах.

 

Диаграмма Пурбе системы Hg — HgO

Для ртути характерны две степени окисления: +1 и +2. В степени окисления +1 ртуть представляет собой двухъядерный катион Hg₂²⁺ с ковалентной связью металл — металл. Ртуть — один из немногих металлов, способных формировать такие катионы, и у ртути они — самые устойчивые.

В степени окисления +1 ртуть склонна к диспропорционированию. При нагревании, подщелачивании среды общая электронная пара остаётся у одного атома — происходит диспропорционирование:

${\text{Hg}}_2^{2+}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{Hg}+{\text{Hg}}^{2+}$${\ce {Hg2^{2+}-> Hg + Hg^{2+}}}$ 

подщелачивании:

${\text{Hg}}_2^{2+}+2{\text{OH}}^{-<!--\; -\; -->}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{Hg}+\text{HgO}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {Hg2^{2+}{}+ 2 OH^- -> Hg + HgO + H2O}}$ 

добавлении лигандов, стабилизирующих степень окисления ртути +2.

Из-за диспропорционирования и гидролиза гидроксид ртути (I) получить не удаётся.

На холоде ртуть +2 и металлическая ртуть, наоборот, конпропорционируют. Поэтому, в частности, при реакции нитрата ртути (II) со ртутью получается нитрат ртути (I):

$\text{Hg}+\text{Hg}{({\text{NO}}_3^{})}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{Hg}}_2^{}{({\text{NO}}_3^{})}_2^{}$${\ce {Hg + Hg(NO3)2 -> Hg2(NO3)2}}$ 

В степени окисления +2 ртуть образует катионы Hg²⁺, которые очень легко гидролизуются. При этом гидроксид ртути Hg(OH)₂ существует только в очень разбавленных (<10⁻⁴ моль/л) растворах. В более концентрированных растворах он дегидратируется:

${\text{Hg}}^{2+}+2{\text{OH}}^{-<!--\; -\; -->}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{HgO}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {Hg^{2+}{}+ 2 OH^- -> HgO + H2O}}$ 

В очень концентрированной щёлочи оксид ртути частично растворяется с образованием гидроксокомплекса:

$\text{HgO}+{\text{OH}}^{-<!--\; -\; -->}+{\text{H}}_2^{}\text{O}⟶<!--\; ⟶\; -->{[\text{Hg}{(\text{OH})}_3^{}]}^{-<!--\; -\; -->}$${\ce {HgO + OH^- + H2O -> [Hg(OH)3]^-}}$ 

Ртуть в степени окисления +2 образует уникально прочные комплексы со многими лигандами, причём как жёсткими, так и мягкими по теории ЖМКО. С иодом (−1), серой (−2) и углеродом она образует очень прочные ковалентные связи. По устойчивости связей металл — углерод ртути нет равных среди других металлов, поэтому получено огромное количество ртутьорганических соединений.

Из элементов группы 12 именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой электронной оболочки 6d¹⁰, что приводит к возможности существования соединений ртути(IV), но они крайне малоустойчивы, поэтому эту степень окисления скорее можно отнести к курьёзной, чем к характерной. В частности, сообщалось, что при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4 К получен HgF₄. Однако более новые исследования не подтвердили его существование.

Свойства металлической ртутиПравить

Ртуть — малоактивный металл. В сухом воздухе не изменяется.

Отношение к простым веществамПравить

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом[31]:

$2\text{Hg}+{\text{O}}_2^{}\stackrel{300{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\text{C}}{\to }2\text{HgO}$${\ce {2Hg{}+O2->[300~^{\circ }{\text{C}}]2HgO}}$ 

При этом образуется оксид ртути(II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ:

$2\text{HgO}\stackrel{>340{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\text{C}}{\to }2\text{Hg}+{\text{O}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\ce {2HgO->[>340~^{\circ }{\text{C}}]2Hg{}+O2\uparrow }}$ 

Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.

При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути(II):

$\text{Hg}+\text{S}\stackrel{t{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\text{C}}{\to }\text{HgS}$${\ce {Hg{}+S->[t~^{\circ }{\text{C}}]HgS}}$ 

Эта реакция идёт и при комнатной температуре при длительном соприкосновении или растирании веществ в ступке.

С хлором реагирует при комнатной температуре достаточно энергично:

$\text{Hg}+{\text{Cl}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{HgCl}}_2^{}$${\ce {Hg{}+ Cl2 -> HgCl2}}$ 

Ртуть также реагирует с другими галогенами (причём на холоде — медленно).

С одноатомным водородом при температуре жидкого азота образуется соединение $\text{Hg}+\text{H}\stackrel{-<!--\; -\; -->{190}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\text{C}}{\to }\text{HgH}$${\ce {Hg{}+H->[-190^{\circ }{\text{C}}]HgH}}$ , разлагающееся выше −100°C.

В электрохимическом ряду ртуть стоит близ благородных металлов и вытесняет их из растворов солей. Сама ртуть вытесняется даже медью.

Отношение к кислотамПравить

Ртуть не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами (например, разбавленной серной или соляной), но растворяется в царской водке:

$3\text{Hg}+2{\text{HNO}}_3^{}+12\text{HCl}⟶<!--\; ⟶\; -->3{\text{H}}_2^{}[{\text{HgCl}}_4^{}]+2\text{NO}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+4{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {3 Hg + 2 HNO3 + 12 HCl -> 3 H2[HgCl4] + 2 NO ^ + 4 H2O}}$ 

$3\text{Hg}+2{\text{HNO}}_3^{}+6\text{HCl}\stackrel{50-<!--\; -\; -->70{}^{\circ <!--\; \circ \; -->}\text{C}}{\to }3{\text{HgCl}}_2^{}+2\text{NO}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+4{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {3Hg{}+2HNO3{}+6HCl->[50{-}70~^{\circ }{\text{C}}]3HgCl2{}+2NO\uparrow +4H2O}}$ 

При растворении в разбавленной азотной кислоте на холоде образуется нитрат диртути Hg₂(NO₃)₂ и смесь окислов азота:

$6\text{Hg}+8{\text{HNO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->3{\text{Hg}}_2^{}{({\text{NO}}_3^{})}_2^{}+2\text{NO}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+4{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {6 Hg + 8 HNO3 -> 3 Hg2(NO3)2 + 2 NO ^ + 4 H2O}}$ 

в при растворении в горячей и концентрированной азотной кислоте образуется нитрат ртути (II):

$\text{Hg}+4{\text{HNO}}_3^{}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{Hg}{({\text{NO}}_3^{})}_2^{}+2{\text{NO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+2{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {Hg + 4 HNO3 -> Hg(NO3)2 + 2 NO2 ^ + 2 H2O}}$ 

На холоду ртуть под слоем серной кислоты хранится месяцами, взаимодействует с нею только при нагревании, с образованием сульфата ртути (II):

$\text{Hg}+2{\text{H}}_2^{}{\text{SO}}_4^{}⟶<!--\; ⟶\; -->{\text{HgSO}}_4^{}+{\text{SO}}_2^{}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->+2{\text{H}}_2^{}\text{O}$${\ce {Hg + 2 H2SO4 -> HgSO4 + SO2 ^ + 2 H2O}}$ 

При растворении ртути в концентрированной хлорной кислоте образуется растворимый перхлорат.

Отношение к щелочамПравить

Со щелочами ртуть не взаимодействует.

Окисление ртутиПравить

Ртуть можно окислить также щелочным раствором перманганата калия:

$\text{Hg}+2{\text{KMnO}}_4^{}+3\text{KOH}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{K}[\text{Hg}{(\text{OH})}_3^{}]+2{\text{K}}_2^{}{\text{MnO}}_4^{}$${\ce {Hg + 2 KMnO4 + 3 KOH -> K[Hg(OH)3] + 2 K2MnO4}}$ 

и различными хлорсодержащими отбеливателями. Эти реакции используют для удаления металлической ртути.

АмальгамыПравить

Амальгамы (от греч. «малагма» — мягкое тело, по-русски сортучки, сортутки) — растворы металлов в ртути. На кривых плавкости систем металл-ртуть находят определённые химические соединения. Например, в амальгамах калия найдено 5: $\text{KHg},{\text{KHg}}_2^{},{\text{K}}_3^{}{\text{Hg}}_9^{},{\text{K}}_2^{}{\text{Hg}}_9^{},{\text{KHg}}_9^{}$${\ce {KHg, KHg2, K3Hg9, K2Hg9, KHg9}}$ , в амальгамах натрия — 6: ${\text{NaHg}}_4^{},{\text{NaHg}}_2^{},\text{NaHg},{\text{Na}}_3^{}{\text{Hg}}_2^{},{\text{Na}}_5^{}{\text{Hg}}_2^{},{\text{Na}}_3^{}\text{Hg}$${\ce {NaHg4, NaHg2, NaHg, Na3Hg2, Na5Hg2, Na3Hg}}$ . Нагревание амальгам натрия и калия оставляет пирофорные кристаллы ${\text{Na}}_3^{}\text{Hg},{\text{K}}_2^{}\text{Hg}$${\ce {Na3Hg, K2Hg}}$  соответственно. Водой амальгамы натрия и калия разлагаются медленно.

В ртути легко растворяются золото, серебро и медь, что является основанием одного из методов добычи серебра и золота. Также амальгама золота при нагревании испаряет ртуть, оставляя огневую позолоту. Амальгама олова использовалась для изготовления зеркал.

В целом растворимость металлов в ртути при движении вниз по группам периодической системы возрастает. Весьма малорастворимы в ртути железо и никель (0,0007 и 0,00014).

Применение ртути и её соединенийПравить

В медицинеПравить

В связи с высокой токсичностью ртуть почти полностью вытеснена из медицинских препаратов. Её соединения (в частности, мертиолят) иногда используются в малых количествах как консервант для вакцин. Сама ртуть сохраняется в ртутных медицинских термометрах (один медицинский термометр содержит до 2 г ртути).

Однако вплоть до 1960-х годов соединения ртути использовались в медицине очень активно:

• хлорид ртути (I) (каломель) — слабительное;
• меркузал и промеран — ртутные диуретики;
• хлорид ртути (II), цианид ртути (II), амидохлорид ртути и жёлтый оксид ртути(II) — антисептики (в том числе в составе мазей);
• ртутная мазь — взвесь металлической ртути в мазевой основе, широко использовалась до появления препаратов висмута и антибиотиков при лечении сифилиса и для дезинсекции при вшивости.

При завороте кишок больному вливали в желудок стакан ртути. По мнению древних врачевателей, предлагавших такой метод лечения, ртуть благодаря своей тяжести и подвижности должна была пройти по кишечнику и под своим весом расправить его перекрутившиеся части.

 

Планета Меркурий (проявление ртути) в виде врача с лекарством. Миниатюра XV века

Препараты ртути применяли с XVI века (в СССР — вплоть до 1963 года, в США — до конца 1970-х годов) для лечения сифилиса. Это было обусловлено тем, что бледная трепонема, вызывающая сифилис, обладает высокой чувствительностью к органическим и неорганическим соединениям, блокирующим сульфгидрильные группы тиоловых ферментов — соединениям ртути, мышьяка, висмута и иода. Однако такое лечение было недостаточно эффективно и весьма токсично для организма больного, приводя к полному выпадению волос и высокому риску развития серьёзных осложнений; причём возможности повышения дозы препаратов ртути или мышьяка при недостаточной противосифилитической активности стандартных доз ограничивались именно токсичностью для организма больного. Также применялись методики общей меркуризации организма, при которой больной помещался в нагревающуюся ёмкость, куда подавались пары ртути. Данная методика, хотя и была относительно эффективна, несла риск смертельного отравления ртутью, что привело к вытеснению её из клинической практики.

Амальгаму серебра применяют в стоматологии в качестве материала зубных пломб. Но после появления светоотверждаемых материалов это применение стало редким.

Радиоактивный изотоп ртуть-203 (T_1/2 = 53 с) используется в радиофармакологии.

В техникеПравить

• Ртуть используется как рабочее тело в ртутных термометрах (особенно высокоточных), так как (а) обладает довольно широким диапазоном, в котором находится в жидком состоянии, (б) её коэффициент термического расширения почти не зависит от температуры и (в) обладает сравнительно малой теплоёмкостью. Сплав ртути с таллием используется для низкотемпературных термометров.
• Парами ртути заполняют люминесцентные лампы тлеющего и дугового разряда. В спектре испускания паров ртути много ультрафиолетового света, и, чтобы преобразовать его в видимый, стекло ламп изнутри покрывают люминофором. Без люминофора ртутные лампы являются источником жёсткого ультрафиолета (254 нм), в каковом качестве и используются для обеззараживания помещений. Такие лампы делают из кварцевого стекла, пропускающего ультрафиолет, поэтому они называются кварцевыми.
• Ртутные электрические вентили применяются в мощных выпрямительных устройствах, электроприводах, электросварочных аппаратах, тяговых и выпрямительных подстанциях и т. п. со средней силой тока в сотни ампер и выпрямленным напряжением до 5 кВ.
• Ртуть и сплавы на её основе использовались в герметичных выключателях, включающихся при определённом положении (.
• Ртуть используется в датчиках положения.
• В некоторых химических источниках тока (например, ртутно-цинковых), в эталонных источниках напряжения (нормальный элемент Вестона).
• Ртуть также иногда применяется в качестве рабочего тела в тяжелонагруженных гидродинамических подшипниках.
• Ртуть ранее входила в состав некоторых биоцидных красок для предотвращения обрастания корпуса судов в морской воде. Сейчас запрещается использовать такого типа покрытия.
• 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 XX века ртуть широко применялась в барометрах, манометрах и сфигмоманометрах (отсюда традиция измерять давление в миллиметрах ртутного столба). Сейчас чаще применяют анероиды, но ртуть остаётся незаменимой в барометрах и манометрах особо высокой точности (например, на метеорологических станциях).
• Низкое давление насыщенного пара определяет использование ртути в качестве вакуумного материала. Так, ртутные вакуумные насосы были основными источниками вакуума в XIX и начале XX веков.
• Ранее ртуть использовали для золочения поверхностей методом амальгамирования, однако в настоящее время от этого метода отказались из-за токсичности ртути.
• Соединения ртути использовались в шляпном производстве для выделки фетра.

В металлургииПравить

• Металлическая ртуть применяется для получения целого ряда важнейших сплавов^{[каких?]}.
• Ранее различные амальгамы металлов, особенно золота и серебра, широко использовались в ювелирном деле, в производстве зеркал.
• Металлическая ртуть служит катодом для электролитического получения ряда активных металлов, хлора и щелочей. Сейчас вместо ртутных катодов часто используют электролиз с диафрагмой, но доля едкого натра и хлора, получаемых электролизом с ртутным катодом, и ныне составляет около трети.
• Ртуть используется для переработки вторичного алюминия (см. амальгамация).
• Ртуть хорошо смачивает золото, поэтому ей обрабатывают золотоносные глины для выделения из них этого металла. Эта технология распространена, в частности, в Амазонии.

В химической промышленностиПравить

• Соли ртути использовали в качестве катализатора промышленного получения ацетальдегида из ацетилена (реакция Кучерова), однако в настоящее время ацетальдегид получают прямым каталитическим окислением этана или этена.
• Реактив Несслера используется для количественного определения аммиака.
• При производстве хлора и едких щелочей путем электролиза иногда применяется жидкий ртутный катод.

В сельском хозяйствеПравить

Высокотоксичные соединения ртути — каломель, сулему, мертиолят и другие — используют для протравливания семенного зерна и в качестве пестицидов.

Токсикология ртутиПравить

Основная статья: Отравление ртутью

Ртуть и многие её соединения ядовиты. Воздействие ртути — даже в небольших количествах — может вызывать серьёзные проблемы со здоровьем и представляет угрозу для внутриутробного развития плода и развития ребёнка на ранних стадиях жизни. Ртуть может оказывать токсическое воздействие на нервную, пищеварительную и иммунную системы, а также на лёгкие, почки, кожу и глаза. ВОЗ рассматривает ртуть в качестве одного из десяти основных химических веществ или групп химических веществ, представляющих значительную проблему для общественного здравоохранения.

Наиболее ядовиты пары́ и растворимые соединения ртути. Сама металлическая ртуть менее опасна, однако она постепенно испаряется даже при комнатной температуре. Пары могут вызвать тяжёлое отравление, для чего достаточно, например, ртути из одного разбитого медицинского термометра. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, киноварь, цианид ртути) поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании — дыхательные пути (а проникновение ртути в организм чаще происходит именно при вдыхании её паров, не имеющих запаха). По классу опасности ртуть относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимой в воде и токсичной метилртути, накапливающейся в рыбе. Ртуть — типичный представитель кумулятивных ядов.

Органические соединения ртути (диметилртуть и др.) в целом намного токсичнее, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.

В норме общее количество ртути в организме человека массой 70 кг составляет около 6 мг. В большинстве тканей организма её относительное содержание 0,2—0,7 мг/кг, в костях 0,5 мг/кг, в крови 0,008 мг/кг.

Гигиеническое нормирование концентраций ртутиПравить

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами

Среда	место	продолжительность воздействия	концентрация	единицы
Воздух	в населённых пунктах и в жилых помещениях	среднесуточная	0,0003	мг/м3
воздуха в рабочей зоне	макс. разовая	0,01
среднесменная	0,005
Вода	сточная, для неорганических соединений в пересчёте на Hg (II)	0,005	мг/л
хозяйственно-питьевого и культурного водопользования	0,0005
рыбохозяйственных водоёмов	0,00001
морских водоёмов	0,0001

ДемеркуризацияПравить

Основная статья: Демеркуризация

Демеркуризацией называется очистка помещений и предметов от загрязнений металлической ртутью и источников ртутных паров. В быту самой частой ситуацией для демеркуризации является ртуть, вылившаяся из разбитого ртутного термометра, что не представляет серьёзной опасности, но требует аккуратности и соблюдения правил безопасности. Необходимо связаться с экстренными службами и выяснить, что делать. Необходимо проветривать помещение. Выбрасывать ртуть в бытовой мусор или сливать в канализацию нельзя. Также нельзя использовать пылесос для сбора ртути — он разобьёт ртуть на мельчайшие капли и ускорит её испарение, таким образом концентрация паров ртути повысится вплоть до опасного уровня.

Запрет использования содержащей ртуть продукцииПравить

Основная статья: Минаматская конвенция о ртути

С 2020 года международная конвенция, названная в память массового отравления ртутью и подписанная многими странами, запрещает производство, экспорт и импорт нескольких различных видов ртутьсодержащих продуктов, применяемых в быту, в том числе электрических батарей, электрических выключателей и реле, некоторых видов компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), люминесцентных ламп с холодным катодом или с внешним электродом, ртутных термометров и приборов измерения давления. Конвенция вводит регулирование использования ртути и ограничивает ряд промышленных процессов и отраслей, в том числе горнодобывающую (особенно непромышленную добычу золота), производство цемента.

См. такжеПравить

• Красная ртуть
• Болезнь Минамата
• Отравления ртутью
• Ртутная лампа
• Бром

ЛитератураПравить

• Ртуть // Пустырник — Румчерод [Электронный ресурс]. — 2015. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 28). — ISBN 978-5-85270-365-1.
• Ртутные руды // Горная энциклопедия: [в 5 томах] / гл. ред. Е. А. Козловский. — М.: «Советская энциклопедия», 1989. — Т. 4. Ортин — Социосфера. — С. 409—410. — 623 с. — 55 700 экз. — ISBN 5-85270-007-X.
• Ртуть // Горная энциклопедия: [в 5 томах] / гл. ред. Е. А. Козловский. — М.: «Советская энциклопедия», 1989. — Т. 4. Ортин — Социосфера. — С. 410—412. — 623 с. — 55 700 экз. — ISBN 5-85270-007-X.
• Ртуть // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4: Полимерные — Трипсин. — С. 278—280. — 639 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.
• Венецкий, С. И. Серебряная вода // Рассказы о металлах. — М. : Металлургия, 1979. — С. 208—209. — 240 с. — 60 000 экз.
• Таблицы физических величин / под ред. акад. И. К. Кикоина. — М.: Атомиздат, 1976. — 1005 с.

СсылкиПравить

• Ртуть в Популярной библиотеке химических элементов
• Месторождения ртути в открытой Геоэнциклопедии.