Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


РТУТЬ

РТУТЬ (Hydrargyrum), Hg, хим. элемент II гр. периодич. системы, ат.н. 80, ат.м. 200,59. Природная ртуть состоит из семи стабильных изотопов: 196Hg (0,146%), 198Hg (10,02%), 199Hg (16,84%), 200Hg (23,13%), 201Hg (13,22%), 202Hg (29,80%), 204Hg (6,85%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 38·10-27м2. Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 5s25p65d106s2; степень окисления + 1 и + 2; энергии ионизации Hg0:Hg+:Hg2+:Hg3+ соотв. 10,4376, 18,756 и 34,2 эВ; сродство к. электрону —0,19 эВ; работа выхода электрона 4,52 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,9; атомный радиус 0,155 нм, ковалентный радиус 0,149 нм, ионный радиус (в скобках указано координац. число) Hg+ 0,111 нм (3), 0,133 нм (6), Hg2+ 0,083 нм (2), 0,110 нм (4), 0,116 нм (6), 0,128нм (8).

Содержание R в земной коре 7,0·10-6% по массе, в морской воде (1,03 мг/м3, в атмосфере 2·10-3мг/м3. Ртуть относят к рассеянным элементам (в конц. виде в месторождениях находится только 0,02% всей ртути); в природе встречается в своб. состоянии. Образует более 30 минералов. Осн. рудный минерал - киноварь HgS. Минералы ртути в виде изоморфных примесей встречаются в кварце, халцедоне, карбонатах, слюдах, свинцово-цинковых рудах. В обменных процессах гидросферы, литосферы, атмосферы участвует большое кол-во ртути.

Запасы ртути (без СНГ) -500 тыс. т, в т.ч. в Испании-250, Италии-100, США-50, Канаде-15, Мексике-15, Турции-9, Алжире-8; значит. ресурсами обладают Япония, Боливия, Перу, КНР, Словакия. Содержание ртути в рудах от 0,05 до 6-7%.

Свойства. Ртуть-серебристо-белый металл, в парах бесцв.; единств. из металлов-жидкий при комнатной т-ре; т.пл. - 38,87 °С, т. кип. 356,58 °С; плотн. (г/см3): 13,5951 (0°С), 13,5457 (20°С), 13,5336 (25°С), 13,4118 (75°С), 13,3515 (100 °С);4056-38.jpg27,98 ДжДмоль·К);4056-39.jpg2,295 кДж/моль, 4056-40.jpg 61,88 кДж/моль; 4056-41.jpg 75,90 ДжДмоль- К); tкрит 1677 °С, pкрит 74,2 МПа, dкрит 3,56 г/см3; ур-ние температурной зависимости давления пара: lgp (мм рт.ст.) =-53,700 x x 0,05223/T+ 7,752 (273-1573 К); теплопроводность [Вт/(см·К)]: 0,0782 (273,2 К), 0,0830 (298,2 К), 0,0947 (373,2 К); сжимаемость 39,5·10-6 МПа-1; температурный коэф. объемного расширения 18,149·10-5 К-1 (273 К), 18,169·10-5 К-1 (298 К), 18,245·10-5 К-1 (373 К), температурный коэф. линейного расширения 41·10-6К-1 (195-234 К); r 95,8·10-6 Ом·см (20 °С), температурный коэф. r 0,92·10-3 К-1 (273 К); диамагнетик, уд. магн. восприимчивость — 78,3·10-6; т-ра перехода в сверхпроводящее состояние a-Hg 4,153 К, b-Hg 3,949 К; h 1,554 мПа·с (293 К), ур-ние температурной зависимости h = 0,560541 x x е-E/RT мПа·с, где E-2483,137 Дж/моль, R-газовая постоянная, е-абс. коэф. термоэдс, в В/К; g 471,6 мН/м (293 К), ур-ние температурной зависимости g = 491,4985 + + 0,029385T -0,00033185T2 мН/м; абс. коэф. тэрмоэдс -3,4мкВ/К (298 К), для ртути в паре с медью 7,2 мкВ/К (298 К); коэф. Пельтье для спая железо-ртуть (в мДж/К) 6,9 (291,4 К), 5,8 (372,6 К) и 6,32 (455,3 К); постоянная Холла при 293 К и магн. индукции 1,0-1,24Тл составляет (7,46-7,6)·10-10 м3/Кл.

Твердая ртуть-бесцв. кристаллы; до 79 К существует ромбоэдрич. кристаллич. модификация a (при 78 К: а = 0,29925 нм, b = 70,74°). Ниже 79 К существует b-Hg с тетрагон. объемноцентрир. решеткой (а = 0,3995 нм, с = 0,2825 нм); плотн. твердой ртути 14,193 г/см3 (-38,9°С). Р-римость ртути (г в 100 г): в воде 6·10-6 (25°С), бензоле 2·10-7 (20 °С), диоксане 7,0·10-7 (25 °С). Ртуть не смачивает стекло.

Стандартный электродный потенциал ртуть: для Hg22+/Hg0 + 0,789 В; Hg2+/Hg0 + 0,854 В; Hg2 +/Hg22+ + 0,920 В. Кислород и сухой воздух не окисляют ртуть при обычной т-ре, однако при УФ облучении или электронной бомбардировке окисление ртути значительно ускоряется. Во влажном воздухе ртуть покрывается пленкой оксидов. Ртуть окисляется выше 300 °С кислородом и при комнатной т-ре озоном до ртути оксида HgO.

Ртуть не реагирует при нормальных условиях с Н2, но с атомарным H образует газообразный гидрид HgH [для газа: 4056-42.jpg 30,1 Дж/(моль·К); 4056-43.jpg 239,8 кДж/моль, 4056-44.jpg 216,4 кДж/моль;4056-45.jpg219,7 Дж/(моль·К)]. Гидрид HgH2 (т. разл. —125 °С) получают р-цией HgI2 с Li [AlH4] в диэтиловом эфире. Ртуть не реагирует с сухими НСl, HF, H2S, NH3, PH3 и AsH3 ниже 200 °С; с НВr, HI, H2Se, тонкоизмельченной S взаимод. уже при 18-25 °С. Межгалогенные соед. BrCl, ICl, IBr, галогениды серы S2Cl2, S2Br2, нитрозилхлорид реагируют с ртутью при нагр. с образованием соед. Hg(II). Ртуть не взаимод. с N2, P, As, С, Si, В, Ge. Не раств. в разб. серной и соляной к-тах, раств. в царской водке, HNO3 и горячей конц. H2SO4. С галогенами ртуть активно взаимод., образуя ртути галогениды, с халькогенами -ртути халькогениды (HgS, HgSe, HgTe).

Ртуть образует сплавы - амальгамы со мн. металлами. Стойкие к амальгамированию металлы-V, Fe, Mo, Cs, Nb, Та, W. Co мн. металлами ртуть дает интерметаллич. соед., наз. меркуридами. Об орг. соединениях ртути см. Ртутьорганические соединения.

Ртуть образует два ряда солей-Hg(I) и Hg(II). Соли Hg(I) существуют в виде димеров, группировка —Hg—Hg— сохраняется как в твердом состоянии, так и в р-ре, причем катион Hg22+ стоек в водном р-ре. Мн. соединения ртути летучи, разлагаются на свету, при натр., легко восстанавливаются даже слабыми агентами, напр. аминами, кетонами, альдегидами.

Амидохлорид ртути(II) Hg(NH2)Cl-неплавкое бесцв. в-во-преципитат; плотн. 5,70 г/см3; плохо раств. в воде (0,14 г в 100 г при 18 °С); получают взаимод. HgCl2 с NH3; антисептик, компонент лек. ср-в и косметич. препаратов. Азид ртути(II) Hg (N3)2 - бесцв. кристаллы;4056-46.jpg 596,6 кДж/моль; взрывается при ударе; получают р-цией HgO с NH3 или HgCl2 с NaN3; инициирующее ВВ. Ацетат ртути (II) Hg(OCOCH3)2 разлагается при нагр. и на свету; р-римость в воде (г в 100 г): 25 (10 °С), 100 (100 °С); раств. в этаноле, СН3СООН; получают взаимод. СН3СООН с HgO при 60 °С; катализатор орг. р-ций, меркурирующий (от англ. назв. ртути-mercury) агент, антисептик в медицине, реагент для определения цис-изомеров ненасыщ. соед. (гл. обр. виниловых эфиров) по кол-ву выделившейся СН3СООН, для меркуриметрич. определения Сl- и Вr-, образующихся после сожжения анализируемого орг. соед. по методу Шёнигера.

Нитрат ртути(I) Hg2(NO3)2-бесцв. кристаллы; разлагается водой, раств. в CS2, HNO3; образует кристаллогидрат Hg2(NO3)2·2H2O (т.пл. 70 °С, плотн. 4,79 при 4°С), теряющий воду на воздухе; р-ры- сильные восстановители; получают взаимод. Hg с HNO3 ниже 45 °С; применяют в меркуриметрич. методе объемного анализа, для чернения латуни, как компонент глазурей, пиротехн. составов. Нитрат ртути(II) Hg(NO3)2-бесцв. кристаллы; водой гидролизуется; образует кристаллогидраты с 0,5 (т. пл. 79 °С, плотн. 4,39 г/см3) и одной (плотн. 4,3 г/см3) молекулами воды; получают взаимод. Hg с горячей конц. HNO3; применяют в меркуриметрич. методе объемного анализа, для нитрования ароматич. соединений.

Сульфат ртути(I) Hg2SO4-бесцв. кристаллы с моноклинной решеткой; плотн. 7,56 г/см34056-47.jpg 131,96 Дж/(моль· К); 4056-48.jpg -744,65 кДж/моль,4056-49.jpg -627,45 кДж/моль; 4056-50.jpg 200,71 Дж/(моль·К); р-римость в воде (г в 100 г): 0,06 (25 °С), 0,09 (100 °С); горячей водой гидролизуется; раств. в HNO3, H2SO4; получают осаждением из р-ра Hg2(NO3)2 разб. H2SO4, анодным растворением Hg в H2SO4; катализатор в орг. синтезе (напр., при получении фталевого ангидрида из нафталина), материал для изготовления нормальных элементов Кларка и Вестона, реагент при определении азота по Кьельдалю. Сульфат ртути(II) HgSO4-бесцв. кристаллы с ромбич. решеткой; плотн. 6,47 г/см3; раств. в к-тах и р-рах NaCl, не раств. в орг. р-рителях, NH3; гидролизуется водой; получают взаимод. Hg или HgO с конц. H2SO4; катализатор при получении ацетальдегида из ацетилена, компонент электролита в хим. источниках тока.

Тиоцианат (роданид) ртути(II) Hg(SCN2)-бесцв. кристаллы; 4056-51.jpg 231,6 кДж/молъ; т. разл. 165°С; раств. в горячей воде, плохо-в холодной (0,07 г в 100 г при 25 °С); раств. в р-рах солей NH4 и KCN, в соляной к-те. При поджигании спрессованного роданида ртути начинается р-ция 2Hg(SCN)2 : 2HgS + C3N4 + CS2, инициирующая дальнейшее разложение соли; продукты р-ции HgS и C3N4 выделяются в виде спека причудливой формы (т. наз. фараоновы змеи). Получают Hg (SCN)2 взаимод. р-ра HSCN с солями Hg(II); реагент для определения галогенидов, цианидов, сульфидов, тиосульфатов. См. также Гремучая ртуть.

Получение. Ртуть получают гл. обр. пирометаллургически-окислит.-восстановит. обжигом руд или концентратов при 700-800 °С в печах кипящего слоя, трубчатых, муфельных и др. При обжиге ртуть, находящаяся в осн. в руде в виде киновари, восстанавливается до металла (HgS + О2 : Hg + SO2); в парообразном состоянии она удаляется из зоны р-ции с отходящими газами, очищается в электрофильтрах от взвешенных частиц пыли и конденсируется в спец. конденсаторах. Выход ртути более 80%. Перспективны вакуумный обжиг ртутьсодержащего сырья и гидрометаллургич. извлечение ртути выщелачиванием HgS водными щелочными р-рами Na2S или Na2Sn (n = 2 — 4). Образовавшиеся р-ры тиосолей ртути подвергают электролизу или цементации Al, Zn, Sb. Для получения технической ртути конденсированный в пирометал-лургич. процессе металл фильтруют через пористые перегородки, керамич. фильтры, сукно, замшу и др., последовательно промывают р-рами щелочей, азотной к-той, р-рами Hg(NO3)2 и перегоняют. Для получения особо чистой ртути используют четырехстадийное электрохим. рафинирование в электролизерах с ртутными электродами. Сумма 24 примесей по данным хим.-спектрального и нейтронно-активац. анализа в особо чистой ртути составляет 1·10-6-3,3·10-7%.

Определение. Качественно ртуть обнаруживают в виде Hg2NH2Cl, HgS, а также атомно-абсорбционным, эмиссионным спектральным, фотометрич. и др. методами. Гравиметрически ртуть определяют в виде металла, HgS, Hg2Cl2, периодата Hg5(IO6)2. Пробу руды разлагают при нагр., ртуть отгоняется в присут. восстановителя (порошок Fe или Си) под "шубой" из ZnO. Образующуюся ртуть собирают на холодной золотой пластинке, к-рую по окончании анализа промывают и взвешивают. При низком содержании ртути в рудах используют кислотное разложение руд с добавлением фторида для растворения кварца и силикатов, содержащих ртуть в высокодисперсном состоянии; затем проводят концентрирование путем отделения примесей др. элементов экстракцией разл. комплексных соединений ртути (галогенидов, рода-нидов, дитиокарбаматов и др.). При прокаливании и сплав-ледии рудных концентратов и соединений ртути с содой ртуть полностью удаляется в виде металла. Для подготовки ана-лит. пробы используют сочетание экстракции с термич. восстановлением и отгонкой ртути; подготовленную пробу можно анализировать любым из перечисленных выше методов. Термич. восстановление используют также для качеств. обнаружения ртути даже при низких ее концентрациях. При фотометрич. определении ртути в качестве реактива используют 1-(2-пиридилазо)-2-нафтол, позволяющий определять микрограммовые кол-ва. Следы ртути также м. б. определены при помощи дитизона, используемого как при фотометрич., так и при титриметрич. определении.

Ртуть в воздухе лаб. и производств. помещений количественно определяют с помощью атомно-абсорбц. спектрофотометров, предел обнаружения в воздухе до 10-8 г/м3. Для качеств. и количеств. определений ртути в воздухе используют разл. хим. индикаторы паров ртути (KI, I2, Cul, SeS, Se, AuBr3, AuCl3 и др.), к-рые наносят на силикагель, фильтров. бумагу и др. материалы.

Применение. Ртуть используют для изготовления катодов при электрохим. получении едких щелочей и хлора, а также для полярографов; в произ-ве ртутных вентилей, газоразрядных источников света (люминесцентных и ртутных ламп), диффузионных вакуумных насосов, контрольно-измерит. приборов (термометров, барометров, манометров и др.); для определения чистоты фтора, а также его концентрации в газах.

Мировое произ-во ртути в последнее десятилетие составляло ок. 8600 т/год. Потребление ртути (т/год): в США-1800-2000, Японии-600-900, ФРГ-600, Италии-550, Испании-400, Великобритании-350, Франции-300.

Техника безопасности. Металлическая ртуть высоко токсична для любых форм жизни. Пары и соед. ртути чрезвычайно ядовиты, накапливаются в организме, легко сорбируются легочной тканью, попадают в кровь, подвергаются ферментативному окислению до ионов ртути, к-рые образуют соед. с молекулами белка, многочисл. ферментами, нарушают обмен в-в, поражают нервную систему. Осн. мера предосторожности при работе с ртутью и ее соед.-исключение попадания ртути в организм через дыхат. пути или пов-сть кожи. ПДК ртути в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м3, в атм. воздухе 0,0003 мг/м3, в воде водоемов 0,0005 мг/л, в почве 2,1 мг/кг (класс опасности 1). Естеств. источники загрязнения среды-испарение со всей пов-сти суши, возгонка из соед., находящихся глубоко в толще земной коры, вулканич. деятельность; в результате жизнедеятельности человека-металлургия, сжигание орг. топлив, произ-во хлора и соды, бытовые (сжигание мусора, сточные воды и т.д.) и др. Экологич. последствия проявляются прежде всего в водной среде-подавляется жизнедеятельность одноклеточных морских водорослей и рыб, нарушается фотосинтез, ассимилируются нитраты, фосфаты, соед. аммония и т. д. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений.

Ртуть известна с доисторических времен в Китае, Индии, Египте и др.

Лит.: Козин Л. Ф., Физико-химические основы амальгамной металлургии, А,-А., 1964; Мельников С. М., Металлургия ртути, М., 1971; Пугаче-вич П. П., Работа со ртутью в лабораторных и производственных условиях, М., 1972; Мельников С. М., Техника безопасности в металлургии ртути, М., 1974; Козин Л. Ф. [и др.], в сб.: Кинетика и механизм электрохимических реакций, А.-А., 1977; Упор Э., Мохаи М., Новак Д., Фотометрические методы определения следов неорганических соединений, пер. с англ., М., 1985; Трахтенберг Т.М., Коршун М. H., Ртуть и ее соединения в окружающей среде, К., 1990. . Л.Ф. Козин.


Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн