Для чего используют ртуть. Какую опасность представляет ртуть из градусника для людей

Ртуть – один из редких элементов Земной коры, выглядит как блестящий серебристо-белый тяжёлый металл. В обычных условиях он остаётся жидким и необычайно подвижным. Твёрдым металлом ртуть может стать при -39° С. При комнатной температуре легко испаряется, не имея запаха и вкуса, чем представляет угрозу отравления. В быту источником отравления может служить разбитый градусник.

Чистый металл ртути получают из минеральной руды, называемой киноварь, которую разогревают до высоких температур, ртуть выпаривается и конденсируется.

Где находит применение ртуть

Уникальные свойства сделали ртуть в современных отраслях промышленности важным элементом. Нет такой отрасли, где бы не использовался этот необычный металл:

Ртуть – вещество, при утечке которого человек должен действовать молниеносно. При правильном устранении последствий появляется возможность оперативно оградить себя от вредных паров ртути. А вовремя оказанная помощь способна спасти жизнь человеку.

В сравнении с лампами накаливания современные энергосберегающие лампы обладают очевидными достоинствами. Но из-за особенностей конструкции пользоваться ими нужно осторожно и принять меры, если разбилась энергосберегающая лампочка.

Сегодня хорошо известно какое негативное воздействие на здоровье оказывает ртуть, поэтому важно уметь правильно утилизовать разбившийся ртутный градусник

В целях экономии энергетических ресурсов, все чаще применяются лампы дневного света, но в конструкции этих световых приборов используется ртуть, опасный металл, который должен подлежать обязательной утилизации

Как ртуть действует в приборах

Электрический аккумулятор

Содержит диоксисульфатно-ртутный элемент. Который является химическим источником тока. Электролитом выступает водный раствор сульфата цинка, анодом – цинк, катодом – смесь графита с окисью ртути и сульфатом ртути.

Типы таких аккумуляторов используются в мобильных телефонах, ноутбуках, цифровых фотоаппаратах.

Устройство, позволяющее проводить электрохимический анализ веществ и химических процессов. В исследуемый раствор погружают один поляризующийся капельно-ртутный электрод, другой – неполяризующийся электрод с большой поверхностью, покрытой слоем ртути. Затем на электроды поступает возрастающее напряжению. Величина тока, проходимого через раствор, измеряется гальванометром. На основании полученных замеров строят полярограмму.

Методом полярографии проводят исследования состава вредных веществ в промышленных выбросах, определяют степень насыщенности крови кислородом, диагностируют такие заболевания как злокачественные опухоли, лучевую болезнь полярограммой сыворотки крови.

Люминесцентные и кварцевые лампы

Конструкция состоит из герметической колбы (стеклянной либо кварцевой), наполненной смесью газов и паров ртути, и прикреплённых с двух сторон электродов. Через контакты подаётся электрический разряд и в колбе возникают невидимые ультрафиолетовые лучи, для трансформации которых в видимый свет поверхность колбы изнутри покрыта слоем люминофора. Различный состав покрытия можно получить разнообразную цветовую гамму. Ультрафиолетовое излучение имеет бактерицидное действие, медицина использует это свойство в профилактических и противоэпидемиологических целях.

Барометр

Внутри прибора размещена запаянная с одной стороны колба с ртутью, реагирующая на малейшие перепады атмосферного давления. В зависимости от происходящих изменений столбик ртути, поднимаясь или опускаясь по шкале барометра, показывает предполагаемую погоду.

Используется для измерения кровяного давления человека.

По принципу сообщающихся сосудов ртуть, находящаяся в стеклянной трубке, поднимается в результате подачи сдавленного с помощью резиновой груши воздуха.

По шкале трубки производится отсчёт давления.

Отличается высокой точностью по сравнению с новоявленными приборами на , но промышленностью уже не выпускается.

Термометры

Основаны на свойстве ртути менять свой объём под воздействием температуры. Состоит из стеклянного резервуара, наполненного ртутью, и шкалы, цена деления которой имеет широкий диапазон в зависимости от назначения термометра (от -39°С до +357°С).

Ртутный диффузионный насос

Входит в сборку вакуумных установок и с его помощью достигается глубокий вакуум. Служит для откачки газа или пара из рабочей камеры насоса. Процесс происходит в результате периодического изменения давления внутри камеры посредством нагрева и последующего охлаждения ртути. Газ стремится в область с пониженным давлением, создавая вакуум.

Ртуть опасна для здоровья

Восьмидесятый элемент таблицы Менделеева признан глобальным загрязнителем окружающей среды. По нанесению вреда жизни и здоровью людей он относится к первому классу опасности. Поставщиками ртути в атмосферу являются предприятия и заводы , использующие её в своём производстве.

При попадании ртути в воздух, водоёмы и почву происходят процессы образования органических соединений, отличающихся высокой токсичностью.

Накопление в организме ртути и ртутных соединений приводит к поражению кожных покровов, дыхательных путей, внутренних органов, нервной и кроветворной систем.

Из природного компонента ртуть превратилась в угрозу для здоровья человека.

Общие сведения и методы получения

Ртуть (Hg) - серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнат­ной температуре. При замерзании ртуть становится белой, в твердом состоянии легко поддается обработке и имеет зернистый излом. Само­родная ртуть была известна за 2000 лет до н. э. Народы древней Индии н Китая, а также греки и римляне применяли киноварь (природный HgS) как краску, лекарственное и косметическое средство. Греческий врач Диоскорид (I в. до н.э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил ртуть в виде паров, которые конденсировались на ее внутренней поверхности. Продукт реакции был назван hydrargyros

(от греческого hydor - «вода» и argyros - «серебро»), т.е. жидким се­ребром. Происхождение русского названия «ртуть» не установлено

Твердая ртуть впервые получена в 1759 г. в Петербурге М. П. Брау­ном и М. В. Ломоносовым, которым удалось заморозить ее в смеси снега с концентрированной азотной кислотой.

Ртуть - весьма редкий элемент. Ее среднее содержание в земной коре -4,5- 10 _б % (по массе). Примерно в таком же количестве она содержится в изверженных горных породах. Известно 35 рудных ми­нералов, содержащих ртуть в таких концентрациях, при которых про­мышленное использование этих минералов технически возможно и эко­номически целесообразно. Основной рудный минерал - киноварь HgS

Ртутные руды делятся на богатые (~ 1 % Hg), рядовые (0,2-0,3 % Hg) и бедные (0,06-0,12% Hg). Основное промышленное значение имеют телетермальные месторождения ртутных руд, которые разраба­тываются подземным способом. Встречается ртуть также в разрабаты­ваемых открытым способом вулканогенных месторождениях.

Существуют два основных способа извлечения ртути - пиро- и гид­рометаллургический. В первом случае руды или концентраты, содержа­щие ртуть в виде HgS , подвергают окислительному обжигу. Полученная в результате обжига жидкая ртуть стекает в специальные приемники. Для последующей очистки ее пропускают через высокий (1,0-1,5 м) сосуд с 10 %-ной HN 0 3 , промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме. Второй способ получения ртути состоит в растворении HgS в сернистом натрии н последующем вытеснении ртути алюминием. Раз­работаны способы извлечения ртути путем электролиза сульфидных растворов.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 80, атомная масса 200,59 а. е. м., атомный объем 14,26*10 -6 м 3 /моль, атомный радиус 0,157 нм, нонный радиус Hg 2+ 0,110 нм. Конфигурация внешних электронных обо­лочек 5d 10 6s 2 . Потенциалы ионизации J (эВ): 10,43; 18,76; 34,21. Элект­роотрицательность 1,44. Твердая ртуть имеет ромбоэдрическую решетку с периодами а=0,3463 и с=0,671 нм. Известно семь устойчивых изото­пов ртути с массовыми числами: 196 (распространенность 0,2 %), 198 (10%), 199 (16,8%), 200 (23,1 %), 201 (13,2%), 202 (29,8 %) и 204 (6,9%).

Химические свойства

В соединениях проявляет степень окисления +2 и +1.

Ртуть является относительно стойким в химическом отношении эле­ментом. По отношению к кислороду занимает место вблизи золота н серебра. Из металлов подгруппы цннка ртуть наименее активна вслед­ствие высокой энергии ионизации. Нормальные электродные потенциалы реакций диссоциации 2 Hg ->-(Hg 2) 2+ + 2 e , (Hg 2) 2+ ^-2 Hg 2 ++2 e н Hg ->--»- Hg 2+ +2 e равны соответственно 0,80; 0,91 н 0,86 В. Электрохимиче­ский эквивалент ртутн со степенью окисления +1 2,0789 мг/Кл, а со степенью окисления +2 1,03947 мг/Кл. Ртутные соединения относитель­но нестойки нз-за постоянной тенденции ртутн к переходу в атомную форму.

В соляной и разбавленной серной кислотах, а также в щелочах ртуть не растворяется. Легко растворяется в азотной кислоте, а при нагрева­нии в концентрированной серной. Растворима в царской водке. Со сла­быми кислотами ртуть не дает солей нли образует неустойчивые соли типа Hg 2 CQ 3 , которая прн нагревании до 180 °С разлагается на ртуть, ее оксид н С0 2 .

С галогенами ртуть образует почти недиссоцнирующие, в большин­стве своем ядовитые соединения. Практическое значение имеют йодная ртуть Hgl 2 , хлористая ртуть (каломель) Hg 2 Cl 2 н хлорная ртуть (су­лема) HgCl 2 . Йодную ртуть получают воздействием ноднстого ка­лия на растворенные в воде солн ртути. В аналитической хи­мии с помощью этой реакции выявляют присутствие ртутн. Йодная ртуть существует в двух модификациях - красной и желтой. Переход из красной модификации в желтую происходит при 127 °С; обратный переход протекает медленно н требует переохлаждения. Каломель пред­ставляет собой бесцветные тетраэдрнческне кристаллы, постепенно тем­неющие вследствие распада под действием света на сулему и ртуть. Сулема имеет внд бесцветных кристаллов ромбической формы. Чаще всего сулему получают прямым восстановлением ртутн.

Ртуть растворяется в расплавленном белом фосфоре, однако хими­ческих соединений не образует и прн остывании выделяется из распла­ва в химически неизменном виде.

Сернистую ртуть можно получить простым растиранием ртути с сер­ным цветом при комнатной температуре. Сульфид ртутн HgS можно легко получить, воздействуя на ртуть сероводородом прн повышенных температурах.

На воздухе ртуть прн комнатной температуре не окисляется. При продолжительном нагреве до температур, близких к температуре кипе­ния, ртуть соединяется с кислородом воздуха, образуя красный оксид (И) ртути HgO , который прн дальнейшем нагревании снова распадает­ся на ртуть н кислород. В этом соединении степень окисления ртути равна + 2 Известен и другой окснд ртутн - черного цвета. Степень окисления ртутн в нем равна +1, его формула Hg 2 0 Во всех соедине­ниях ртути (I) ее атомы связаны между собой, образуя двухвалентные группы - Hg 2 - илн - Hg - Hg -. Подобная связь сохраняется и в рас­творах солей ртути (I).

Известно существование гидрида HgH 2 , получаемого в результате взаимодействия нодида ртутн и литий - алюминий гидрида. Однако гидрид ртути очень неустойчив и распадается уже при 148 К.

Гидроксиды ртутн неизвестны. В тех случаях, когда можно ожи­дать нх образования, они вследствие своей неустойчивости немедленно отщепляют воду, образуя безводные оксиды.

Помимо галогенидов, известны и другие соли ртути Среди них сер­нистая ртуть HgS ; известны соли ртутн (И) цианистой и роданистой кислот, а также «гремучая ртуть» - соль гремучей кислоты- Hg (ONC) 2 . Почти все солн ртути (И) плохо растворимы в воде. Исключение со­ставляет нитрат Hg (N 0 3) 2 . При воздействии на солн ртути аммиака образуются многочисленные комплексные соединения, например белый плавкий преципитат HgCl -2 NH 3 , белый неплавкий преципитат HgNH 2 Cl и т. п. Известны два основных типа ртутьорганнческнх соединений: R - Hg - R " н R - HgX , где R и R " - органические радикалы, X -кис­лотный остаток. Этн соединения могут быть получены прн взаимодейст­вии солей ртути с магний- нли литийорганнческими соединениями при замещении в органических соединениях водорода ртутью (меркуриро-вание), путем прнсоедннення солей ртутн к ненасыщенным соединени­ям н, наконец, разложением солей дназония в присутствии солей ртути (реакция Несмеянова).

При растворении металлов в ртутн образуются амальгамы (амаль­гамированию подвержены только металлы, смачиваемые ртутью). Они не отличаются от обычных сплавов, хотя прн избытке ртути представля­ют собой полужидкие смеси. Прн этом амальгамы могут быть либо обыкновенными (истинными) растворами (Sn , Pb) и смесями (Zn , Cd), либо химическими соединениями (элементы I группы). По взаимодейст­вию с ртутью металлы можно условно разделить на пять групп:

Металлы, растворимость которых точно не установлена (Та, Si , Re , W , Sb);

Металлы, практически нерастворимые в ртути [растворимость не выше 2- Ю- 5 % (по массе): Cr , Со, Fe , V, Be ];

Металлы с очень низкой растворимостью (на уровне металлов, указанных выше), но образующие с ней химические соединения (Ni , Ti , Mo , Мп, U);

Металлы, не реагирующие с ртутью прн обычных температурах

но взаимодействующие с ней при повышенных температурах или после предварительного измельчения (Al , Си, Hf , Ge);

Металлы, образующие с ртутью твердые растворы, а некоторые из них и химические соединения.

Соединения, получающиеся в результате амальгамирования, легко разлагаются ниже температуры их плавления с выделением избытка ртути.

Диаграммы состояния Au - Hg , Ag - Hg , Pt - Hg и Sn - Hg имеют характерные переходные точки, соответствующие разложению химиче­ских соединений, образующихся прн амальгамировании в различных температурных условиях. С этими соединениями ртуть образует ряд металлических соединений Стали, легированные углеродом, кремнием, хромом, никелем, молибденом и ниобием, не амальгамируются.

Области применения

Ртуть широко применяется прн изготовлении различных приборов (ба­рометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные эле­менты, полярографы, электрометры и др.); в ртутных лампах, переклю­чателях, выпрямителях; как жидкий катод в производстве едких щело­чей и хлора электролизом; в качестве катализатора прн синтезе уксус­ной кислоты; в металлургии для амальгамирования золота и сребра; при изготовлении взрывчатых веществ (гремучая ртуть); в медицине (каломель, сулема, ртутьоргаиическне и другие соединения); в качестве пигмента (киноварь); в сельском хозяйстве в качестве протравителя семян и гербицида (органические соединения ртутн); в судостроении для окраски (компонент краски) морских судов, а также в медицинской практике.

Ртуть – это светло-серебристый металл в шестом периоде таблицы Менделеева. Это вещество находится в подгруппе цинка с атомным номером 80. Главной особенностью ртути является жидкое агрегатное состояние при нормальных комнатных условиях, т. е. при температуре +20–25°С. Пары этого металла – токсичные.

Красная ртуть – это вымышленный материал. Ему приписываются невероятно высокие характеристики. Научным кругам о существовании такого элемента пока не известно, так как соединение ртути с при высокой температуре создаёт сульфид ртути.

Ртуть используется в медицинской области при изготовлении градусников, но эти приспособления постепенно вытесняются более безопасными вариантами. Например, электронными термометрами.

Такое вещество как ртуть практически незаменимо в высокоточной измерительной технике. Её испарения широко применяются в люминесцентных лампах. Ртуть используется в процессе производства определённых видов источников тока (например, ртутно-цинковые аккумуляторы).

В металлургической промышленности ртуть используется при получении разнообразных сплавов и в повторной переработке алюминия. В последнее время её широко применяют в ювелирном деле. Ртуть пользуется популярностью при получении золота, в качестве средства для предварительной обработки золотосодержащей породы, с целью облегчения отделения благородного металла от шлака.

В сельскохозяйственной сфере соединения ртути входят в состав пестицидов, что крайне негативно влияет на экологию. Из-за этого такого рода удобрения перестают использоваться.

Природные месторождения минеральных образований, из которых производится ртуть в довольно высоких объёмах, называются ртутными рудниками. Основной ртутной рудой является киноварь. Содержание ртути в ней составляет около 85%. Вторым по концентрированию этого ископаемого является метациннабарит.

Ртуть также содержится в:

• минеральных породах;
• сульфатах меди, содержащих ртуть (мышьяке, сфалерите и сурьме).

Ртуть может встречаться в природе как самородное ископаемое, но такое месторождение – редкость. Ртуть может ещё попутно извлекаться из нефти, цементных материалов, флюсового сырья и каменного угля.

Ртутные руды обладают различной морфологией, т. е. месторождения могут быть как платообразного типа, так и контактного, в виде жил, гнёзд и штокверки. На генетическом уровне могут образовываться:

• гидротермальные (плутоногенные) месторождения;
• телетермальные месторождения;
• вулканогенные залежи;
• ртутные россыпи.

Хотя наиболее распространёнными являются:

• Плутоногенные.
• Вулканогенные.

Формируется, как правило, в результате воздействия низкотемпературных, малоконцентрируемых и гидротермальных растворов.

встречаются реже, но могут образовываться при участии перегретых парогазовых и жидких эманаций, с большим содержанием паров ртути.

Добыча ртути производится в шахтах с проведением буровых и подрывных работ, применяя электротехническое оборудование и промышленную пиротехнику. Добытый красный камень, транспортируется от месторождения конвейерными лентами, затем грузовиками или поездами в пункты дальнейшей обработки руды (обогатительные фабрики, перерабатывающие заводы). Там материал измельчается на дробилках в одну или несколько стадий. Дробленую руду отправляют в специальные мельницы, чтобы получить более мелкую фракцию. Для оптимального эффекта, промышленные мельницы снабжены короткими прутками или шарами из стали.

Процесс производства ртути из руды

Полученная мука из ртутьсодержащих минеральных образований отправляется в трубчатую печь для нагрева. Киноварь, нагревшись до определённой температуры, взаимодействует с кислородом, содержащимся в воздухе. В результате этой реакции формируется диоксид серы, что предоставляет возможность ртути испаряться. Эта процедура именуется обжигом.

Поднявшиеся испарения ртути выходят вместе с водяным паром, двуокисью серы и остальными продуктами сгорания из топки и попадают в специальный конденсатор, где охлаждаются. В результате ртуть, имеющая температуру кипения 357°С, переходит в жидкое агрегатное состояние. Остальные пары и газы выпускаются в атмосферу или используются в промышленном процессе, чтобы снизить загрязнение окружающей среды.

Получение ртути из руды

Полученная ртуть консолидируется. Так как это вещество обладает высоким удельным весом, все возможные добавки и примеси будут находиться на поверхности в виде плёнки или пены. В результате последующей фильтрации ртуть очищается.

Итоговое вещество пригодно к применению, но не для всех областей, где используется ртуть.

В качестве дополнительных мер очистки, жидкий металл проходит механическую фильтрацию, электролитическую процедуру и очистку с применением химически активных компонентов.

Самый популярный подход – тройная очистка. Постепенный подъём температуры вещества до отделения примеси либо испарения самой ртути. Эта процедура проводится три раза для постепенной очистки вещества.

Страны-лидеры в ртутной промышленности

В наши дни, лидирующие позиции в мировой добыче ртутной руды, занимают такие страны:

• Испания;
• Канада;
• Мексика;
• Италия;
• Турция;
• Япония;
• Филиппины;
• Алжир и некоторые страны постсоветского пространства.

Государства бывшего СССР, в которых есть крупные разработки ртутьсодержащей руды – это Казахстан, Украина, Таджикистан, Киргизия, Российская Федерация и Узбекистан.

Большинство стран, которые занимаются добычей ртути, не используют её в собственной промышленности. Основными потребителями мировых запасов этого жидкого металла являются следующие страны: Соединённые Штаты Америки, Япония, Великобритания, Франция и Германия, поскольку это крупные промышленные центры.

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.

Ртуть (лат. Hydrargyrum), Hg, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре. В природе Ртуть представлена семью стабильными изотопами с массовыми числами: 196 (0,2%), 198 (10,0%), 199 (16,8%), 200 (23,1%), 201 (13,2%), 202 (29,8%), 204 (6,9%).

Историческая справка. Самородная Ртуть была известна за 2000 лет до н. э. народам Древней Индии и Древнего Китая. Ими же, а также греками и римлянами применялась киноварь (природная HgS) как краска, лекарственное и косметическое средство. Греческий врач Диоскорид (1 в. н. э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил Ртуть в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydrargyros (от греч. hydor - вода и argyros - серебро), то есть жидким серебром, откуда произошли латинское названия hydrargyrum, а также argentum vivum - живое серебро. Последнее сохранилось в названиях Ртути quicksilver (англ.) и Quecksilber (нем.). Происхождение русского названия Ртути не установлено. Алхимики считали Ртуть главной составной частью всех металлов. "Фиксация" Ртути (переход в твердое состояние) признавалась первым условием ее превращения в золото. Твердую Ртуть впервые получили в декабре 1759 года петербургские академики И. А. Браун и М. В. Ломоносов. Ученым удалось заморозить Ртуть в смеси из снега и концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая Ртуть оказалась ковкой, как свинец. Известие о "фиксации" Ртути произвело сенсацию в ученом мире того времени; оно явилось одним из наиболее убедительных доказательств того, что Ртуть - такой же металл, как и все прочие.

Ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов, ее среднее содержание в земной коре (кларк) близко к 4,5·10 -6 % по массе. Приблизительно в таких количествах она содержится в изверженных горных породах. Важную роль в геохимии Ртути играет ее миграция в газообразном состоянии и в водных растворах. В земной коре Ртуть преимущественно рассеяна; осаждается из горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание Ртути в них составляет несколько процентов). Известно 35 ртутных минералов; главнейший из них - киноварь HgS.

В биосфере Ртуть в основном рассеивается и лишь в незначительных количествах сорбируется глинами и илами (в глинах и сланцах в среднем 4·10 -5 %). В морской воде содержится 3·10 -9 % Ртути.

Самородная Ртуть, встречающаяся в природе, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего, при вулканических извержениях (редко), гидротермальным путем (выделяется из водных растворов).

Ртуть - единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Твердая Ртуть кристаллизуется в ромбической сингонии, а = 3,463Å, с = 6,706Å; плотность твердой Ртути 14,193 г/см 3 (-38,9 °С), жидкой 13,52 г/см 3 (20 °С), атомный радиус 1,57Å, ионный радиус Hg 2+ 1,10Å; t пл -38,89 °С; t кип 357,25 °С; удельная теплоемкость при 0°С 0,139 кДж/(кг·К) , при 200°С 0,133 кДж/(кг·К) ; температурный коэффициент линейного расширения 1,826·10 -4 (0-100 °С); теплопроводность 8,247 Вт/(м·К) (при 20 °С); удельное электросопротивление при 0°С 94,07·10 -8 ом·м (94,07·10 -6 ом·см). При 4,155 К Ртуть становится сверхпроводником. Ртуть диамагнитна, ее атомная магнитная восприимчивость равна -0,19·10 -6 (при 18 °С).

Конфигурация внешних электронов атома Hg 5d 10 6s 2 , в соответствии с чем при химических реакциях образуются катионы Hg 2+ и Hg 2 2+ . Химическая активность Ртути невелика. В сухом воздухе (или кислороде) она при комнатной температуре сохраняет свой блеск неограниченно долго. С кислородом дает два соединения: черный оксид (I) Hg 2 O и красный оксид (II) HgO. Hg 2 O появляется в виде черной пленки на поверхности Ртути при действии озона. HgO образуется при нагревании Hg на воздухе (300-350 °С), а также при осторожном нагревании нитратов Hg(NO 3) 2 или Hg 2 (NO 3) 2 . Гидрооксид Ртути практически не образуется. При взаимодействии с металлами, которые Ртуть смачивает, образуются амальгамы. Из сернистых соединений важнейшим является HgS, которую получают растиранием Hg с серным цветом при комнатной температуре, а также осаждением растворов солей Hg 2+ сероводородом или сульфидом щелочного металла. С галогенами (хлором, иодом) Ртуть соединяется при нагревании, образуя почти недиссоциирующие, в большинстве ядовитые соединения типа HgX 2 . В соляной и разбавленной серной кислотах Ртуть не растворяется, но растворима в царской водке, азотной и горячей концентрированной серной кислотах.

Почти все соли Hg 2+ плохо растворимы в воде. К хорошо растворимым относится нитрат Hg(NO 3) 2 . Большое значение имеют хлориды Ртути: Hg 2 Cl 2 (каломель) и HgCl 2 (сулема). Известны соли окисной Ртути цианистой и роданистой кислот, а также ртутная соль гремучей кислоты Hg(ONC) 2 так называемых гремучая ртуть. При действии аммиака на соли образуются многочисленные комплексные соединения, например HgCl-2NH 3 (плавкий белый преципитат) и HgNH 2 Cl (неплавкий белый преципитат). Применение находят ртутьорганические соединения.

Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие Ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу

HgS + О 2 = Hg + SO 2 .

Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая Ртуть стекает в железные приемники. Для очистки сырую Ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1-1,5 м) сосуд с 10%-ной НNО 3 , промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.

Возможно также гидрометаллургическое извлечение Ртути из руд и концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением Ртути алюминием. Разработаны способы извлечения Ртуть электролизом сульфидных растворов.

Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы, капиллярные электрометры и других), 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 других соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве (органические соединения Ртути) в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами). Ртуть и ее соединения токсичны, поэтому работа с ними требует принятия необходимых мер предосторожности.

Содержание Ртути в организмах составляет около 10 -6 %. В среднем в организм человека с пищей ежесуточно поступает 0,02-0,05 мг Ртути. Концентрация Ртути в крови человека составляет в среднем 0,023 мкг/мл, в моче - 0,1-0,2 мкг/мл. В связи с загрязнением воды промышленного отходами в теле многих ракообразных и рыб концентрация Ртути (главным образом в виде ее органических соединений) может значительно превышать допустимый санитарно-гигиенический уровень. Ионы Ртути и ее соединения, связываясь с сульфгидрильными группами ферментов, могут инактивировать их. Попадая в организм, Ртуть влияет на поглощение и обмен микроэлементов - Cu, Zn, Cd, Se. В целом биологическая роль Ртуть в организме изучена недостаточно. Отравления Ртутью и ее соединениями возможны на ртутных рудниках и заводах, при производстве некоторых измерительных приборов, ламп, фармацевтических препаратов, инсектофунгицидов и других.

Основную опасность представляют пары металлической 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, селезенке, 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 органических соединениями Ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтилртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефалополиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.