Ртуть — особенности, сферы применения и чем опасен жидкий металл
История этого вещества накрепко связана со средневековыми алхимиками и китайскими даосами, искавшими эликсир (или пилюли) бессмертия. Ртуть есть в каждом доме, хотя весьма опасна.
Что представляет собой
Ртуть – элемент периодической системы Менделеева №80. Международное обозначение – Hydrargyrum (Hg).
Относится к металлам переходного типа. То есть сочетает характеристики жидкого и твердого вещества.
В стандартных условиях это массивная серебристо-белая жидкость с металлическим блеском.
Ртуть – единственный из металлов и один из двух химических элементов (второй – бром), при стандартных условиях представляющих собой жидкую субстанцию.
По составу металл ртуть – это конгломерат из семи стабильных изотопов. Еще четыре десятка радиоактивных изотопов созданы человеком.
История
В ртути обнаруживается примесь серебра и золота. Наверное, поэтому европейские алхимики эпохи Средневековья сделали ее одним из компонентов процедуры Великого Делания. То есть превращения простых металлов в золото либо серебро.
Древний мир
Ртуть как жидкое серебро упоминается Теофрастом и Аристотелем. Описана технология получения металла древними греками путем нагрева киновари с углем.
Большой выбор украшений из натуральных камней и минералов со скидкой -50%
Однако на Востоке она была известна с XV века до нашей эры как один из семи священных металлов. Египтяне и китайцы также получали ее из киновари. Это был исходник для получения «пилюль бессмертия».
Россия, Европа
Научные опыты с веществом датируются серединой 18 века. Шведский химик Георг Брандт выделил чистую ртуть и описал процесс. Спустя 24 года российские ученые Михаил Ломоносов и Иосиф Браун получили твердое вещество. Попутно выявили свойства, присущие металлу (электропроводность в любом виде, ковкость).
Сегодня, как и во времена алхимиков, ртуть маркируется символом планеты Меркурий.
Название
История латинских названий ртути связана с представлениями европейцев об этом металле:
- Она считалась равной золоту основой металлов. Отсюда название Mercurius, по имени первой от Солнца (золота) планеты Меркурий.
- Ртуть ассоциировалась с жидким серебром. Отсюда название Hydrargirum (от древнегреческих ὕδωρ «вода» + ἄργυρος «серебро»).
Славянские корни термина «ртуть» восходят к слову «руда». Оно обозначало все красное – цвет, кровь, краску.
Красным цветом наделена киноварь – природное соединение, из которого получали ртуть. Ее добывали на землях, заселенных восточными славянами (Донбасс).
Физико-химические характеристики
Главная особенность ртути, обусловленная структурой атома, – запредельный потенциал ионизации.
Отсюда свойства вещества:
- Способность восстанавливаться до самородной формы.
- Химическая стойкость к кислотам и кислороду.
- При взаимодействии ртути с металлами образуются сплавы (жидкие и твердые амальгамы).
- Растворяется «царской водкой».
В отличие от других «собратьев», ртуть плавится при отрицательной температуре: −38°С.
| 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 |
Поэтому классифицируется как легкоплавкий металл.
Плотность ртути при нормальных условиях — 13 546 кг/м3, при других температурах — в таблице:
| Температура в °С | Плотность (ρ), 103 кг/м3 | Температура в °С | Плотность (ρ), 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 |
Технология получения
Способы получения ртути не изменились со времен Средневековья. На предприятиях все так же обжигают киноварь (то есть сульфид ртути).
- Вещество нагревают, получающиеся пары превращают в конденсат, собирают.
- Второй метод – металлотермический. То есть восстановление чистой ртути другими металлами при повышенных температурах.
Месторождения, добыча
Ртутные месторождения планеты исчисляются поштучно:
- Крупнейшими залежами располагает Испания.
- Запасы руды разведаны на Кавказе, Памире, Европе (Словения, Украина).
- В России зарегистрировано более двадцати месторождений, крупнейшие – на Чукотке. Национальные запасы оцениваются в 15,6 тыс. тонн.
В природе выявлено два десятка ртутных минералов, однако промышленный интерес представляет только киноварь (сульфид с содержанием ртути 86%). Иногда рентабельна добыча самородной ртути и шватцита (до 17%).
Мировая цена ртути разной степени очистки – $30-100 за кг.
Присутствие в природе
Почти всегда вещество представлено в виде руды. Самые богатые ртутные руды содержат до 2,5% ртути.
https://jgems.ru/metally/rtut