новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы
расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас


контакты
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Ртуть


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Ртуть (Hydrargyrum), Hg, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 80, атомная масса 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 природной смеси изотопов 38•10-27м2. Конфигурация внешних 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 координационное 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 ртути 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 концентрированном виде в месторождениях находится только 0,02% всей ртуть); в природе встречается в свободном состоянии. Образует более 30 минералов. Основной 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 количество ртути

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

Свойства. Ртуть - серебристо-белый металл, в парах бесцветный; единственный из металлов - жидкий при комнатной температуре; т.пл. –38,87 °С, т. кип. 356,58 °С; плотность (г/см3): 13,5951 (0°С), 13,5457 (20°С), 13,5336 (25°С), 13,4118 (75°С), 13,3515 (100 °С); 27,98 ДжДмоль•К); 2,295 кДж/моль, 61,88 кДж/моль; 75,90 ДжДмоль- К); tкрит 1677 °С, pкрит 74,2 МПа, dкрит 3,56 г/см3; уравнение 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 коэффициент 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 коэффициент линейного расширения 41•10-6К-1 (195-234 К); r 95,8•10-6 Ом•см (20 °С), температурный коэффициент r 0,92•10-3 К-1 (273 К); диамагнетик. удельная магнитная восприимчивость — 78,3•10-6; температура перехода в сверхпроводящее состояние a-Hg 4,153 К, b-Hg 3,949 К; h 1,554 мПа•с (293 К), уравнение температурной зависимости h = 0,560541 x x е-E/RT мПа•с, где E-2483,137 Дж/моль, R-газовая постоянная, е - абсолютный коэффициент термоэдс, в В/К; g 471,6 мН/м (293 К), уравнение температурной зависимости g = 491,4985 + + 0,029385T -0,00033185T2 мН/м; абсолютный коэффициент тэрмоэдс -3,4мкВ/К (298 К), для ртуть в паре с медью 7,2 мкВ/К (298 К); коэффициент 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 магнитной индукции 1,0-1,24Тл составляет (7,46-7,6)•10-10 м3/Кл.

Твердая ртуть - бесцветные кристаллы; до 79 К существует ромбоэдрическая кристаллическая модификация a (при 78 К: а = 0,29925 нм, b = 70,74°). Ниже 79 К существует b-Hg с тетрагональной объемноцентрированной решеткой (а = 0,3995 нм, с = 0,2825 нм); плотность твердой ртути 14,193 г/см3 (-38,9°С). Растворимость ртуть (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 ртути: 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 температуре, 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 температуре озоном до ртути оксида HgO.

ртуть не реагирует при нормальных условиях с Н2, но с атомарным водородом образует газообразный гидрид HgH [для газа. 30,1 Дж/(моль•К); 239,8 кДж/моль, 216,4 кДж/моль; 219,7 Дж/(моль•К)]. Гидрид HgH2 (т. разл. —125 °С) получают реакцией 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 взаимодействует уже при 18-25 °С. Межгалогенные соединения BrCl, ICl, IBr, галогениды серы S2Cl2, S2Br2, нитрозилхлорид реагируют с ртуть при нагревании с образованием соединений Hg(II). Pтуть не взаимодействует с N2, P, As, С, Si, В, Ge. Не растворяется в разбавленной серной и соляной кислотах, растворяется в царской водке, HNO3 и горячей концентрированной H2SO4. С галогенами ртуть активно взаимодействует, образуя ртути галогениды. С халькогенами -ртути халькогениды (HgS, HgSe, HgTe).

ртуть образует сплавы - амальгамы со многими металлами. Стойкие к амальгамированию металлы-V, Fe, Mo, Cs, Nb, Та, W. Co многими металлами ртуть дает интерметаллические соединения, называемые меркуридами. Об органических соединениях ртути смотри 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 растворе, причем катион Hg22+ стоек в водном растворе. Многие соединения ртуть летучи, разлагаются на свету, при нагревании, легко восстанавливаются даже слабыми агентами, например, аминами. кетонами. альдегидами.

Амидохлорид ртути(II) Hg(NH2)Cl-неплавкое бесцветное вещество - преципитат; плотность 5,70 г/см3; плохо растворим в воде (0,14 г в 100 г при 18 °С); получают взаимодействием HgCl2 с NH3; антисептик, компонент лекарственных средств и косметических препаратов. Азид ртути(II) Hg (N3)2 - бесцветные кристаллы; 596,6 кДж/моль; взрывается при ударе; получают реакцией HgO с NH3 или HgCl2 с NaN3; инициирующее ВВ. Ацетат ртути (II) Hg(OCOCH3)2 разлагается при нагревании и на свету; растворимость в воде (г в 100 г): 25 (10 °С), 100 (100 °С); растворимость в этаноле. СН3СООН; получают взаимодействием СН3СООН с HgO при 60 °С; катализатор орг. реакций, меркурирующий (от англ. названия ртути - mercury) агент, антисептик в медицине, реагент для определения цис-изомеров ненасыщенных соединенйи (главным образом виниловых эфиров) по количеству выделившейся СН3СООН, для меркуриметрического определения Сl- и Вr-, образующихся после сожжения анализируемого органического соединения по методу Шёнигера.

Нитрат ртути(I) Hg2(NO3)2-бесцветные кристаллы; разлагается водой, растворимы в CS2, HNO3; образует кристаллогидрат Hg2(NO3)2•2H2O (т.пл. 70 °С, плотность 4,79 при 4°С), теряющий воду на воздухе; растворы - сильные восстановители. получают взаимодействием Hg с HNO3 ниже 45 °С; применяют в меркуриметрическом методе объемного анализа. для чернения латуни. как компонент глазурей, пиротехнических составов. Нитрат ртути(II) Hg(NO3)2 - бесцветные кристаллы; водой гидролизуется; образует кристаллогидраты с 0,5 (т. пл. 79 °С, плотность 4,39 г/см3) и одной (плотность 4,3 г/см3) молекулами воды; получают взаимодействия Hg с горячей концентрированной HNO3; применяют в меркуриметрическом методе объемного анализа. для нитрования ароматических соединений.

Сульфат ртути(I) Hg2SO4 - бесцветные кристаллы с моноклинной решеткой; плотность 7,56 г/см3 131,96 Дж/(моль• К); -744,65 кДж/моль, -627,45 кДж/моль; 200,71 Дж/(моль•К); растворимость в воде (г в 100 г): 0,06 (25 °С), 0,09 (100 °С); горячей водой гидролизуется; растворяется в HNO3, H2SO4; получают осаждением из раствора Hg2(NO3)2 разбавленной H2SO4, анодным растворением Hg в H2SO4; катализатор в орг. синтезе (например, при получении фталевого ангидрида из нафталина), материал для изготовления нормальных элементов Кларка и Вестона, реагент при определении азота по Кьельдалю. Сульфат ртути(II) HgSO4-бесцветные кристаллы с ромбической решеткой; плотность 6,47 г/см3; растворим в кислотах и растворах NaCl, не растворим в органических растворителях, NH3; гидролизуется водой; получают взаимодействием Hg или HgO с концентрированной H2SO4; катализатор при получении ацетальдегида из ацетилена. компонент электролита в химических источниках тока.

Тиоцианат (роданид) ртути(II) Hg(SCN2) - бесцветные кристаллы; 231,6 кДж/моль; т. разл. 165°С; растворим в горячей воде, плохо - в холодной (0,07 г в 100 г при 25 °С); растворим в растворах солей NH4 и KCN, в соляной кислоте. При поджигании спрессованного роданида ртуть начинается реакция 2Hg(SCN)2 : 2HgS + C3N4 + CS2, инициирующая дальнейшее разложение соли; продукты реакции HgS и C3N4 выделяются в виде спека причудливой формы (так называемые фараоновы змеи). Получают Hg (SCN)2 взаимодействием раствора HSCN с солями Hg(II); реагент для определения галогенидов, цианидов, сульфидов, тиосульфатов.

Получение. Ртуть получают главным образом пирометаллургически-окислительно-восстановительным обжигом руд или концентратов при 700-800 °С в печах кипящего слоя, трубчатых, муфельных и других. При обжиге ртуть, находящаяся в основном в руде в виде киновари, восстанавливается до металла (HgS + О2 : Hg + SO2); в парообразном состоянии она удаляется из зоны реакции с отходящими газа.и, очищается в электрофильтрах от взвешенных частиц пыли и конденсируется в специальных конденсаторах. Выход ртуть более 80%. Перспективны вакуумный обжиг ртутьсодержащего сырья и гидрометаллургическое извлечение ртути выщелачиванием HgS водными щелочными растворами Na2S или Na2Sn (n = 2 — 4). Образовавшиеся растворы тиосолей ртуть подвергают электролизу или цементации Al, Zn, Sb. Для получения технической ртути конденсированный в пирометаллургическом процессе металл фильтруют через пористые перегородки, керамические фильтры, сукно, замшу и другое, последовательно промывают растворами щелочей, азотной кислотой, растворами Hg(NO3)2 и перегоняют. Для получения особо чистой ртути используют четырехстадийное электрохимическое рафинирование в электролизерах с ртутными электродами. Сумма примесей по данным химически-спектрального и нейтронно-активационного 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, фотометрическим и другими методами. Гравиметрически ртуть определяют в виде металла, HgS, Hg2Cl2, периодата Hg5(IO6)2. Пробу руды разлагают при нагревании, ртуть отгоняется в присутствии восстановителя (порошок Fe или Си) под "шубой" из ZnO. Образующуюся ртуть собирают на холодной золотой пластинке, которую 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 других элементов экстракцией различных комплексных соединений ртути (галогенидов, роданидов, дитиокарбаматов и других). При прокаливании и сплавлении рудных концентратов и соединений ртуть с содой ртуть полностью удаляется в виде металла. Для подготовки аналитической пробы используют сочетание экстракции с термическим восстановлением и отгонкой ртуть; подготовленную пробу можно анализировать любым из перечисленных выше методов. Термическое восстановление используют также для качественного обнаружения ртути даже при низких ее концентрациях. При фотометрическом определении ртути в качестве реактива используют 1-(2-пиридилазо)-2-нафтол, позволяющий определять микрограммовые количества. Следы ртути также могут быть определены при помощи дитизона, используемого как при фотометрическом, так и при титриметрическом определении.

ртуть в воздухе лабораторных и производственных помещений количественно определяют с помощью атомно-абсорбционных спектрофотометров, предел обнаружения в воздухе до 10-8 г/м3. Для качественного и количественного определения ртути в воздухе используют различные химические индикаторы паров P. (KI, I2, Cul, SeS, Se, AuBr3, AuCl3 и др.), которые наносят на силикагель, фильтровальную бумагу и другие материалы.

Применение. Ртуть используют для изготовления катодов при электрохимическом получении едких щелочей и хлора, а также для полярографов; в производстве ртутных вентилей, газоразрядных источников света (люминесцентных и ртутных ламп), диффузионных вакуумных насосов, контрольно-измерительных приборов (термометров, барометров, манометров и других); для определения чистоты фтора, а также его концентрации в газа.

Мировое производство ртути в последнее десятилетие составляло около 8600 т/год. Потребление ртуть (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 соединения ртути чрезвычайно ядовиты, накапливаются в организме, легко сорбируются легочной тканью, попадают в кровь, подвергаются ферментативному окислению до ионов ртути, которые образуют соединения с молекулами белка, многочисленными ферментами, нарушают обмен веществ, поражают нервную систему. Основная мера предосторожности при работе с ртутью и ее соединениями - исключение попадания ртути в организм через дыхательные пути или поверхность 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). Естественные источники загрязнения среды - испарение со всей поверхности суши, возгонка из соединений, находящихся глубоко в толще земной коры, вулканическая деятельность; в результате жизнедеятельности человека - металлургия, сжигание органических топлив, производство хлора и соды, бытовые (сжигание мусора, сточные воды и т.д.) и другие. Экологические последствия проявляются прежде всего в водной среде - подавляется жизнедеятельность одноклеточных морских водорослей и рыб, нарушается фотосинтез, ассимилируются нитраты, фосфаты, соединения 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, М., 1964; Мельников С. М., Металлургия ртути, М., 1971; Пугачевич 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 другие], 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.


Дополнительная информация: "ртуть: химические и физические свойства".


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXXIV
Контактная информация