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.
Первые сведения о соединениях, содержащих ртуть, доходят до нас из глубины веков. Аристотель упоминает о ней впервые в 350 году до нашей эры, но археологические находки говорят о более раннем сроке применения. Основными направлениями использования ртути были медицина, живопись и архитектура, изготовление венецианских зеркал, обработка металлов и т. д. Ее свойства люди выясняли только экспериментальным путем, что требовало большого количества времени и стоило многих жизней. О том, что ртуть опасна для человека, известно с момента начала ее использования. Современные методы и способы исследования гораздо эффективнее и безопаснее, но все равно многого об этом металле люди еще не знают.
Химический элемент
При нормальных условиях ртуть - это тяжелая жидкость бело-серебристого цвета, ее принадлежность к металлам была доказана М. В. Ломоносовым и И. А. Брауном в 1759 году. Ученые доказали, что в твердом агрегатном состоянии она электропроводна и может подвергаться ковке. Ртуть (Hydrargyrum, Hg) в периодической системе Д. И. Менделеева имеет атомный номер 80, располагается в шестом периоде, 2 группе и относится к подгруппе цинка. В переводе с латинского языка название дословно означает «серебряная вода», с древнерусского - «катиться». Уникальность элемента заключается уже в том, что это единственный который в природе находится в рассеянном виде и встречается в виде соединений. Капля ртути, скатывающаяся по горной породе, - явление невозможное. Молярная масса элемента - 200 г/моль, радиус атома - 157 пм.
Свойства
При температуре 20 о С удельный вес ртути составляет 13,55 г/см 3 , для процесса плавления необходимы -39 о С, для кипения - 357 о С, для замерзания -38,89 о С. Повышенное давление насыщенных паров дает высокую скорость испарения. При повышении температуры пары ртути становятся наиболее опасными для живых организмов, причем для данного процесса не является преградой вода или любая другая жидкость. Наиболее востребованное на практике свойство - получение амальгамы, которая образуется в результате растворения металла в ртути. При ее большом количестве сплав получается полужидкого агрегатного состояния. Ртуть легко выходит из соединения, что используется в процессе извлечения драгоценных металлов из руды. Амальгамированию не поддаются такие металлы, как вольфрам, железо, молибден, ванадий. В химическом отношении ртуть - достаточно стойкий элемент, который легко переходит в самородное состояние и вступает в реакцию с кислородом только при высокой температуре (300 о С). При взаимодействии с кислотами растворение происходит только в азотной кислоте и Металлическая ртуть окисляется серой или перманганатом калия. Она активно вступает в реакцию с галогенами (йод, бром, фтор, хлор) и неметаллами (селен, фосфор, сера). Органические соединения с атомом углерода (алкил-ртутные) являются наиболее стабильными и формируются в природных условиях. Метилртуть считается одним из наиболее токсичных металлоорганических соединений с короткой цепочкой связей. В этом состоянии ртуть опасность для человека приобретает наивысшую.
Нахождение в природе
Если рассматривать ртуть в качестве полезного ископаемого, которое применяется во многих отраслях промышленности и сферах хозяйственной деятельности человека, то это достаточно редкий металл. По оценкам специалистов, в поверхностном слое земной коры содержится всего 0,02 % от общего количества упомянутого элемента. Наибольшая часть ртути и ее соединений находится в водах Мирового океана и рассеяна в атмосфере. Последние исследования показывают, что большое содержание данного элемента содержит мантия Земли. В соответствии с этим утверждением возникло такое понятие, как «ртутное дыхание Земли». Оно заключается в процессе дегазации при дальнейшем испарении с поверхности. Наибольший выброс ртути происходит в момент извержения вулканов. В дальнейшем естественные и техногенные выбросы включаются в круговорот, который происходит за счет соединения с другими элементами при благоприятных природных условиях. Процесс образования и распада паров ртути изучен слабо, но наиболее вероятной гипотезой считается участие в нем некоторых видов бактерий. Но основной проблемой являются метил- и демитил-производные соединения, которые активно образуются в природе - в атмосфере, воде (придонные илистые участки или секторы наибольшего загрязнения органическими веществами) - без участия катализаторов. Метилртуть обладает очень высоким сходством с биологическими молекулами. Чем опасна ртуть - так это возможностью накопления в любом живом организме за счет легкости проникновения и адаптации.
Месторождения
Ртутьсодержащих и ртутных минералов насчитывается более 100, но основным соединением, которое обеспечивает рентабельность добычи, выступает киноварь. В процентном отношении она имеет следующую структуру: сера 12-14 %, ртуть 86-88 %, при этом самородная ртуть, блеклые руды, метациннабарит и т. д. являются сопутствующими основному сульфидному минералу. Размеры кристаллов киновари достигают 3-5 см (максимум), наиболее распространенные имеют размер 0,1-0,3 мм и могут содержать примеси цинка, серебра, мышьяка и т. д. (до 20 элементов). Рудных участков в мире насчитывается около 500, наиболее продуктивно работают месторождения Испании, Словении, Италии, Киргизии. Для обработки руды применяют два основных метода: окисление при высокой температуре с высвобождением ртути и обогащение начального материала с последующей переработкой полученного концентрата.
Области применения
В связи с тем что опасность ртути доказана, с 70-х годов XX века ограничено ее применение в медицине. Исключением является мертиолят, используемый для консервации вакцин. Амальгама серебра на сегодняшний день еще встречается в стоматологии, но активно вытесняется светоотражаемыми пломбами. Наиболее широкое применение опасного металла фиксируется при создании приборов и точных инструментов. Пары ртути используются для работы люминесцентных и кварцевых ламп. В этом случае результат воздействия зависит от покрытия светопропускающего корпуса. За счет уникальной теплоемкости металлическая ртуть востребована при производстве высокоточных измерительных приборов - термометров. Сплавы используются для изготовления датчиков положения, подшипников, герметичных выключателей, электроприводов, вентилей и т. д. Биоцидные краски ранее тоже содержали ртуть и использовались для покрытия корпусов судна, что предотвращало их от обрастания. Химическая промышленность в больших объемах использует соли данного элемента как катализатор при выделении ацетальдегида. В сулему и каломель применяют для обработки семенного фонда - токсичная ртуть предохраняет зерно и семена от вредителей. В металлургии наиболее востребованы амальгамы. Соединения ртути часто используются в качестве электролитического катализатора для производства хлора, щелочи и активных металлов. Золотопромышленники применяют данный химический элемент для обработки руды. Ртуть и ее соединения используются в ювелирном деле, при производстве зеркал и вторичной переработке алюминия.
Токсичность (чем опасна ртуть)
В результате техногенной деятельности человека в окружающей нас среде повышается концентрация токсичных веществ, загрязнителей. Одним из таких элементов, обозначенных на первых позициях по ядовитости, является ртуть. Опасность для человека представляют органические и неорганические ее соединения и пары. Это кумулятивный высокотоксичный яд, который может накапливаться в организме человека годами или поступить единовременно. Поражается ЦНС, ферментативная и кроветворная система, а степень и исход отравления зависят от дозы и способа проникновения, токсичности соединения, времени воздействия. Хроническое отравление ртутью (накопление вещества в организме) характеризуется наличием астеновегетативного синдрома, нарушением деятельности нервной системы. Первыми признаками являются: дрожание век, кончиков пальцев, а затем конечностей, языка и всего тела. При дальнейшем развитии отравления проявляется бессонница, головные боли, тошнота, нарушение деятельности ЖКТ, неврастения, нарушается память. Если происходит отравление парами ртути, то характерными симптомами являются заболевания дыхательных путей. При непрекращающемся воздействии дает сбой выводящая система, что может повлечь летальный исход.
Отравление солями ртути
Наиболее быстро и сложно протекающий процесс. Симптомы: головная боль, металлический привкус, кровоточивость десен, стоматит, усиление мочеиспускания при постепенном его сокращении и полном прекращении. При тяжелой форме характерны повреждения почек, желудочно-кишечного тракта, печени. Если человек и выживет, то навсегда останется инвалидом. Действие ртути приводит к осаждению белков и гемолизу кровяных эритроцитов. На фоне данных симптомов имеет место необратимое поражение центральной нервной системы. Такой элемент, как ртуть, опасность для человека представляет в любой форме взаимодействия, а последствия отравления могут быть непоправимы: оказывая влияние на весь организм, они могут отражаться и на следующих поколениях.
Способы проникновения яда
Основными источниками отравления являются воздух, вода, пищевые продукты. Ртуть может проникать через дыхательные пути при испарении вещества с поверхности. Хорошей пропускной способностью обладает кожный покров и желудочно-кишечный тракт. Для отравления достаточно искупаться в водоеме, который загрязнен промышленными сбросами, содержащими ртуть; употребить в пищу продукты с высоким содержанием химического элемента, который может попасть в них из зараженных биологических видов (рыба, мясо). Отравление парами ртути получают, как правило, в результате профессиональной деятельности - при несоблюдении техники безопасности на связанных с данным элементом производствах. Не является исключением и отравление в бытовых условиях. Это происходит при ненадлежащей эксплуатации приборов и инструментов, содержащих ртуть и ее соединения.
Опасность ртути из градусника
Наиболее часто применяемый медицинский инструмент высокой точности - термометр, он имеется в каждом доме. В обычных бытовых условиях большинство людей не имеют доступа к высокотоксичным соединениям, в состав которых входит ртуть. «Разбили градусник» - это наиболее вероятная ситуация взаимодействия с ядом. Большинство наших соотечественников до сих пор пользуются ртутными термометрами. Это объясняется прежде всего точностью их показаний и недоверием населения к новым технологиям. В случае повреждения термометра ртуть опасность для человека, конечно, представляет, но еще большую угрозу таит безграмотность. Если быстро, качественно и эффективно провести ряд несложных манипуляций, то вред здоровью если и будет нанесен, то минимальный
Этап 1
Прежде всего необходимо собрать все части разбитого термометра и ртуть. Это наиболее трудоемкий процесс, но от его выполнения зависит здоровье всех членов семьи и домашних животных. Для правильной утилизации необходимо взять стеклянный сосуд, который обязательно должен герметично закрываться. Перед началом работ из помещения удаляются все жильцы, лучше всего выйти на улицу или в другую комнату, где есть возможность постоянного проветривания. Процесс сбора капель ртути нельзя выполнять при помощи пылесоса или веника. Последний может раздробить более крупные фракции металла и обеспечить большую площадь их распространения. При работе пылесосом опасность заключается в процессе нагревания двигателя во время работы, а воздействие температуры ускорит испаряемость частиц, и данная бытовая техника после этого не может быть использована по назначению, ее останется только утилизировать.
Последовательность действий
- Надеть одноразовые медицинскую маску, бахилы или полиэтиленовые пакеты на обувь.
- Тщательно осмотреть место, где был разбит термометр; если есть вероятность попадания ртути на текстильные изделия, одежду, ковры, то они герметично пакуются в мешок для мусора и утилизируются.
- Стеклянные части собираются в приготовленную тару.
- Большие капли ртути при помощи листа бумаги, иглы или спицы для вязания собираются с поверхности пола.
- Вооружившись фонариком или усилив освещенность комнаты, необходимо расширять поиск более мелких частиц (за счет цвета металла его легко найти).
- Тщательно осматриваются щели пола, стыки паркета, плинтуса для исключения возможного попадания более мелких капель.
- В труднодоступных местах ртуть собирается шприцем, который в дальнейшем подлежит утилизации.
- Мелкие капли металла можно собрать при помощи клейкой ленты, пластыря.
- В течение всего времени работы необходимо выходить в проветриваемое помещение или на улицу через каждые 20 минут.
- Все предметы и подручные средства, используемые при сборе ртути, необходимо утилизировать вместе с содержимым термометра.
Этап 2
После тщательной механической сборки необходимо произвести химическую обработку помещения. Использовать можно перманганат калия (марганцовку) - раствор высокой концентрации (темного цвета) в необходимом для обрабатываемой территории количестве. Обязательно необходимо надеть новые резиновые перчатки и маску. Все поверхности обрабатываются полученным раствором при помощи ветоши, а имеющиеся углубления, щели, трещины и стыки лучше всего заполнить раствором. На ближайшие 10 часов лучше оставить поверхность в неприкосновенном виде. По истечении указанного времени раствор перманганата калия смывается чистой водой, далее уборка производится с использованием моющих средств и во всей квартире. Следующие 6-7 дней обязательно проводить регулярное проветривание помещения и ежедневную влажную уборку. Чтобы удостовериться в отсутствии ртути, можно пригласить специалистов со специальным оборудованием из центров эпидемиологии.
Методы лечения интоксикации
ВОЗ выделяет 8 наиболее опасных веществ, содержание которых в атмосфере, пищевых продуктах и воде должно тщательно отслеживаться, в связи с их опасностью для жизни и здоровья человека. Это свинец, кадмий, мышьяк, олово, железо, медь, цинк и, конечно, ртуть. Класс опасности данных элементов очень высок, и последствия отравления ими невозможно купировать полностью. Основой лечения является ограждение человека от дальнейшего контакта с ядом. При несильных и нехронических случаях отравления ртутью она выводится из организма с калом, мочой, потом. Токсическая доза составляет 0,4 мл, смертельная - от 100 мг. При подозрении на взаимодействие с ядом необходимо обратиться к специалисту, который на основании результатов анализов определит степень интоксикации и назначит терапию.
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.
Добыча ртути во все времена не обходилась для человечества без потерь. Это опасный для здоровья металл, который приносит отравление всему организму. В промышленном производстве ртуть незаменима – это единственный жидкий металл.
Но интерес к нему был всегда, особенно у ремесленников в Средней Азии. Именно здесь появились первые ртутные рудники в 6-4 веках до нашей эры.
Где содержится ртуть?
Металл содержится в минерале, который называется киноварью - красным камнем, используемым с самых древних времён как натуральный и качественный краситель. Ртуть есть и в других минеральных образований (примерно 20 наименований), но в них этого редкого металла содержится мало.
Особенности месторождений ртути
В промышленном производстве ртуть незаменима, потому что является единственным жидким металлом. Другого такого вещества в текучем виде при стандартной температуре со свойствами, характерными металлам, в природе нет. Поэтому ценность его высокая и поисками месторождений киновари занимаются во всех странах. Из Древнего Китая и Индии в наши дни пришла вера в целебные свойства этого вещества. Там его считали кровью дракона и придавали священные качества получаемому из него серебристому металлу. Со временем его целебные свойства подтвердила наука. Во все века алхимики из соединения ртути и серы пытались получить золото, это значительно повышало ценность металла.
Как получают ртуть
Киноварь содержит более 85% сульфида ртути, другого такого богатого полезным ископаемым минерала геологи не знают. Минеральные конгломераты встречается в виде зернообразных или ромбообразных фрагментов в породах, залегающих на небольшой глубине. Ртутные тела содержатся в кварцитовых, доломитовых и сланцевых отложениях. Ртуть выделяют из руды с помощью нагревания, в этом случае она стекает из каменных образований небольшими каплями, которые собирают в специальные защищённые резервуары.
Разработка месторождений ртути
В практике горнодобывающих работ разработка ртутных тел проводится несколькими способами.
- Подземные рудники. В них порода дробится с помощью взрывов, затем доставляется на поверхность. Извлечение металла производится путём окислительно-дистиляционного обжига, при котором образуются пары ртути при высоких температурах. Готовый продукт выделяют из фазы газообразного состояния в стадию конденсата и собирают.
- Способом закачивания в штольни газов, разогретых до 1000 градусов. Этот процесс вызывает переход металла в газовую фазу. Перед началом процедуры рассыпают в ящики с дном в виде сетки сорбент и располагают его в штольне на стеллажах. Затем начинается охлаждение энергоносителя, в результате чего на сорбент выпадает ртутосодержащий конденсат. Его собирают и отправляют на фабрику для извлечения чистого металла.
Есть и другие технологии добычи ртути, но все они сводятся к тому, что в первичных ореолах залегания руды делаются просечки, в них вводится раскалённый газ для образования ртутных паров и сорбент, который потом извлекают с накопившимся на нём ртутным конденсатом и отправляют на предприятие, где получают металл.
В каких странах есть промышленные ртутные месторождения
Значительные ртутные богатства залегают в недрах нескольких стран. Это, Испания, Италия, Китай, Канада, Мексика, США, государствах Средней Азии. Испания является самой богатой на месторождения ртути, здесь 75% мировых запасов металла и самый крупный рудник - Альмаден. Его начали разрабатывать более двух тысячелетий назад.
В России основные разработки ведутся в Забайкалье, на Камчатке, Алтае, Кавказе. Известными богатыми месторождениями ртути являются рудники ближнего зарубежья - Никитовский в Украине и Хайдаркен в Узбекистане (Ферганская долина).
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Ртуть (Hg , от лат. Hydrargyrum ) - элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка (побочной подгруппе II группы). Простое вещество ртуть - переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Ртуть - один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент - бром).
1 История
Происхождение названия
2 Нахождение в природе
2.1 Месторождения
3 В окружающей среде
4 Изотопы
5 Получение
6 Физические свойства
7 Химические свойства
7.1 Характерные степени окисления
7.2 Свойства металлической ртути
8 Применение ртути и её соединений
8.1 Медицина
8.2 Техника
8.3 Металлургия
8.4 Химическая промышленность
8.5 Сельское хозяйство
9 Токсикология ртути
9.1 Гигиеническое нормирование концентраций ртути
9.2 Демеркуризация
История
Астрономический символ планеты Меркурий
Ртуть известна с древних времен. Нередко её находили в самородном виде (жидкие капли на горных породах), но чаще получали обжигом природнойкиновари. Древние греки и римляне использовали ртуть для очистки золота (амальгамирование), знали о токсичности самой ртути и её соединений, в частности сулемы. Много веков алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов и полагали, что если жидкой ртути возвратить твердость при помощи серы или мышьяка, то получится золото. Выделение ртути в чистом виде было описано шведским химиком Георгом Брандтом в 1735 г. Для представления элемента как у алхимиков, так и в нынешнее время используется символ планеты Меркурий. Но принадлежность ртути к металлам была доказана только трудами Ломоносова и Брауна, которые в декабре 1759 года смогли заморозить ртуть и установить её металлические свойства: ковкость, электропроводность и др.
Происхождение названия
Русское название ртути происходит от праслав. *rьt ǫ tь , связанного с лит. rìsti «катиться» . Символ Hg заимствован от латинского алхимического названия этого элемента hydrargyrum (отдр.-греч. ὕδωρ «вода» и ἄργυρος «серебро»).
Нахождение в природе
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. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5 % ртути. 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 поверхностных условиях киноварь и металлическая ртуть не растворимы в воде, но при их наличии (Fe 2 (SO 4) 3 , озон, пероксид водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS nNa 2 S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроокислами 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 HgSb 4 S 7 . 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 Hg 2 Cl 2 . На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения - терлингуаит Hg 2 ClO, эглестонит Hg 4 Cl.
