Этапы промышленной добычи ртути. Ртуть: интересные факты

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.

Вряд ли нужно доказывать, что ртуть - металл своеобразный. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть - единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы называем нормальными. Почему ртуть жидкая - вопрос особый. Но именно это свойство, вернее сочетание свойств металла и жидкости (самой тяжелой жидкости!), определило особое положение элемента № 80 в нашей жизни. О ртути можно рассказывать много: жидкому металлу посвящены десятки книг. Этот же рассказ - в основном о многообразии применения ртути и ее соединений.
Причастность ртути к славному клану металлов долгое время была под сомнением. Даже Ломоносов колебался, можно ли считать ртуть металлом, несмотря на то, что и в жидком состоянии она обладает почти полным комплексом металлических свойств: тепло- и электропроводностью, металлическим блеском и так далее. При охлаждении ртути до - 39°С становится совсем очевидным, что она - одно из «светлых тел, которые ковать можно».

Свойства ртути

Ртуть оказала науке огромные услуги . Как знать, насколько задержался бы прогресс техники и естественных наук без измерительных приборов - термометров, манометров, барометров и других, действие которых основано на необыкновенных свойствах ртути. Какие это свойства?

• Во-первых, ртуть - жидкость.
• Во-вторых, тяжелая жидкость - в 13,6 раза тяжелее воды.
• В-третьих, у нее довольно большой коэффициент температурного расширения - всего в полтора раза меньше, чем у воды, и на порядок, а то и два больше, чем у обычных металлов.

Есть и «в-четвертых», «в-пятых», «в-двадцатых», но вряд ли нужно перечислять все.
Еще любопытная деталь: «миллиметр ртутного столба» - не единственная физическая единица, связанная с элементом № 80. Одно из определений ома, единицы электрического сопротивления, - это сопротивление столбика ртути длиной 106,3 см и сечением 1 мм 2 .
Все это имеет отношение не только к чистой науке. Термометры, манометры и другие приборы, «начиненные» ртутью, давно стали принадлежностью не только лабораторий, но и заводов. А ртутные лампы, ртутные выпрямители! Все то же уникальное сочетание свойств открыло ртути доступ в самые разные отрасли техники, в том числе в радиоэлектронику, в автоматику.
Ртутные выпрямители, например, долгое время были наиболее важным и мощным, наиболее широко применяемым в промышленности типом выпрямителей электрического тока. До сих пор их используют во многих электрохимических производствах и на транспорте с электрической тягой, хотя в последние годы их постепенно вытесняют более экономичные и безвредные полупроводниковые выпрямители.
Современная боевая техника тоже использует замечательные свойства жидкого металла.
К примеру, одна из главных деталей взрывателя для зенитного снаряда - это пористое кольцо из железа или никеля. Поры заполнены ртутью. Выстрел - снаряд двинулся, он приобретает все большую скорость, все быстрее вращается вокруг своей оси, и тяжелая ртуть выступает из пор. Она замыкает электрическую цепь - взрыв.
Нередко с нею можно встретиться и там, где меньше всего ожидаешь. Иногда ею легируют другие металлы. Небольшие добавки элемента № 80 увеличивают твердость сплава свинца со щелочноземельными металлами. Даже при паянии бывает подчас нужна ртуть: припой из 93% свинца, 3% олова и 4% ртути - лучший материал для пайки оцинкованных труб.

Амальгамы ртути

Еще одно замечательное свойство ртути: способность растворять другие металлы, образуя твердые или жидкие растворы - амальгамы. Некоторые из них, например амальгамы серебра и кадмия , химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Из них делают зубные пломбы.
Амальгаму таллия , затвердевающую только при -60°С, применяют в специальных конструкциях низкотемпературных термометров.
Старинные зеркала были покрыты не тонким слоем серебра, как это делается сейчас, а амальгамой, в состав которой входило 70% олова и 30% ртути. В прошлом амальгамация была важнейшим технологическим процессом при извлечении золота из руд. В XX столетии она не выдержала конкуренции и уступила более совершенному процессу - цианированию. Однако старый процесс находит применение и сейчас, главным образом при извлечении золота, топко вкрапленного в руду.
Некоторые металлы, в частности железо, кобальт, никель , практически не поддаются амальгамации. Это позволяет транспортировать жидкий металл в емкостях из простой стали. (Особо чистую ртуть перевозят в таре из стекла, керамики или пластмассы.) Кроме железа и его аналогов, не амальгамируются тантал , кремний , рений , вольфрам , ванадий , бериллий , титан , марганец и молибден , то есть почти все металлы, применяемые для легирования стали. Это значит, что и легированной стали ртуть нестрашна.
Зато натрий, например, амальгамируется очень легко. Амальгама натрия легко разлагается водой. Эти два обстоятельства сыграли и продолжают играть очень важную роль в хлорной промышленности.
При выработке хлора и едкого натра методом электролиза поваренной соли используют катоды из металлической ртути. Для получения тонны едкого натра нужно от 125 до 400 г элемента № 80. Сегодня хлорная промышленность - один из самых массовых потребителей металлической ртути.

• ПЕРВЫЙ СВЕРХПРОВОДНИК. Спустя почти полтора столетия после опытов Пристли и Лавуазье Hg оказалась сопричастна еще к одному выдающемуся открытию, на этот раз в области физики. В 1911 г. голландский ученый Гейке Камерлинг-Оннес исследовал электропроводность ртути при низкой температуре. С каждым опытом он уменьшал температуру, и когда она достигла 4,12 К, сопротивление ртути, до этого последовательно уменьшавшееся, вдруг исчезло совсем: электрический ток проходил по ртутному кольцу, не затухая. Так было открыто явление сверхпроводимости, и элемент №80 стал первым сверхпроводником. Сейчас известны десятки сплавов и чистых металлов, приобретающих это свойство при температуре, близкой к абсолютному нулю.

• КАК ОЧИСТИТЬ Hg. В химических лабораториях часто возникает необходимость очистить жидкий металл. Метод, описанный в этой заметке, пожалуй, самый простой из надежных и самый надежный из простых. На штативе крепят стеклянную трубку диаметром 1-2 см; нижний конец трубки оттянут и загнут. В трубку заливают разбавленную азотную кислоту примерно с 5% нитрата закисной ртути Hg 2 (N0 3) 2 . Сверху в трубку вставляют воронку с бумажным фильтром, в дне которого иголкой проделано небольшое отверстие. Воронку заполняют загрязненной ртутью. На фильтре она очищается от механических примесей, а в трубке - от большей части растворенных в ней металлов. Как это происходит? Ртуть - благородный металл, и примеси, например медь , вытесняют ее из Hg 2 (N0 3) 2 ; часть примесей просто растворяется кислотой. Очищенная ртуть собирается в нижней части трубки и под действием собственной тяжести передавливается в приемный сосуд. Повторив эту операцию несколько раз, можно достаточно полно очистить ее от примеси всех металлов, стоящих в ряду напряжений левее ртути.

Очистить ртуть от благородных металлов, например золота и серебра , намного сложнее. Чтобы разделить их, применяют перегонку в вакууме.

• ЧЕМ-ТО ПОХОЖА НА ВОДУ. Не только жидкое состояние «роднит» ее с водой. Теплоемкость ртути, как и воды, с ростом температуры (от точки плавления до +80°С) последовательно уменьшается и лишь после определенного температурного «порога» (после 80°С) начинает медленно расти. Если охлаждать элемент №80 очень медленно, ее, как и воду, можно переохладить. В переохлажденном состоянии жидкая ртуть существует при температуре ниже - 50° Ct обычно же она замерзает при - 38,9°С. Кстати, впервые он была заморожена в 1759 г. петербургским академиком И.А. Брауном.
• ОДНОВАЛЕНТНОЙ РТУТИ НЕТ! Это утверждение многим покажется неверным. Ведь еще в школе учат, что, подобно меди, ртуть может проявлять валентности +2 и 1+ . Широко известны такие соединения, как черная закись Hg 2 0 или каломель Hg 2 Cl 2 . Но Hg здесь лишь формально одновалентна. Как показали исследования, во всех подобных соединениях содержится группировка из двух атомов ртути: -Hg 2 - или -Hg-Hg-. Оба атома двухвалентны, но одна валентность каждого из них затрачена на образование цепочки, подобной углеродным цепям многих органических соединений. Ион Hg 2 +2 нестоек, нестойки и соединения, в которые он входит, особенно гидроокись и карбонат закисной ртути. Последние быстро разлагаются на Hg и HgO и соответственно Н 2 0 или С0 2 .

ЯД И ПРОТИВОЯДИЕ.
Я худшую смерть предпочту работе на ртутных рудниках, где крошатся зубы во рту...
Р. Киплинг
Пары ртути и ее соединения действительно весьма ядовиты. Жидкая ртуть опасна прежде всего своей летучестью: если хранить ее открытой в лабораторном помещении, то в воздухе создастся парциальное давление ртути 0,001. Это много, тем более что предельно допустимая концентрация ртути в промышленных помещениях 0,01 мг на кубический метр воздуха.
Степень токсического действия металлической ртути определяется прежде всего тем, какое количество успело прореагировать в организме, прежде чем ее вывели оттуда, т. е. опасна не сама ртуть, а ее соединения.
Острое отравление солями ртути проявляется в расстройстве кишечника, рвоте, набухании десен. Характерен упадок сердечной деятельности, пульс становится редким и слабым, возможны обмороки. Первое, что необходимо сделать в такой ситуации, это вызнать у больного рвоту. Затем дать ему молока и яичных белков. Она выводится из организма в основном почками. При хроническом отравлении Hg и ее соединениями появляются металлический привкус во рту, рыхлость десен, сильное слюнотечение, легкая возбудимость, ослабление памяти. Опасность такого отравления есть во всех помещениях, где Hg находится в контакте с воздухом. Особенно опасны мельчайшие капли разлитой ртути, забившиеся под плинтусы, линолеум, мебель, в щели пола. Общая поверхность маленьких ртутных шариков велика, и испарение идет интенсивнее. Поэтому случайно разлитую Hg необходимо тщательно собрать. Все места, в которых могли задержаться малейшие капельки жидкого металла, необходимо обработать раствором FeCl 3 , чтобы связать ртуть химически.

• Космические аппараты нашего времени требуют значительных количеств электроэнергии. Регулировка работы двигателей, связь, научные исследования, работа системы жизнеобеспечения - все это требует электричества... Пока основными источниками тока служат аккумуляторы и солнечные батареи. Энергетические потребности космических аппаратов растут и будут расти. Космическим кораблям недалекого будущего понадобятся электростанции на борту. В основе одного из вариантов таких станций - ядерный турбинный генератор. Во многом он подобен обычной тепловой электростанции, но рабочим телом в нем служит не водяной пар, а ртутный. Разогревает его радиоизотопное горючее. Цикл работы такой установки замкнутый: ртутный пар, пройдя турбину, конденсируется и возвращается в бойлер, где опять нагревается и вновь отправляется вращать турбину.
• ИЗОТОПЫ. Природный элемент состоит из смеси семи стабильных изотопов с массовыми числами 196, 198. 199, 200, 201, 202 и 204. Наиболее распространен самый тяжелый изотоп: его доля - почти 30%, точнее, 29,8. Второй по распространенности - изотоп ртуть-200 (23,13%). А меньше всего в природной смеси ртути-190 - всего 0,146%.

Из радиоактивных изотопов элемента № 80, а их известно 23, практическое значение приобрели только ртуть-203 (период полураспада 46,9 суток) и ртуть-205 (5,5 минуты). Их применяют при аналитических определениях ртути и изучении ее поведения в технологических процессах.

• САМЫЕ КРУПНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ - В ЕВРОПЕ. Это - один из немногих металлов, крупнейшие месторождения которых находятся на европейском материке. Наиболее крупными месторождениями ртути считаются Альмаден (Испания), Монте-Амьята (Италия) и Идрия (Югославия).
• ИМЕННЫЕ РЕАКЦИИ. Для химической промышленности она и сейчас достаточно важна не только как материал катодов в производстве хлора и едкого натра, но и как катализатор. Например, из ацетилена по реакции М.Г. Кучерова, открытой в 1881 г., получается ацетальдегид. Катализатором здесь служит ртутьсодержащая соль, например сульфат HgS0 4 . А вот при растворении отработавших свое урановых блоков как катализатор использовали саму ртуть. Реакция Кучерова - не единственная «именная» реакция с участием ртути или ее соединений. Широко известна и реакция А.Н. Несмеянова, в ходе которой в присутствии солей ртути происходит разложение органических солей диазония и образование ртутьорганических соединений. Они используются в основном для получения других элементоорганических соединений и, ограничено, как фунгициды.

Влияние на эмоции. Она действует на организм в целом и, конечно, на психику. Высказано предположение, что ртутная интоксикация способна вызвать вспышки необузданного гнева. Иван Грозный, например, часто пользовался ртутными мазями против боли в суставах и, возможно, его повышенная возбудимость - результат отравления ртутью? Медики достаточно досконально изучили симптомы ртутного отравления, в том числе и психофизические: ощущение надвигающейся катастрофы, бред, галлюцинации... Паталогоанатомы, исследовавшие прах грозного царя, отметили повышенное содержание ртути в костях.

Свидетельствуют о том, что при пожаре в здании НИИ вакуумной техники произошла утечка ртути. В очаге пожара концентрация паров ртути превысила ПДК, но за пределами территории (а также на самой территории после работ по нейтрализации ртути) выхода за пределы нормативов не отмечено.

Для объективной картины и однозначного исключения (или подтверждения) крупномасштабного заражения ртутью необходимо провести не одно измерение, а несколько десятков, причем в разное время. Без таких данных можно лишь указать на то, что при действительно крупном выбросе концентрация ртути сильно отличалась бы в разных районах города. И если кто-то в 15 или 20 километрах от места пожара жалуется на симптомы отравления ртутью, то вблизи число отравившихся явно должно исчисляться тысячами человек: плотность населения в столице местами превышает 50 тысяч жителей на квадратный километр.

Иными словами, слухи о серьезной и угрожающей всем жителям утечке представляются крайне сомнительными. Московский воздух грязен, но вряд ли именно из-за ртути. Более того, проблемы со смогом начались задолго до пожара: запах гари пришел в город еще летом, и тогда дым приписали горящим в Тверской области торфяникам. Но раз уж зашла речь о ртути, мы решили сделать подборку из десяти утверждений про токсичность этого элемента.

1) Ртуть - чрезвычайно опасное вещество. Если случайно выпить каплю ртути, можно умереть сразу же.

Металлическая ртуть, вопреки расхожему мнению, не является ни сильнодействующим ядом, ни особо токсичным веществом. Достаточно сказать, что в медицинской литературе описан случай, когда пациент проглотил 220 грамм жидкого металла и выжил. Для сравнения: то же количество поваренной соли способно привести к летальному исходу (если, конечно, кто-то в состоянии съесть стакан соли). Подробный справочник в разделе «смертельные случаи» разбирает отравления хлоридом ртути, но не содержит ни одного упоминания смертельного отравления ртутью в виде чистого металла. Кроме того, ртуть использовалась и продолжает использоваться для производства зубных пломб на основе амальгамы, сплава ртути с другими металлами. Такие пломбы признаны достаточно безопасными и заменять без особой нужды амальгаму на другие материалы не рекомендуется.

Чистая ртуть в виде жидкости , пусть даже проглоченной, не особенно опасна. Но этого нельзя сказать ни про пары металла, ни тем более про соединения ртути.

2) Ртуть опасна, так как испаряется и дает токсичные пары.

Это действительно так. Пары ртути образуются там, где металл оказывается на открытом воздухе. Они не имеют ни запаха, ни цвета, ни - как правило - вкуса, хотя иногда люди и ощущают во рту металлический привкус. Постоянное вдыхание загрязненного воздуха приводит к попаданию ртути в организм через легкие, а это намного опаснее, чем проглатывание того же количества металла.

3) Если в квартире разбился градусник, надо тщательно подмести и вымыть пол.

Не только неверное, но и откровенно вредительское утверждение. При разделении одной капли на две вдвое же возрастает удельная площадь и, соответственно, скорость испарения вещества. Поэтому не надо пытаться смахнуть ртуть веником или тряпкой в совок, а потом выкинуть в мусорное ведро или спустить в унитаз. Часть металла при этом неизбежно вылетит наружу в виде мельчайших шариков, которые быстро испаряются и загрязняют воздух намного активнее исходной капли. И мы надеемся, что никто из читателей не будет собирать ртуть пылесосом: он не только дробит капли, но и подогревает их. Если уж у вас есть одна пролитая капля, то просто сгоните ее мокрой кисточкой в герметично закрывающуюся банку и потом сдайте в ДЕЗ (Дирекция единого заказчика; вначале лучше позвонить и уточнить, принимают ли. Рекомендация дана для России, в других странах правила могут отличаться). Можно использовать листочек бумаги или, если капля небольшая, маленькую спринцовку.

Американские исследователи, которые в 2008 году экспериментальное помещение ртутью, обнаружили что одна капля диаметром 4 миллиметра даже в небольшой комнате объемом 20 кубических метров спустя час дает всего 0,29 микрограмм ртутных паров на кубометр. Это значение находится в пределах действующей как в США, так и в России нормы для атмосферного загрязнения. Однако когда ртуть размазывали шваброй, концентрация ее паров вырастала до отметок свыше ста микрограмм на метр кубический. То есть в десять раз выше ПДК для промышленных помещений и в сотни раз выше «общеатмосферной» нормы! Влажная уборка, как показали эксперименты, после подметания ртути уже не спасает, и пол остается загрязнен тысячами мелких капель после многократной протирки мокрой тряпкой.

4) Если в квартире разбили градусник, то помещение на долгие годы становится опасным для жизни.

Это правда, но не всегда. Испарение металлической ртути через некоторое время замедляется из-за покрытия металла пленкой оксида ртути, поэтому закатившиеся в щели капли могут лежать годами и даже десятилетиями. В справочнике по криминалистике Environmental Forensics: Contaminant Specific Guide со ссылкой на несколько исследований говорится , что ртуть где-нибудь под полом или за плинтусом со временем перестает загрязнять атмосферу, но лишь при условии, что ее шарики там не подвергаются механическому воздействию. Если ртутный шарик попадает в щель между досками паркета, где его постоянно трясет при ходьбе, испарение будет продолжаться до тех пор, пока капля не испарится полностью. Трехмиллиметровый шарик, по оценкам физиков, в 2003 году, испаряется за три года.

5) Отравление ртутью проявляется сразу же.

Верно лишь для высокой концентрации ртути.

Острое отравление возникает при вдыхании на протяжении нескольких часов воздуха, в котором больше ста микрограмм на кубический метр. При этом серьезные (требующие госпитализации) последствия наступают при еще более высоких концентрациях. Чтобы серьезно отравиться ртутью, одного разбитого градусника недостаточно.

Для хронического отравления ртутью, если опираться на представленные в уже упомянутом Toxicological profile for mercury данные, необходима концентрация тяжелого металла как минимум свыше десяти микрограмм на кубометр. Это возможно в случае, если разбитый градусник смели метлой и не обезвредили ртуть, однако и в этом случае вряд ли обитатели комнаты почувствуют недомогание сразу же. Ртуть в сравнительно низких концентрациях приводит не к моментальной тошноте, слабости и лихорадке, а может, к примеру, вызвать нарушение координации движений и дрожь конечностей. У маленьких детей также может возникать сыпь, однако специфического набора симптомов, по которым даже неспециалист мог бы определить хроническое ртутное отравление, не существует.

6) Ртуть присутствует в рыбе и морепродуктах.

Правда. Чистая ртуть превращается некоторыми бактериями в метилртуть, а затем перемещается вверх по пищевой цепочке, причем в первую очередь это происходит в морских биосистемах. Последняя фраза означает, что вначале содержащий метилртуть планктон поедают рыбы, потом этих рыб съедают хищники (другие рыбы) и каждый раз концентрация метилртути в организмах растет за счет ее способности накапливаться в тканях животных. Проводившиеся океанологами исследования показали, что количество ртути при переходе от воды и растворенных в ней веществ к планктону возрастает в десятки или даже сотни тысяч раз.

Концентрация ртути в мясе тунца достигает 0,2 миллиграмма на килограмм. Загрязнение рыбы ртутью стало серьезной проблемой, решение которой требует согласованной работы экологов и представителей промышленности по всему миру. Однако для большинства жителей России, которые в принципе довольно редко едят рыбу (18 килограмм в год против 24 кг в США) этот источник ртути не столь уж существенен.

7) Если разбить флуоресцентную лампу, то она загрязнит комнату ртутью.

Правда. В 2004 году группа американских ученых ряд ламп внутри пластиковой бочки, которую сразу после этого закрыли крышкой. Опыт показал, что осколки медленно выделяют пары ртути и всего из остатков лампочки может выйти до сорока процентов содержащегося внутри токсичного металла.

Внутри большинства компактных ламп содержится около 5 миллиграммов ртути (есть марки с пониженным до одного миллиграмма количеством). Если учесть, что в первые сутки выделяется примерно половина из тех сорока процентов, которые в принципе могут покинуть осколки, то одна разбитая в комнате лампа превысит «атмосферный» ПДК в пять-десять раз, однако не выйдет за рамки «рабоче-промышленного» ПДК. Пролежавшие неделю осколки уже практически безвредны с точки зрения заражения воздуха парами ртути, так что из-за одной разбитой лампочки нельзя получить отравление ртутью.

Другое дело - разбить несколько десятков больших флуоресцентных ламп сразу. Такие действия, как показывает практика , приводят к острому отравлению ртутью.

8) Большинство жителей городов хронически отравлены ртутью.

Крайне сомнительное утверждение. Концентрация ртути в воздухе городов действительно выше, однако пока что нет никаких убедительных свидетельств того, что это приводит к каким-либо заболеваниям. В конце концов, ртуть попадает в атмосферу и в воду вблизи многих вулканов. Существуют разрабатываемые с античности месторождения, вблизи них построены целые и их жители не страдают поголовно от отравления.

Выявить негативное влияние как ртути, так и других веществ (или не веществ, а, скажем, микроволнового излучения от мобильных телефонов) в низких дозах довольно сложно. То, что проявляет себя только через много лет, требует долговременных наблюдений. Но за двадцать или тридцать лет у людей обычно проявляется множество заболеваний, значительная часть которых может быть никак не связана с подозреваемым веществом. Если наблюдать за несколькими десятками тысяч человек, то у некоторых из них в любом случае разовьются хронические болезни и даже злокачественные опухоли, без всякой связи с ртутью, радиацией или иным фактором. Даже общеизвестный в наши дни вред курения удалось выявить далеко не сразу: лишь ближе к середине прошлого столетия медики смогли однозначно связать курение с раком легких.

Про хроническое отравление ртутью часто говорят представители «альтернативной медицины», но их нельзя считать объективными источниками. Многие из них одновременно продают те или иные «программы детоксикации», причем зачастую обещая исцелить якобы вызванные ртутью болезни вроде рака или аутизма. Официальная позиция американских медиков сейчас такова, что используемые для выведения ртути из организма препараты (так называемые хелатные соединения) здоровым людям скорее навредят, чем помогут. Описано минимум три случая смертельных отравлений вследствие попыток «очистить организм от ртути».

9) Ртуть содержится в вакцинах.

Ртуть входит в состав тиомерсала , используемого в некоторых вакцинных препаратах консерванта. Одна доза вакцины, как правило, содержит около 50 микрограммов вещества. Для сравнения: летальная доза этого же вещества (установленная в опытах на мышах) составляет 45 миллиграммов (45000 микрограммов) на килограмм массы тела. Одна порция рыбы может содержать примерно столько же ртути, сколько доза вакцины.

Тиомерсал обвиняли в росте числа случаев аутизма, однако еще в начале нулевых годов эта гипотеза была опровергнута анализом статистической информации. Кроме того, если предположить, что дело в ртути, то остается непонятным рост числа случаев аутизма в последние несколько десятилетий. Раньше люди контактировали с ртутью намного активнее.

10) Ртутное загрязнение - проблема последних десятилетий.

Это не так. Ртуть - один из древнейших известных человечеству металлов, равно как и киноварь, сульфид ртути. Киноварь активно использовалась в качестве красного красителя (в том числе для производства косметики!), ртуть же применялась в целом ряде процессов, от нанесения позолоты до выделки шляп. При золочении куполов Исаакиевского собора смертельные отравления ртутью получили шестьдесят мастеров, а выражение «безумный шляпник» отражает симптомы хронического отравления при выделке шкурок для мужских шапок. Вплоть до середины XX века при обработке шкур использовался токсичный нитрид ртути. Ртуть входила и в состав многих лекарств, причем в несопоставимых с тиомерсалом дозировках. Каломель, к примеру, является хлоридом ртути (I), и ее применяли как антисептик наряду с сулемой - хлоридом ртути (II).

В последние десятилетия использование ртути в медицине резко сократилось ввиду данных о токсичности этого металла. Встретить ту же каломель можно разве что в гомеопатических препаратах. Или в «народной» медицине - зафиксирован ряд отравлений ртутью после употребления препаратов китайской народной медицины.

Справка: почему ртуть ядовита?

Ртуть взаимодействует с селеном. Селен - это микроэлемент, который входит в состав тиоредоксинредуктазы, фермента, при помощи которого восстанавливается белок тиоредоксин. Тиоредоксин задействован во множестве жизненно важных процессов. В частности, тиоредоксин нужен для борьбы с повреждающими клетки свободными радикалами, в этом случае он работает в связке с витаминами C и E. Ртуть необратимо повреждает тиоредоксинредуктазу, и она перестает восстанавливать тиоредоксин. Тиоредоксина становится мало, и клетки в результате хуже справляются со свободными радикалами.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Ртуть - восьмидесятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Hg от латинского «hydrargyrum». Расположен в шестом периоде, IIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 80.

Ртуть мало распространена в природе; содержание ее в земной коре составляет всего около 10 -6 % (масс.). Изредка ртуть встречается в самородном виде, вкрапленная в горные породы; но главным образом она находится в природе в виде ярко-красного сульфида ртути HgS, или киновари. Этот минерал применяется для изготовления красной краски.

Ртуть - единственный металл, находящийся при комнатной температуре в жидком состоянии. В виде простого вещества ртуть представляет собой серебристо-белый (рис. 1) металл. Очень легкоплавкий металл. Плотность 13,55 г/см 3 . Температура плавления — 38,9 o С, кипения 357 o С.

Рис. 1. Ртуть. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса ртути

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии ртуть существует в виде одноатомных молекул Hg, значения её атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 200,592.

Изотопы ртути

Известно, что в природе ртуть может находиться в виде семи стабильных изотопов 196 Hg (0,155%), 198 Hg (10,04%), 199 Hg (16,94%), 200 Hg (23,14%), 201 Hg (13,17%), 202 Hg (29,74%) и 204 Hg (6,82%).Их массовые числа равны 196, 198, 199, 200, 201, 202 и 204 соответственно. Ядро атома изотопа ртути 196 Hg содержит восемьдесят протонов и сто шестнадцать нейтронов, а остальные отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные радиоактивные изотопы ртути с массовыми числами от 171-го до 210-ти, а также более десятиизомерных состояний ядер.

Ионы ртути

На внешнем энергетическом уровне атома ртути имеется два электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 14 5s 2 5р 6 5d 10 6s 2 .

В результате химического взаимодействия ртуть отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Hg 0 -1e → Hg + ;

Hg 0 -2e → Hg 2+ .

Молекула и атом ртути

В свободном состоянии ртуть существует в виде одноатомных молекул Hg. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу ртути.

Ртуть (англ. Mercury, франц. Mercure, нем. Quecksilber) входит в число семи металлов древности. Она была известна по крайней мере за 1500 лет до н.э., уже тогда ее умели получать из киновари. Ртуть употребляли в Египте, Индии, Месопотамии и Китае; она считалась важнейшим исходным веществом в операциях священного тайного искусства по изготовлению препаратов, продлевающих жизнь и именуемых пилюлями бессмертия. В IV - Ш вв. до н.э. о ртути как о жидком серебре (от греч. вода и серебро) упоминают Аристотель и Теофраст. Позднее Диоскорид описал получение ртути из киновари путем нагревания последней с углем. Ртуть считали основой металлов, близкой к золоту и поэтому называли меркурием (Mercurius), по имени ближайшей к солнцу (золоту) планеты Меркурий. С другой стороны, полагая, что ртуть представляет собой некое состояние серебра, древние люди именовали ее жидким серебром (откуда произошло лат. Hydrargirum). Подвижность ртути вызвала к жизни другое название - живое серебро (лат. Argentum vivum); немецкое слово Quecksilber происходит от нижнесаксонского Quick (живой) и Silber (серебро). Интересно, что болгарское обозначение ртути - живак - и азербайджанское - дживя - заимствованы, вероятно, от славян.

В эллинистическом Египте и у греков употреблялось название скифская вода, что позволяет думать о вывозе ртути в какой-то период времени из Скифии. В арабский период развития химии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой ртуть почиталась матерью металлов, а сера (сульфур) их отцом. Сохранилось множество тайных арабских названий ртути, что свидетельствует о ее значении в алхимических тайных операциях. Усилия арабских, а позднее и западноевропейских алхимиков сводились к так называемой фиксации ртути, т. е. к превращению ее в твердое вещество. По мнению алхимиков, получающееся при этом чистое серебро (философское) легко превращалось в золото. Легендарный Василий Валентин (XVI в.) основал теорию трех начал алхимиков (Tria principia) - ртути, серы и соли; эту теорию развил затем Парацельс. В подавляющем большинстве алхимических трактатов, излагающих способы трансмутации металлов, ртуть стоит на первом месте либо как исходный металл для любых операций, либо как основа философского камня (философская ртуть). Из тайных алхимических (частью арабского происхождения) или мистических названий ртути приведем названия азот (Azoth, или Azoq), Zaibac, Zeida, Zaibar (Saibar), Ventus albus, Argentum vivum и др. Алхимики различали множество видов ртути и сопровождали ее общее название Mercurius различными эпитетами (меркурий металлов, минералов, меркурий сирой, слабый и т. д.). Происхождение русского и славянских названий металла (чешск. rtut", rdut", словенск. ortut", польск. rtec, trtec) неясно. В древнерусской литературе это слово встречается уже в ХП в. Филологи полагают, что оно связано с тюркским utarid, означающим планету Меркурий. В пользу этого предположения говорит алхимическое название Tarith - по Руланду: "то же что и Ruscias" (русская?). А. М. Васильев считает, что связь с тюркским корнем свидетельствует о влиянии на наших предков древнехалдейских воззрений, сопоставлявших металлы с планетами. В свое время автор этих строк указывал на возможность чисто славянского словообразования названия ртуть от руду, рудру или руда, обозначающих красный цвет, кровь, красную краску и вообще красное. Это сопоставление основывается на красной окраске киновари - соединения, из которого получали ртуть. Известно, что киноварь с древних времен добывалась в некоторых районах современного Донбасса. Вопрос этот требует дополнительных исследований.