Свойства ртути в магнитном поле

Температура плавления ртути и другие свойства этого удивительного металла

Свойства ртути в магнитном поле

Ртуть имеет уникальные свойства, позволяющие использовать ее в различных целях. При этом необходимо учитывать, что она смертельно опасна для организма человека, так как является чрезвычайно ядовитым металлом.

Ртуть – это элемент под 80-м номером периодической таблицы Д. И. Менделеева.

Ртуть является переходным металлом, единственным, который при нормальных условиях находится в жидком агрегатном состоянии.

Общая характеристика ртути складывается из ее химических и физических свойств.

Физические свойства

Металл имеет серебристо-белый цвет. Он обладает свойствами диамагнетика, так как может создавать с другими металлами как твердые, так и жидкие сплавы – амальгамы.

В амальгамах металлы ведут себя уже не так активно, как в свободном состоянии. Какова температура плавления ртути? Отрицательная -38,83 °C. Начинает испаряться при комнатной температуре в +18 °C, а кипит при 356,73 °C.

Магнитные свойства ртути характеризуются так – она диамагнитна. Собрать ее обычным магнитом не получится.

Химические свойства

Этот элемент является малоактивным жидким металлом и наподобие благородных металлов устойчива в сухом воздухе.

Он взаимодействует с солями, кислотами и неметаллами и имеет две степени окисления +1 и +2. С водой, неокисляющими кислотами и щелочами ртуть не взаимодействует.

С кислородом вступает в химическую реакцию только при нагревании выше 300 °С, образуя при этом оксид ртути.

Применение ртути в промышленности и в быту

Чаще всего ртуть применяют для получения хлора и каустической соды.

Ртуть применяется для изготовления различных научных приборов: термометров, полярографов, барометров, вакуумных насосов, манометров (служат для измерения уровня давления газов и жидкостей). Сегодня в большинстве электрохимических производств широко используются ртутные выпрямители электрического тока.

В медицине повсеместно применяются так называемые ртутно-кварцевые лампы, которые служат для облучения ультрафиолетовыми лучами, всем известны градусники для измерения температуры тела. Используют этот металл и в качестве дезинфицирующего средства.

Благодаря уникальному свойству вещества растворять другие металлы (кроме железа, марганца, никеля, кобальта, титана, вольфрама, тантала, кремния, рения и ряда других), образуя амальгамы, можно использовать его для размягчения кадмия, олова и серебра, которые нашли применение в изготовлении зубных пломб.

Для производства низкотемпературных термометров применяют амальгаму таллия, которая затвердевает при -60 °C.

Научились использовать такое свойство ртути, как испарение при комнатной температуре, например, в нефтеперерабатывающей промышленности для очистки нефти (ртутные пары помогают регулировать температуру процессов нефтепереработки).

Сульфат ртути используют в химической промышленности в качестве катализатора, для того чтобы получить уксусный альдегид из ацетилена.

Даже при изготовлении фетра применяют соли ртути, а еще для дубления кожи, в качестве катализатора во время органического синтеза.

В сельском хозяйстве для травления семян применяют производную ртути – сулему HgCl2 (сильный яд).

Во время астрономических наблюдений используют такие приборы, как ртутные горизонты, внутри которых расположен сосуд с ртутью, что позволяет эксплуатировать их горизонтальную поверхность в качестве зеркала.

Применение ртути в прошлом

В прошлые века ртуть не считалась опасным металлом, поэтому ее широко применяли в качестве эликсира от многих недугов. Древние греки и персы использовали ртуть в качестве мази.

Во ІІ веке китайские алхимики ценили ртуть за способность увеличивать продолжительность жизни и повышать жизненную силу.

Печально известным примером употребления ртути служит смерть китайского императора Цинь Шихуанди.

Он умер после того, как принял ртутную таблетку, утверждая, что она сделает его бессмертным.

Еще за много веков до нашей эры ртуть и ее минерал киноварь широко применяли в Древнем Египте. Она там была известна в третьем тысячелетии до н. э.

, а в Древней Индии – за две тысячи лет до н. э.

В Древнем Риме этот металл также применялся, о чем можно узнать благодаря «Естественной истории», написанной Плинием Старшим.

В Средневековье ртуть пользовалась особой славой, так как алхимики пытались получить с ее помощью золото и считали ее прародительницей всех других металлов. Зимой 1759 года ртуть впервые заморозили до твердого состояния петербургские академики М. Ломоносов и А. Браун.

С эпохи Возрождения и до начала ХХ века ртуть использовали в основном для лечения заболеваний, которые могут передаваться половым путем, например сифилиса. После такого лечения многие из пациентов умирали.

Опасность ртути для человека

Ртуть опасна в первую очередь тем, что она очень токсична. Обладает наивысшей степенью опасности.

Проникает в организм человека путем вдыхания ее паров, которые не имеют запаха.

Ртуть токсична даже в малых концентрациях, плохо влияет на пищеварительную, нервную, иммунную системы, почки, легкие, глаза и кожу.

При этом повышается риск атеросклероза, гипертонии и туберкулёза.

Различают лёгкие, острые и хронические отравления ртутью. К лёгким относится пищеварительное отравление, а к острым причисляется отравление на предприятиях после аварии или вследствие несоблюдения техники безопасности.

Острое отравление этим опасным металлом может привести к летальному исходу. При отсутствии лечения нарушаются функции центральной нервной системы, снижается умственная активность, возникают судороги и истощение. Далее следуют облысение, полный паралич и утрата зрения.

Читайте также  Как понять что ртуть вытекла из градусника

Какой вред человеку наносит формальдегид узнаете из нашей статьи.

Перейдя по ссылке https://greenologia.ru/eko-problemy/pozhary/ugarny-gas.html сможете ознакомиться с признаками отравления угарным газом.

Источник: https://greenologia.ru/othody/metally/rtut/primenenie.html

Ртуть: интересные факты

Пожалуй, ртуть является одним из немногих химических элементов, обладающих массой интересных свойств, а также обширнейшей сферой применения за всю историю человечества. Вот лишь некоторые интересные факты об этом химическом элементе.

Прежде всего, ртуть — единственный металл и второе (наряду с бромом) вещество, которое при комнатной температуре пребывает в жидком состоянии. Твердым она становится только при температуре –39 градусов.

А вот повышение ее до +356 градусов заставляет ртуть закипать и превращаться в ядовитый пар. Благодаря своей плотности она имеет большой удельный вес (см. статью Самые тяжелые металлы в мире).

Так, 1 литр вещества весит более 13 килограммов.

Чугунное ядро плавает в ртути

В природе она может встречаться в чистом виде – вкраплениями небольших капель в других породах.

Но чаще всего ртуть добывали, обжигая ртутный минерал киноварь.

Также присутствие ртути можно обнаружить в сульфидных минералах, глинистых сланцах и др.

Благодаря своему цвету в античные времена этот металл даже отождествляли с живым серебром, о чем свидетельствует одно из её латинских названий: argentumvivum. И это немудрено, ведь находясь в своем естественном состоянии – жидком, она способна «бежать» быстрее воды.

Благодаря отличной электропроводимости ртуть широко применяется при изготовлении осветительных приборов и выключателей. А вот ртутные соли используются при изготовлении различных веществ, от антисептиков до взрывчатки.

Человечество использует ртуть вот уже более 3000 лет. Благодаря своей токсичности она активно применялась древними химиками для того чтобы извлечь из руды золото, серебро, платину и другие металлы.

Такой способ под названием амальгация позже был забыт, к нему вернулись только в XVI столетии.

Возможно, благодаря именно ему добыча золота и серебра колонизаторами Южной Америки в свое время достигла колоссальных размеров.

Особое место в использовании ртути в средневековье является применение ее в мистических ритуалах. Распыляемый красный порошок киновари, по мнению шаманов и магов, должен был отпугивать злых духов. Также применяли «живое серебро» для добывания золота алхимическим путем.

Но металлом ртуть стала только лишь в 1759 году, когда Михаил Ломоносов и Иосиф Браун смогли доказать этот факт.

Несмотря на свою токсичность, ртуть активно применяли лекари древности при лечении всевозможных заболеваний. На ее основе изготавливали медицинские препараты и снадобья для лечения различных кожных заболеваний.

Она входила в состав мочегонных и слабительных препаратов, использовалась в стоматологии. А йоги древней Индии, согласно запискам Марко Поло, употребляли напиток на основе серы и ртути, который продлевал им жизнь и давал силы.

Также известны случая изготовления китайскими знахарями «пилюлю бессмертия» на основе данного металла.

В медицинской практике известны случаи использования ртути и при лечении заворота кишок.

По мнению врачей тех времен, благодаря своим физическим свойствам «жидкое серебро» должно было проходить через кишки, распрямляя их.

Но указанный способ не прижился, так как он имел весьма плачевные результаты – пациенты погибали от разрыва кишечника.

Сегодня в медицине ртуть можно встретить только лишь в градусниках, измеряющих температуру тела. Но и в этой нише ее постепенно вытесняет электроника.

Но несмотря на приписываемые полезные свойства, ртуть обладает и разрушительными свойствами на человеческий организм.

Так, по мнению ученых, жертвой ртутного «лечения» стал русский царь Иван Грозный.

При эксгумации его останков современные специалисты установили, что государь русский умер в результате ртутной интоксикации, полученной им в ходе лечения сифилиса.

Губительным стало применение солей ртути и для средневековых мастеров по изготовлению шляп.

Постепенное отравление парами ртути становилось причиной слабоумия, получившего название болезни сумасшедшего шляпника.

Этот факт нашел отражение в «Алисе в стране чудес» Льюиса Кэрролла. Автор отлично изобразил этот недуг в образе Сумасшедшего Шляпника.

А вот употребление ртути с целью самоубийства как раз наоборот, не увенчивались успехом. Известны факты, когда люди выпивали ее или делали внутривенные ртутные инъекции. И все они остались живыми.

Применение ртути

В современном мире ртуть нашла широчайшее применение в электронике, где компоненты на ее основе используются во всевозможных лампах и прочей электротехнике, ее применяют в медицине для производства некоторых лекарств и в сельском хозяйстве при обработке семян. Ртуть применяют для производства краски, которой открашивают корабли. Дело в том, что на подводной части судна могут образовываться колонии бактерий и микроорганизмов, которые разрушают обшивку. Краска на основе ртути препятствует этому разрушительному воздействию. Также этот металл используют при переработке нефти для регулирования температуры процесса.

Но на этом ученые не останавливаются. Сегодня проводится большая работа по изучению полезных свойств данного металла с последующим его применением в механике и химической промышленности.

Ртуть: 7 коротких фактов

  1. Ртуть это единственный металл, который при нормальных условиях находится в жидком состоянии.
  2. Возможно изготовить сплавы ртути со всеми металлами, кроме железа и платины.
  3. Ртуть — очень тяжелый металл, т.к. обладает огромной плотностью. Например, 1 литр ртути имеет массу около 14 кг.
  4. Металлическая ртуть не так ядовита как принято считать. Наиболее опасны пары ртути и её растворимые соединения. Сама металлическая ртуть не всасывается в желудочно-кишечном тракте и выводится из организма.
  5. Ртуть нельзя перевозить в самолетах. Но не из-за её токсичности как может показаться на первый взгляд. Все дело в том, что ртуть, контактируя с алюминиевыми сплавами, делает их хрупкими. Поэтому, случайно разлив ртуть, можно повредить самолет.
  6. Способность ртути равномерно расширяться при нагреве нашла широкое применение в разного рода термометрах.
  7. Помните Сумасшедшего Шляпника из «Алисы в стране Чудес»? Так вот раньше такие «шляпники» существовали на самом деле. Все дело в том, что фетр, используемый для производства шляп, обрабатывали ртутными соединениями. Постепенно ртуть накапливалась в организме мастера, а одним из симптомов ртутного отравления является сильное расстройство рассудка, проще говоря шляпники часто в итоге сходили с ума.
Читайте также  Что делать если ртуть попала в чайник

Источник: http://www.alto-lab.ru/elements/rtut/

Ртуть

Склонность ртути переходить из одной формы в другую и способность к кумулятивному накоплению имеет особенно важное значение в её техногенезе.

Кроме того, ртуть вездесуща, сульфофильна, гидрофильна, многолика и присутствует во всех средах и типах окружающей среды, имеет много форм нахождения, что существенно затрудняет ее изучение. Она супертоксична и суперпатологична даже в очень низких концентрациях.

Ртуть находится в литосфере и биосфере в виде твердых соединений, различных газообразных фазах и в растворенной форме, каждая из которых преобладает при конкретных физико-химических условиях, но легко переходят друг в друга.

В техногенезе ртуть накапливается в отходах многих производств, обладая высокими показателями и деструктивной биологической активностью, способна давать скрытые антропогенные скопления, но человечество не может существовать без этого удивительного металла.

Как осуществляется мониторинг и контроль ртути, какие методы и приборы её контроля существуют — предлагаю познакомиться под катом.

Взгляните на этот удивительно красивый минерал, который издревле интересовал людей.

До сих пор он является популярным не только для главного его предназначения (получения ртути), но я для ювелиров.
Это киноварь — сульфид ртути (II). Минерал для производства ртути. Содержит порядка 85 процентов ртути, хрупкий материал с характерно красной окраской.

Киноварь с древности применялась в качестве красной краски, как источник для получения ртути и как единственное существовавшее до изобретения антибиотиков надёжное (хотя и небезопасное) средство лечения инфекционных заболеваний.

Как незаменимый ярко-алый минеральный пигмент киноварь применяли уже в Древнем Египте и в ранней Византии. Повсеместно с тех пор, как и в наши дни, натуральная киноварь широко используется в канонической иконописи.

Но, конечно, самое главное применение этого минерала — промышленное получение ртути.

Ртуть, безусловно, удивительный материал. Это единственный металл, способный существовать в жидком виде при нормальных условиях. Это металл, поэтому электропроводен.

Но если ртуть охладить до минус 39 гр.С — она становиться твердой и ничем уже особо не отличается от других металлов. Её можно даже ковать и точить. В сети есть интересное видео с рассказом об этом замечательном веществе.

Ртуть применяется в самых разных технологических процессах, а также в производстве газоразрядных ламп, в микроэлектронике и приборостроении. Ртуть чрезвычайно технологически востребованное вещество и если бы ртуть не была бы так токсична — сферы её использования были бы даже шире. Надо сказать, что сама по себе ртуть не очень опасна — куда опасней её соединения и пары. Вот они и являются источниками основной опасности.

Ртуть под контролем

Ртуть способна накапливаться в почве, воде, пищевых продуктах, в организме человека и животных. Ртуть в виде паров всегда присутствует в окружающем воздухе, но её «фоновые» концентрации не велики.

Кстати, какие? Достаточно жесткие российские стандарты для этого случая регламентируют концентрацию ртути в воздухе не более 0,0003 мг/м3.

Конечно, регистрировать и контролировать такие концентрации не простая задача и для этого существуют более 25 методов регистрации. Методы регистрации ртути
К примеру, хроматография.

В этом методе осуществляется процесс разделения, в котором исследуемое соединение распределяется между подвижной фазой (жидкой или газовой) и неподвижной (твердой или жидкой).

Этот метод обеспечивает получение особо ценной информации о качественном и количественном содержании неорганических и органических форм ртути.

При анализе ртути в природных объектах возможно определение галогенидов метил-, этил- и фенилртути, а также фенилртути, диметил- и диэтилртути, а также некоторых других менее распространенных органических форм ртути.

Минусом данного метода анализа является технически сложное лабораторное оборудование и используется метод в основном для определения содержания ртути в промышленных и природных объектах с высоким содержанием ртути, а также в почве.

Существует ряд методов, связанных с применением радиоизотопов. Не смотря на грозное название, такие методы вполне безопасны, так как используются радиоизотопы в ничтожных концентрациях.

Для проведения анализа к исследуемой пробе добавляется точно известное количество определяемого компонента, меченное радиоактивным изотопом с известной радиоактивностью. После гомогенизации пробы и прохождения изотопного обмена производится выделение ртути из среды (как правило химическим способом) и определяется её радиоактивность, по которой затем рассчитывается первоначальное количество ртути в исследуемой среде.

Читайте также  Свойства ртути при обычных условиях

Данный метод обладает достаточно высокой чувствительностью, не требует дорогостоящей аппаратуры и позволяет работать с низкими концентрациями ртути.

Радиоиндикаторные методы анализа позволяют решать такие задачи, как определение следовых количеств ртути в веществах, мониторинг загрязнений окружающей среды при анализе состава атмосферных аэрозолей, выпадений природных и сточных вод, производить анализ почв, а также растительных и животных объектов. Радиационные методы надежно гарантируют идентификацию ртути, обладают достаточно высокой чувствительностью и позволяют повысить правильность и воспроизводилось результатов анализа. Кроме того, такие методы не требуют дорогостоящей аппаратуры, позволяют работать с низким уровнем радиоактивности, что делает их незаменимыми для использования в малых лабораториях, на научно-исследовательских судах, в условиях высокогорных станций, в экспедиционных и полевых условиях. Предел обнаружения методов — до 10-6 – 10-8 %

Если для определения ртути в жидких и твердых средах накоплен хороший арсенал методов контроля, то для анализа концентрации паров ртути в воздухе всё значительно сложнее.

В первую очередь из-за малых концентраций паров в воздухе и из-за отсутствия достаточно простых методов регистрации. Наиболее перспективным является метод регистрации, основанный на Зеемановском методе.

Рассмотрим его подробнее.

Ртуть в воздухе

Эффект Зеемана — расщепление линий атомных спектров в сильном магнитном поле. Так как любому веществу соответствует свой спектр, то если использовать спектр специальной ртутной лампы, но в присутствие сильного магнитного поля такой спектр исказится.

В спектре появятся дополнительные компоненты, которые будут зеркально отстоять от основного спектра. Выглядит это примерно так Изначальный спектр (черная кривая) при включении магнитного поля искажается на три.

Центральный спектр (синий цвет) и два симметричных боковых спектра (показано красным цветом). Индукция магнитного поля в данном случае составляет 1,56 Тл. Этот эффект принципиально позволяет реализовать удобный метод регистрации ртути.

Для этого необходимо проанализировать изменение амплитуд разделенных и основной компоненты, при этом чем больше концентрации ртути в исследуемом воздухе — тем выше будет одна из компонент расщепленного спектра и, одновременно — меньше другая.

Конечно, воздух также имеет свой спектр поглощения на длине волны 254 нм (именно на этой длине волны светится ртутная лампа). Этот (в данном случае «паразитный») спектр необходимо убрать. Для этого используется «опорный» канал и специальные фильтры.

Опорный канал либо вовсе не содержит ртути, т.е. демеркуризирован, либо там находится точно известное значение концентрация ртути в виде эталонной.

Излучение ртутной лампы с расщепленным спектром проходит через опорную и измерительную кювету, попадает на фильтр, который фильтрует паразитные спектры других молекул воздуха на длине волны 254 нм и поступает на спектрометр.

После спектрометра опорный и исследуемые спектры поступают на матрицу, которая часто подвергается охлаждению с целью увеличения чувствительности и для температурной стабилизации. Результирующие спектры анализируются и окончательно определяется концентрация ртути в исследуемом воздухе.

Конечно, это самое общее представление схемы подобного прибора, на самом деле из-за крайне низкой концентрации ртути в образце, необходимо, чтобы оптическое излучение прошло по протяженному пути в измерительной кювете, для чего используются различные оптические схемы многократного прохождения оптического излучения. Это делается для того, чтобы с сохранением относительно небольших размеров прибора добиться значительного увеличения чувствительности за счет многократного прохождения светового луча. Это, в свою очередь, значительно усложняет и удорожает конструкцию из-за необходимость «тонкой» настройки прибора. Использование многопроходных кювет ужесточает требования по вибрации, также имеются уже значительные влияния температурные перепады. Однако, эти недостатки компенсируются значительным увеличением чувствительности, ведь луч в многопроходной кювете может «набежать» значительный путь. Иногда в десятки метров. В большинстве современных приборов используются именно многопроходные кюветы.

Конвенция по ртути

Не смотря на безусловную востребованность ртути для современных технологий, рассматриваются вопросы резкого сокращения её использования в ближайшем будущем.

В 2013 году в ООН была принята достаточно жесткая и очень спорная Минаматская конвенция по ртути, которую поддержали многие страны.

Согласно конвенции должно регулироваться использование ртути, сокращаться производство некоторых ртуть-содержащих приборов (медицинских, люминесцентных ламп).

Также ограничивается ряд промышленных процессов и отраслей, в том числе горнодобывающая (особенно добыча золота) и производство цемента.

С 2020 года конвенция запрещает производство, экспорт и импорт нескольких различных видов ртутьсодержащих продукции, в том числе электрических батарей, электрических выключателей и реле, некоторых видов компактных люминесцентных ламп, люминесцентных ламп с холодным катодом или с внешним электродом, ртутных термометров и приборов измерения давления. Инициаторы конвенции объясняют намеренье серьезно ограничить использование ртути с целью активизировать развитие современных технологий в условиях, когда использовать ртуть будет уже невозможно и тем самым значительно улучшить экологическую обстановку. Однако, некоторые критики конвенции высказывают мнение, что это лишь повод пересмотреть глобальные рынки производителей ртути и вытеснить с этого рынка многих игроков. Ведь при вступлении конвенции в силу в 2020 году цена на этот металл может неожиданно значительно вырасти, ведь от полного использования ртути человечество пока отказаться не может.

Всем хорошего дня!

Источник: https://habr.com/post/372837/

Понравилась статья? Поделить с друзьями: