Що таке ртуть? Яка маса ртуті?

Якщо поглянути на таблицю Менделєєва, то можна помітити, що більшу її частину складають металеві елементи. Серед них є один, який володіє абсолютно унікальними властивостями, що відрізняють його від інших металів. Дана стаття присвячена відповіді на питання, що таке ртуть.

Хімічний елемент

Дійсно, найбільш точним відповіддю на питання, що таке ртуть, хімічний елемент під номером 80 періодичної таблиці, який позначається символом Hg. На латині ртуть називається гидраргирум, що з давньогрецької мови можна перекласти, як «рідке срібло». Назву цей метал отримав не випадково таке, адже при нормальних умовах він дійсно перебуває в рідкому стані і має сріблястий колір.

Існує 7 стабільних ізотопів досліджуваного елемента, тому його атомна маса сильно відрізняється від цілого числа. Вона дорівнює 200,59 а.е.м., тобто 1 моль атомів Hg мають масу 200,6 грама, що в 3,5 рази більше маси атома заліза.

Формула електронної конфігурації атома ртуті може бути записана наступним чином: [Xe]4f145d106s2. Люди, які хоч трохи знайомі з хімією і атомною фізикою, відразу можуть зауважити, що зовнішні електронні оболонки даного атома є досить стабільними. Саме в цій стабільності криються відповіді на багато питань, які стосуються властивостей ртуті.

Хімічні властивості

Відповідаючи на питання, що таке ртуть, слід сказати, що цей метал можна вважати благородною, оскільки він неохоче вступає в хімічні реакції з іншими речовинами. До речі, сусідом ртуті в таблиці Менделєєва є сам «цар металів» — золото.

Змусити ртуть в хімічну реакцію вступити можна лише за певних умов та при дії сильних окислювачів, наприклад, концентрованої азотної кислоти. У своїх з’єднаннях елемент проявляє валентності I і II. Ртуть добре реагує з такими окислювачами, як хлор, сірка, фтор і фосфор, утворюючи сполуки типу HgS або hg 2 cl 2.

Сульфід ртуті (HgS) є найпоширенішим її з’єднанням в природі. Воно називається кіновар’ю. З кіноварі отримують чистий метал в промислових масштабах, для цього через неї пропускають гаряче повітря. В результаті цього процесу відбувається розкладання сульфіду ртуті за наступною хімічної реакції: HgS + O2 -> Hg + SO2.

Головними світовими виробниками ртуті є Китай, Киргизія, Росія, Чилі і Перу.

Ртуть є рідиною, яка легко розчиняє в собі практично всі метали, утворюючи так звані амальгами — однорідні суміші. Так, якщо кинути шматок золота або срібла, то воно швидко розчиниться в рідкому металі. Що стосується заліза, то воно не розчиняється в ртуті, тому залізні судини часто використовують для зберігання і транспортування аналізованого речовини.

Фізичні властивості

Розглядаючи вище питання, що таке ртуть, як хімічний елемент, було сказано, що при нормальних умовах метал не є твердим, а рідким. Це дуже важка і в’язка рідина, її щільність становить 13,5 г/см3, що майже в 2 рази більше, ніж у заліза. Відповідаючи на питання, яка маса ртуті, об’єм якої дорівнює 1 літр, можна сказати, що вона в 13,5 разів більше, ніж для води аналогічного обсягу, тобто становить 13,5 кг

Температура плавлення металу дорівнює -39 oC, а його температура кипіння становить всього 357 oC. Обидві величини є нетиповими для металів, у яких температури плавлення на кілька сотень і тисяч градусів вище. Такі температури ртуті обумовлені специфічною будовою її атома.

Ще одним унікальним властивістю досліджуваного металу є те, що він погано проводить тепло. Що стосується електропровідності, то у ртуті вона має типові для всіх металів значення.

Чому рідка ртуть?

Як було зазначено, причина агрегатного стану аналізованого металу полягає в його специфічному атомну будову. Справа в тому, що зовнішня електронна оболонка атома Hg повністю заповнена. Цей факт призводить до того, що навіть зовнішні електрони виявляються сильно пов’язаними з ядром. Оскільки електрон відірвати від ядра Hg важко, то металевої зв’язку атоми не утворюють. У рідкому і твердому стані для цього металу домінуючими виявляються слабкі ван-дер-ваальсовые взаємодії. Ці взаємодії можна зруйнувати навіть при низькій температурі (-39 oC).

Важливо відзначити, що при температурі вище 40 oC з-за слабких міжатомних зв’язків ртуть починає активно випаровуватися. Її пари небезпечні для здоров’я людини.

Особливості твердої ртуті

Говорячи про те, що таке ртуть, слід сказати кілька слів про її твердому агрегатному стані. Воно можливе лише тоді, коли температура металу буде нижче -39 oC. При цьому метал має ромбічну кристалічну решітку. Його щільність становить 14,2 г/см3. Зауважимо, що це значення не дуже відрізняється від густини рідкої ртуті. Це пов’язано з тим, що при кристалізації молярний об’єм зменшується лише на 3-4%.

Особливістю процесу кристалізації є низька ентальпія (теплота утворення), що на порядок менше від типових значень для металів.

Де використовується ртуть?

Мабуть, найвідомішим місцем її застосування є термометри, оскільки коефіцієнт теплового розширення рідкого металу має невелике значення і є постійним в широкому інтервалі температур. Останнім часом від ртутних термометрів відмовились у багатьох країнах світу через токсичність парів ртуті, а також складності її видалення з різних поверхонь, якщо термометр розіб’ється.

Широко газоподібна ртуть в даний час застосовується в люмінесцентних лампах денного світла.

Знаходить вона також застосування в медицині у вигляді різних сполук з йодом, хлором, киснем. Зважаючи на небезпеку для здоров’я, особливо у формі радикалів, від ртуті поступово відмовляються, замінюючи її використання іншими більш безпечними сполуками.

Цікаво відзначити, що раніше розглянутий рідким метал багатьма алхіміками вважався самим чистим і першорядним. Вони вважали, що з нього виходять всі інші метали. Ртуть часто використовували для лікування багатьох захворювань.

Небезпека «рідкого срібла» для здоров’я людини

Ртуть і більшість її сполук є надзвичайно токсичними. При цьому найбільшу небезпеку становлять органічні сполуки цього хімічного елемента. В організм вони можуть потрапити через дихальні шляхи, через травну систему або в результаті простого контакту з шкірою. Метал поступово накопичується в організмі людини і призводить до серйозних порушень в роботі нирок і нервової системи.

Встановлено, що постійне потрапляння в організм цього елемента призводить до серйозних захворювань, включаючи психічний розлад, слабоумство, якими страждали такі відомі історичні особистості, як великий китайський імператор Цінь Шихуанді і останній цар з династії Рюриковичів Іван Грозний.

З вищеназваних причин у багатьох цивілізованих країнах поступово відмовляються від використання ртуті у всіх галузях медицини.

Хвороба Минаматы

З 1953 по 1965 року в японському місті Мінамата від отруєння ртуттю померло кілька десятків людей, кілька сотень отримали важкі отруєння. Було встановлено, що отруєння сталося в результаті споживання риби з високим вмістом ртуті. В океан цей метал потрапив в результаті неконтрольованих викидів однієї нафтової японської фірми.

Справа в тому, що організм риб не здатний виводити ртуть і її поступово акумулює. Причому найбільші концентрації ртуті знаходяться в організмі риб, розташованих на вершині харчового ланцюжка. У хижаків, наприклад, акули або окуня, концентрації ртуті можуть в десятки разів перевищувати аналогічні показники у нехищных риб.