Цікаві й небезпечні властивості ртуті

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ЦІКАВІ І НЕБЕЗПЕЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РТУТІ

Ртуть - єдиний метал, який знаходиться при кімнатній температурі в рідкому стані. Вона володіє багатьма цікавими особливостями, які раніше використовували для ефектних лекційних дослідів. Наприклад, вона добре розчиняється в розплавленому білому фосфорі (він плавиться при 44 ° С), а при охолодженні цього незвичайного розчину ртуть виділяється в незмінному стані. При струшуванні ртуті з водою, ефіром, скипидаром, оцтовою кислотою, розчинами різних солей і навіть із соками рослин, а також при розтиранні ртуті з цукром, жиром і іншими речовинами виходить сіра емульсія, що складається з найдрібніших крапельок ртуті. Ще одна гарна демонстрація була пов'язана з тим, що при охолодженні до - 39 ° С ртуть твердіє, а її тверді шматочки при зіткненні злипаються так само легко, як і рідкі її краплі. Якщо ж охолодити ртуть дуже сильно, наприклад рідким азотом, до температури - 196 ° С, вставивши в неї попередньо паличку, то після замерзання ртуті виходив своєрідний молоток, яким лектор легко забивав цвях у дошку. Звичайно, завжди залишався ризик, що від такого "молотка" відколу маленькі шматочки, які потім доставлять мною неприємностей. Інший досвід був пов'язаний з "позбавленням" ртуті її здатності з легкістю розбиватися на дрібні блискучі кульки. Для цього ртуть піддавали дії дуже малих кількостей озону. При цьому ртуть втрачала рухливість і налипала тонкою плівкою на якому її судину.
Зрозуміло, чому зараз подібні досліди не проводяться. Те, що ртуть отруйна, знають усі. Недарма не тільки ртуть, але й її сполуки, наприклад, сулема, не використовуються в шкільних кабінетах хімії. У той же час ртуть знаходить дуже широке застосування в багатьох виробництвах (один вчений нарахував їх близько 3 тисяч!). Металеву ртуть використовують в електричних контактах-перемикачах; для заповнення вакуумних насосів, випрямлячів, барометрів, термометрів, ультрафіолетових ламп; у виробництві хлору та їдкого натру, при пломбуванні зубів і т.д., - список можна продовжувати дуже довго. Ртуть є в кожному будинку - у медичному термометрі або в лампі денного світла, тому відомості про отруйність ртуті потрібні не тільки фахівцям.
З усіх сполук ртуті найбільш небезпечні легко розчинні і легко диссоциирующие її солі, наприклад HgCl2 - сулема; її смертельна доза при потраплянні в шлунок складає від 0,2 до 0,5 м. Але так чи небезпечна металева ртуть? Адже в деяких книгах пишуть навіть, що раніше її використовували для лікування ... завороту кишок (заливали ртуть хворому через рот, щоб "розправити" загорнувшись петлі кишечнику)? Дійсно, металева ртуть - малоактивний метал, з шлунковим соком не реагує і виводиться зі шлунка і кишечника майже повністю. У чому ж її небезпека? Виявляється, ртуть легко випаровується, а її пари, потрапляючи в легені, повністю затримуються там і викликають згодом отруєння організму хоча й не таке швидке, як солі ртуті. При цьому відбуваються специфічні біохімічні реакції, що окислюють ртуть і перетворюють її на розчинні отруйні сполуки. Іони ртуті насамперед реагують із SH-групами білкових молекул, серед яких найважливіші для організму білки-каталізатори - ферменти. Можуть іони Hg2 * також реагувати з білковими групами СООН, ~ Nll2 з утворенням міцних комплексів - Металопротеїни. Більше того, циркулюють у крові "вільні" атоми ртуті, що потрапили туди з легких, також утворюють сполуки з білковими молекулами. Порушення нормальної роботи білків-ферментів призводить до глибоких порушень в організмі і насамперед у центральній нервовій системі, а також у нирках.
Інший можливий джерело отруєння - органічні похідні ртуті, в яких її атоми зв'язані з метальнимі радикалами СН3. Ці надзвичайно отруйні й легко леткі сполуки утворюються в результаті так званого біологічного метилування. Воно відбувається під дією мікроорганізмів, наприклад цвілі, і характерне не тільки для ртуті, а й для миш'яку, селену, телуру. Якщо при необережній роботі сполуки цих елементів випадково потраплять всередину, вони починають виділятися, в тому числі при диханні, у вигляді смердючих газоподібних дімсгілпроізводних, так що сусідство з таким хіміком стане нестерпним! Але це, виявляється, не найбільша неприємність, яку може заподіяти біологічне метилування ртуті. Ртуть та її біологічні сполуки широко використовуються на багатьох виробництвах, наприклад при електролітичному отриманні хлору і гідроксиду натрію. Ці речовини зі стічними водами потрапляють на дно водойм. Що мешкають там мікроорганізми перетворюють їх у діметілртуті (CH3), Hg, яка відноситься до числа найбільш отруйних речовин. Діметілртуті далі легко переходить у водорозчинний катіон. Обидві речовини поглинаються водними організмами і потрапляють у харчовий ланцюжок - спочатку вони накопичуються в рослинах і дрібних організмах, потім - у рибах.
Метильованих ртуть дуже повільно виводиться з організму: місяцями у людей і роками - у риб. Тому концентрація ртуті уздовж біологічної ланцюжка безупинно збільшується і в рибах-хижаків, які харчуються іншими рибами, ртуті може виявитися в тисячі разів більше, ніж у воді, з якої вона виловлена. Саме цим пояснюється так звана "хвороба Міна-мату" - за назвою приморського міста в Японії, у якому за кілька років від отруєння ртуттю вмерло 50 осіб і багато народилися діти мали вроджені каліцтва. Небезпека виявилася настільки велика, що в деяких водоймах довелося призупинити лов риби - настільки вона виявилася "нашпиговані" ртуттю. Страждають від поїдання отруєної риби не тільки люди, але й риби, тюлені.
Для ртутного отруєння, у тому числі і парами, характерні головний біль, почервоніння та набрякання ясен і поява на них характерної темної облямівки сульфіду ртуті, набухання лімфатичних і слинних залоз, розлади травлення. При легкому отруєнні через 2-3 тижні порушені функції організму відновлюються в міру виведення ртуті з організму (цю роботу виконують в основному нирки, залози товстих кишок і слинні залози).
Якщо надходження ртуті в організм відбувається дуже малими дозами, але протягом тривалого часу, то настає хронічне отруєння. Для нього характерні перш за все підвищена стомлюваність, слабкість, сонливість, апатія, головні болі і запаморочення. Як видно, ці симптоми дуже легко сплутати з проявами інших захворювань або навіть із браком вітамінів. Тому розпізнати таке отруєння непросто. З інших проявів ртутного отруєння слід відзначити психічні розлади. Раніше їх називали "хворобою капелюшників", так як для розм'якшення вовни, з якої виготовляли фетрові капелюхи використовували нітрат ртуті Hg (NO3) 2. Це розлад описано в книзі Льюїса Керролла "Аліса в країні чудес" на прикладі одного з персонажів - Божевільного Капелюшника.
Небезпека хронічного отруєння ртуттю можлива RO всіх приміщеннях, у яких металева ртуть знаходиться в зіткненні з повітрям, навіть якщо концентрація її парів у повітрі дуже мала - близько 0,01 мг/м3.
Але хіба ртуть при кімнатній температурі випаровується? Адже температура кипіння її дуже висока - 357 ° С. Дійсно, при кімнатній температурі тиск парів ртуті не перевищує 0,001 мм ртутного стовпа (це приблизно в мільйон, разів менше атмосферного тиску). Але й таке мале тиск означає, що в кожному кубічному сантиметрі повітря міститься 30 трильйонів атомів ртуті! І ось що ще погано: оскільки сили притягання між атомами ртуті малі (саме тому цей метал рідкий), випаровується ртуть досить швидко, хоча на перший погляд здається, що пролиті краплі ртуті довгий час зовсім не зменшуються в розмірах. А відсутність кольору і запаху у парів ртуті призводить до того, що багато хто недооцінює небезпеку. Щоб зробити цей факт очевидним у буквальному сенсі цього слова, у 1942 році в США провели такий дослід. У невелику пластмасову чашечку налили трохи ртуті так, що утворилася калюжка діаметром близько 2 см. Цю калюжку присипали дрібним флюоресцирующим порошком (слово "флюоресцентний" походить від латинського кореня fluor - потік і суфікса escentia, що означає слабку дію) - приблизно таким, яким покривають зсередини кінескопи телевізорів або лампи денного світла. Якщо такий порошок освітити невидимими ультрафіолетовими променями, він починає яскраво світитися. Коли такий порошок просто насипали в чашечку й опромінили ультрафіолетом, було видно рівномірне світіння дна чашки. Але коли під порошком знаходилася ртуть, на яскравому фоні були видно темні рухомі "хмарки". Особливо виразно це було видно в тому випадку, коли в кімнаті було невеликий рух повітря.
Пояснюється досвід просто: ртуть у чашечці безупинно випаровується і її пари вільно проходять крізь тонкий шар флюоресцентного порошку. Пари ртуті мають здатність сильно поглинати ультрафіолетове випромінювання. Тому в тих місцях, де над чашечкою піднімалися невидимі "ртутні струмки", ультрафіолетові промені затримувалися в повітрі і не доходили до порошку. У цих місцях і було видно темні плями.
У подальшому цей досвід удосконалили так, що його могли спостерігати відразу багато глядачів у великій аудиторії. Ртуть цього разу знаходилася у звичайній склянці без пробірки, звідки її нари вільно виходили назовні. За склянкою поставили екран, вкритий флуоресціюючим порошком, а перед нею - ультрафіолетову лампу. При включенні лампи екран почав яскраво світиться, і на світлому тлі ясно було видно рухомі тіні. Це означало, що в цих місцях ультрафіолетові промені затрималися парами ртуті й не змогли досягти екрана.
Як показали спеціальні вимірювання, після встановлення рівноваги між рідкою ртуттю і її парами при кімнатній температурі концентрація парів ртуті в повітрі в сотні разів перевищує припустиму для дихання. Але якщо відкриту поверхню ртуті покрити водою, швидкість її випаровування знижується примірці, в мільйон рал. Відбувається це тому, що ртуть дуже погано розчиняється у воді: за відсутності повітря в одному літрі води може розчинитися 0,06 мг ртуті. Відповідно, дуже сильно повинна зменшитися і концентрація парів ртуті в повітрі за умови його вентиляції (при повній відсутності вентиляції концентрація парів ртуті в повітрі буде такою ж, як і за відсутності захисного водного шару). Це було проведено в компанії "Бетхелем аппаратус" в Пенсільванії (США), у цехах якої за роки їх існування було перегнати і розфасована тисячі тонн рідкої ртуті. В одному з дослідів близько 100 кг ртуті налили у два однакових лотка розмірами 78 х 21 х 7 см, один з яких залили шаром води завтовшки близько 2 см і залишили на ніч. На ранок заміряли концентрацію парів ртуті на висоті 10 см від кожного лотка. Там, де ртуть залили водою, її було в повітрі 0,05 мг/м3 - трохи більше, ніж у кімнаті (0,03 мг/м3). А над вільною поверхнею ртуті прилад зашкалив ...
Все це стало відомо порівняно недавно, а в минулому з ртуттю зверталися досить безтурботно. Про ртуті знали давні індійці, китайці, єгиптяни. Грецький лікар Діоскорид, що жив в I столітті до н.е., дав їй назву hydrargyros, тобто "Водяне срібло". Близьке за значенням назва - Quecksilber (тобто "рухливе срібло") збереглося в німецькій мові (цікаво, що quecksilberig по-німецьки означає "непосидючий"). Старовинне англійська назва ртуті - quicksilver ("швидке срібло").
Ртуть та її сполуки у давнину і в середні віки використовувалися в медицині, а також для приготування фарб. Але були й досить незвичні застосування. Так, у середині X століття мавританський король Абдаррахман III побудував палац неподалік Кордови в Іспанії, у внутрішньому дворику якого був фонтан з безперервно ллється струменем ртуті (нагадаємо, що багаті родовища ртуті в Іспанії були відомі ще в давнину, і зараз з видобутку ртуті ця країна займає провідне місце). Ще оригінальніше був інший король, ім'я якого історія не зберегла: він спав на матраці, який плавав у басейні з ртуті! Ртуттю труїлися не тільки королі, але і багато вчених, у числі яких був Ісаак Ньютон (у свій час він дуже цікавився алхімією). Та й у наш час недбале поводження зі ртуттю нерідко призводить до сумних наслідків. З усього сказаного випливає, що пролиту в приміщенні ртуть слід збирати найретельнішим чином. Особливо багато парів утвориться, якщо ртуть розсипалася на безліч дрібних крапельок, що забилися в різні щілини, наприклад, між плитками паркету. Тому всі ці крапельки необхідно зібрати. Краще всього це зробити за допомогою олов'яної фольги, до якої ртуть легко прилипає, або ж мідної дротиком, промитої в азотній кислоті. А ті місця, де ртуть ще могла б затриматися, заливають 20%-ним розчином хлорного заліза. Хороша профілактична міра проти отруєння парами ртуті - ретельно і регулярно, протягом багатьох тижнів або навіть місяців, провітрювати приміщення, де була розлита ртуть.
У сенсі отруєння ртутними нарами велику небезпеку являють лампи денного світла. Хто не бачив на смітнику білі трубки перегорілих ламп? Однак кожна така трубка містить до 0.2 г рідкої ртуті, яка, якщо трубку розбити, починає випаровуватися й забруднювати повітря. Коли лампа горить, ртуть випаровується і розряд відбувається в її парах. Після охолодження лампи ртуть осідає на її поверхні дрібними крапельками, які видно неозброєним оком. Тому розбивати такі лампи абсолютно неприпустимо.

Амальгами

Ще одна чудова властивість ртуті: здатність розчиняти інші метали, утворюючи тверді або рідкі розчини - амальгами. Деякі з них, наприклад амальгами срібла і кадмію, хімічно інертні і тверді при температурі людського тіла, але легко розм'якшуються при нагріванні. З них роблять зубні пломби.
Амальгаму талію, застигаючю тільки при -60 ° C, застосовують у спеціальних конструкціях низькотемпературних термометрів.
Старовинні дзеркала були покриті не тонким шаром срібла, як це робиться зараз, а амальгамою, до складу якої входило 70% олова і 30% ртуті, У минулому амальгамування була найважливішим технологічним процесом при добуванні золота з руд. У XX столітті вона не витримала конкуренції і поступилася досконалішого процесу - ціанування. Однак старий процес знаходить застосування і зараз, головним чином при добуванні золота, тонко вкрапленої в руду.
Деякі метали, зокрема залізо, кобальт, нікель, практично не піддаються амальгамування. Це дозволяє транспортувати рідкий метал у ємностях з простої сталі. (Особливо чистий ртуть перевозять у тарі зі скла, кераміки або пластмаси) Крім заліза і його аналогів, не амальгаміруются тантал, кремній, реній, вольфрам, ванадій, берилій, титан, марганець і молібден, тобто майже всі метали, застосовувані для легування сталі . Це означає, що і легованої сталі ртуть нестрашно.
Зате натрій, наприклад, амальгаміруется дуже легко. Амальгама натрію легко розкладається водою. Ці дві обставини зіграли і продовжують грати дуже важливу роль у хлорної промисловості.
При виробленні хлору та їдкого натру методом електролізу кухонної солі використовують катоди з металевої ртуті. Для одержання тонни їдкого натру потрібно від 125 до 400 г елемента № 80. Сьогодні хлорна промисловість - один з наймасовіших споживачів металевої ртуті.

Ртутний пар

Ртуть закипає при 357 ° C, тобто тоді, коли більшість металів, ще далекі від точки плавлення. Про це знали ще в давнину, і на цій властивості здавна грунтувалися методи витягання металевої ртуті з руд. Найпершим способом був випал кіноварі з конденсацією парів ртуті на холодних предметах і, зокрема, на свіжозрубаних зелених деревах. Пізніше стали використовувати реторти з кераміки та чавуну. Починаючи з 1842 р., ртуть з руд витягується у відбивних печах, а з 1857 р. - в каскадних. У XX ст. до них приєдналися механічні многоподовие, а також обертові трубчасті печі.
У кіноварі 86,2% ртуті, але в рудах, що вважаються багатими, на її частку в середньому припадає 8%. У бідних рудах ртуті не більше 0,12%. Такі руди доводиться обов'язково збагачувати тим чи іншим шляхом, "відсіваючи" даремні компоненти.
І зараз з руд і концентратів ртуть витягають головним чином пирометаллургическими методами. Випал відбувається в шахтних, відбивних або трубчастих печах при 700 ... 750 ° C. Така висока температура потрібна для того, щоб кіновар окислюється, а не возгоняются, і щоб процес окислення HgS + O2 → Hg + SO2 йшов до кінця. У результаті випалу виходить пароподібна ртуть, яку перетворюють на рідкий метал у спеціальних апаратах - конденсаторах.
Хоча гази, які утворюються при випалюванні, проходять кілька стадій очистки, конденсується не стільки металева ртуть, скільки так звана ступпа - тонкодисперсна суміш, що складається з найдрібніших крапельок ртуті і дрібного пилу складного хімічного складу. У ступпе є сполуки як самої ртуті, так і інших елементів. Її піддають відбиття, прагнучи зруйнувати пилові плівки, що заважають злиття мікроскопічно малих крапельок рідкого металу. Ту ж мету переслідує і повторна дистиляція. Але витягти з ступпи всю ртуть так і не вдається, і це одна з невирішених і сьогодні проблем металургії ртуті. А адже це один із самих старих розділів металургії.
Здатність ртуті випаровуватися при порівняно низькій температурі була використана для нанесення золотих покриттів на неблагородні метали. Саме таким способом позолочений купол Ісаакіївського собору в Ленінграді. Зараз цей спосіб вийшов з ужитку через отруйності ртутної пари. Електрохімічні засоби золочення більш досконалі і безпечні.
Але бачити в ртутних парах тільки отрута - невірно. Вони можуть принести і приносять багато користі.
У 1936 р. з'явилося повідомлення про те, що одна із зарубіжних нафтових фірм придбала ртутний рудник. Виявилося, що ртуть потрібна цій фірмі для організації парортутной установки, призначеної для очищення нафти. У наш час ртутні пари все ширше використовуються в нафтопереробній промисловості: вони допомагають дуже точно регулювати температуру процесів, що вкрай важливо для нафтопереробки.
Ще раніше, на початку XX ст., Увагу теплотехніків приваблювало повідомлення про роботи доктора Еммета з США. Еммет першим спробував використовувати в парових котлах не воду, а ртуть. Його дослідну установку потужністю 2000 л. с. працювала і споживала на 45% менше палива, ніж звичайний паровий котел з генератором. Звичайно, не обійшлося без дискусій: ртуть не вода, з Ріки не зачерпнеш! Заперечень проти використання ртуті в парових котлах було більше ніж достатньо. Дослідження, однак, тривали.
Дуже успішною була робота радянських науково-дослідних інститутів з проблеми використання ртутного котла і турбіни. Були доведені економічність ртутно-парових турбін і можливість створення так званого ртутно-водяного бінарного циклу, в якому тепло конденсирующегося ртутного пара використовується в спеціальному конденсаторі-випарнику для отримання водяної пари. А до цього ртутний пар встигає покрутити вал генератора. Отриманий водяна пара приводить в рух другої електротурбогенератор ... У подібній системі, що працює тільки на водяній парі, вдається у кращому випадку досягти ККД 30%. Теоретичний ж ККД ртутно-парового циклу (45%) набагато вищий, ніж у газової турбіни (18 ... 20%) і дизеля (35 ... 39%). У 50-х роках у світі існувало вже кілька таких енергетичних установок потужністю до 20 тис. кіловат. Далі справа, на жаль, не пішла, головним чином через брак ртуті.
Вакуумні установки в наш час дуже важливі для науки і промисловості. І тут ртуть зустрічається не тільки як заповнювач трубок вакуумметра. Ще в 1916 р. Ірвінг Ленгмюр створив вакуум-насос, в якому випаровувалася і конденсувалася ртуть. При цьому в системі, пов'язаної з насосом, створювалося залишковий тиск у сотні мільйонів разів менше атмосферного.
Сучасні ртутні дифузійні насоси складають ще більше розрідження: стомільйонний частки міліметра ртутного стовпа.
Вивчення ультрафіолетових променів просувалося повільно до тих пір, поки не був створений штучний джерело цих променів. Їм виявилися пари ртуті у вакуумі. Коли через ртутні пари проходить електричний струм, вони випускають видиме блакитне свічення і багато ультрафіолетових променів. Чим вище температура парів ртуті, тим інтенсивніше випромінювання ультрафіолетових променів в ртутно-кварцовою лампі.
Видиме світіння парів ртуті використано в конструкціях потужних ламп освітлення. Лампи денного світла - це розрядні трубки, в яких знаходяться інертні гази і пари ртуті. А що таке "холодне світло", пояснювати, мабуть, зайве. З кожної гривні, який ми платимо "за світло", на частку дійсно світлового випромінювання припадають лише чотири копійки. Решта 96 - за непотрібне тепло, випромінюване звичайними електролампами. Лампи денного світла набагато економічніше.

Ртуть та її специфічне отруйну дію

При вдиханні повітря, що містить пари ртуті в концентрації не вище 0,25 мг/м3, остання затримується і накопичується в легенях. У випадку більш високих концентрацій ртуть всмоктується неушкодженою шкірою. Залежно від кількості ртуті і тривалості її надходження в організм людини можливі гострі і хронічні отруєння, а також мікромеркуріалізм. Найбільшою мірою до ртутним отруєнням чутливі жінки і діти.

Гострі отруєння парами ртуті

Гостре отруєння ртуттю проявляється через кілька годин після початку отруєння. Симптоми гострого отруєння: загальна слабкість, відсутність апетиту, головний біль, біль при ковтанні, металевий присмак у роті, слинотеча, набухання і кровоточивість ясен, нудота і блювота. Як правило, з'являються сильні болі в животі, пронос слизовий (іноді з кров'ю). Нерідко спостерігається запалення легенів, катар верхніх дихальних шляхів, біль у грудях, кашель і задишка, часто сильний озноб. Температура тіла піднімається до 38-40 ° С. У сечі постраждалого знаходять значну кількість ртуті. У найтяжчих випадках через кілька днів настає смерть потерпілого. У кінці ХІХ століття був описаний експеримент зі вдиханням кількох грам ртуті, що випаровується з залізного листа: через швидке випаровування гостре отруєння не настав.

Хронічні отруєння. Меркуріалізм

Меркуріалізмом називається загальне отруєння організму при хронічному впливі парів ртуті та її сполук, що трохи перевищують санітарну норму, протягом декількох місяців або років. Виявляється в залежності від організму і стану нервової системи. Симптоми: підвищена стомлюваність, сонливість, загальна слабкість, головний біль, запаморочення, апатія, а також емоційна нестійкість - невпевненість у собі, сором'язливість, загальна пригніченість, дратівливість. Також спостерігаються: ослаблення пам'яті і самоконтролю, зниження уваги і розумових здібностей. Поступово розвивається посилюється тремтіння кінчиків пальців при хвилюванні - "ртутний тремор", спочатку пальців рук, потім ніг і всього тіла (губи, повіки), позиви до випорожнення, часті позиви до сечовипускання, зниження нюху (очевидно, через пошкодження ферментів, що мають сульфгідрильних груп), шкірної чутливості, смаку. Посилюється пітливість, збільшується щитовидна залоза, виникають порушення ритму серцевої діяльності, зниження кров'яного тиску.

Мікромеркуріалізм

Мікромеркуріалізм - хронічне отруєння виникає при впливі незначних кількостей ртуті протягом 5-10 років.

Мікродози тимеросалу і аутизм

В даний час існують підозри щодо безпеки деяких ртутьвмісних консервантів. Підозрюють, зокрема, що можливий зв'язок між тімеросалом з вакцин і розвитком аутизму у дітей, проте, на сьогоднішній день відсутні статистично достовірні докази такого зв'язку.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
47.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Синтез тіоціанат ртуті
Цікаві завдання 1 клас
Цікаві приклади в метричних просторах
Цікаві значення слів російської мови
Біографія та цікаві факти про Джузеппе Верді
Еволюційний процес Факти не надто відомі але цікаві мильна історія
Властивості соняшникової олії Асортимент макаронних виробів Властивості мороженої риби
Властивості портландцементу Основні властивості будівельних матеріалів
Синтез властивості і застосування дифениламина Аміни та їх властивості
© Усі права захищені
написати до нас