Ртуть. Нахождение в природе, основные соединения, физические и химические свойства. Применение

      ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

                         ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

      ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

               

Тема: Ртуть. Нахождение в природе, основные соединения, физические   и химические свойства. Применение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                       Выполнил: студент 1 курса

                                                                                           ПГС группа 3512

                                                                                           Малюгин С.В.

                                                                      

                                                                       Проверил:  Демиденок Ж.А.

 

 

 

 

 

Благовещенск 2012г.

                                                СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1.	История открытия элемента.	3
2.	Общая характеристика ртути. Нахождение в природе, получение. Физические и химические свойства.	4
3.	Основные соединения и применение ртути.	7
	Список литературы.	13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ЭЛЕМЕНТА

 

Самородная Ртуть была известна за 2000 лет до н. э. народам  Древней Индии и Древнего Китая. Ими же, а также греками и римлянами применялась киноварь (природная HgS) как краска, лекарственное и косметическое средство. Ртуть считалась важнейшим исходным веществом в операциях священного тайного искусства по изготовлению препаратов, продлевающих жизнь и именуемых пилюлями бессмертия. Ртуть считали основой металлов. С другой стороны, полагая, что ртуть представляет собой некое состояние серебра, древние люди именовали ее жидким серебром.  Греческий врач Диоскорид (1 в. н. э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил Ртуть в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydrargyros (от греч. hydor - вода и argyros - серебро), то есть жидким серебром, откуда произошли латинское названия hydrargyrum, а также argentum vivum - живое серебро. Последнее сохранилось в названиях Ртути quicksilver (англ.) и Quecksilber (нем.). Происхождение русского названия Ртути не установлено. Алхимики считали Ртуть главной составной частью всех металлов. "Фиксация" Ртути (переход в твердое состояние) признавалась первым условием ее превращения в золото. Твердую Ртуть впервые получили в декабре 1759 года петербургские академики И. А. Браун и М. В. Ломоносов. Ученым удалось заморозить Ртуть в смеси из снега и концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая Ртуть оказалась ковкой, как свинец. Известие о "фиксации" Ртути произвело сенсацию в ученом мире того времени; оно явилось одним из наиболее убедительных доказательств того, что Ртуть - такой же металл, как и все прочие.

 

 

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РТУТИ. НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ, ПОЛУЧЕНИЕ. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

 

80 Hg   Ртуть  Mercury

(Xe)4f145d106s2

Атомный номер	80
Атомная масса	200,59
Атомный объем,  см³/моль	14,1
Плотность, кг/м³	13520
Температура плавления, °С	-38,9
Температура кипения, °С	357
Критическая температура, °С	1480
Теплоемкость, кДж/(кг·°С)	0,138
Электроотрицательность	1,9
Энтропия, Дж/(моль·К)	75,90
Электродный потенциал, В	+0,850
Удельная электрическая  проводимость, МСм/м	1,07

 

 

 

 

 

 

Ртуть (лат. Hydrargyrum), Hg, элемент побочной подгруппы второй группы шестого периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева с атомным номером 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре. В природе Ртуть представлена семью стабильными изотопами с массовыми числами: 196 (0,2%), 198 (10,0%), 199 (16,8%), 200 (23,1%), 201 (13,2%), 202 (29,8%), 204 (6,9%).

Распространение Ртути в природе. Ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов, ее среднее содержание в земной коре близко к 4,5·10^-6% по массе. Приблизительно в таких количествах она содержится в изверженных горных породах. Важную роль в геохимии Ртути играет ее миграция в газообразном состоянии и в водных растворах. В земной коре Ртуть преимущественно рассеяна; осаждается из горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание Ртути в них составляет несколько процентов). Известно 35 ртутных минералов; главнейший из них - киноварь HgS.

В биосфере Ртуть в основном рассеивается и лишь в незначительных количествах  сорбируется глинами и илами (в  глинах и сланцах в среднем 4·10^-5%). В морской воде содержится 3·10^-9% Ртути.

Самородная Ртуть, встречающаяся в природе, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего, при вулканических извержениях (редко), гидротермальным путем (выделяется из водных растворов).

Физические свойства Ртути. Ртуть - единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Твердая Ртуть кристаллизуется в ромбической сингонии, а = 3,463Å, с = 6,706Å; плотность твердой Ртути 14,193 г/см³ (-38,9 °С), жидкой 13,52 г/см³ (20 °С), атомный радиус 1,57Å, ионный радиус Hg²⁺ 1,10Å; t_пл -38,89 °С; t_кип 357,25 °С; удельная теплоемкость при 0°С 0,139 кДж/(кг·К) [0,03336 кал/(г·°С)], при 200°С 0,133 кДж/(кг·К) [0,0319 кал/(г·°С)]; температурный коэффициент линейного расширения 1,826·10^-4 (0-100 °С); теплопроводность 8,247 Вт/(м·К) [0,0197 кал/(см·сек·°С)] (при 20 °С); удельное электросопротивление при 0°С 94,07·10^-8 ом·м (94,07·10^-6 ом·см). При 4,155 К Ртуть становится сверхпроводником. Ртуть диамагнитна, ее атомная магнитная восприимчивость равна -0,19·10^-6 (при 18 °С).

Химические  свойства Ртути. Конфигурация внешних электронов атома Hg 5d¹⁰6s², в соответствии с чем при химических реакциях образуются катионы Hg²⁺ и Hg₂²⁺. Химическая активность Ртути невелика. В сухом воздухе (или кислороде) она при комнатной температуре сохраняет свой блеск неограниченно долго. С кислородом дает два соединения: черный оксид (I) Hg₂O и красный оксид (II) HgO. Hg₂O появляется в виде черной пленки на поверхности Ртути при действии озона. HgO образуется при нагревании Hg на воздухе (300-350 °С), а также при осторожном нагревании нитратов Hg(NO₃)₂ или Hg₂(NO₃)₂. Гидрооксид Ртути практически не образуется. При взаимодействии с металлами, которые Ртуть смачивает, образуются амальгамы. Из сернистых соединений важнейшим является HgS, которую получают растиранием Hg с серным цветом при комнатной температуре, а также осаждением растворов солей Hg²⁺ сероводородом или сульфидом щелочного металла. С галогенами (хлором, иодом) Ртуть соединяется при нагревании, образуя почти недиссоциирующие, в большинстве ядовитые соединения типа HgX₂. В соляной и разбавленной серной кислотах Ртуть не растворяется, но растворима в царской водке, азотной и горячей концентрированной серной кислотах.

Почти все соли Hg²⁺ плохо растворимы в воде. К хорошо растворимым относится нитрат Hg(NO₃)₂. Большое значение имеют хлориды Ртути: Hg₂Cl₂ (каломель) и HgCl₂ (сулема). Известны соли окисной Ртути цианистой и роданистой кислот, а также ртутная соль гремучей кислоты Hg(ONC)₂ так называемых гремучая ртуть. При действии аммиака на соли образуются многочисленные комплексные соединения, например HgCl-2NH₃ (плавкий белый преципитат) и HgNH₂Cl (неплавкий белый преципитат). Применение находят ртутьорганические соединения.

Получение Ртути. Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие Ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу

HgS + О₂ = Hg + SO₂.

Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый  холодильник из нержавеющей стали  или монель-металла. Жидкая Ртуть  стекает в железные приемники. Для  очистки сырую Ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1-1,5 м) сосуд с 10%-ной НNО₃, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме.

Возможно также гидрометаллургическое  извлечение Ртути из руд и концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением Ртути  алюминием. Разработаны способы извлечения Ртуть электролизом сульфидных растворов.

 

3. ОСНОВНЫЕ  СОЕДИНЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ РТУТИ.

Соединения  одновалентной ртути.

Оксид ртути (I) Hg₂O. Оливково-зеленый порошок с плотностью 9,8 г/см³. Неустойчив и легко разлагается под действием света или тепла на HgO и металлическую ртуть. Получают действием щелочей на диртутные соли или кислорода на амальгаму калия.

Фторид ртути (I) Hg₂F₂. Желтые тетрагональные кристаллы, t_пл=570°С. Плотность 9,93 г/см³. При атмосферном давлении сублимируется при t=383°С, при действии воды Hg₂F₂ разлагается с образованием Hg, HgO и HF. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 248 Cм^.см²/моль. Получается при обработке ртути фтором на холоду.

Хлорид ртути (I) (каломель) Hg₂Cl₂. Встречается в природе в виде минерала каломели. Белые игольчатые кристаллы, желтеющие при нагревании. Плотность 7,15 г/см³. Плавится при температуре 400^oC с разложением. При атмосферном давлении сублимируется при t=383°С. Мало растворим в воде (ПР=10^-18). Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 289,9 Cм^.см²/моль. Получается действием хлора на избыток ртути и обработкой раствора нитрата ртути (I) хлоридами щелочных металлов.

-265,06 кДж/моль;

-210,81 кДж/моль;

192,76 Дж/моль.K.

Бромид ртути (I) Hg₂Br₂. Бесцветные тетрагональные кристаллы, желтеющие при нагревании. Плотность 7,71 г/см³. Возгоняется при 340°С. Мало растворим в воде (ПР=10^-23). Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 293,4 Cм^.см²/моль. Получается действием хлора на избыток ртути и обработкой раствора нитрата ртути(I) бромидами щелочных металлов.

-207,07 кДж/моль;

-181,35 кДж/моль;

217,70 Дж/моль.K.

Иодид ртути (I) Hg₂I₂. Диамагнитные сильно лучепреломляющие кристаллы желто-зеленого цвета. t_пл=290^оС, плотность 7,75 г/см³. Мало растворим в воде. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 290,8 Cм^.см²/моль. Получается обработкой раствора нитрата ртути (I) иодидами щелочных металлов.

Сульфид ртути (I) Hg₂S. Коричневый порошок, мало растворим в воде. При нагревании разлагается на HgS и металлическую ртуть. Получается обработкой сероводородом раствора ацетата ртути (I).

Сульфат ртути (I) Hg₂SO₄. Желтовато-белый кристаллический порошок (плотность 7,56 г/см³). Мало растворим в воде (ПР=10^-7). При нагревании разлагается на HgSO₄ и металлическую ртуть. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 297,2 Cм^.см²/моль. Получается действием концентрированной серной кислоты на избыток ртути.

-744,7 кДж/моль;

-627,51 кДж/моль;

200,71 Дж/моль.K.

Нитрат ртути (I) Hg₂(NO₃)₂. Диамагнитные бесцветные ромбические кристаллы. Растворим в воде. В водном растворе подвергается гидролизу. Плавится при 70°С. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 280,12 Cм^.см²/моль. Получается действием азотной кислоты на избыток ртути или действием металлической ртути на раствор Hg(NO₃)₂.

Соединения двухвалентной ртути.

Гидрид ртути (II) HgH₂. Белый объемистый осадок. Легко разлагается на элементы при -90^оС. Получают при взаимодействии HgI₂ c LiAlH₄.

Оксид ртути (II) HgO. Диамагнитные желтые или красные орторомбические кристаллы с плотностью 11,09 г/см³. Проявляет основной характер. Обладает окислительными свойствами. Разлагается на элементы при нагревании. Восстанавливается водородом. Получают окислением ртути на воздухе в присутствии катализатора (платины), обработкой щелочами солей ртути, гидролизом нитрата ртути большим избытком горячей воды.

Желтые кристаллы

-90,46 кДж/моль;

-58,52 кДж/моль;

71,3 Дж/моль.K.

Красные кристаллы

-90,88 кДж/моль;

-58,65 кДж/моль;

70,3 Дж/моль.K.

Фторид ртути (II) HgF₂. Бесцветные октаэдрические кристаллы, t_пл=615°С, t_кип=650°С. Плотность 8,95 г/см³. Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25^оС равна 238 Cм^.см²/моль. Получается при обработке ртути газообразным фтором или термическим разложением HgF₂.