Ртуть

«Живое серебро»

Ртуть была известна людям уже во II тысячелетии до нашей эры. Алхимики считали ее женским началом веществ, матерью металлов, основой философского камня. Они называли ее argentum vivum («живое серебро»), hydrargirum («жидкое серебро») или Mercurius, подчер­кивая тем самым близость ртути к царю металлов — золоту (планета Меркурий расположена ближе всех к Солнцу, символом которого является золото).

Алхимический символ ртути совпадает с обозначением планеты Меркурий у астрономов.
Ртутное месторождение Монте-Амьята в Италии разрабатывается со времен Древнего Рима.

Причина столь ранней известности ртути в том, что добываемая там киноварь (сульфид ртути HgS) легко разлагается при нагревании на воздухе с образованием металлической ртути:

HgS + 02 = Нg + S02.

В древности обжиг киновари проводили в глиняном сосуде, на крышке которого конденсировалась ртуть. Сейчас для этих целей используют трубчатые печи.

Ртуть— самая тяжелая из всех известных жидкостей: литр ее при 20 °C весит 13,6 кг. Обычная стеклянная банка под тяжестью ртути может не выдержать и расколоться. Поэтому большие количества ртути хранят в специальных толстостенных стеклянных сосу­дах либо в железных емкостях.

Низкая температура плавления ртути (-39°С) объясняется тем, что атомы Нg прочно удерживают свои валентные электроны и с трудом предоставляют их в «общее пользование». Таким образом, кристаллическая решетка ртути оказывается неустойчивой. Кстати, именно поэтому ртуть плохо проводит тепло и электрический ток.

Многие металлы (натрий, цинк, кадмий и другие) хорошо растворяются в ртути с образованием амальгам — жидких или твердых сплавов. Раньше этим свойством ртути пользовались для получения зеркал путем нанесения на стекло амальгамы олова.

Жидкая ртуть равномерно расширяется при нагревании, поэтому ею заполняют термометры.
Ртуть, в отличие от своих соседей по подгруппе, — малоактивный металл. Растворить ее можно в царской водке или концентрированной азотной кислоте:

Hg + 4HNO3 = Hg (NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.

Почти все металлы, кроме золота, серебра и платины, способны вытеснять ртуть из растворов ее солей. Если медную или бронзовую монету натереть нитратом ртути, то она покроется слоем ртути и приобретет яркий серебристый блеск. Следует помнить, что все соединения ртути сильно ядовиты, поэтому проводить подобные опыты не рекомендуется.

Одно из широко используемых соединений ртути — фульминат ртути (II) Hg (CNO)2. Его называют также гремучей ртутью. При ударе фульминат легко детонирует:

Hg (CNO)2 = Hg + N2 + 2СО.

Поэтому его используют в капсюлях патронов и снарядов в качестве детонатора, взрыв которого приводит к воспламенению пороха.

Ртуть — металл, способный образовывать устойчивый катион, состоящий из двух атомов. Содержащие этот катион соединения ртути (I) можно получить взаимодействием металлической ртути с солью ртути (II):

Hg (NO3)2 + Hg = Hg2(NO3)2.

В отличие от других металлов, ртуть образует преимущественно ковалентные связи. Так, например, хлорид ртути (II) HgCI2 в водном растворе существует преимущественно в виде молекул, такой раствор почти не проводит электрического тока. Зато это соединение раство­ряется в органических растворителях, а при 302 °C возгоняется (сублимируется). Недаром алхимики назвали его «сулема» (искаженное от «сублимат»).

Ртуть — один из немногих металлов, не образующих гидроксидов. Гидроксид ртути (II) уже при попытке его выделения отщепляет воду, превращаясь в оксид:

Hg (NO3)2 + 2NaOH = HgO + H2O + 2NaNO3.

А для ртути (I) не удалось получить даже оксида, так как он мгновенно распадается (диспропорционирует) на оксид ртути (II) и метал­лическую ртуть:

Hg2(NO3)2 + 2NaOH = HgO + Hg + Н2O + 2NaNO3.

Ртуть, как никакой другой металл, способна образовывать прочные ковалентные связи с углеродом. Такое соединение получается, например, при кипячении раствора ацетата ртути в бензоле:

С6Н6 + Нg (СН3СОО)2 = СН3СОО — Нg — С6Н5 + СН3СООН.

Ртуть входит в десятку наиболее опасных ядов. Особенно токсичны соединения со связью С-Hg. Любое неорганическое соединение ртути (II), попавшее в организм, под действием метилкобаламина (витамина В12) — вещества, отдающего СН3-группу, — превращается в ион метилртути. Все соединения метилртути растворимы в жирах и потому легко проникают через клеточные мембраны.

Токсичность ртути объясняется тем, что она образует очень прочные связи с серой. Ионы ртути реагируют с сульфгидрильными (тиольными) группами белков, превращаясь в весьма устойчивые соединения —тиолаты:

R-SH + Нg2+ = R-S-Hg+ + Н+.

Если белок-фермент образовал связь с ртутью, его форма изменяется и он утрачивает биологическую активность. Оказавшаяся в организме ртуть практически не выводится из него, а постепенно накапливается. Больше всего ртути содержится в телах хищных рыб и птиц, их поедающих. Рыба накапливает ртуть в виде метилртути даже из слабо загрязненных ртутью вод. При употреблении в пищу рыбы из таких водоемов люди получают ртути в десятки, а то и сотни раз больше, чем те, кто не ест рыбу.

Сейчас во всех странах применение ртути стремятся ограничить, и ее добыча неуклонно снижается. Так, в 1995 г. в мире было добыто не более 10 тыс. тонн ртути — в два раза меньше, чем двумя десятилетиями ранее.

Ртутно-цинковые батарейки.

На способности цинка вытеснять ртуть из ее соединений основано действие ртутно-цинкового гальванического элемента. В нем протекает следующий процесс:

Zn + HgO = Hg + ZnO.

Ртутно-цинковые элементы не имеют равных по надежности, стабильности напряжения и количеству «запасенного» электричества в единице массы. Они идеальны в полевых условиях.

Однако ртуть составляет больше половины их массы. После того, как батарейки выработают свой ресурс, возникает проблема их утилизации. Если просто выбрасывать такие элементы на свалку, воздух в ее окрестностях будет отравлен. Поэтому в мире ширится кампания против использования ртутно-цинковых элементов. В частности, в открытую продажу они уже не поступают.

А на батарейках, которые продаются в магазинах, можно прочесть: «Mercury 0%» или «Mercury free», что означает «ртути нет».

Ртутные лампы.

Если парами ртути заполнить стеклянную трубку и приложить к ее концам напряжение, то в ней возникают заряженные частицы:

Нg = Нg+ + еˉ.

При этом ионы ртути устремляются к отрицательно заряженному электроду, а электроны — к положительному. При обратном процессе

Нg+ + еˉ= Нg

образуются возбужденные атомы, которые теряют энергию, испуская квант света. Большая часть излучения приходится на ультрафиолетовую часть спектра.

Ртутную лампу называют еще кварцевой, поскольку трубку делают из кварца, прозрачного для ультрафиолета. Такие лампы используют в лабораториях для проведения фотохимических реакций, в банковском деле для распознавания подлинности банкнот, а также в аппаратах искусственного загара. Ультрафиолетовые лучи вредны для глаз, так что ртутная лампа не годится для освещения.

Однако стекло лампы можно покрыть изнутри люминофором — веществом, которое поглощает ультрафиолет и при этом излучает видимый свет. Получится так называемая люминесцентная лампа, свет от которой по параметрам соответствует дневному (лампа дневного света).

Ртутные отравления (признаки и противоядия)

Отравления делятся на острые (если в организм попадает сразу большая порция яда) и хронические (когда человек получает яд понемногу, но постоянно).

История знает немало случаев массового отравления ртутью при золочении различных крупных предметов амальгамой золота. Множество рабочих отравились, когда золотили купола Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге.

Ртуть и ее соли часто оказывались «последним средством» в дворцовых интригах. Ими были отравлены Елена Глинская — мать Ивана Грозного, Анастасия — его первая жена.

Хроническое ртутное отравление — профессиональная болезнь средневековых шляпников, использовавших соединения ртути для выделки фетра. Безумный Шляпник из кэрроловской «Алисы в стране чудес» — типичный пример такого больного.

Из-за химического отравления ртутью потеряли работоспособность Исаак Ньютон, Майкл Фарадей, Блез Паскаль.

Как ни странно, металлическая ртуть при приеме внутрь практически не опасна. Описаны случаи, когда люди в целях самоубийства пили ртуть и даже вводили ее внутривенно, однако ничего плохого с ними не происходило.

По разным данным, летальная доза сулемы HgCI2 для человека составляет от 100 до 500 мг, причем смерть наступает не сразу, а спустя несколько дней.

При остром отравлении парами ртути прежде всего страдают слизистые оболочки носоглотки и легкие, а при отравлении солями ртути — желудочно-кишечный тракт.

Первые симптомы: жжение и металлический привкус во рту, повышенное слюноотделение. В случае отравления парами появляется насморк и кашель. Затем начинают кровоточить десны. По краям зубов появляется серая кайма сульфида ртути.

Идеальное противоядие при попадании в организм солей ртути — сырое яйцо. Оно почти целиком состоит из белка, содержащего мно­жество сульфгидрильных групп, которые прочно связывают ртуть. Однако принимать это противоядие надо очень быстро — пока ртуть не всосалась в кровь.

В книге К. Эти и Е. Руста «Несчастные случаи при химических работах» приводится такая история:

«Профессор Тенард читал лекцию о соединениях ртути. На кафедре перед ним стояли два похожих сосуда: один с сахарной водой для питья, другой — с концентрированным раствором сулемы для производства опытов, из которого по рассеянности он сделал большой глоток. Немедленно приказав разболтать сырые яйца с водой, он несколько раз принял большие количества этого прекрасного противоядия. Началась сильная рвота — в общем более 20 раз. Принятое средство так прекрасно подействовало, что другие признаки отравления не проявились».

В случае отравления ртутью следует обязательно обращаться к врачу. При отравлении парами и солями ртути вводят внутривенно 5%-й раствор унитиола и 20%-й раствор тиосульфата натрия либо принимают внутрь сукцимер, оксатиол или D-пеницилламин. Все эти соединения способны прочно связывать ртуть своими SH или S-группами.

Очень опасно и хроническое отравление ртутью. Оно в первую очередь ударяет по нервной системе. Легкие его формы принимают часто за обычное переутомление. При более сильном или длительном воздействии у человека ухудшается память, возникают нервные расстройства, кашель, насморк. Еще более серьезное отравление грозит тяжелым нарушением деятельности нервной системы, вплоть до галлюцинаций и дрожания.