Ртуть

Ртуть - химический элемент с символом Hg и атомным номером 80. Он широко известен как зыбучее серебро и ранее назывался гидраргирум. Это тяжелый, серебристо - белый элемент d-блока, ртуть является единственным металлическим элементом, который находится в жидком состоянии при стандартных условиях температуры и давления.
По сравнению с другими металлами она является плохим проводником тепла, но хорошим проводником электричества.
Ртуть существует в двух состояниях окисления, +1 и +2.

Ртуть - чрезвычайно редкий элемент в земной коре, ее среднее содержание в коре по массе составляет всего 0,08 частей на миллион(ppm). Поскольку она не смешивается геохимически с элементами, составляющими большинство массы коры, ртутные руды могут быть необычайно концентрированными, учитывая содержание элемента в обычной породе. Самые богатые ртутные руды содержат до 2,5% ртути по массе, и даже самые низко-концентрированные месторождения содержат не менее 0,1% ртути(в 12 000 раз больше среднего содержания в земной коре).
Она встречается либо как самородный металл(редко), либо в составе киновари, метациннабара, сфалерита, кордерита, лингстонита и других минералов, причем киноварь(HgS) является наиболее распространенной рудой.

Положение ртути в ПСЭ

Существует семь стабильных изотопов ртути, причем ²⁰²Hg является самым распространенным(29,86%). Самыми долгоживущими радиоизотопами являются ¹⁹⁴Hg с периодом полураспада 444 года и ²⁰³Hg с периодом полураспада 46,612 дней. Большинство остальных радиоизотопов имеют период полураспада менее одного дня.

В отличие от своих более легких соседей, кадмия и цинка, ртуть обычно образует простые стабильные соединения со связями металл-металл. Показательно, что ртуть склонна соединяться сама с собой, она образует поликатионы ртути, которые состоят из линейных цепочек ртутных центров, покрытых положительным зарядом.

Температура замерзания ртути -38,83 °C, а температура кипения - 356,73 °C(обе самые низкие среди всех стабильных металлов).
Важно! Твердая ртуть ковкая и вязкая, ее можно резать ножом.
Полное объяснение чрезвычайной летучести ртути уходит глубоко в область квантовой физики, но его можно кратко сформулировать следующим образом: ртуть имеет уникальную электронную конфигурацию, в которой электроны заполняют все доступные 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d и 6s подоболочки.
Поскольку такая конфигурация сильно сопротивляется удалению электрона, ртуть ведет себя подобно благородным газам, которые образуют слабые связи и, следовательно, плавятся при низких температурах.
Ртуть не реагирует с большинством кислот, таких как разбавленная серная кислота, хотя окислительные кислоты, такие как концентрированная серная кислота и азотная кислота, растворяют ее, давая сульфат, нитрат и хлорид.
Как и серебро, ртуть реагирует с атмосферным сероводородом. Ртуть реагирует с твердыми серными хлопьями, которые используются в наборах для ликвидации разливов ртути для поглощения ртути (в наборах для ликвидации разливов также используются активированный уголь и порошкообразный цинк).

Амальгамы
Ртуть растворяет многие металлы, такие как золото и серебро, образуя амальгамы. Железо является исключением, и железные колбы традиционно использовались для торговли ртутью. Некоторые другие переходные металлы первого ряда, за исключением марганца, меди и цинка, также устойчивы к образованию амальгамы. Другие элементы, которые не образуют амальгамы с ртутью, включают платину.
Амальгама натрия является распространенным восстановителем в органическом синтезе, а также используется в натриевых лампах высокого давления.
Ртуть легко соединяется с алюминием, образуя ртутно-алюминиевую амальгаму, когда эти два чистых металла вступают в контакт. Поскольку амальгама разрушает слой оксида алюминия, который защищает металлический алюминий от глубокого окисления(как при ржавлении железа), даже небольшие количества ртути могут вызвать серьезную коррозию алюминия.

У писателя фантаста И.А.Ефремова есть рассказ «Озеро горных духов». Люди, оказывавшиеся на берегах этого озера в солнечную погоду, погибали. Местные жители уверяли, что озеро населяют духи, которые не терпят пришельцев. Экспедиция геологов смогла добраться до затерянного в горах озера, и люди с изумлением обнаружили, что озеро состояло не только из воды. Вместе с водой присутствовала самородная ртуть. А «злыми духами» были ртутные пары, которые в жаркую погоду поднимались на поверхности маленьких и больших луж, окружавших озеро и наполненных ртутью.

Действительно, ртуть довольно часто встречается в самородном состоянии, причем порой в самых неожиданных местах. Так, в некоторых горных областях Испании ртуть находили на дне колодцев. Ртуть была известна в древности в Китае и в Индии. При раскопках египетских гробниц, относящихся примерно к середине второго тысячелетия до нашей эры, также была найдена ртуть. Большинство исследователей считают, что единственным минералом ртути, известным древним, была киноварь. Теофраст(300 г. до н.э.) описывает способ получения ртути из киновари при взаимодействии ее с медью и уксусом. Раннее знакомство человека со ртутью объясняется тем, что ртуть выделяется из киновари сравнительно легко при достаточно сильном нагреве.

В древности ртуть находила широкое применение. С помощью нее изготовляли амальгамированные зеркала, ртуть и ее соединения применяли в медицине, киноварь использовали главным образом как краситель, а не для получения чистой ртути. До изобретения гальванического способа покрытия одного металла другим ртуть использовали для золочения и серебрения. Амальгаму металла наносили на металлический лист и сильно нагревали. При этом ртуть испарялась, а тончайший слой золота или серебра оставался на листе. Но этот способ был очень опасным. Большую роль сыграла ртуть в изучении газов, ее применяли в насосах и сосудах для хранения газов. Аристотель называл ртуть жидким серебром, Диоскорид – серебряной водой. Отсюда и происходит латинское название ртуть гидраргирум. Происхождение русского названия не ясно.

Медицина
Ртуть и ее соединения использовались в медицине, хотя сегодня они встречаются гораздо реже, чем раньше, когда токсическое действие ртути и ее соединений более широко изучено. Ртуть является ингредиентом зубной амальгамы. Тиомерсал(в США его называют тимеросалом) - органическое соединение, используемое в качестве консерванта в вакцинах, хотя его применение сокращается.
Другое соединение ртути, мербромин(меркурохром), является антисептиком местного действия, используемым при мелких порезах и царапинах, который до сих пор используется в некоторых странах.

Ртуть использовалась для консервирования древесины, создания дагерротипов, серебрения зеркал, противообрастающих красок (прекращено в 1990 году), гербицидов (прекращено в 1995 году), латексной краски для внутренних работ, ручных игр-лабиринтов, чистки и выравнивания дорог в автомобилях.
Соединения ртути использовались в антисептиках, слабительных, антидепрессантах и противосифилитических средствах.

Токсичность и безопасность
Ртуть и большинство ее соединений чрезвычайно токсичны и требуют осторожного обращения; в случаях разлива ртути(например, из некоторых термометров или люминесцентных ламп) используются специальные процедуры очистки, чтобы избежать воздействия и локализовать разлив.

Ртуть может всасываться через кожу и слизистые оболочки, а пары ртути можно вдыхать, поэтому контейнеры с ртутью надежно закрываются во избежание разлива и испарения. Нагревание ртути или ее соединений, которые могут разлагаться при нагревании, должно проводиться при соответствующей вентиляции, чтобы минимизировать воздействие паров ртути. Наиболее токсичными формами ртути являются ее органические соединения, такие как диметилртуть и метилртуть. Ртуть может вызвать как хроническое, так и острое отравление.

Биомагнификация
Рыба и моллюски имеют естественную тенденцию концентрировать ртуть в своем организме, часто в форме метилртути, высокотоксичного органического соединения ртути. Виды рыб, находящиеся высоко в пищевой цепи, такие как акула, рыба-меч, королевская макрель, голубой тунец, тунец-альбакор, содержат более высокие концентрации ртути, чем другие. Поскольку ртуть и метилртуть растворимы в жирах, они накапливаются главным образом в внутренностях, хотя их можно обнаружить и в мышечной ткани. Наличие ртути в мышцах рыб можно изучить с помощью нелетальной биопсии мышц.
Ртуть, присутствующая в хищной рыбе, накапливается в хищнике, который ее потребляет. В итоге, концентрация метилртути в тканях рыбы со временем увеличивается. Таким образом, виды, находящиеся высоко в пищевой цепочке, накапливают в своем теле большое количество ртути, которое может быть в десять раз выше, чем у потребляемых ими видов. Этот процесс называется биомагнификацией. Подобным образом произошло отравление ртутью в Минамате, Япония, которое теперь называется болезнью Минамата.

Отравление ртутью
Отравление ртутью может произойти в результате воздействия водорастворимых форм ртути(хлорид ртути или метилртуть), при вдыхании паров ртути или при проглатывании любой формы ртути.
Токсические эффекты включают повреждение мозга, почек и легких. Отравление ртутью может привести к ряду заболеваний, включая акродинию(розовую болезнь), синдром Хантера-Рассела и болезнь Минамата.
Симптомы обычно включают сенсорные нарушения(зрение, слух, речь), нарушение чувствительности и отсутствие координации. Тип и степень выраженности симптомов зависят от конкретного токсина, дозы, способа и продолжительности воздействия. Исследования методом случай-контроль показали такие эффекты, как тремор, ухудшение когнитивных способностей и нарушение сна у работников, подвергшихся хроническому воздействию паров ртути даже при низких концентрациях в диапазоне 0,7-42 мкг/м3.
Было показано, что острое воздействие паров ртути приводит к глубоким последствиям для центральной нервной системы, включая психотические реакции, характеризующиеся бредом, галлюцинациями и склонностью к суициду. Профессиональное воздействие привело к широкому спектру функциональных нарушений, включая эретизм, раздражительность, возбудимость, чрезмерную застенчивость и бессонницу. При продолжающемся воздействии развивается мелкий тремор, который может перерасти в сильные мышечные спазмы. Вначале тремор охватывает руки, а затем распространяется на веки, губы и язык. Длительное низкоуровневое воздействие связано с более тонкими симптомами эретизма, включая усталость, раздражительность, потерю памяти, яркие сны и депрессию.

Лечение
Исследования по лечению отравления ртутью ограничены. Доступные в настоящее время препараты для лечения острого отравления ртутью включают хелаторы N-ацетил-D,L-пеницилламин(NAP), Британский антилюизит(BAL), 2,3-димеркапто-1-пропансульфоновую кислоту (DMPS) и димеркаптосукциновую кислоту(DMSA).
В одном небольшом исследовании, включавшем 11 строительных рабочих, подвергшихся воздействию элементарной ртути, пациентов лечили DMSA и NAP. Хелаторная терапия с использованием обоих препаратов привела к мобилизации небольшой части общего количества ртути в организме, причем DMSA был способен увеличить выведение ртути в большей степени, чем NAP.