Rtęć

Właściwości, zastosowania i występowanie

Rtęć była znana w Egipcie, a także prawdopodobnie na Wschodzie, już w 1500 r. p.n.e.. Nazwa rtęć pochodzi z VI-wiecznej alchemii, w której symbol planety był używany do reprezentowania metalu; symbol chemiczny Hg pochodzi od łacińskiego hydrargyrum, „płynne srebro”. Chociaż jej toksyczność została rozpoznana wcześnie, jej główne zastosowanie było do celów medycznych.

Rtęć jest jedynym metalem elementarnym, który jest cieczą w temperaturze pokojowej. (Cez topi się w temperaturze około 28,5 °C, gal w temperaturze około 30 °C, a rubid w temperaturze około 39 °C). Rtęć jest srebrzystobiała, powoli matowieje w wilgotnym powietrzu i zamarza w miękkie ciało stałe jak cyna lub ołów w temperaturze -38,87 °C (-37,97 °F). Wrze w temperaturze 356,9 °C (674 °F).

Stopi się z miedzią, cyną i cynkiem, tworząc amalgamaty, czyli ciekłe stopy. Amalgamat z dodatkiem srebra jest stosowany jako wypełnienie w stomatologii. Rtęć nie zwilża szkła i nie przywiera do niego, a ta właściwość, w połączeniu z jej szybkim i równomiernym rozszerzaniem objętości w całym zakresie cieczy, czyni ją użyteczną w termometrach. Barometry i manometry wykorzystują jej wysoką gęstość i niskie ciśnienie pary. Złoto i srebro łatwo rozpuszczają się w rtęci, a w przeszłości właściwość ta była wykorzystywana do ekstrakcji tych metali z ich rud.

Dobre przewodnictwo elektryczne rtęci sprawia, że jest ona wyjątkowo przydatna w uszczelnionych przełącznikach elektrycznych i przekaźnikach. Wyładowanie elektryczne w parach rtęci zawartych w rurce lub żarówce ze stopionej krzemionki wytwarza niebieskawą poświatę bogatą w światło ultrafioletowe, zjawisko wykorzystywane w lampach ultrafioletowych, fluorescencyjnych i wysokoprężnych lampach rtęciowych. Wysoki przekrój poprzeczny rtęci na wychwyt neutronów termicznych (360 stodół) i dobre przewodnictwo cieplne sprawiają, że może być ona stosowana jako osłona i chłodziwo w reaktorach jądrowych. Dużą ilość rtęci wykorzystuje się w przygotowywaniu farmaceutyków oraz środków grzybobójczych dla rolnictwa i przemysłu.

Użycie rtęci w produkcji chloru i sody kaustycznej (wodorotlenku sodu) przez elektrolizę solanki zależy od tego, że rtęć stosowana jako biegun ujemny, czyli katoda, rozpuszcza uwolniony sód, tworząc płynny amalgamat. Ciekawym zastosowaniem, choć nie o dużym znaczeniu handlowym, jest wykorzystanie pary rtęci zamiast pary w niektórych elektrowniach, wyższa temperatura wrzenia rtęci zapewnia większą wydajność w cyklu cieplnym.

Rtęć występuje w skorupie ziemskiej średnio około 0,08 grama (0,003 uncji) na tonę skały. Główną rudą jest czerwony siarczek, cynober. Rtęć rodzima występuje w pojedynczych kroplach, a czasami w większych masach płynnych, zwykle z cynobrem, w pobliżu wulkanów lub gorących źródeł. Ponad dwie trzecie światowej podaży rtęci pochodzi z Chin, a większość pozostałej ilości z Kirgistanu i Chile; jest ona często produktem ubocznym wydobycia złota. Cynober jest wydobywany w szybach lub odkrywkach i rafinowany metodą flotacji. Większość metod ekstrakcji rtęci opiera się na lotności tego metalu oraz na tym, że cynober łatwo rozkłada się w powietrzu lub w wapnie, dając wolny metal. Ze względu na toksyczność rtęci i zagrożenie związane z rygorystyczną kontrolą zanieczyszczeń, uwaga jest kierowana na bezpieczniejsze metody ekstrakcji rtęci. Te zazwyczaj opierają się na fakcie, że cynober jest łatwo rozpuszczalny w roztworach podchlorynu sodu lub siarczku, z których rtęć może być odzyskana przez wytrącanie z cynkiem lub aluminium lub przez elektrolizę. (W celu zapoznania się z komercyjną produkcją rtęci, zobacz przetwarzanie rtęci; w celu zapoznania się z właściwościami mineralogicznymi, zobacz pierwiastek rodzimy .)

Znaleziono również niezwykle rzadkie naturalne stopy rtęci: moschellandsbergit (ze srebrem), potaryt (z palladem) i amalgamat złota. Rtęć jest pozyskiwana z cynobru poprzez prażenie go w powietrzu, a następnie kondensację pary rtęci. Rtęć jest toksyczna. Zatrucie może nastąpić w wyniku wdychania oparów, spożycia rozpuszczalnych związków lub wchłonięcia rtęci przez skórę.

Naturalna rtęć jest mieszaniną siedmiu stabilnych izotopów: 196Hg (0,15 procent), 198Hg (9,97 procent), 199Hg (16,87 procent), 200Hg (23,10 procent), 201Hg (13,18 procent), 202Hg (29,86 procent) i 204Hg (6,87 procent). Jako standard długości fali i dla innych precyzyjnych prac, izotopowo czysta rtęć składająca się tylko z rtęci-198 jest przygotowywana przez bombardowanie neutronami naturalnego złota, złota-197.