Застосування ртуті в сучасній промисловості. Властивості і характеристики ртуті
Ртуть є надзвичайно важливим металом, який використовується практично у всіх виробничих галузях. Тому багато країн стрімко розвивають ртутну промисловість і розширюють пошуки її родовищ. Яке місце займає застосування ртуті в сучасній промисловості - спробуємо розібратися в цій статті.
Що являє собою ртуть
Це хімічний елемент і єдиний метал, який знаходиться в рідкому стані при нормальній температурі. Текучого речовина сірого кольору - ось як виглядає ртуть, фото якої наведено нижче.
Затвердіти ртуть може тільки при дуже низькій температурі. Середньовічні алхіміки ніяк не могли добитися затвердіння цього металу. І тільки в 1759 році російські академіки М. В. Ломоносов і І. А. Браун зуміли зробити це. Справа в тому, що в той рік в Росії були сильні морози, і за допомогою спеціальних сумішей вчені знизили температуру до -56º-С. В таких умовах ртуть замерзла і стала схожа на метал. Через тривалий час інші алхіміки виявили у ртуті надпровідності ефект, коли знизили температуру до -270º-С.
Ртуть в історії людства
Ртуть відома людині ще з прадавніх часів. Перші згадки про неї зустрічаються в записах V століття до н. е. Дуже багато досліджували ртуть в Індії і Китаї. Найдавніша індійська школа по алхімії відома як «расаяна» або «шлях ртуті». Вона займалася розробками лікувальних препаратів і різних зілля.
Стародавні люди знаходили ртуть в природі у вигляді кіноварі. Вони використовували її в якості червоного барвника. Назва «кіновар» пов`язано з давньою легендою і перекладається як «кров дракона». Така характеристика ртуті пов`язана з релігійними віруваннями. У той час люди вірили, що це кров убитого в горах священного істоти - дракона. Тому ртуть вважали цілющим речовиною, здатним лікувати хворих. Одним з таких лікарських засобів була ртутна мазь.
Стародавні алхіміки вважали ртуть основою всіх металів і їх життєвою силою. Вони були переконані, що з ртуті і сірки можна отримати золото. Але після численних дослідів і експериментів стало зрозуміло, що нічого з цієї ідеї не вийде. Скільки вчених загинуло, намагаючись відкрити формулу створення золота. І ці дослідження тривали до 30-х років XX століття, поки наука не почала стрімко розвиватися. В результаті застосування радіоактивного розпаду, вчені отримали з ртуті стабільні ізотопи золота, але їх було дуже мало. І ціна такого металу дуже висока.
Як видобувають ртуть
Основним і практично єдиним промисловим джерелом ртуті є мінерал кіновар. Він складається на 86% з сульфіду ртуті, інші складові - домішки інших мінералів. Зазвичай кіновар має вигляд суцільних виділень, багатих домішками, і зовні нагадує зерна неправильної форми. Рідко зустрічаються сформовані кристали ромбоедричної, бипирамидальний вигляду. Іноді виявляються двійники.
Металеву ртуть з кіноварі отримують шляхом нагрівання у відкритій трубці, яка забезпечує контакт з киснем. Під час нагрівання маленькі крапельки ртуті стікають по холодних стінок. Зазвичай рудні тіла залягають на невеликих глибинах і приурочені до кварцитів, вапняків, доломіту і сланцях. Найбільші в світі родовища ртуті перебувають у Іспанії, США, Югославії, Словенії, Таджикистані, Киргизстані. Великі кристали ртутної руди видобувають в південній частині Китаю.
Основні властивості ртуті
Цей мінерал має унікальні властивості, які зробили застосування ртуті в сучасній промисловості важливим її елементом. Ртуть вважається отруйним і небезпечним металом. Але його фізичні і хімічні властивості у багатьох сферах людської діяльності незамінні.
Фізичні властивості
Ртуть відноситься до діамагнетиків, так як може утворювати тверді сплави з іншими металами і рідкі сполуки - амальгами. Температура затвердіння ртуті становить -38,83º-С, а кипить метал при 356,73 º-С. Випаровується вона при кімнатній температурі. Ще одна важлива характеристика ртуті - вона діамагнітна. Це означає, що зібрати рідкі кульки металу звичайним магнітом неможливо.
Хімічні властивості
як і благородні метали, ртуть стійка в сухому повітрі. Вона взаємодіє з кислотами, солями, неметалами. З водою, лугами і не окислюється кислотами ртуть не реагує. При температурі вище 300º-С вона вступає в реакцію з киснем, утворюючи оксид ртуті.
Застосування ртуті в сучасній промисловості
Ще в середні століття рідкий метал активно застосовували в медицині для амальгамирования і виготовлення різних приладів. У наш час неможливо знайти галузь народного господарства, яка не використовує ртуть. Властивості і застосування цього мінералу описані вченими з усього світу в численних наукових працях.
Так, ртуть використовується в сільському господарстві для протравлення насінь. У хімічній промисловості її застосовують як каталізатор для отримання з ацетилену оцтового альдегіду. Використання ртутних катодів дозволяє виділити з кухонної солі їдкий натр і хлор.
Ртуть є незамінним компонентом у виробництві фарб для підводної частини морських суден. Справа в тому, що мешкають в морській воді мікроорганізми прикріплюються до днищ судів і сприяють корозії і зносу металевих деталей. Містить в фарбі ртуть під впливом морського хлору утворює сулему, яка отруює шкідливі бактерії.
Ртуть застосовують навіть у виробництві фетру. Наявні в її складі солі відмінно обезжиривают пух. Безпечніших замінників, які б давали такий же ефект, поки не знайшли. Також ртуть служить каталізатором під час органічного синтезу в процесі дублення шкіри.
Як уже згадувалося, ртуть завжди використовувалася в медицині. У наші дні на її основі випускають антисептичні та сечогінні препарати. А ртутна мазь готувалася ще в стародавній Індії, рецепт якої зберігся до наших днів. Через властивості розчиняти інші метали (олово, срібло) ртуть використовують для виготовлення зубних пломб.
Застосування ртуті в промисловості пов`язано також з її здатністю випаровуватися при кімнатній температурі. Наприклад, для очищення нафти. Так, випарювання металу сприяє регулюванню температури нафтопереробних процесів.
ртутні прилади
Фізико-хімічні властивості є головною причиною, по якій відбувається застосування ртуті в різних приладах і машинах. Пари металу використовуються в ртутних турбінах. Такі установки особливо вигідні, коли в агрегаті мало води і охолодження механізму відбувається виключно повітрям.
В електротехніці застосовують випрямлячі з рідким ртутним катодом. Вони дозволяють перетворити трифазний електричний струм в постійний. Навіть в астрономічних цілях застосовують ртутні прилади - горизонти. Вони мають спеціальну посудину з рідким металом, поверхня якого служить дзеркалом під час спостережень за космосом. Також застосування ртуті в сучасній промисловості проявляється у виробництві різних дифузійних насосів, переривників, термометрів.
У багатьох галузях медицини використовують ртутно-кварцові лампи, які опромінюють ультрафіолетовими променями. Також незамінним медичним інструментом є всім відомий градусник для виміру температури тіла.
Скільки коштує ртуть: ціна на світовому ринку
Ціна на ртуть формується за тим же принципом, що і на інші метали. Так, вартість цього мінералу залежить від обсягу поставок і чистоти пропонованої ртуті. на світовому ринку ціна на ртуть за останні півроку значно впала. Так, якщо її середня ціна в кінці 2014 року становила 75 доларів США / кг, то в березні 2015 року - 55 доларів США / кг. Але вільно купити рідкий метал практично неможливо, оскільки ртуть відноситься до хімічно-небезпечних речовин. Навіть за утилізацію розлитої ртуті необхідно заплатити певну суму.
Що стосується виробів, які містять ртуть, їх вартість залежить від кількості використовуваного металу і від інших виробничих витрат. Наприклад, дуже дешево коштує градусник ртутний. Ціна в аптеках коливається від 25 до 50 рублів.
Небезпека ртуті для здоров`я
Незважаючи на широке застосування ртуті в промисловості, вона вважаються досить небезпечною хімічною речовиною. За критеріями шкоди для життя і здоров`я ртуть відноситься до першого класу небезпеки. Зазвичай ртуть потрапляє в організм шляхом вдихання її парів, які не мають запаху. Саме ртутні випари становлять найбільшу небезпеку.
Щоб викликати важке отруєння і проблеми зі здоров`ям, досить впливу невеликої кількості мінералу. Під час токсикації найбільшою мірою уражаються легені, нирки, імунна, нервова, травна системи, очі і шкіра.
Залежно від причин і характеру отруєння розрізняють легку, гостру і хронічну форми. Легка токсикация виникає при харчовому отруєнні. Після аварій на підприємствах хімічної промисловості або внаслідок порушення техніки безпеки проявляється гостра форма отруєння. В цьому випадку у хворого спостерігається зниження розумової активності, виснаження, можуть з`являтися судоми, втрата зору, облисіння і навіть повний параліч. У важких випадках гостре отруєння може призвести до летального результату. Хронічне отруєння розвивається в результаті постійного контакту з ртуттю і може проявлятися тривалий час після припинення роботи з нею. У людей з цією формою патології підвищується ризик розвитку гіпертонії, туберкульозу та атеросклерозу. Бувають випадки, коли хронічна токсикация викликає психічні відхилення.
Особливо уважно з ртутними приладами слід звертатися вагітним жінкам. Пари ртуті становлять велику загрозу для розвитку плода. Якщо в будинку є діти, краще звичайні ртутні термометри замінити електронними.
Утилізація ртутьвмісних відходів
Широке застосування ртуті сприяє високій концентрації її парів в атмосфері великих міст. Зараз всюди використовують люмінесцентні лампи, які містять від 30 до 300 мг рідкого металу. А в деяких лампах його в кілька разів більше. Згідно зі статистикою, щорічно близько 100 млн. Таких ламп стають непридатними і вимагають переробки. Лише невелика їх частина проходить спеціальну утилізацію, а решта відразу відправляються на звалище, де з-за руйнування цілісності скла ртуть потрапляє в атмосферу.
Крім того, ртуть застосовується у виробництві акумуляторів і батарей, які в основному ніяк не переробляються. Таким шляхом за рік на смітник потрапляє близько 40 тонн ртуті. Ця цифра дуже велика, тому проблема утилізації ртутьвмісних предметів коштує дуже гостро. Безконтрольне поводження з ртутними відходами, безвідповідальне ставлення до приладів, що містять цей рідкий метал, створює загрозу здоров`ю і життю людей. Всім відомо, які неприємності може принести звичайний градусник ртутний. Ціна невміле поводження з ним може коштувати навіть життя.
Зараз уряди всіх країн працюють над питанням переробки ртутьвмісних відходів. З цією метою створюються спеціальні компанії, які займаються збором непридатних до використання приладів і ртутних предметів. Вони поділяють їх на компоненти (цоколі, скло, метал) і переробляють. З кожного виду відходів формуються блоки, які упаковуються в спеціальну тару (чохли, поліетиленові пакети, каністри) і доставляються на місце переробки.
