Прымяненне ртуці ў сучаснай прамысловасці. Ўласцівасці і характарыстыкі ртуці

Ртуць з'яўляецца надзвычай важным металам, які выкарыстоўваецца практычна ва ўсіх вытворчых галінах. Таму многія краіны імкліва развіваюць ртутных прамысловасць і пашыраюць пошукі яе радовішчаў. Якое месца займае прымяненне ртуці ў сучаснай прамысловасці - паспрабуем разабрацца ў гэтым артыкуле.

Што ўяўляе сабой ртуць

Гэта хімічны элемент і адзіны метал, які знаходзіцца ў вадкім стане пры нармальнай тэмпературы. Цякучай рэчыва шэрага колеру - вось як выглядае ртуць, фота якой прыведзена ніжэй.

Зацвярдзець ртуць можа толькі пры вельмі нізкай тэмпературы. Сярэднявечныя алхімікі ніяк не маглі дамагчыся ацвярдзення гэтага металу. І толькі ў 1759 годзе расейскія акадэмікі М. В. Ламаносаў і І. А. Браўн здолелі зрабіць гэта. Справа ў тым, што ў той год у Расеі былі моцныя маразы, і з дапамогай адмысловых сумесяў навукоўцы панізілі тэмпературу да -56ºС. У такіх умовах ртуць змерзла і стала падобная на метал. Праз доўгі час іншыя алхімікі выявілі ў ртуці звышправоднасці эфект, калі панізілі тэмпературу да -270ºС.

Ртуць у гісторыі чалавецтва

Ртуць вядомая чалавеку яшчэ са старажытных часоў. Першыя згадкі пра яе сустракаюцца ў запісах V стагоддзя да н. э. Вельмі шмат даследавалі ртуць у Індыі і Кітаі. Самая старажытная індыйская школа па алхіміі вядомая як «расаяна» або «шлях ртуці». Яна займалася распрацоўкамі лячэбных прэпаратаў і розных зёлак.

Старажытныя людзі знаходзілі ртуць ў прыродзе ў выглядзе кінавары. Яны выкарыстоўвалі яе ў якасці чырвонага фарбавальніка. Назва «цынобра» звязана з старажытнай легендай і перакладаецца як «кроў дракона». Такая характарыстыка ртуці звязана з рэлігійнымі вераваннямі. У той час людзі верылі, што гэта кроў забітага ў гарах свяшчэннага істоты - дракона. Таму ртуць лічылі гаючым рэчывам, здольным лячыць хворых. Адным з такіх лячэбных сродкаў была ртутная мазь.

Старажытныя алхімікі лічылі ртуць асновай ўсіх металаў і іх жыццёвай сілай. Яны былі перакананыя, што з ртуці і серы можна атрымаць золата. Але пасля шматлікіх досведаў і эксперыментаў стала зразумела, што нічога з гэтай ідэі не выйдзе. Колькі навукоўцаў загінула, спрабуючы адкрыць формулу стварэння золата. І гэтыя даследаванні працягваліся да 30-х гадоў XX стагоддзя, пакуль навука не пачала імкліва развівацца. У выніку прымянення радыеактыўнага распаду, навукоўцы атрымалі з ртуці стабільныя ізатопы золата, але іх было вельмі мала. І кошт такога металу вельмі высокая.

Як здабываюць ртуць

Асноўным і практычна адзіным прамысловым крыніцай ртуці з'яўляецца мінерал цынобра. Ён складаецца на 86% з сульфіду ртуці, астатнія складнікі - прымешкі іншых мінералаў. Звычайна цынобра мае выгляд суцэльных вылучэнняў, багатых прымешкамі, і вонкава нагадвае збожжа няправільнай формы. Рэдка сустракаюцца сфармаваныя крышталі ромбоэдрического, бипирамидального аблічча. Часам выяўляюцца двайнікі.

Металічную ртуць з кінавары атрымліваюць шляхам нагрэву ў адкрытай трубцы, якая забяспечвае кантакт з кіслародам. Падчас награвання маленькія кропелькі ртуці сцякаюць па халодным сценках. Звычайна рудныя цела залягаюць на невялікіх глыбінях і прымеркаваны да кварцытаў, вапнякі, даламіты і сланцах. Самыя буйныя ў свеце радовішча ртуці знаходзяцца ў Іспаніі, ЗША, Югаславіі, Славеніі, Таджыкістане, Кыргызстане. Вялікія крышталі ртутнай руды здабываюць у паўднёвай частцы Кітая.

Асноўныя ўласцівасці ртуці

Гэты мінерал мае унікальныя ўласцівасці, якія зрабілі прымяненне ртуці ў сучаснай прамысловасці важным яе элементам. Ртуць лічыцца атрутным і небяспечным металам. Але яго фізічныя і хімічныя ўласцівасці ў многіх сферах чалавечай дзейнасці незаменныя.

фізічныя ўласцівасці

Ртуць адносіцца да диамагнетикам, бо можа ўтвараць цвёрдыя сплавы з іншымі металамі і вадкія злучэння - амальгамы. Тэмпература зацвярдзення ртуці складае -38,83ºС, а кіпіць метал пры 356,73 ºС. Выпараецца яна пры пакаёвай тэмпературы. Яшчэ адна важная характарыстыка ртуці - яна диамагнитна. Гэта значыць, што сабраць вадкія шарыкі металу звычайным магнітам немагчыма.

хімічныя ўласцівасці

Як і высакародныя металы, ртуць ўстойлівая ў сухім паветры. Яна ўзаемадзейнічае з кіслотамі, солямі, неметаламі. З вадой, шчолачамі і неокисляющими кіслотамі ртуць не рэагуе. Пры тэмпературы вышэй 300ºС яна ўступае ў рэакцыю з кіслародам, утворачы аксід ртуці.

Прымяненне ртуці ў сучаснай прамысловасці

Яшчэ ў сярэднія вякі вадкі метал актыўна ўжывалі ў медыцыне для амальгамирования і вырабу розных прыбораў. У наш час немагчыма знайсці галіна народнай гаспадаркі, якая не выкарыстоўвае ртуць. Ўласцівасці і прымяненне гэтага мінерала апісаны навукоўцамі з усяго свету ў шматлікіх навуковых працах.

Так, ртуць выкарыстоўваецца ў сельскай гаспадарцы для протравы насення. У хімічнай прамысловасці яе ўжываюць у якасці каталізатара для атрымання з ацэтылену воцатнага альдэгіду. Выкарыстанне ртутных катодаў дазваляе вылучыць з паваранай солі з'едлівы натр і хлор.

Ртуць з'яўляецца незаменным кампанентам у вытворчасці фарбаў для падводнай часткі марскіх судоў. Справа ў тым, што насяляюць у марской вадзе мікраарганізмы прымацоўваюцца да дна судоў і спрыяюць карозіі і зносу металічных дэталяў. Якая змяшчае ў фарбе ртуць пад уздзеяннем марскога хлору ўтварае сулему, якая атручвае шкодныя бактэрыі.

Ртуць ўжываюць нават у вытворчасці фетру. Наяўныя ў яе складзе солі выдатна абястлушчваюць пух. Больш бяспечных заменнікаў, якія б давалі такі ж эфект, пакуль не знайшлі. Таксама ртуць служыць каталізатарам падчас арганічнага сінтэзу ў працэсе дублёнай скуры.

Як ужо згадвалася, ртуць заўсёды выкарыстоўвалася ў медыцыне. У нашы дні на яе аснове выпускаюць антысептычныя і мочегонные прэпараты. А ртутная мазь рыхтавалася яшчэ ў старажытнай Індыі, рэцэпт якой захаваўся да нашых дзён. З-за ўласцівасці раствараць іншыя металы (волава, срэбра) ртуць выкарыстоўваюць для вырабу зубных пломбаў.

Прымяненне ртуці ў прамысловасці звязана таксама з яе здольнасцю выпарацца пры пакаёвай тэмпературы. Напрыклад, для ачысткі нафты. Так, выпарванне металу спрыяе рэгуляванні тэмпературы нафтаперапрацоўчых працэсаў.

ртутныя прыборы

Фізіка-хімічныя ўласцівасці з'яўляюцца галоўнай прычынай, па якой адбываецца прымяненне ртуці ў розных прыборах і машынах. Пары металу выкарыстоўваюцца ў ртутных турбінах. Такія ўстаноўкі асабліва выгадныя, калі ў агрэгаце мала вады і астуджэнне механізму адбываецца выключна паветрам.

У электратэхніцы ўжываюць выпрамнікі з вадкім ртутным катодам. Яны дазваляюць пераўтварыць трохфазны электрычны ток у пастаянны. Нават у астранамічных мэтах ўжываюць ртутныя прыборы - гарызонты. Яны маюць адмысловы посуд з вадкім металам, паверхня якога служыць люстэркам падчас назіранняў за космасам. Таксама прымяненне ртуці ў сучаснай прамысловасці праяўляецца ў вытворчасці розных дыфузійных помпаў, прерыватель, тэрмометраў.

У многіх галінах медыцыны выкарыстоўваюць ртутна-кварцавыя лямпы, якія апрамяняюць ультрафіялетавыя промнямі. Таксама незаменным медыцынскім прыладай з'яўляецца ўсім вядомы градуснік для вымярэння тэмпературы цела.

Колькі каштуе ртуць: цана на сусветным рынку

Кошт на ртуць фармуецца па тым жа прынцыпе, што і на іншыя металы. Так, кошт гэтага мінерала залежыць ад аб'ёму паставак і чысціні прапанаванай ртуці. На сусветным рынку цана на ртуць за апошнія паўгода значна ўпала. Так, калі яе сярэдняя цана ў канцы 2014 года складала 75 долараў ЗША / кг, то ў сакавіку 2015 г. - 55 даляраў ЗША / кг. Але свабодна купіць вадкі метал практычна немагчыма, паколькі ртуць адносіцца да хімічна-небяспечным рэчывам. Нават за ўтылізацыю разлітай ртуці неабходна заплаціць пэўную суму.

Што тычыцца вырабаў, якія ўтрымліваюць ртуць, іх кошт залежыць ад колькасці выкарыстоўванага металу і ад іншых вытворчых выдаткаў. Напрыклад, вельмі танна каштуе градуснік ртутны. Цана ў аптэках вагаецца ад 25 да 50 рублёў.

Небяспека ртуці для здароўя

Нягледзячы на шырокае прымяненне ртуці ў прамысловасці, яна лічацца даволі небяспечным хімічным рэчывам. Па крытэрах шкоды для жыцця і здароўя ртуць адносіцца да першага класа небяспекі. Звычайна ртуць трапляе ў арганізм шляхам удыхання яе пароў, якія не маюць паху. Менавіта ртутныя выпарэння ўяўляюць найбольшую небяспеку.

Каб выклікаць цяжкае атручэнне і праблемы са здароўем, дастаткова ўздзеяння невялікай колькасці мінерала. Падчас токсикации ў найбольшай ступені дзівяцца лёгкія, ныркі, імунная, нервовая, стрававальная сістэмы, вочы і скура.

У залежнасці ад прычын і характару атручвання адрозніваюць лёгкую, вострую і хранічную формы. Лёгкая токсикация ўзнікае пры харчовым атручванні. Пасля аварый на прадпрыемствах хімічнай прамысловасці або з прычыны парушэння тэхнікі бяспекі праяўляецца вострая форма атручвання. У гэтым выпадку ў хворага назіраецца зніжэнне разумовай актыўнасці, знясіленне, могуць з'яўляцца курчы, страта гледжання, аблысенне і нават поўны параліч. У цяжкіх выпадках вострае атручванне можа прывесці да смяротнага зыходу. Хранічнае атручванне развіваецца ў выніку пастаяннага кантакту з ртуццю і можа выяўляцца доўгі час пасля спынення працы з ёй. У людзей з гэтай формай паталогіі павышаецца рызыка развіцця гіпертаніі, туберкулёзу і атэрасклерозу. Бываюць выпадкі, калі хранічная токсикация выклікае псіхічныя адхіленні.

Асабліва ўважліва з ртутным прыборамі варта звяртацца цяжарным жанчынам. Пары ртуці ўяўляюць вялікую пагрозу для развіцця плёну. Калі ў хаце ёсць дзеці, лепш звычайныя ртутныя тэрмометры замяніць электроннымі.

Утылізацыя ртутьсодержащих адходаў

Шырокае прымяненне ртуці спрыяе высокай канцэнтрацыі яе пар у атмасферы буйных гарадоў. Зараз паўсюль выкарыстоўваюць люмінесцэнтныя лямпы, якія ўтрымліваюць ад 30 да 300 мг вадкага металу. А ў некаторых лямпах яго ў некалькі разоў больш. Паводле статыстыкі, штогод каля 100 млн. Такіх лямпаў становяцца непрыдатнымі і патрабуюць перапрацоўкі. Толькі невялікая іх частка праходзіць адмысловую ўтылізацыю, а астатнія адразу адпраўляюцца на сметнік, дзе з-за разбурэння цэласнасці шкла ртуць трапляе ў атмасферу.

Акрамя таго, ртуць ўжываецца ў вытворчасці акумулятараў і батарэй, якія ў асноўным ніяк не перапрацоўваюцца. Такім шляхам за год на звалку трапляе каля 40 тон ртуці. Гэтая лічба вельмі вялікая, таму праблема ўтылізацыі ртутьсодержащих прадметаў стаіць вельмі востра. Бескантрольнае абыходжанне з ртутным адходамі, безадказнае стаўленне да прыбораў, якія змяшчаюць гэты вадкі метал, стварае пагрозу здароўю і жыццю людзей. Усім вядома, якія непрыемнасці можа прынесці звычайны градуснік ртутны. Кошт няўмелага звароту з ім можа каштаваць нават жыцця.

Зараз ўрады ўсіх краін працуюць над пытаннем перапрацоўкі ртутьсодержащих адходаў. З гэтай мэтай ствараюцца адмысловыя кампаніі, якія займаюцца зборам непрыдатных да выкарыстання прыбораў і ртутных прадметаў. Яны падзяляюць іх на кампаненты (цокалі, шкло, метал) і перапрацоўваюць. З кожнага віду адходаў фармуюцца блокі, якія пакуюцца ў адмысловую тару (чахлы, поліэтыленавыя пакеты, каністры) і дастаўляюцца на месца перапрацоўкі.