Цікаві та небезпечні властивості ртуті

РЕФЕРАТ

на тему:

Цікаві й небезпечні властивості ртуті

Ртуть — єдиний метал, що перебуває при кімнатній температурі в рідкому стані. Вона має багато цікавих особливостей, які раніше використовували для ефектних лекційних дослідів Наприклад, вона добре розчиняється в розплавленому білому фосфорі (він плавиться при 44 °С), а при охолодженні цього незвичайного розчи­ну ртуть виділяється в незмінному стані. При струшуванні ртуті з водою, ефіром, скипидаром, оцтовою кислотою, розчинами різних солей і навіть із соками рос­лин, а також при розтиранні ртуті з цукром, жиром й іншими речовинами виходить сіра емульсія, що складається з дрібних крапельок ртуті. При охолодженні до 39 °C ртуть твердіє, а її тверді шматочки при зіткненні злипаються так само легко, як і рідкі її краплі Якщо ж охолодити ртуть дуже сильно, наприклад рідким азо­том, до температури -196 °С, вставивши в неї попередньо паличку, то після замер­зання ртуті виходить своєрідний молоток, яким легко забити цвях у дошку. Зви­чайно, завжди залишався ризик, що від такого «молотка» відколювалися маленькі шматочки, які потім завдавали багато неприємностей. Інший дослід був пов’яза­ний з «позбавленням» ртуті її здатності з легкістю розбиватися на дрібні блискучі кульки. Для цього ртуть піддавали дії дуже малих кількостей озону. При цьому ртуть втрачала рухливість і налипала тонкою плівкою на посудину, в якій містилася.

Зрозуміло, чому зараз подібні досліди не проводяться. Те, що ртуть отруйна, знають усі. Недарма не тільки сама ртуть, але й її сполуки, наприклад сулема, не використовуються в шкільних кабінетах, хімії. Одночасно ртуть знаходить дуже широке застосування в багатьох виробництвах (один вчений нарахував їх близь­ко 3 тисяч!) Металеву ртуть використовують в електричних контактах-перемикачах. для заповнення вакуумних насосів, випрямлячів, барометрів, термометрів, ультрафіолетових ламп, у виробництві хлору та їдкого натру, при пломбуванні зубів і т. ін., — список можна продовжувати дуже довго. Ртуть є в кожному будинку — у медичному термометрі або в лампі денного світла, тому відомості про отруйність ртуті потрібні не тільки фахівцям З усіх сполук Меркурію найбільш небезпечними є солі, які легко розчиняються і дисоціюють, наприклад. HgCl, — сулема, її смертельна доза при потраплянні в шлунок складає від 0,2 до 0,5 г Алє чи ж є такою небезпечною металева ртуть? Адже в деяких книгах пишуть навіть, що колись її використовували для лікування завороту кишок (заливали ртуть хворому через рот, щоб «розправити» петлі кишечнику, що завернулися). Справді, металева ртуть малоактивний метал, зі шлунковим соком не реагує і виводиться зі шлунка і кишечника майже повністю. У чому ж її небезпека? Виявляється, ртуть легко випаровується, а її пари потрапляючи в легені, повністю затримуються там і викликають згодом отруєння організму, хоча и не таке швидке, як солі Меркурію. При цьому відбуваються специфічні біохімічні реакції, які окиснюють ртуть і перетворюють її на розчинні отруйні сполуки Іони Меркурію насамперед реагують із SH-групами білкових молекул, серед яких — найважливіші для організму білки-каталізатори — ферменти Можуть іони Hg2+ також реагувати з білковими групами СООН NH2 з утворенням міцних комплексів-металопротеїдів. Більше того, «вільні» атоми Меркурію, що циркулюють у крові і потрапили гуди з легень, також утворюють сполуки з білковими молекулами Порушення нормальної роботи білків-ферментів призводить до глибоких порушень в організмі, і. насамперед, v центральній нервовій системі, а також у нирках.

Інше можливе джерело отруєння органічні похідні ртуті, у яких її атоми зв’язані з метильними радикаламиСН3. Ці надзвичайно отруйні й леткі сполуки утворюються в результаті гак званого біологічного метилування Воно відбувається під дією мікроорганізмів, наприклад цвілі, і характерне не тільки для Меркурію, але й для Арсену, Селену, Телуру. Якщо при необережній роботі сполуки цих еле­ментів випадково потраплять усередину, вони починають виділятися, у тому числі при диханні, у вигляді смердючих газоподібних диметилпохідних, так що сусідство з таким хіміком стане нестерпним. Але це, виявляється, не найбільша не приємність, яку може заподіяти біологічне метилування ртуті Меркурій та його біологічні сполуки широко використовуються на багатьох виробництвах, наприклад. при електролітичному отриманні хлору й гідроксиду натрію. Ці речовини зі стічними водами потрапляють на дно водойм. Мікроорганізми що там живуть, перетворюють їх на диметилмеркурій (CH32Hg, що належить до числа найбільш отруйних речовин. Диметилмеркурій далі легко переходить у водорозчинний катіон. Обидві речовини поглинаються водними організмами і потрапляють у харчовий ланцюжок — спочатку вони накопичуються в рослинах і дрібних організмах, потім — у рибах. Метилована ртуть дуже повільно виводиться з організму протягом місяців — у людей і років — у риб. Тому концентрація ртуті уздовж біологвчного ланцюжка безупинно збільшується у рибах-хижаках, що харчуються іншими рибами, ртуті може виявитися в тисячі разів більше, ніж у воді, із якої вона виловлена Саме цим пояснюється так звана «хвороба Мінамата» — за назвою приморського міста в Японії, у якому за кілька років від отруєння ртуттю вмерло 50 осіб і багато народжених дітей мали уроджені каліцтва. Небезпека виявилася настільки великою, що в деяких водоймах довелося призупинити лов риби — настільки вона виявилася «нашпигованою» ртуттю. Страждають від поїдання отруєної риби не тільки люди, але й риби, тюлені.

Для ртутного отруєння, у тому числі й парами, характерними є головний біль, почервоніння й набрякання ясен і поява на них характерної темної облямівки меркурій сульфіду, набрякання лімфатичних і слинних залоз, розлад травлення При легкому отруєнні через 2−3 тижні порушені функції організму відновлюються в міру виведення ртуті з організму (цю роботу виконують переважно нирки, залози товстих кишок і слинні залози).

Якщо надходження ртуті в організм відбувається дуже малими дозами, але протягом тривалого часу, то настає хронічне отруєння. Для нього характерними є, насамперед, підвищена стомлюваність, слабкість, сонливість, апатія, головні болі й запаморочення. Очевидно, ці симптоми дуже легко сплутати з проявами інших захворювань або навіть із браком вітамінів. Тому розпізнати таке отруєн­ня непросто. З інших проявів ртутного отруєння слід виділити психічні розлади. Раніше їх називали «хворобою капелюшників», тому що для розм’якшення во­вни, з якої виготовляли фетрові капелюхи, використовували меркурій нітрат Hg (NO,)2. Цей розлад описаний у книзі Льюїса Керролла «Аліса в країні чудес» на прикладі одного з персонажів — Божевільного Капелюшника.

Небезпека хронічного отруєння ртуттю можлива у всіх приміщеннях, у яких металева ртуть стикається з повітрям, навіть якщо концентрація її парів у повітрі дуже мала — приблизно 0,01 мг/м3.

Але хіба ртуть при кімнатній температурі випаровується? Адже температура кипіння її дуже висока — 357 °C. Справді, при кімнатній температурі тиск парів ртуті не перевищує 0,001 мм ртутного стовпа (це приблизно в мільйон разів менше за атмосферний тиск). Але і такий малий тиск означає, що в кожному кубічному сантиметрі повітря міститься 30 трильйонів атомів Меркурію! І от що погано: ос­кільки сили притягання між атомами Меркурію малі (саме тому цей метал рідкий), випаровується ртуть досить швидко, хоча на перший погляд здається, що пролиті краплі ртуті протягом довгого часу зовсім не зменшуються в розмірах. А відсутність кольору й запаху в парах ртуті призводить до того, що багато хто недооцінює небез­пеку. Щоб зробити цей факт очевидним у буквальному значенні цього слова, у 1942 році в США провели такий дослід. У невелику пластмасову чашечку налили трохи ртуті так, щоб утворилася калюжка діаметром близько 2 см. Цю калюжку приси­пали дрібним флуоресцентним порошком (слово «флуоресцентний» походить від латинського кореня fluorпотік і суфікса escentia, що означає слабку дію) — при­близно таким, яким покривають зсередини кінескопи телевізорів або лампи ден­ного світла. Якщо такий порошок освітити невидимими ультрафіолетовими про­менями, він починає яскраво світитися. Коли-такий порошок просто насипали в чашечку й опромінили ультрафіолетом, спостерігалося рівномірне світіння дна чашки. Але коли під порошком знаходилася ртуть, на яскравому фоні були помітні темні «рухливі хмарини». Особливо чітко це було видно втому випадку, коли в кімнаті був невеликий рух повітря.

Пояснюється дослід просто: ртуть у чашечці безупинно випаровується, і її пари вільно проходять крізь тонкий шар флуоресцентного порошку. Пари ртуті мають здатність сильно поглинати ультрафіолетове випромінювання. Тому в тих місцях, де над чашечкою піднімалися невидимі «ртутні струмки», ультрафіолетові про­мені затримувалися в повітрі й не доходили до порошку. У цих місцях і спостері­галися темні плями.

Далі цей дослід удосконалили так, що його могли спостерігати відразу багато глядачів у великій аудиторії. Ртуть цього разу знаходилася у звичайній склянці без корка, відкіля її пари вільно виходили назовні. За склянкою поставили ек­ран, вкритий флуоресцентним порошком, а перед нею — ультрафіолетову лам­пу. При вмиканні лампи екран почав яскраво світиться, і на світлому фоні чітко були видні тіні, що рухаються. Це означало, що в цих місцях ультрафіолетові промені затрималися парами ртуті й не змогли досягти екрана Як показали спеціальні вимірювання, після встановлення рівноваги між рідкою ртуттю і її парами при кімнатній температурі концентрація парів ртуті в повітрі в сотні разів перевищує припустиму для дихання. Але якщо відкриту по­верхню ртуті покрити водою, швидкість її випаровування знижується приблиз­но в мільйон разів. Відбувається це тому, що ртуть дуже погано розчиняється у воді: за відсутності повітря в одному літрі води може розчинитися 0,06 мг ртуті. Від­повідно, дуже сильно повинна зменшитися і концентрація парів ртуті в повітрі за умови вентиляції (за повної відсутності вентиляції концентрація парів ртуті в повітрі буде такою ж, як і за відсутності захисного водного шару). Це було про­ведено в компанії «Бетхелем апаратус» у Пенсільванії (США), у цехах якої за роки її існування перегнали й розфасували тисячі тонн рідкої ртуті. В одному з дослідів близько 100 кг ртуті налили у два однакові лотки завбільшки 78×21×7 см, один із яких залили шаром води завтовшки приблизно 2 см і залишили на ніч. Вранці заміряли концентрацію парів ртуті на. висоті 10 см від кожного лотка. Там, де ртуть залили водою, її було в повітрі 0,05 мг/м3 — трохи більше, ніж у кімнаті (0,03 мг/ м3) А над вільною поверхнею ртуті прилад зашкалював…

Усе це стало відомо порівняно недавно, а в минулому з ртуттю поводилися вель­ми безтурботно. Про ртуть знали давні індійці, китайці, єгиптяни. Грецький лі­кар Діоскорід, що жив у І столітті до н. є, дав їй назву hydrargyros, тобто «водяне срібло» Близька за значенням назва — Quecksilber (тобто «рухливе срібло») збе­реглася в німецькій мові (цікаво, що quecksilberig німецькою означає «непосидю­чий»). Стародавня англійська назва ртуті - Guicksilver («швидке срібло»).

Ртуть і її сполуки у давнину й у середні віки використовувалися в медицині, а також для приготування фарб. Але були також досить незвичайні застосування. Так, у середині X століття мавританський король Абд ар-Рахман ІІІ побудував палац біля Кордоби в Іспанії, у внутрішньому дворику якого був фонтан із невпинним струменем ртуті (нагадаємо, що багаті родовища ртуті в Іспанії були відомі ще в давнину, і зараз за видобутком ртуті ця країна займає провідне місце). Ще оригінальнішим був інший король, ім'я якого історія не зберегла: він спав на матраці, що плавав у басейні зі ртуттю! Ртуттю труїлися не тільки королі, але й багато вчених, у числі яких був Ісаак Ньютон (колись він дуже цікавився алхі­мією). Та й у наш час недбале поводження зі ртуттю нерідко призводить до сумних наслідків. З усього сказаного випливає, що пролиту в приміщенні ртуть слід збирати найретельнішим чином. Особливо багато парів утвориться, якщо ртуть розсипалася на безліч дрібних крапельок, що забилися в різні щілини, наприклад, між плитками паркету. Тому всі ці крапельки необхідно зібрати. Най­краще це зробити за допомогою олов’яної фольги, до якої ртуть легко прилипає, або ж мідним дротиком, промитим в азотній кислоті. А ті місця, де ртуть ще могла б затриматися, заливають 20%-ним розчином хлорного заліза. Добрий профілактичний захід проти отруєння парами ртуті - ретельно й регулярно, протягом багатьох тижнів або навіть місяців, провітрювати приміщення, де була розлита ртуть.

Як джерело отруєння ртутними парами велику небезпеку становлять собою лампи денного світла. Хто не бачив на смітнику білі трубки перегорілих ламп? Однак кожна така трубка містить до 0,2 г рідкої ртуті, яка, якщо трубку розбити, починає випаровуватися й забруднювати повітря. Коли лампа горить, ртуть ви­паровується і розряд проходить у її парах. Після охолодження лампи ртуть осі­дає на її поверхні дрібними крапельками, які помітні неозброєним оком. Тому розбивати такі лампи в жодному разі не можна.