Rtęć (pierwiastek) - Mercury (element)

Rtęć,  ₈₀ Hg

Rtęć
Wygląd zewnętrzny	błyszcząca, srebrzysta ciecz
Średnia masa atomowa R STD (Hg)	200.592(3)
Rtęć w układzie okresowym
Wodór Hel Lit Beryl Bor Węgiel Azot Tlen Fluor Neon Sód Magnez Aluminium Krzem Fosfor Siarka Chlor Argon Potas Wapń Skand Tytan Wanad Chrom Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź Cynk Gal German Arsen Selen Brom Krypton Rubid Stront Itr Cyrkon Niob Molibden Technet Ruten Rod Paladium Srebro Kadm Ind Cyna Antymon Tellur Jod Ksenon Cez Bar Lantan Cer Prazeodym Neodym promet Samar Europ Gadolin Terb Dysproz Holmium Erb Tul Iterb Lutet Hafn Tantal Wolfram Ren Osm Iryd Platyna Złoto Rtęć (pierwiastek) Tal Ołów Bizmut Polon Astatin Radon Francium Rad Aktyn Tor Protaktyn Uran Neptun Pluton Ameryk Kiur Berkel Kaliforn Einsteina Ferm Mendelew Nobel Wawrzyńca Rutherford Dubniu Seaborgium Bohrium Hass Meitnerium Darmsztadt Rentgen Kopernik Nihon Flerow Moskwa Livermorium Tennessine Oganesson Cd ↑ Hg ↓ Cn złoto ← rtęć → tal
Liczba atomowa ( Z )	80
Grupa	grupa 12
Okres	okres 6
Blok	d-blok
Konfiguracja elektronów	[ Xe ] 4f 14 5d 10 6s 2
Elektrony na powłokę	2, 8, 18, 32, 18, 2
Właściwości fizyczne
Faza w  STP	płyn
Temperatura topnienia	234,3210  K (-38,8290 ° C, -37,8922 ° F)
Temperatura wrzenia	629,88 K (356,73 ° C, 674,11 ° F)
Gęstość (w pobliżu  rt )	13,534 g/cm 3
Potrójny punkt	234,3156 K, 1,65 x 10 -7  kPa
Punkt krytyczny	1750 K, 172,00 MPa
Ciepło stapiania	2,29  kJ/mol
Ciepło parowania	59,11 kJ/mol
Molowa pojemność cieplna	27,983 J/(mol·K)
Ciśnienie pary P  (Pa) 1 10 100 1 tys 10 tys 100 tys w  T  (K) 315 350 393 449 523 629
Właściwości atomowe
Stany utleniania	-2 , +1 , +2 (łagodnie zasadowy tlenek)
Elektroujemność	Skala Paulinga: 2,00
Energie jonizacji
Promień atomowy	empiryczny: 151  pm
Promień kowalencyjny	132±5 po południu
Promień Van der Waalsa	155 po południu
Inne właściwości
Naturalne występowanie	pierwotny
Struktura krystaliczna	romboedrycznej
Prędkość dźwięku	ciecz: 1451,4 m/s (przy 20 °C)
Rozszerzalność termiczna	60,4 µm/(m⋅K) (przy 25 °C)
Przewodność cieplna	8,30 W/(m⋅K)
Rezystancja	961 nΩ⋅m (przy 25 °C)
Zamawianie magnetyczne	diamagnetyczny
Molowa podatność magnetyczna	-33,44 × 10 -6  cm 3 /mol (293 K)
Numer CAS	7439-97-6
Historia
Odkrycie	Starożytni Egipcjanie (przed 1500 p.n.e. )
Symbol	„Hg”: od łacińskiej nazwy hydrargyrum , od greckiego hydrárgyros , „wodne srebro”
Główne izotopy rtęci
Izotop Obfitość Okres półtrwania ( t 1/2 ) Tryb zaniku Produkt 194 Hg syn 444 lat ε 194 sierpnia 195 Hg syn 9,9 godz ε 195 sierpnia 196 Hg 0,15% stabilny 197 Hg syn 64.14 godz ε 197 Au 198 Hg 10,04% stabilny 199 Hg 16,94% stabilny 200 Hg 23,14% stabilny 201 Hg 13,17% stabilny 202 Hg 29,74% stabilny 203 Hg syn 46,612 d β − 203 Tl 204 Hg 6,82% stabilny
Kategoria: Rtęć (pierwiastek) pogląd rozmowa edytować | Bibliografia

Rtęć jest pierwiastkiem o symbolu Hg i liczbie atomowej 80. Jest to powszechnie znane jako rtęć i był poprzednio nazwie hydrargyrum ( / h aɪ d r ɑːr dʒ ər ə m / Hy DRAR -jər-əm ). Ciężki srebrzysty bloku d element rtęć jest elementem wyłącznie metaliczna jest ciekły w normalnych warunkach temperatury i ciśnienia ; jedyny inny element, który jest ciekły w tych warunkach jest chlorowiec brom , chociaż metale, takie jak cezu , galu i rubidu topić się tuż powyżej temperatury pokojowej .

Rtęć występuje w złożach na całym świecie głównie jako cynober ( siarczek rtęci ). Cynober czerwonego pigmentu uzyskuje się poprzez mielenie naturalnego cynobru lub syntetycznego siarczku rtęci.

Rtęć jest wykorzystywana w termometry , barometry , manometry , ciśnieniomierze , zawory pływakowe , przełączniki rtęciowe , przekaźniki rtęciowe , świetlówki i inne urządzenia, choć obawy o toksyczności tego elementu doprowadziły do termometrów rtęciowych i ciśnieniomierzy jest w dużej mierze stopniowo wycofywane w warunkach klinicznych na rzecz alternatywy, takie jak termometry szklane wypełnione alkoholem lub galinstanem oraz przyrządy elektroniczne wykorzystujące termistor lub podczerwień . Podobnie mechaniczne manometry i elektroniczne czujniki tensometryczne zastąpiły sfigmomanometry rtęciowe.

Rtęć pozostaje w użyciu w zastosowaniach naukowych oraz w amalgamacie do odbudowy zębów w niektórych lokalizacjach. Znajduje również zastosowanie w oświetleniu fluorescencyjnym . Elektryczność przepuszczana przez pary rtęci w lampie fluorescencyjnej wytwarza krótkofalowe światło ultrafioletowe , które następnie powoduje fluorescencję luminoforu w rurze , dając światło widzialne.

Zatrucie rtęcią może wynikać z narażenia na rozpuszczalne w wodzie formy rtęci (takie jak chlorek rtęci lub metylortęć ), wdychanie oparów rtęci lub spożycie dowolnej postaci rtęci.

Nieruchomości

Właściwości fizyczne

Rtęć to ciężki, srebrzystobiały płynny metal. W porównaniu z innymi metalami jest słabym przewodnikiem ciepła, ale dobrym przewodnikiem elektryczności.

Ma temperaturę krzepnięcia -38,83 ° C i temperaturę wrzenia 356,73 ° C, zarówno najniższą ze wszystkich stabilnych metali, chociaż wstępne eksperymenty na koperniku i flerow wykazały, że mają one jeszcze niższe temperatury wrzenia (kopernik jest pierwiastkiem poniżej rtęci w układzie okresowym, zgodnie z trendem obniżania się temperatur wrzenia w dół grupy 12). Po zamrożeniu objętość rtęci zmniejsza się o 3,59%, a jego stężenie zmienia się z 13,69 g / cm ³ , gdy ciecz do 14.184 g / cm ^3, jeżeli są one stałe. Współczynnik rozszerzalności objętościowej wynosi 181,59 x ^10-6 przy 0 °C, 181,71 x ^10-6 przy 20 °C i 182,50 x ^10-6 przy 100 °C (na °C). Rtęć stała jest ciągliwa i ciągliwa i może być cięta nożem.

Pełne wyjaśnienie ekstremalnej zmienności rtęci zagłębia się w dziedzinę fizyki kwantowej , ale można je podsumować w następujący sposób: rtęć ma unikalną konfigurację elektronową, w której elektrony wypełniają wszystkie dostępne 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s , podpowłoki 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d i 6s . Ponieważ ta konfiguracja silnie opiera się usuwaniu elektronu, rtęć zachowuje się podobnie do gazów szlachetnych , które tworzą słabe wiązania i stąd topią się w niskich temperaturach.

Stabilność powłoki 6s wynika z obecności wypełnionej powłoki 4f. Powłoka f słabo ekranuje ładunek jądrowy, który zwiększa przyciągające oddziaływanie kulombowskie powłoki 6s i jądra (patrz skurcz lantanowców ). Brak wypełnionej wewnętrznej powłoki f jest przyczyną nieco wyższej temperatury topnienia kadmu i cynku , chociaż oba te metale nadal łatwo się topią, a ponadto mają niezwykle niskie temperatury wrzenia.

Właściwości chemiczne

Rtęć nie reaguje z większością kwasów, takich jak rozcieńczony kwas siarkowy , chociaż kwasy utleniające, takie jak stężony kwas siarkowy i kwas azotowy lub woda królewska, rozpuszczają ją, dając siarczan , azotan i chlorek . Podobnie jak srebro, rtęć reaguje z atmosferycznym siarkowodorem . Rtęć reaguje ze stałymi płatkami siarki, które są używane w zestawach do rozlania rtęci do pochłaniania rtęci (zestawy do rozlania wykorzystują również węgiel aktywny i sproszkowany cynk).

Amalgamaty

Rtęć rozpuszcza wiele metali, takich jak złoto i srebro, tworząc amalgamaty . Wyjątkiem jest żelazo , a kolby żelazne były tradycyjnie używane do handlu rtęcią. Kilka innych metali przejściowych pierwszego rzędu, z wyjątkiem manganu , miedzi i cynku, jest również odpornych na tworzenie amalgamatów. Inne pierwiastki, które nie tworzą łatwo amalgamatów z rtęcią, to platyna . Amalgamat sodu jest powszechnym środkiem redukującym w syntezie organicznej , a także jest stosowany w wysokoprężnych lampach sodowych .

Rtęć łatwo łączy się z aluminium, tworząc amalgamat rtęciowo-aluminiowy, gdy zetkną się dwa czyste metale. Ponieważ amalgamat niszczy warstwę tlenku glinu , która chroni metaliczne aluminium przed głębokim utlenianiem (jak w przypadku rdzewienia żelaza ), nawet niewielkie ilości rtęci mogą poważnie korodować aluminium. Z tego powodu w większości przypadków rtęć jest zabroniona na pokładzie samolotu ze względu na ryzyko utworzenia amalgamatu z odsłoniętymi częściami aluminiowymi w samolocie.

Kruchość rtęciowa jest najczęstszym rodzajem kruchości ciekłego metalu.

Izotopy

Istnieje siedem stabilnych izotopów rtęci, z²⁰²
Najwięcej Hg (29,86%). Najdłużej żyjące radioizotopy to¹⁹⁴
Hg z okresem półtrwania 444 lat i²⁰³
Hg z okresem półtrwania 46,612 dni. Większość pozostałych radioizotopów ma okres półtrwania krótszy niż jeden dzień.¹⁹⁹
Hg i²⁰¹
Hg są najczęściej badane NMR -Active jądra, po spinów 1 / 2 i 3 / 2 , odpowiednio.

Etymologia

„Hg” to nowoczesny symbol chemiczny rtęci. Pochodzi z hydrargyrum , A Romanized forma starożytnego greckiego słowa ὑδράργυρος ( hydrargyros ), który jest słowo związek oznacza 'woda-Silver' (od ὑδρ - ( hydr -), korzeń ὕδωρ 'wody', a ἄργυρος ( Argyros ) „srebrny”), ponieważ jest płynny jak woda i lśniący jak srebro. Żywioł został nazwany na cześć rzymskiego boga Merkurego , znanego ze swojej szybkości i mobilności. Jest związany z planetą Merkury ; astrologiczny symbol planety jest również jednym z alchemicznych symboli metalu. Merkury jest jedynym metalem, dla którego alchemiczna nazwa planetarna stała się powszechną nazwą.

Historia

Merkury znaleziono w egipskich grobowcach z 1500 roku p.n.e.

W Chinach i Tybecie uważano, że używanie rtęci przedłuża życie, leczy złamania i utrzymuje ogólnie dobry stan zdrowia, chociaż obecnie wiadomo, że narażenie na opary rtęci prowadzi do poważnych, negatywnych skutków zdrowotnych. Pierwszy cesarz zjednoczonych Chin, Qín Shǐ Huáng Dì – podobno pochowany w grobowcu, w którym znajdowały się rzeki płynącej rtęci na modelu ziemi, którą rządził, reprezentujący rzeki Chin – został podobno zabity przez wypicie rtęci i sproszkowanego jadeitu Mieszanka stworzona przez alchemików Qin, przeznaczona jako eliksir nieśmiertelności. Khumarawayh ibn Ahmad ibn Tulun , drugi władca Egiptu Tulunidów (884–896), znany ze swojej ekstrawagancji i rozrzutności, podobno zbudował misę wypełnioną rtęcią, na której leżał na wypełnionych powietrzem poduszkach i kołysał się spać.

W listopadzie 2014 r. odkryto „duże ilości” rtęci w komorze 60 stóp poniżej 1800-letniej piramidy znanej jako „ Świątynia Pierzastego Węża ”, „trzecia co do wielkości piramida Teotihuacan ” w Meksyku wraz z „nefrytowymi posągami”. , szczątki jaguara, pudełko wypełnione rzeźbionymi muszlami i gumowymi piłkami”.

W starożytnych Greków stosowane cynobru (siarczek rtęci) w maści; Starożytni Egipcjanie i Rzymianie używali go w kosmetykach . W Lamanai , niegdyś dużym mieście cywilizacji Majów , pod markerem na mezoamerykańskim boisku znaleziono kałużę rtęci . Do 500 pne rtęć była używana do wytwarzania amalgamatów (średniowieczna łac. amalgama , „stop rtęci”) z innymi metalami.

Alchemicy uważali rtęć za Pierwszą Materię, z której powstały wszystkie metale. Uważali, że różne metale można wytwarzać, zmieniając jakość i ilość siarki zawartej w rtęci. Najczystszym z nich było złoto, a rtęć była potrzebna w próbach transmutacji metali nieszlachetnych (lub nieczystych) w złoto, co było celem wielu alchemików.

Kopalnie w Almadén (Hiszpania), Monte Amiata (Włochy) i Idrija (obecnie Słowenia) zdominowały produkcję rtęci od momentu otwarcia kopalni w Almadén 2500 lat temu, aż do odkrycia nowych złóż pod koniec XIX wieku.

Występowanie

Merkury jest niezwykle rzadkim pierwiastkiem w skorupie ziemskiej , którego średnia liczebność masowa skorupy wynosi zaledwie 0,08 części na milion (ppm). Ponieważ nie miesza się geochemicznie z pierwiastkami, które stanowią większość masy skorupy ziemskiej, rudy rtęci mogą być niezwykle skoncentrowane, biorąc pod uwagę obfitość pierwiastka w zwykłej skale. Najbogatsze rudy rtęci zawierają do 2,5% masy rtęci, a nawet najuboższe skoncentrowane złoża zawierają co najmniej 0,1% rtęci (12 000 razy więcej niż średnia liczebność skorupy ziemskiej). Okazuje się, albo w postaci natywnej metalu (rzadkie) lub w cynobru , metacinnabar, sfaleryt , corderoite , livingstonite i innych minerałów z cynobru (HgS) jest najczęstszą rudy. Rudy rtęci zwykle występują w bardzo młodych pasach orogenicznych, gdzie skały o dużej gęstości są wciskane do skorupy ziemskiej, często w gorących źródłach lub innych regionach wulkanicznych .

Począwszy od 1558 r., wraz z wynalezieniem procesu patio do ekstrakcji srebra z rudy za pomocą rtęci, rtęć stała się podstawowym surowcem w gospodarce Hiszpanii i jej amerykańskich kolonii. Rtęć wykorzystywano do wydobywania srebra z lukratywnych kopalni w Nowej Hiszpanii i Peru . Początkowo kopalnie Korony Hiszpańskiej w Almadén w południowej Hiszpanii dostarczały całą rtęć koloniom. Złoża rtęci odkryto w Nowym Świecie, a ponad 100 000 ton rtęci wydobyto z regionu Huancavelica w Peru w ciągu trzech wieków po odkryciu złóż tam w 1563 roku. Proces patio, a później proces amalgamacji pan , trwały nadal stworzyć duże zapotrzebowanie na rtęć do obróbki rud srebra aż do końca XIX wieku.

Dawne kopalnie we Włoszech, Stanach Zjednoczonych i Meksyku, które kiedyś wytwarzały dużą część światowej podaży, zostały całkowicie wyeksploatowane lub, w przypadku Słowenii ( Idrija ) i Hiszpanii ( Almadén ), zamknięte z powodu upadku ceny rtęci. Nevada 's McDermitt Mine, ostatnia kopalnia rtęci w Stanach Zjednoczonych, została zamknięta w 1992 roku. Cena rtęci przez lata była bardzo niestabilna iw 2006 roku wynosiła 650 USD za 76-funtową (34,46 kg) butelkę .

Rtęć jest wydobywana przez ogrzewanie cynobru w strumieniu powietrza i kondensację pary. Równanie dla tej ekstrakcji to

HgS + O ₂ → Hg + SO ₂

W 2005 roku Chiny były największym producentem rtęci z prawie dwiema trzecimi udziałami w światowym rynku, a następnie Kirgistanem . Uważa się, że w kilku innych krajach produkcja rtęci w procesach elektrolitycznego otrzymywania miedzi oraz odzyskiwanie ze ścieków nie została odnotowana.

Ze względu na wysoką toksyczność rtęci, zarówno wydobycie cynobru, jak i rafinacja rtęci są niebezpiecznymi i historycznymi przyczynami zatrucia rtęcią. W Chinach jeszcze w latach pięćdziesiątych prywatna firma wydobywcza wykorzystywała pracę więźniów do budowy nowych kopalni cynobru. Tysiące więźniów zostało wykorzystanych przez firmę wydobywczą Luo Xi do budowy nowych tuneli. Zdrowie pracowników w funkcjonujących kopalniach jest zagrożone.

Gazeta twierdziła, że ​​niezidentyfikowana dyrektywa Unii Europejskiej wzywająca do wprowadzenia żarówek energooszczędnych jako obowiązkowe do 2012 roku zachęciła Chiny do ponownego otwarcia kopalni cynobru w celu uzyskania rtęci wymaganej do produkcji żarówek CFL. Zagrożenia dla środowiska są problemem, szczególnie w południowych miastach Foshan i Guangzhou oraz w prowincji Guizhou na południowym zachodzie.

Opuszczone tereny produkcyjne kopalni rtęci zawierają często bardzo niebezpiecznych hałd z pieczonymi cynobru calcines . Spływająca woda z takich miejsc jest uznanym źródłem szkód ekologicznych. Dawne kopalnie rtęci mogą nadawać się do konstruktywnego ponownego wykorzystania. Na przykład w 1976 r. hrabstwo Santa Clara w Kalifornii zakupiło zabytkową kopalnię Almaden Quicksilver Mine i utworzyło na jej terenie park hrabstwa, po przeprowadzeniu szeroko zakrojonej analizy bezpieczeństwa i środowiskowej posiadłości.

Chemia

Rtęć występuje w dwóch stopniach utlenienia, I i II. Pomimo twierdzeń inaczej, związki Hg(III) i Hg(IV) pozostają nieznane, chociaż krótkotrwały Hg(III) został osiągnięty poprzez utlenianie elektrochemiczne.

Związki rtęci(I)

W przeciwieństwie do lżejszych sąsiadów, kadmu i cynku, rtęć zwykle tworzy proste stabilne związki z wiązaniami metal-metal. Większość związków rtęci(I) jest diamagnetycznych i zawiera dimeryczny kation Hg²⁺
₂. Stabilne pochodne obejmują chlorek i azotan. Traktowanie kompleksowania związków Hg(I) silnymi ligandami, takimi jak siarczek, cyjanek itp. wywołuje dysproporcjonowanie do Hg²⁺
i rtęć elementarna. Chlorek rtęci(I) , bezbarwne ciało stałe znane również jako kalomel , jest tak naprawdę związkiem o wzorze Hg ₂ Cl ₂ , z wiązaniem Cl-Hg-Hg-Cl. Jest to standard w elektrochemii. Reaguje z chlorem, dając chlorek rtęciowy, który jest odporny na dalsze utlenianie. Wodorek rtęci(I) , bezbarwny gaz, ma wzór HgH, nie zawierający wiązania Hg-Hg.

Wskazując na tendencję do wiązania się ze sobą, rtęć tworzy polikationy rtęci , które składają się z liniowych łańcuchów centrów rtęci, zakończonych ładunkiem dodatnim. Jednym z przykładów jest Hg²⁺
₃(AsF⁻
₆)
₂.

Związki rtęci(II)

Rtęć(II) jest najczęstszym stopniem utlenienia, a także głównym w przyrodzie. Wszystkie cztery halogenki rtęci są znane. Tworzą tetraedryczne kompleksy z innymi ligandami, ale halogenki przyjmują liniową geometrię koordynacyjną, podobnie jak robi to Ag ⁺ . Najbardziej znanym jest chlorek rtęci(II) , łatwo sublimujące białe ciało stałe. HgCl ₂ tworzy kompleksy koordynacyjne, które są typowo czworościenne, np. HgCl^2-
₄.

Tlenek rtęci(II) , główny tlenek rtęci, powstaje, gdy metal jest wystawiony na działanie powietrza przez długi czas w podwyższonej temperaturze. Powraca do pierwiastków po podgrzaniu w pobliżu 400 ° C, jak wykazał Joseph Priestley we wczesnej syntezie czystego tlenu . Wodorotlenki rtęci są słabo scharakteryzowane, podobnie jak u sąsiadów złoto i srebro.

Będąc metalem miękkim , rtęć tworzy bardzo stabilne pochodne z cięższymi chalkogenami . Dominującym jest siarczek rtęci(II) , HgS, który występuje w naturze jako ruda cynobru i jest błyszczącym cynoberem pigmentowym . Podobnie jak ZnS, HgS krystalizuje w dwóch formach , czerwonawej formie sześciennej i formie czarnej mieszanki cynku . Ten ostatni czasami występuje naturalnie jako metacynober. Znane są również selenek rtęci(II) (HgSe) i tellurek rtęci(II) (HgTe), a także różne pochodne, np. tellurek rtęciowo-kadmowy i tellurek rtęciowo-cynkowy, które są półprzewodnikami przydatnymi jako materiały detektorów podczerwieni .

Sole rtęci(II) tworzą z amoniakiem różnorodne złożone pochodne . Należą do nich zasada Millona (Hg ₂ N ⁺ ), polimer jednowymiarowy (sole HgNH⁺
₂)
_n) I "topliwy biały osad" lub [Hg (NH ₃ ) ₂ ] CI ₂ . Znany jako odczynnik Nesslera , tetrajodomerkuran(II) potasu ( HgI^2-
₄) jest nadal okazjonalnie używany do testowania amoniaku ze względu na jego tendencję do tworzenia głęboko zabarwionej soli jodkowej zasady Millona.

Piorunian rtęci jest detonatorem szeroko stosowanym w materiałach wybuchowych .

Organiczne związki rtęci

Organiczne związki rtęci mają znaczenie historyczne, ale mają niewielką wartość przemysłową w świecie zachodnim. Sole rtęci(II) są rzadkim przykładem prostych kompleksów metali, które reagują bezpośrednio z pierścieniami aromatycznymi. Związki rtęci organicznej są zawsze dwuwartościowe i zwykle mają geometrię dwuwspółrzędną i liniową. W przeciwieństwie do związków organicznych kadmu i cynkoorganicznych, związki rtęci organicznej nie reagują z wodą. Zwykle mają wzór HGR ₂ , które są często niestabilne lub HgRX, które często są substancje stałe, w których R oznacza aryl lub alkil , a X oznacza halogenek albo zwykle octan. Metylortęć , to ogólny termin dla związków o wzorze CH ₃ HGX jest niebezpieczny z rodziny związków, które często występują w zanieczyszczonej wodzie. Powstają w procesie zwanym biometylacją .

Aplikacje

Rtęć jest używana głównie do produkcji chemikaliów przemysłowych lub do zastosowań elektrycznych i elektronicznych. Jest stosowany w niektórych termometrach cieczowych w szkle , zwłaszcza tych używanych do pomiaru wysokich temperatur. Wciąż rosnąca ilość jest wykorzystywana jako rtęć w postaci gazowej w lampach fluorescencyjnych , podczas gdy większość innych zastosowań jest powoli wycofywana ze względu na przepisy BHP. W niektórych zastosowaniach rtęć jest zastępowana mniej toksycznym, ale znacznie droższym stopem Galinstan .

Medycyna

Rtęć i jej związki znalazły zastosowanie w medycynie, chociaż obecnie są one znacznie mniej powszechne niż kiedyś, teraz, gdy toksyczne działanie rtęci i jej związków jest szerzej zrozumiane. Pierwsze wydanie podręcznika Merck's Manual (1899) zawierało wiele związków rtęci, takich jak:

Rtęć jest składnikiem amalgamatów dentystycznych . Thiomersal (zwany w Stanach Zjednoczonych Thimerosal ) jest związkiem organicznym stosowanym jako środek konserwujący w szczepionkach , chociaż jego stosowanie maleje. Tiomersal jest metabolizowany do etylortęci . Chociaż powszechnie spekulowano, że ten środek konserwujący na bazie rtęci może powodować autyzm u dzieci, badania naukowe nie wykazały żadnych dowodów potwierdzających taki związek. Niemniej jednak tiomersal został usunięty lub zredukowany do śladowych ilości we wszystkich amerykańskich szczepionkach zalecanych dla dzieci w wieku 6 lat i młodszych, z wyjątkiem inaktywowanej szczepionki przeciw grypie.

Inny związek rtęci, merbromina (merkurochrom), jest miejscowym środkiem antyseptycznym stosowanym do drobnych skaleczeń i zadrapań, który jest nadal używany w niektórych krajach.

Rtęć w postaci jednej z jej pospolitych rud, cynobru, jest stosowana w różnych tradycyjnych medycynie, zwłaszcza w tradycyjnej medycynie chińskiej . Przegląd jego bezpieczeństwa wykazał, że cynober może prowadzić do znacznego zatrucia rtęcią po podgrzaniu, spożyciu w przedawkowaniu lub przyjmowaniu przez długi czas i może mieć niekorzystne skutki w dawkach terapeutycznych, chociaż skutki stosowania dawek terapeutycznych są zazwyczaj odwracalne. Chociaż ta forma rtęci wydaje się być mniej toksyczna niż inne formy, jej zastosowanie w tradycyjnej medycynie chińskiej nie zostało jeszcze uzasadnione, ponieważ podstawa terapeutyczna stosowania cynobru nie jest jasna.

Obecnie zastosowanie rtęci w medycynie znacznie spadło pod każdym względem, zwłaszcza w krajach rozwiniętych. Termometry i ciśnieniomierze zawierające rtęć zostały wynalezione odpowiednio na początku XVIII i pod koniec XIX wieku. Na początku XXI wieku ich stosowanie spada i zostało zakazane w niektórych krajach, stanach i instytucjach medycznych. W 2002 roku Senat USA uchwalił ustawę o stopniowym wycofywaniu się ze sprzedaży bez recepty termometrów rtęciowych. W 2003 roku Waszyngton i Maine stały się pierwszymi stanami, które zakazały stosowania urządzeń do pomiaru ciśnienia krwi z rtęcią. Związki rtęci znajdują się w niektórych lekach dostępnych bez recepty , w tym miejscowych środkach antyseptycznych , pobudzających środkach przeczyszczających , maściach na odparzenia pieluszkowe , kroplach do oczu i aerozolach do nosa . FDA ma „wystarczających danych, aby ustanowić ogólne uznanie bezpieczeństwa i skuteczności” składników rtęci w tych produktach. Rtęć jest nadal stosowana w niektórych lekach moczopędnych, chociaż obecnie istnieją zamienniki dla większości zastosowań terapeutycznych.

Produkcja chloru i sody kaustycznej

Chlor jest wytwarzany z chlorku sodu (sól kuchenna, NaCl) przy użyciu elektrolizy w celu oddzielenia metalicznego sodu od gazowego chloru. Zwykle sól rozpuszcza się w wodzie w celu wytworzenia solanki. O jakiekolwiek takie produkty uboczne proces chloro-alkaliczny, oznaczają atom wodoru (H ₂ ) i wodorotlenek sodu (NaOH), który jest powszechnie zwany ług sodowy lub ług . Zdecydowanie największe zastosowanie rtęci pod koniec XX wieku miało miejsce w procesie rtęciowym (zwanym również procesem Castnera-Kellnera ), w którym metaliczny sód tworzy się jako amalgamat na katodzie wykonanej z rtęci; ten sód następnie poddaje się reakcji z wodą, aby wytworzyć wodorotlenek sodu. Wiele przemysłowych emisji rtęci w XX wieku pochodziło z tego procesu, chociaż nowoczesne zakłady twierdziły, że są pod tym względem bezpieczne. Po około 1985 roku wszystkie nowe zakłady produkcyjne chloroalkaliów, które zostały zbudowane w Stanach Zjednoczonych, wykorzystywały technologie ogniw membranowych lub przeponowych do produkcji chloru.

Zastosowania laboratoryjne

Niektóre termometry medyczne , szczególnie te do wysokich temperatur, są wypełnione rtęcią; stopniowo zanikają. W Stanach Zjednoczonych sprzedaż bez recepty termometrów rtęciowych została zakazana od 2003 roku.

Niektóre teleskopy tranzytowe wykorzystują misę rtęci do utworzenia płaskiego i absolutnie poziomego lustra, przydatnego w określaniu bezwzględnego pionowego lub prostopadłego odniesienia. Wklęsłe poziome lustra paraboliczne mogą być tworzone przez obracanie ciekłej rtęci na dysku, przy czym paraboliczna postać tak utworzonej cieczy odbija i skupia padające światło. Takie teleskopy z ciekłym zwierciadłem są tańsze od konwencjonalnych teleskopów z dużym zwierciadłem nawet o współczynnik 100, ale zwierciadła nie można przechylać i zawsze jest skierowane prosto w górę.

Ciekła rtęć jest częścią popularnej wtórnej elektrody odniesienia (zwanej elektrodą kalomelową ) w elektrochemii jako alternatywa dla standardowej elektrody wodorowej . Elektroda kalomel służy wypracować potencjał elektrody o pół komórek . Wreszcie, punkt potrójny rtęci, -38,8344 °C, jest punktem stałym używanym jako standard temperatury w Międzynarodowej Skali Temperatury ( ITS-90 ).

W polarografii zarówno kroplowa elektroda rtęciowa, jak i wisząca rtęciowa elektroda kroplowa wykorzystują rtęć elementarną. To zastosowanie pozwala na udostępnienie nowej niezanieczyszczonej elektrody dla każdego pomiaru lub każdego nowego eksperymentu.

Związki zawierające rtęć znajdują również zastosowanie w dziedzinie biologii strukturalnej . Związki rtęci, takie jak chlorek rtęci(II) lub tetrajodortęciran(II) potasu można dodawać do kryształów białek w celu wytworzenia pochodnych ciężkich atomów, które można wykorzystać do rozwiązania problemu fazowego w krystalografii rentgenowskiej poprzez izomorficzne zastępowanie lub anomalne metody rozpraszania .

Zastosowania niszowe

Rtęć w postaci gazowej jest stosowana w lampach rtęciowych oraz niektórych znakach reklamowych typu " neon " i świetlówkach . Te lampy niskociśnieniowe emitują bardzo wąskie spektralnie linie, które tradycyjnie stosuje się w spektroskopii optycznej do kalibracji położenia spektralnego. W tym celu sprzedawane są komercyjne lampy kalibracyjne; odbijanie fluorescencyjnego światła sufitowego do spektrometru jest powszechną praktyką kalibracyjną. Gazowa rtęć znajduje się również w niektórych lampach elektronowych , w tym w zapłonnikach , tyratronach i rtęciowych prostownikach łukowych . Wykorzystywany jest również w specjalistycznych lampach medycznych do opalania i dezynfekcji skóry. Gazowa rtęć jest dodawana do lamp wypełnionych argonem z zimną katodą w celu zwiększenia jonizacji i przewodnictwa elektrycznego . Lampa wypełniona argonem bez rtęci będzie miała matowe plamy i nie będzie świecić prawidłowo. Oświetlenie zawierające rtęć można zbombardować /napompować w piecu tylko raz. Po dodaniu do rur wypełnionych neonami wytwarzane światło będzie niespójnymi czerwonymi/niebieskimi plamami, aż do zakończenia początkowego procesu wypalania; w końcu zaświeci się spójnym, matowym, złamanym kolorem.

• 

  Głęboko fioletowa poświata pary rtęci wyładowanej w lampie bakteriobójczej , której widmo jest bogate w niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe.

• 

  Urządzenie do opalania skóry zawierające niskociśnieniową lampę rtęciową i dwie lampy podczerwone, które działają zarówno jako źródło światła, jak i statecznik elektryczny

• 

  Różne rodzaje lamp fluorescencyjnych.

• 

  Zminiaturyzowany zegar atomowy Deep Space jest zegarem rtęciowym opartym na liniowej pułapce jonowej, zaprojektowanym do precyzyjnej nawigacji radiowej w czasie rzeczywistym w przestrzeni kosmicznej.

Głęboko przestrzeni zegara atomowego (DSAC) w fazie rozwojowej w Jet Prowadzić Laboratory wykorzystuje rtęć liniowego zegara pułapki jonowej opartym. Nowatorskie zastosowanie rtęci umożliwia tworzenie bardzo kompaktowych zegarów atomowych o niskim zapotrzebowaniu na energię, dzięki czemu idealnie nadaje się do sond kosmicznych i misji na Marsa.

Kosmetyki

Rtęć jako tiomersal jest szeroko stosowana w produkcji tuszów do rzęs . W 2008 r. Minnesota stała się pierwszym stanem w Stanach Zjednoczonych, który celowo zakazał dodawania rtęci do kosmetyków, nadając jej surowsze standardy niż rząd federalny.

Badanie średniej geometrycznej stężenia rtęci w moczu zidentyfikowało wcześniej nierozpoznane źródło narażenia (produkty do pielęgnacji skóry) na rtęć nieorganiczną wśród mieszkańców Nowego Jorku . Biomonitorowanie populacji wykazało również, że poziomy stężenia rtęci są wyższe u konsumentów owoców morza i mączek rybnych.

Broń palna

Rtęci (II), piorunian jest materiał wybuchowy , który jest stosowany głównie jako startera z naboju w broni palnej.

zastosowania historyczne

Wiele historycznych zastosowań wykorzystywało szczególne właściwości fizyczne rtęci, zwłaszcza jako gęstej cieczy i ciekłego metalu:

• Ilości płynnej rtęci wahają się od 90 do 600 gramów (3,2 do 21,2 uncji) z elitarnych grobowców Majów (100-700 ne) lub rytualnych kryjówek w sześciu miejscach. Ta rtęć mogła być używana w miskach jako lustra do celów wróżbiarskich . Pięć z nich pochodzi z okresu klasycznego cywilizacji Majów (ok. 250-900), ale jeden przykład był wcześniejszy.
• W islamskiej Hiszpanii był używany do napełniania ozdobnych basenów. Później amerykański artysta Alexander Calder zbudował fontannę rtęciową dla pawilonu hiszpańskiego na Wystawie Światowej w Paryżu w 1937 roku . Fontanna jest obecnie wystawiana w Fundació Joan Miró w Barcelonie .
• Merkury był używany wewnątrz woblerów przynęt. Jego ciężka, płynna forma sprawiła, że ​​był przydatny, ponieważ przynęty wykonywały atrakcyjny nieregularny ruch, gdy rtęć poruszała się wewnątrz wtyku. Takie użycie zostało przerwane ze względu na ochronę środowiska, ale doszło do nielegalnego przygotowania nowoczesnych wtyczek wędkarskich.
• Te soczewki Fresnela starych latarnie używane do unoszenia i obracania się w łaźni z rtęci, która działała jak łożyska.
• Sfigmomanometry rtęciowe (ciśnieniomierze krwi), barometry , pompy dyfuzyjne , kulometry i wiele innych przyrządów laboratoryjnych wykorzystywały właściwości rtęci jako bardzo gęstej, nieprzezroczystej cieczy o niemal liniowej rozszerzalności cieplnej.
• Jako ciecz przewodząca prąd elektryczny był używany w przełącznikach rtęciowych (w tym domowych przełącznikach rtęciowych zainstalowanych przed 1970 r.), przełącznikach przechyłu używanych w starych czujnikach pożarowych oraz przełącznikach przechyłu w niektórych termostatach domowych.
• Ze względu na swoje właściwości akustyczne rtęć była wykorzystywana jako medium propagacji w urządzeniach z pamięcią linii opóźniającej stosowanych we wczesnych komputerach cyfrowych połowy XX wieku.
• Zainstalowano eksperymentalne turbiny na parę rtęci, aby zwiększyć wydajność elektrowni zasilanych paliwami kopalnymi. Elektrownia South Meadow w Hartford w stanie Connecticut wykorzystywała rtęć jako płyn roboczy , w układzie binarnym z wtórnym obiegiem wody, przez kilka lat, począwszy od późnych lat dwudziestych XX wieku, w celu poprawy wydajności elektrowni. Zbudowano kilka innych zakładów, w tym stację Schillera w Portsmouth w stanie NH, która została uruchomiona w 1950 roku. Pomysł nie został przyjęty w całej branży ze względu na wagę i toksyczność rtęci, a także pojawienie się późniejszych elektrowni parowych w stanie nadkrytycznym. lat.
• Podobnie, płynna rtęć była używana jako chłodziwo w niektórych reaktorach jądrowych ; jednakże proponuje się sód do reaktorów chłodzonych ciekłym metalem, ponieważ wysoka gęstość rtęci wymaga znacznie więcej energii do cyrkulacji jako chłodziwa.
• Merkury był paliwem dla wczesnych silników jonowych w elektrycznych systemach napędu kosmicznego . Zaletami były wysoka masa cząsteczkowa rtęci, niska energia jonizacji, niska energia podwójnej jonizacji, wysoka gęstość cieczy i zdolność do przechowywania cieczy w temperaturze pokojowej . Wadą były obawy dotyczące wpływu na środowisko związane z testami naziemnymi oraz obawy dotyczące ewentualnego schłodzenia i kondensacji części paliwa na statku kosmicznym podczas długotrwałych operacji. Pierwszym lotem kosmicznym wykorzystującym napęd elektryczny był napędzany rtęcią silnik jonowy opracowany w NASA Glenn Research Center i oblatany na statku kosmicznym Space Electric Rocket Test „ SERT-1 ” wystrzelonym przez NASA w Wallops Flight Facility w 1964 roku. był śledzony przez lot SERT-2 w 1970 roku. Rtęć i cez były preferowanymi paliwami pędnymi dla silników jonowych do czasu, gdy Laboratorium Badawcze Hughesa przeprowadziło badania, które znalazły ksenon jako odpowiedni zamiennik. Ksenon jest obecnie preferowanym propelentem w silnikach jonowych, ponieważ ma wysoką masę cząsteczkową, niewielką reaktywność lub brak reaktywności ze względu na swoją naturę gazu szlachetnego i ma wysoką gęstość cieczy w warunkach łagodnego przechowywania kriogenicznego.

Inne zastosowania wykorzystywały chemiczne właściwości rtęci:

• Bateria rtęć jest jednorazowa elektrochemiczny akumulatora , o podstawowym komórka , która była powszechna w połowie 20 wieku. Był używany w wielu różnych zastosowaniach i był dostępny w różnych rozmiarach, szczególnie w rozmiarach przycisków. Stała moc wyjściowa i długi okres przydatności do spożycia zapewniły mu niszowe zastosowanie w światłomierzach i aparatach słuchowych. Ogniwo rtęciowe zostało skutecznie zakazane w większości krajów w latach 90. ze względu na obawy dotyczące skażenia rtęcią wysypisk śmieci.
• Rtęć był używany do konserwacji drewna, tworzenia dagerotypów , srebrzenia luster , farb przeciwporostowych (wycofany w 1990), herbicydów (wycofany w 1995), lateksowej farby do wnętrz, podręcznych gier w labirynty, czyszczenia i poziomowania dróg w samochodach. Związki rtęci były stosowane w antyseptykach , środkach przeczyszczających, antydepresantach i antysyfilitykach .
• Był rzekomo używany przez sojuszniczych szpiegów do sabotowania samolotów Luftwaffe: pasta rtęciowa została nałożona na nagie aluminium , powodując szybką korozję metalu ; spowodowałoby to awarie strukturalne.
• Proces chloroalkaliczny : Największym przemysłowym zastosowaniem rtęci w XX wieku była elektroliza do oddzielania chloru i sodu od solanki; rtęć będąca anodą procesu Castnera-Kellnera . Chlor był używany do wybielania papieru (stąd lokalizacja wielu z tych zakładów w pobliżu papierni), podczas gdy sód był używany do produkcji wodorotlenku sodu do mydeł i innych środków czyszczących. To zastosowanie zostało w dużej mierze przerwane i zastąpione innymi technologiami wykorzystującymi komórki błonowe.
• Jako elektrody w niektórych rodzajach elektrolizy , bateriach ( ogniwa rtęciowe ), produkcji wodorotlenku sodu i chloru , podręcznych grach, katalizatorach , środkach owadobójczych .
• Mercury był kiedyś używany do czyszczenia lufy pistoletu.
• Od połowy XVIII do połowy XIX wieku do wyrobu filcowych kapeluszy stosowano proces zwany „ marchewka ” . Skór zwierzęcych płukano pomarańczowy roztwór (termin „carroting”, powstały w wyniku tego koloru) związku rtęci rtęciowego azotanu Hg (NO ₃ ) ₂ · 2H ₂ O. Ten proces oddzielone futer skórki futerkowej i zlepione razem. Ten roztwór i wytworzone przez niego opary były wysoce toksyczne. United States Public Health Service zakaz stosowania rtęci w przemyśle odczuwalne w grudniu 1941 roku Psychologiczne objawy związane z zatruciem rtęcią inspirowane wyrażenie „ szalony jak kapelusznik ”. „ Szalony Kapelusznik ” Lewisa Carrolla w swojej książce Alicja w Krainie Czarów był grą słów opartą na starszej frazie, ale sam bohater nie wykazuje objawów zatrucia rtęcią.
• Wydobycie złota i srebra. Historycznie rzecz biorąc, rtęć była szeroko stosowana w hydraulicznym wydobyciu złota , aby pomóc mu zatopić się w płynącej mieszance wody i żwiru. Cienkie cząsteczki złota mogą tworzyć amalgamat rtęciowo-złoty i tym samym zwiększać współczynniki odzysku złota. Stosowanie rtęci na dużą skalę ustało w latach 60. XX wieku. Jednak rtęć jest nadal wykorzystywana w małych, często potajemnych poszukiwaniach złota. Szacuje się, że 45 000 ton metrycznych rtęci używanej w Kalifornii do wydobycia placer nie zostało odzyskanych. Rtęć była również wykorzystywana w wydobyciu srebra.

Historyczne zastosowania lecznicze

Chlorek rtęci(I) (znany również jako kalomel lub chlorek rtęci) był stosowany w medycynie tradycyjnej jako środek moczopędny , miejscowy środek dezynfekujący i środek przeczyszczający . Chlorek rtęci(II) (znany również jako chlorek rtęci lub sublimat żrący) był kiedyś stosowany w leczeniu kiły (wraz z innymi związkami rtęci), chociaż jest tak toksyczny, że czasami objawy jego toksyczności były mylone z objawami kiły, którą był uważa się, że leczy. Jest również stosowany jako środek dezynfekujący. Niebieska masa , pigułka lub syrop, w której głównym składnikiem jest rtęć, była przepisywana przez cały XIX wiek na wiele schorzeń, w tym na zaparcia, depresję, rodzenie dzieci i bóle zębów. Na początku XX wieku rtęć była podawana dzieciom corocznie jako środek przeczyszczający i odrobaczający oraz była używana w proszkach do ząbkowania dla niemowląt. Zawierająca rtęć merbromina halogenoorganiczna (czasami sprzedawana jako Mercurochrome) jest nadal szeroko stosowana, ale została zakazana w niektórych krajach, takich jak USA

Toksyczność i bezpieczeństwo

Rtęć

Zagrożenia
Piktogramy GHS
Hasło ostrzegawcze GHS	Zagrożenie
Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia GHS	H330 , H360D , H372 , H410
Zwroty wskazujące środki ostrożności GHS	P201 , P260 , P273 , P280 , P304 , P340 , P310 , P308 , P313 , P391 , P403 , P233
NFPA 704 (ognisty diament)	2 0 0

Część serii na
Skażenie
Zanieczyszczenie powietrza Kwaśny deszcz Wskaźnik jakości powietrza Modelowanie dyspersji atmosferycznej Chlorofluorowęglowodór Spaliny Mgła Powietrze w pomieszczeniach Silnik spalinowy Globalnego zaciemnienia Globalna destylacja Zubożenie warstwy ozonowej Cząstki stałe Trwałe zanieczyszczenia organiczne Smog Aerosol Sadza Lotny związek organiczny
Zanieczyszczenia biologiczne Zanieczyszczenia biologiczne Zanieczyszczenia genetyczne
Zanieczyszczenie elektromagnetyczne Lekki Ekologiczne zanieczyszczenie światłem Prześwietlenie Zanieczyszczenie widma radiowego
Zanieczyszczenia naturalne Ozon Rad i radon w środowisku Pył wulkaniczny Pożar
Zanieczyszczenie hałasem Transport Grunt Woda Powietrze Szyna Zrównoważony transport Miejski Sonar Ssaki morskie i sonar Przemysłowy Wojskowy Abstrakcyjny Kontrola hałasu
Zanieczyszczenie radiacyjne aktynowce Bioremediacja Produkt rozszczepienia Opad jądrowy Pluton Zatrucie Radioaktywność Uran Promieniowanie elektromagnetyczne a zdrowie Odpady radioaktywne
Zanieczyszczenie gleby Zanieczyszczenia rolnicze Herbicydy Odpady obornika Pestycydy Degradacja ziemi Bioremediacja Defekacja Elektryczne ogrzewanie oporowe Wartości orientacyjne Fitoremediacja
Zanieczyszczenie odpadami stałymi Odpady biodegradowalne Brązowe odpady Elektrośmieci Recykling baterii Marnowanie jedzenia Zielone odpady Niebezpieczne odpady Odpady biomedyczne Odpady chemiczne Odpady budowlane Zatrucie ołowiem zatrucie rtęcią Odpady toksyczne Odpady przemysłowe Wytapianie ołowiu Śmieci Górnictwo Wydobywanie węgla Wydobywanie złota Wydobycie powierzchniowe Wydobycie głębinowe Odpady górnicze Wydobycie uranu Stałe odpady komunalne Śmieci Nanomateriały Zanieczyszczenie plastikiem Mikroplastiki Odpady opakowaniowe Odpady pokonsumpcyjne Gospodarowanie odpadami Składowisko Obróbka termiczna
Zanieczyszczenie przestrzeni Satelita
Zanieczyszczenie termiczne Miejska wyspa ciepła
Widoczne zanieczyszczenie Podróże powietrzne Bałagan (reklama) Znaki drogowe Napowietrzne linie energetyczne Wandalizm
Zanieczyszczenie wody Ścieki rolnicze Choroby Eutrofizacja Woda ognista Słodka woda Wody gruntowe Niedotlenienie Ścieki przemysłowe Morski gruz Monitorowanie Niepunktowe źródło zanieczyszczeń Zanieczyszczenie substancjami odżywczymi zakwaszenie oceanu Wyciek oleju Farmaceutyki Szambo Ścieki Szambo Wychodek Wysyłka Stagnacja Woda siarkowa Odpływ powierzchniowy Mętność Odpływ miejski Jakość wody
Różne Listy Choroby związane z zanieczyszczeniami Najbardziej zanieczyszczone miasta Kategorie Według kraju
Portal środowiskowy  Portal ekologiczny
v T mi

Rtęć i większość jej związków jest niezwykle toksycznych i należy się z nimi obchodzić ostrożnie; w przypadku wycieków z udziałem rtęci (np. z niektórych termometrów lub żarówek fluorescencyjnych ) stosuje się specjalne procedury czyszczenia w celu uniknięcia narażenia i powstrzymania wycieku. Protokoły wymagają fizycznego łączenia mniejszych kropel na twardych powierzchniach, łączenia ich w jedną większą pulę w celu łatwiejszego usunięcia za pomocą zakraplacza lub delikatnego wpychania wycieku do jednorazowego pojemnika. Odkurzacze i miotły powodują większe rozproszenie rtęci i nie należy ich używać. Następnie drobną siarkę , cynk lub inny proszek, który w zwykłych temperaturach łatwo tworzy amalgamat (stop) z rtęcią, jest posypywany na tym obszarze, zanim zostanie zebrany i odpowiednio usunięty. Czyszczenie porowatych powierzchni i odzieży nie jest skuteczne w usuwaniu wszelkich śladów rtęci i dlatego zaleca się wyrzucanie tego rodzaju przedmiotów w przypadku narażenia na rozlanie rtęci.

Rtęć może być wchłaniana przez skórę i błony śluzowe, a opary rtęci mogą być wdychane, więc pojemniki z rtęcią są bezpiecznie zamknięte, aby uniknąć rozlania i parowania. Ogrzewanie rtęci lub związków rtęci, które mogą rozkładać się po podgrzaniu, powinno odbywać się z odpowiednią wentylacją, aby zminimalizować narażenie na opary rtęci. Najbardziej toksycznymi formami rtęci są jej związki organiczne , takie jak dimetylortęć i metylortęć . Rtęć może powodować zarówno przewlekłe, jak i ostre zatrucie.

Uwolnienia do środowiska

Przedindustrialne tempo osadzania rtęci z atmosfery może wynosić około 4 ng /(1 l depozytu lodu). Chociaż można to uznać za naturalny poziom narażenia, znaczące skutki mają źródła regionalne lub globalne. Erupcje wulkanów mogą zwiększyć źródło atmosfery o 4–6 razy.

Źródła naturalne, takie jak wulkany , odpowiadają za około połowę emisji rtęci do atmosfery. Połowę stworzoną przez człowieka można podzielić na następujące szacunkowe wartości procentowe:

• 65% ze spalania stacjonarnego, z czego elektrownie węglowe są największym zagregowanym źródłem (40% emisji rtęci w USA w 1999 roku). Obejmuje to elektrownie zasilane gazem, z których nie usunięto rtęci. Emisje ze spalania węgla są od jednego do dwóch rzędów wielkości wyższe niż emisje ze spalania ropy, w zależności od kraju.
• 11% z produkcji złota. Trzy największe źródła punktowe emisji rtęci w USA to trzy największe kopalnie złota. Hydrogeochemiczne uwalnianie rtęci z odpadów kopalnianych zostało uznane za znaczące źródło rtęci atmosferycznej we wschodniej Kanadzie.
• 6,8% z produkcji metali nieżelaznych , zazwyczaj hut .
• 6,4% z produkcji cementu .
• 3,0% z unieszkodliwiania odpadów , w tym odpadów komunalnych i niebezpiecznych , krematoriów i spalania osadów ściekowych .
• 3,0% z produkcji sody kaustycznej .
• 1,4% z produkcji surówki i stali .
• 1,1% z produkcji rtęci, głównie na baterie.
• 2,0% z innych źródeł.

Powyższe wartości procentowe są szacunkami globalnych spowodowanych przez człowieka emisji rtęci w 2000 r., z wyłączeniem spalania biomasy, które jest ważnym źródłem w niektórych regionach.

Niedawne zanieczyszczenie atmosferyczne rtęcią w powietrzu miejskim na zewnątrz zostało zmierzone na poziomie 0,01–0,02 µg/m ³ . W badaniu z 2001 r. zmierzono poziomy rtęci w 12 obiektach zamkniętych wybranych do reprezentowania przekroju typów budynków, lokalizacji i wieku w rejonie Nowego Jorku. Badanie to wykazało, że stężenia rtęci są znacznie podwyższone w porównaniu do stężeń na zewnątrz, w zakresie 0,0065 – 0,523 μg/m ³ . Średnia wyniosła 0,069 μg/m ³ .

Sztuczne jeziora lub zbiorniki mogą być zanieczyszczone rtęcią z powodu wchłaniania przez wodę rtęci z zanurzonych drzew i gleby. Na przykład jezioro Williston w północnej Kolumbii Brytyjskiej, utworzone przez spiętrzenie rzeki Peace w 1968 r., jest nadal wystarczająco zanieczyszczone rtęcią, że nie zaleca się spożywania ryb z jeziora. Wiecznej zmarzliny gleby zgromadziły rtęć poprzez depozycji atmosferycznej i Topnienie wiecznej zmarzliny w cryospheric regionach jest również mechanizm uwalniania rtęci do jezior, rzek i terenów podmokłych .

Rtęć dostaje się również do środowiska poprzez niewłaściwą utylizację (np. składowanie na wysypiskach, spalanie) niektórych produktów. Produkty zawierające rtęć to: części samochodowe, baterie , świetlówki, wyroby medyczne, termometry i termostaty. Ze względu na problemy zdrowotne (patrz poniżej), wysiłki na rzecz zmniejszenia zużycia substancji toksycznych ograniczają lub eliminują rtęć w takich produktach. Na przykład ilość rtęci sprzedawanej w termostatach w Stanach Zjednoczonych spadła z 14,5 tony w 2004 roku do 3,9 tony w 2007 roku.

Większość termometrów wykorzystuje teraz alkohol pigmentowany zamiast rtęci. Termometry rtęciowe są nadal od czasu do czasu używane w medycynie, ponieważ są dokładniejsze niż termometry alkoholowe, chociaż oba są powszechnie zastępowane termometrami elektronicznymi, a rzadziej termometrami galinstanowymi. Termometry rtęciowe są nadal szeroko stosowane w niektórych zastosowaniach naukowych ze względu na ich większą dokładność i zakres roboczy.

Historycznie jedno z największych uwolnień pochodziło z zakładu Colex, zakładu separacji izotopów litu w Oak Ridge w stanie Tennessee. Zakład działał w latach 50. i 60. XX wieku. Zapisy są niekompletne i niejasne, ale komisje rządowe oszacowały, że nie ma w nich informacji o około dwóch milionach funtów rtęci.

Poważną katastrofą przemysłową było zrzucenie związków rtęci do Minamata Bay w Japonii. Szacuje się, że ponad 3000 osób doznało różnych deformacji, poważnych objawów zatrucia rtęcią lub śmierci z powodu tak zwanej choroby Minamata .

Tytoń łatwo wchłania i gromadzi metale ciężkie , takie jak rtęć z otaczającej ziemi w swoich liściach. Są one następnie wdychane podczas palenia tytoniu . Chociaż rtęć jest składnikiem dymu tytoniowego , badania w dużej mierze nie wykazały istotnej korelacji między paleniem a wychwytem Hg przez ludzi w porównaniu ze źródłami takimi jak narażenie zawodowe, spożywanie ryb i amalgamatowe wypełnienia zębów .

Zanieczyszczenie osadem

Osady w dużych miejsko-przemysłowych estuariach działają jako ważny pochłaniacz dla źródła punktowego i rozpraszają zanieczyszczenia rtęcią w zlewniach. W badaniu osadów przybrzeżnych z ujścia Tamizy z 2015 r. zmierzono całkowitą zawartość rtęci na poziomie 0,01–12,07 mg/kg ze średnią 2,10 mg/kg i medianą 0,85 mg/kg (n=351). Wykazano, że najwyższe stężenia rtęci występują w Londynie i wokół niego w związku z drobnoziarnistym mułem i wysoką całkowitą zawartością węgla organicznego. Silne powinowactwo rtęci do osadów bogatych w węgiel zaobserwowano również w słonych osadach bagiennych rzeki Mersey, średnio od 2 mg/kg do 5 mg/kg. Stężenia te są znacznie wyższe niż te pokazane w osadach słonych bagien rzecznych w New Jersey i namorzynach południowych Chin, które wykazują niskie stężenie rtęci, wynoszące około 0,2 mg/kg.

Narażenie zawodowe

Ze względu na skutki zdrowotne narażenia na działanie rtęci, zastosowania przemysłowe i handlowe są regulowane w wielu krajach. Światowa Organizacja Zdrowia , OSHA i NIOSH cała rtęć traktować jako ryzyko zawodowe, a wykazały szczególnych najwyższych dopuszczalnych stężeń. Uwalnianie do środowiska i usuwanie rtęci są regulowane w USA głównie przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych .

Ryba

Ryby i skorupiaki mają naturalną tendencję do koncentracji rtęci w swoich ciałach, często w postaci metylortęci , wysoce toksycznego organicznego związku rtęci. Gatunki ryb, które znajdują się wysoko w łańcuchu pokarmowym , takie jak rekin , miecznik , makrela królewska , tuńczyk błękitnopłetwy , tuńczyk długopłetwy i kafelki zawierają wyższe stężenia rtęci niż inne. Ponieważ rtęć i metylortęć są rozpuszczalne w tłuszczach, gromadzą się głównie w trzewiach , chociaż znajdują się również w tkance mięśniowej. Obecność rtęci w mięśniach ryb można badać za pomocą nieśmiercionośnych biopsji mięśni . Rtęć obecna w drapieżnych rybach gromadzi się w drapieżniku, który je spożywa. Ponieważ ryby wydalają mniej skutecznie niż akumulują metylortęć, stężenie metylortęci w tkance ryb wzrasta z czasem. W ten sposób gatunki, które znajdują się wysoko w łańcuchu pokarmowym, gromadzą w organizmie ładunki rtęci, które mogą być dziesięć razy wyższe niż gatunki, które spożywają. Proces ten nazywa się biomagnifikacją . Zatrucie rtęcią się w ten sposób w Minamata , Japonia , teraz nazywa chorobą Minamata .

Kosmetyki

Niektóre kremy do twarzy zawierają niebezpieczne poziomy rtęci. Większość zawiera stosunkowo nietoksyczną rtęć nieorganiczną, ale napotkano produkty zawierające wysoce toksyczną rtęć organiczną.

Skutki i objawy zatrucia rtęcią

Skutki toksyczne obejmują uszkodzenie mózgu, nerek i płuc. Zatrucie rtęcią może spowodować kilka chorób, w tym akrodynię (choroba różowa), zespół Huntera-Russella i chorobę Minamata .

Objawy zazwyczaj obejmują upośledzenie czucia (wzrok, słuch, mowa), zaburzenia czucia i brak koordynacji. Rodzaj i stopień występujących objawów zależą od indywidualnej toksyny, dawki oraz metody i czasu ekspozycji. Badania kliniczno-kontrolne wykazały skutki, takie jak drżenie, upośledzenie zdolności poznawczych i zaburzenia snu u pracowników przewlekle narażonych na opary rtęci, nawet przy niskich stężeniach w zakresie 0,7-42 μg/m ³ . Badanie wykazało, że ostra ekspozycja (4–8 godzin) na obliczone poziomy rtęci pierwiastkowej od 1,1 do 44 mg/m ³ powodowała ból w klatce piersiowej, duszność , kaszel, krwioplucie , upośledzenie czynności płuc i objawy śródmiąższowego zapalenia płuc . Wykazano, że ostra ekspozycja na opary rtęci powoduje głębokie efekty ośrodkowego układu nerwowego, w tym reakcje psychotyczne charakteryzujące się majaczeniem, halucynacjami i tendencjami samobójczymi. Ekspozycja zawodowa spowodowała rozległe zaburzenia czynnościowe, w tym eretyzm , drażliwość, pobudliwość, nadmierną nieśmiałość i bezsenność. Przy ciągłej ekspozycji rozwija się delikatne drżenie, które może nasilać się do gwałtownych skurczów mięśni. Drżenie początkowo obejmuje dłonie, a później rozprzestrzenia się na powieki, usta i język. Długotrwała ekspozycja na niski poziom wiąże się z bardziej subtelnymi objawami eretyzmu, w tym zmęczeniem, drażliwością, utratą pamięci, żywymi snami i depresją.

Leczenie

Badania nad leczeniem zatrucia rtęcią są ograniczone. Obecnie dostępne leki na ostre zatrucie rtęcią obejmują chelatory N-acetylo-D, L- penicylamina (NAP), brytyjski anty-lewizyt (BAL), kwas 2,3-dimerkapto-1-propanosulfonowy (DMPS) i kwas dimerkaptobursztynowy (DMSA). . W jednym małym badaniu obejmującym 11 pracowników budowlanych narażonych na elementarną rtęć, pacjentów leczono DMSA i NAP. Terapia chelatacyjna obydwoma lekami spowodowała mobilizację niewielkiej części całkowitej rtęci oszacowanej w organizmie. DMSA był w stanie zwiększyć wydalanie rtęci w większym stopniu niż NAP.

Przepisy prawne

Międzynarodowy

140 krajów zgodziło się w Konwencji z Minamaty o rtęci przez Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP) w celu zapobiegania emisjom. Konwencja została podpisana 10 października 2013 roku.

Stany Zjednoczone

W Stanach Zjednoczonych Agencja Ochrony Środowiska jest odpowiedzialna za regulowanie i zarządzanie skażeniem rtęcią. Kilka przepisów daje EPA takie uprawnienia, w tym ustawa o czystym powietrzu , ustawa o czystej wodzie , ustawa o ochronie i odzysku zasobów oraz ustawa o bezpiecznej wodzie pitnej . Ponadto, uchwalona w 1996 r. ustawa o zarządzaniu bateriami zawierającymi rtęć i akumulatory , wycofuje stosowanie rtęci w bateriach i zapewnia wydajną i opłacalną utylizację wielu rodzajów zużytych baterii. Ameryka Północna przyczyniła się do około 11% całkowitej światowej antropogenicznej emisji rtęci w 1995 roku.

Ustawa o czystym powietrzu Stanów Zjednoczonych , uchwalona w 1990 roku, umieściła rtęć na liście toksycznych zanieczyszczeń, które muszą być kontrolowane w jak największym stopniu. W związku z tym branże, które uwalniają rtęć do środowiska w wysokich stężeniach, zgodziły się na zainstalowanie technologii maksymalnej osiągalnej kontroli (MACT). W marcu 2005 roku EPA ogłosiła rozporządzenie, które dodało elektrownie do listy źródeł, które powinny być kontrolowane, i ustanowiła krajowy system limitów i handlu . Stanom przyznano czas do listopada 2006 r. na wprowadzenie bardziej rygorystycznych kontroli, ale po sprzeciwie prawnym kilku stanów przepisy zostały unieważnione przez federalny sąd apelacyjny w dniu 8 lutego 2008 r. Przepis uznano za niewystarczający do ochrony zdrowia osób mieszkających w pobliżu węgla - opalanych elektrowniami, biorąc pod uwagę negatywne skutki udokumentowane w raporcie badawczym EPA dla Kongresu z 1998 r. Jednak nowsze dane opublikowane w 2015 r. pokazały, że po wprowadzeniu bardziej rygorystycznych kontroli rtęć gwałtownie spadła, co wskazuje, że ustawa o czystym powietrzu miała zamierzony wpływ.

Agencja Ochrony Środowiska ogłosiła nowe przepisy dotyczące elektrowni węglowych 22 grudnia 2011 r. Piece cementowe, które spalają niebezpieczne odpady, są utrzymywane według niższych standardów niż standardowe spalarnie odpadów niebezpiecznych w Stanach Zjednoczonych, w wyniku czego są nieproporcjonalnym źródłem zanieczyszczenia rtęcią .

Unia Europejska

W Unii Europejskiej dyrektywa o ograniczeniu użycia niektórych niebezpiecznych substancji w sprzęcie elektrycznym i elektronicznym (patrz RoHS ) zakazuje stosowania rtęci w niektórych produktach elektrycznych i elektronicznych oraz ogranicza ilość rtęci w innych produktach do mniej niż 1000 ppm . Istnieją ograniczenia dotyczące stężenia rtęci w opakowaniach (limit to 100 ppm dla sumy rtęci, ołowiu , sześciowartościowego chromu i kadmu ) oraz bateriach (limit to 5 ppm). W lipcu 2007 r. Unia Europejska zakazała również stosowania rtęci w nieelektrycznych urządzeniach pomiarowych, takich jak termometry i barometry . Zakaz dotyczy wyłącznie nowych urządzeń i zawiera zwolnienia dla sektora ochrony zdrowia oraz dwuletni okres karencji dla producentów barometrów.

Norwegia

Norwegia wprowadziła całkowity zakaz stosowania rtęci w produkcji oraz imporcie/eksportowaniu produktów rtęciowych z dniem 1 stycznia 2008 r. W 2002 r. stwierdzono, że kilka jezior w Norwegii ma zły stan zanieczyszczenia rtęcią, przekraczający 1 µg /g rtęci w ich osadach. W 2008 roku norweski minister rozwoju środowiska Erik Solheim powiedział: „Rtęć jest jedną z najniebezpieczniejszych toksyn środowiskowych. Dostępne są zadowalające alternatywy dla Hg w produktach, dlatego należy wprowadzić zakaz”.

Szwecja

Produkty zawierające rtęć zostały zakazane w Szwecji w 2009 roku.

Dania

W 2008 roku Dania również zakazała stosowania amalgamatu rtęciowego, z wyjątkiem wypełnień powierzchni żucia trzonowców w zębach stałych (dorosłych).

Zobacz też

• Zanieczyszczenie rtęcią w oceanie
• Czerwona rtęć
• Proces COLEX (separacja izotopowa)

Bibliografia

Dalsza lektura

• Andrew Scott Johnston, Mercury i tworzenie Kalifornii: górnictwo, krajobraz i wyścig, 1840-1890. Boulder, Kolorado: University Press of Colorado, 2013.

Zewnętrzne linki

• Chemia w swoim podkaście pierwiastkowym (MP3) z Royal Society of Chemistry 's Chemistry World : Mercury
• Merkury w układzie okresowym filmów wideo (University of Nottingham)
• Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom – temat rtęci
• Wytyczne EPA dotyczące spożycia ryb
• Hg 80 Rtęć
• Karta charakterystyki substancji – rtęć
• Zatrzymanie zanieczyszczeń: rtęć – Oceana
• Rada Obrony Zasobów Naturalnych (NRDC): Zanieczyszczenie rtęcią w przewodniku dla ryb – NRDC
• Baza danych o substancjach niebezpiecznych NLM – rtęć
• BBC – Earth News – Merkury „zmienia” ptaki bagienne, takie jak ibisy, w homoseksualizm
• Zmieniające się wzorce wykorzystania, recyklingu i zastępowania materiałów rtęcią w Stanach Zjednoczonych United States Geological Survey
• Dane termodynamiczne ciekłej rtęci.
• „Rtęć (pierwiastek)”  . Encyclopaedia Britannica (wyd. 11). 1911.