Rtęć (pierwiastek)

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

Rtęć, ₈₀ Hg
Rtęć
Wygląd	błyszcząca, srebrzysta ciecz
Standardowa masa atomowa A r °(Hg)
	200,592 ± 0,003 ; 200,59 ± 0,01 (skrócony) ;
Rtęć w układzie okresowym
	złoto ← rtęć → tal
liczba atomowa ( Z )	80
Grupa	grupa 12
Okres	okres 6
Blok	blok d
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 (blisko rt )	13,534 g/ cm3
Potrójny punkt	, 1,65⋅10-7 kPa
Punkt krytyczny	1750 K, 172,00 MPa
Ciepło topnienia	2,29 kJ/mol
Ciepło parowania	59,11 kJ/mol
Molowa pojemność cieplna	27,983 J/(mol·K)
Właściwości atomowe
Stany utleniania	−2 , +1 , +2 (lekko zasadowy tlenek)
Elektroujemność	Skala Paulinga: 2,00
Energie jonizacji	1.: 1007,1 kJ/mol; 2.: 1810 kJ/mol; 3.: 3300 kJ/mol; ;
Promień atomowy	empirycznie: 151 godz
Promień kowalencyjny	132±5 po południu
Promień Van der Waalsa	155 po południu
	Widmowe linie rtęci
Inne właściwości
Występowanie naturalne	pierwotny
Struktura krystaliczna	<a i=1>romboedryczny rhombohedral
Prędkość dźwięku	ciecz: 1451,4 m/s (przy 20°C)
Rozszerzalność cieplna	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 cm3 / mol (293 K)
Numer CAS	7439-97-6
Historia
Odkrycie	Starożytni Egipcjanie (przed 1500 pne )
Symbol	„Hg”: od łacińskiej nazwy hydrargyrum , która pochodzi od greckiego hydrárgyros , „woda-srebro”
Izotopy rtęci
	; Kategoria: Rtęć (pierwiastek) \| Bibliografia

Rtęć to pierwiastek chemiczny o symbolu Hg i liczbie atomowej / 80. h aɪ d r ɑːr dʒ ər ə m / Jest również znany jako rtęć i był dawniej nazywany hydrargyrum ( hy- DRAR -jər-əm ) od greckich słów kod hydor : ell awansowany na kod: el (woda) i kod argyros : ell awansowany na kod: el (srebro). Rtęć ciężki , srebrzysty pierwiastek bloku d , jest jedynym pierwiastkiem metalicznym, o którym wiadomo, że jest ciekły w standardowej temperaturze i ciśnieniu ; jedynym innym pierwiastkiem, który jest ciekły w tych warunkach, jest chlorowcobrom , chociaż metale, takie jak cez , gal i rubid , topią się tuż powyżej temperatury pokojowej .

Rtęć występuje w złożach na całym świecie głównie jako cynober ( siarczek rtęci ). Czerwony pigment cynobrowy otrzymuje się przez zmielenie naturalnego cynobru lub syntetycznego siarczku rtęci.

Rtęć jest stosowana w termometrach , barometrach , manometrach , sfigmomanometrach , zaworach pływakowych , przełącznikach rtęciowych , przekaźnikach rtęciowych , lampach fluorescencyjnych i innych urządzeniach, chociaż obawy dotyczące toksyczności pierwiastka doprowadziły do wycofania termometrów rtęciowych i sfigmomanometrów ze środowisk klinicznych na rzecz alternatywy, takie jak szklane termometry i termistory wypełnione alkoholem lub galinstanem – lub podczerwień oparte na instrumentach elektronicznych. Podobnie mechaniczne manometry i elektroniczne czujniki tensometryczne zastąpiły sfigmomanometry rtęciowe. Proces rtęciowy ( chloro-alkaliczny ) jest używany do produkcji chloru i wodorotlenku sodu lub potasu, ale jest stopniowo wycofywany.

Rtęć i związki rtęci są nadal używane w badaniach naukowych oraz w amalgamatach do odbudowy zębów w niektórych lokalizacjach oraz w niektórych operacjach produkcji żywności. W produkcji żywności chlorek rtęci jest stosowany w procesie ekstrakcji skrobi podczas rafinacji ryżu, kukurydzy i pszenicy w celu hamowania enzymów rozkładających skrobię . Jest również stosowany w oświetleniu fluorescencyjnym . Energia elektryczna przepuszczana przez opary rtęci w lampie fluorescencyjnej wytwarza krótkofalowe światło ultrafioletowe fluorescencję luminoforu w rurze , tworząc światło widzialne.

Zatrucie rtęcią może nastąpić w wyniku kontaktu z rozpuszczalnymi w wodzie postaciami rtęci (takimi jak chlorek rtęci lub metylortęć ), wdychaniem oparów rtęci lub spożyciem dowolnej postaci rtęci. W poważnej postaci jest również znany jako choroba Minamata . Zatrucie rtęcią nasila się przy współnarażeniu na ołów. Jednoczesna ekspozycja na rtęć i ołów jest uważana za jeden z czynników ryzyka autyzmu .

Nieruchomości

Właściwości fizyczne

Stara moneta funtowa (gęstość ~7,6 g/cm3 ⁾ unosi się na rtęci dzięki połączeniu siły wyporu i napięcia powierzchniowego .

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

Ma temperaturę zamarzania -38,83 ° C i temperaturę wrzenia 356,73 ° C, obie najniższe ze wszystkich stabilnych metali, chociaż wstępne eksperymenty na koperniku i flerow wykazały, że mają one jeszcze niższe temperatury wrzenia. Efekt ten jest spowodowany skurczem lantanowców i skurczem relatywistycznym , zmniejszającym promień najbardziej oddalonych elektronów, a tym samym osłabiającym wiązanie metaliczne w rtęci. Po zamrożeniu objętość rtęci zmniejsza się o 3,59%, a jej gęstość zmienia się z 13,69 g/cm ³ w stanie ciekłym do 14,184 g/cm ³ w stanie stałym. Współczynnik rozszerzalności objętości wynosi 181,59 × 10-6 ^w temperaturze 0 ° C, 181,71 × 10-6 ^w temperaturze 20 ° C i 182,50 × 10-6 ^w temperaturze 100 ° C (na ° C). Stała rtęć jest ciągliwa i ciągliwa i można ją ciąć nożem.

Właściwości termiczne i fizyczne ciekłej rtęci:
Temperatura (°C)	Gęstość (kg/m^3)	Ciepło właściwe (kJ/kg K)	Lepkość kinematyczna (m^2/s)	Przewodność (W/m·K)	Dyfuzyjność cieplna (m^2/s)	liczba Prandtla	Moduł objętościowy (K^-1)
0	13628.22	0,1403	1.24E-07	8.2	4.30E-06	0,0288	0,000181
20	13579.04	0,1394	1.14E-07	8,69	4.61E-06	0,0249	0,000181
50	13505.84	0,1386	1.04E-07	9.4	5.02E-06	0,0207	0,000181
100	13384,58	0,1373	9.28E-08	10.51	5.72E-06	0,0162	0,000181
150	13264.28	0,1365	8.53E-08	11.49	6.35E-06	0,0134	0,000181
200	13144.94	0,157	8.02E-08	12.34	6.91E-06	0,0116	0,000181
250	13025.6	0,1357	7.65E-08	13.07	7.41E-06	0,0103	0,000183
315,5	12847	0,134	6.73E-08	14.02	8.15E-06	0,0083	0,000186

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 usuwania rtęci w celu pochłaniania rtęci (zestawy do usuwania wycieków wykorzystują również węgiel aktywny i sproszkowany cynk).

Amalgamaty

Widmowa lampa kalibracyjna z wyładowaniem rtęci

Rtęć rozpuszcza wiele metali, takich jak złoto i srebro , tworząc amalgamaty . Żelazo jest wyjątkiem, a żelazne kolby 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, obejmują platynę . 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 rtęci i aluminium , gdy dwa czyste metale stykają się. Ponieważ amalgamat niszczy tlenku glinu , która chroni metaliczne aluminium przed głębokim utlenianiem (jak w przypadku rdzewienia żelaza ), nawet niewielkie ilości rtęci mogą poważnie skorodować aluminium. Z tego powodu w większości przypadków rtęć nie jest dozwolona na pokładzie samolotu ze względu na ryzyko tworzenia amalgamatu z odsłoniętymi aluminiowymi częściami samolotu.

Kruchość rtęciowa jest najczęstszym rodzajem kruchości ciekłego metalu.

izotopy

Istnieje siedem stabilnych izotopów rtęci, z których ²⁰²
Hg występuje w największej ilości (29,86%). Najdłużej żyjące radioizotopy mają ¹⁹⁴
Hg z okresem półtrwania 444 lat i ²⁰³
Hg z okresem półtrwania 46,612 dni. Większość pozostałych radioizotopów ma okres półtrwania krótszy niż jeden dzień. ¹⁹⁹
Hg i ²⁰¹
Hg to najczęściej badane jądra aktywne w NMR , mające spiny 1 ⁄ 2 i 3 / 2 odpowiednio. Do syntezy metali szlachetnych potencjalnie interesujące są dwa stabilne izotopy rtęci: izotop śladowy ¹⁹⁶
Hg i występujący w większej ilości ¹⁹⁸
Hg . Oba są „jednym neutronem usuniętym” z ¹⁹⁷
Hg , radioizotopu, który rozpada się do ¹⁹⁷
Au , jedynego znanego stabilnego izotopu złota. Jednak rzadkość ¹⁹⁶
Hg i wysokie wymagania energetyczne reakcji jądrowych „wybijanie” neutronu z ¹⁹⁸
Hg (albo poprzez fotodezintegrację , albo poprzez reakcję (n,2n) z udziałem prędkich neutronów ), dotychczas wykluczały praktyczne zastosowanie tego „prawdziwego kamienia filozoficznego”.

Etymologia

Symbol planety Merkury (☿) był używany od czasów starożytnych do reprezentowania żywiołu

„Hg” to nowoczesny chemiczny symbol rtęci. Jest to skrót od hydrargyrum , zlatynizowanej formy starożytnej greckiej nazwy rtęci, ὑδράργυρος ( hydrargyros ). Hydrargyros to greckie słowo złożone oznaczające „wodę-srebro”, od ὑδρ - ( hydr -), korzenia ὕδωρ ( hydor ) „woda” i ἄργυρος ( argyros ) „srebro”. Jak angielska nazwa rtęć („żywe srebro”), nazwa ta wynikała z płynnych i błyszczących właściwości rtęci.

Współczesna angielska nazwa „rtęć” pochodzi od planety Merkury . W średniowiecznej alchemii siedem znanych metali — żywe srebro, złoto , srebro , miedź , żelazo , ołów i cyna — było związanych z siedmioma planetami. Żywe Srebro było kojarzone z najszybszą planetą, którą nazwano na cześć rzymskiego boga Merkurego , kojarzonego z szybkością i mobilnością. Astrologiczny symbol planety stał się jednym z symboli alchemicznych dla metalu, a „Merkury” stało się alternatywną nazwą metalu. Rtęć jest jedynym metalem, dla którego przetrwała alchemiczna nazwa planetarna, ponieważ zdecydowano, że lepiej będzie nazywać „żywe srebro” jako nazwę chemiczną.

Historia

Związek rtęci znany jako cynober został zarejestrowany jako składnik czerwonych pigmentów na paleolitycznych malowidłach naskalnych sprzed 30 000 lat w Hiszpanii i Francji.

Rtęć znaleziono w egipskich grobowcach datowanych na 1500 rok pne.

W Chinach i Tybecie uważano, że stosowanie rtęci przedłuża życie, leczy złamania i utrzymuje ogólnie dobry stan zdrowia, chociaż obecnie wiadomo, że narażenie na opary rtęci prowadzi do poważnych niekorzystnych skutków zdrowotnych. Pierwszy cesarz zjednoczonych Chin, Qín Shǐ Huáng Dì — rzekomo 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 Tulunidzki władca Egiptu (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 roku odkryto „duże ilości” rtęci w komorze 60 stóp poniżej 1800-letniej piramidy znanej jako „Świątynia Pierzastego Węża”, „ trzeciej co do wielkości piramidy Teotihuacan ” w Meksyku wraz z „nefrytowymi posągami , szczątki jaguara, pudełko wypełnione rzeźbionymi muszlami i gumowymi kulkami”.

Arystoteles opowiada, że Dedal wprawił drewniany posąg Wenus w ruch, wlewając do jego wnętrza rtęć. W mitologii greckiej Dedal nadawał swoim posągom wygląd głosu za pomocą rtęci. Starożytni Grecy używali cynobru (siarczek rtęci) w maściach; starożytni Egipcjanie i Rzymianie używali go w kosmetykach . W Lamanai , niegdyś głównym mieście cywilizacji Majów , pod znacznikiem znaleziono kałużę rtęci w Mezoamerykańskie boisko do piłki nożnej . Około 500 rpne rtęć była używana do wytwarzania amalgamatów ( średniowieczna łacińska 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 do prób 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 otwarcia kopalni w Almadén 2500 lat temu, aż do odkrycia nowych złóż pod koniec XIX wieku.

Występowanie

Rodzima rtęć z cynobrem , kopalnia Socrates, hrabstwo Sonoma, Kalifornia . Cynober czasami zmienia się w rodzimą rtęć w utlenionej strefie złóż rtęci.

skorupie ziemskiej , którego średnia masa w skorupie 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% masowych rtęci, a nawet najuboższe skoncentrowane złoża zawierają co najmniej 0,1% rtęci (12 000 razy większa od średniej obfitości w skorupie). Występuje jako rodzimy metal (rzadki) lub w cynobrze , metacinnabar, sfaleryt , korderoit , livingstonit i inne minerały , przy czym cynober (HgS) jest najpowszechniejszą rudą. Rudy rtęci często występują w gorących źródłach lub innych regionach wulkanicznych .

Począwszy od roku 1558, wraz z wynalezieniem procesu wydobywania srebra z rudy za pomocą rtęci, rtęć stała się podstawowym surowcem w gospodarce Hiszpanii i jej amerykańskich kolonii. Rtęć była wykorzystywana do wydobywania srebra z lukratywnych kopalń w Nowej Hiszpanii i Peru . Początkowo kopalnie Korony Hiszpańskiej w Almadén w południowej Hiszpanii dostarczały całą rtęć dla kolonii. W Nowym Świecie odkryto złoża rtęci, aw regionie Huancavelica wydobyto ponad 100 000 ton rtęci , Peru, w ciągu trzech stuleci po odkryciu tam złóż w 1563 r. Proces patio, a później proces amalgamacji pan, nadal tworzył duże zapotrzebowanie na rtęć do obróbki rud srebra aż do końca XIX wieku.

Dawne kopalnie we Włoszech, Stanach Zjednoczonych i Meksyku, które niegdyś wytwarzały znaczną część światowej podaży, zostały obecnie całkowicie wyeksploatowane lub, w przypadku Słowenii ( Idrija ) i Hiszpanii ( Almadén ), zamknięte z powodu upadku ceny rtęci. Kopalnia McDermitt w Nevadzie , ostatnia kopalnia rtęci w Stanach Zjednoczonych, została zamknięta w 1992 roku.

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

HgS + O ₂ → Hg + SO ₂

Ewolucja ceny rtęci (USA) i produkcji (na całym świecie)

W 2022 r. największym producentem rtęci były Chiny, które dostarczały 91% światowej produkcji (2000 z 2200 ton), następnie Tadżykistan (120 t), Meksyk (40 t), Peru (30 t) i Norwegia (20 t ).

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 górnicza wykorzystywała siłę roboczą więźniów do rozwijania nowych kopalni cynobru. Tysiące więźniów zostało wykorzystanych przez firmę wydobywczą Luo Xi do budowy nowych tuneli. Zdrowie pracowników w funkcjonujących kopalniach jest bardzo zagrożone.

Gazeta twierdziła, że niezidentyfikowana dyrektywa Unii Europejskiej wzywająca do wprowadzenia obowiązkowych energooszczędnych żarówek do 2012 roku zachęciła Chiny do ponownego otwarcia kopalni cynobru w celu uzyskania rtęci potrzebnej do produkcji żarówek CFL. Zagrożenia środowiskowe budzą niepokój, szczególnie w południowych miastach Foshan i Guangzhou oraz w prowincji Guizhou na południowym zachodzie.

W opuszczonych kopalniach rtęci często znajdują się bardzo niebezpieczne hałdy prażonego cynobru . Odpływ wody 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 historyczną kopalnię Almaden Quicksilver Mine i utworzyło na tym terenie park hrabstwa po przeprowadzeniu szeroko zakrojonej analizy bezpieczeństwa i środowiskowej nieruchomości.

Chemia

Wszystkie znane związki rtęci wykazują jeden z dwóch dodatnich stopni utlenienia: I i II. Eksperymenty nie wykazały jednoznacznie wyższych stopni utlenienia: zarówno twierdzona elektrosynteza niestabilnych form Hg(III) z 1976 r., jak i kriogeniczna izolacja HgF _{4 z 2007 r} . mają sporne interpretacje i pozostają trudne (jeśli nie niemożliwe) do odtworzenia.

Związki rtęci(I)

W przeciwieństwie do swoich 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 Hg
²⁺₂ . Stabilne pochodne obejmują chlorek i azotan. Traktowanie kompleksów związków Hg(I) silnymi ligandami, takimi jak siarczki, cyjanki itp., powoduje dysproporcjonowanie do Hg ²⁺
i rtęci elementarnej. Chlorek rtęci(I) , bezbarwne ciało stałe, znane również jako kalomel , jest w rzeczywistości związkiem o wzorze Hg ₂ Cl ₂ , z łącznością Cl-Hg-Hg-Cl. Jest to standard w elektrochemii. Reaguje z chlorem, dając chlorek rtęci, który jest odporny na dalsze utlenianie. Wodorek rtęci(I) , bezbarwny gaz, ma wzór HgH i nie zawiera wiązania Hg-Hg.

Wskazując na swoją 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 Hg
²⁺₃ (AsF
⁻₆ )
₂ .

Związki rtęci(II)

Rtęć(II) jest najczęstszym stopniem utlenienia i jest również głównym stopniem utlenienia w przyrodzie. Znane są wszystkie cztery halogenki rtęci. Tworzą czworościenne kompleksy z innymi ligandami, ale halogenki przyjmują liniową geometrię koordynacyjną, podobnie jak Ag ⁺ . Najbardziej znany jest chlorek rtęci (II) , łatwo sublimujący biały osad. HgCl ₂ tworzy kompleksy koordynacyjne , które są typowo tetraedryczne, np. HgCl
²⁻₄ .

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

Będąc miękkim metalem , rtęć tworzy bardzo stabilne pochodne z cięższymi chalkogenami . Wybitny jest siarczek rtęci (II) , HgS, który występuje w przyrodzie jako ruda cynobru i jest genialnym pigmentem cynobrowym . Podobnie jak ZnS, HgS krystalizuje w dwóch formach , czerwonawej postaci sześciennej i czarnej blendy cynkowej . Ten ostatni czasami występuje naturalnie jako metacinnabar. Selenek rtęci(II) (HgSe) i tellurek rtęci(II). Znane są również (HgTe), jak również różne pochodne, np. tellurek rtęciowo-kadmowy i tellurek rtęciowo-cynkowy, które są półprzewodnikami użytecznymi jako materiały detektorów podczerwieni .

amoniakiem różnorodne złożone pochodne . Należą do nich zasada Millona (Hg ₂ N ⁺ ), jednowymiarowy polimer (sole HgNH
⁺₂ )
_n ) i „topliwy biały osad” lub [Hg(NH ₃ ) ₂ ]Cl ₂ . Znany jako odczynnik Nesslera , tetrajodortęć potasu (II) ( HgI
²⁻₄ ) jest nadal czasami 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 są historycznie ważne, 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 kadmu i cynkoorganicznego , związki rtęci nie reagują z wodą. Zwykle mają wzór HgR ₂ , które często są lotne, lub HgRX, które często są ciałami stałymi, gdzie R oznacza aryl lub alkil a X oznacza zazwyczaj halogenek lub octan. Metyloręć , ogólna nazwa związków o wzorze CH ₃ HgX, to niebezpieczna rodzina związków, które często znajdują się w zanieczyszczonej wodzie. Powstają w procesie znanym jako biometylacja .

Aplikacje

Żarówka termometru rtęciowego w szkle

Rtęć jest wykorzystywana 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 rtęci jest wykorzystywana jako gazowa rtęć w lampach fluorescencyjnych , podczas gdy większość innych zastosowań jest powoli wycofywana ze względu na przepisy dotyczące zdrowia i bezpieczeństwa. W niektórych zastosowaniach rtęć zastępuje się mniej toksycznym, ale znacznie droższym stopem Galinstan .

Medycyna

Wypełnienie amalgamatowe

Rtęć i jej związki były stosowane w medycynie, chociaż obecnie są znacznie mniej powszechne niż kiedyś, teraz, gdy toksyczne działanie rtęci i jej związków jest szerzej rozumiane. Przykład wczesnego terapeutycznego zastosowania rtęci został opublikowany w 1787 roku przez Jamesa Linda .

Rtęć jest składnikiem amalgamatów dentystycznych . Tiomersal (zwany w Stanach Zjednoczonych tiomersalem ) jest związkiem organicznym stosowanym jako środek konserwujący w szczepionkach , chociaż jego zastosowanie spada. Tiomersal jest metabolizowany do etylortęci . Chociaż powszechnie spekulowano , że ten konserwant na bazie rtęci może powodować lub wywoływać autyzm u dzieci badania naukowe nie wykazały żadnych dowodów potwierdzających istnienie takiego związku. 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 (Mercurochrome), 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 lekach, 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 działania niepożądane w dawkach terapeutycznych, chociaż skutki dawek terapeutycznych są zazwyczaj odwracalne. Chociaż ta forma rtęci wydaje się być mniej toksyczna niż inne formy, jej stosowanie w tradycyjnej medycynie chińskiej nie zostało jeszcze uzasadnione, ponieważ podstawa terapeutyczna stosowania cynobru nie jest jasna.

Obecnie użycie rtęci w medycynie znacznie spadło pod każdym względem, zwłaszcza w krajach rozwiniętych. Termometry i sfigmomanometry zawierające rtęć zostały wynalezione odpowiednio na początku XVIII i pod koniec XIX wieku. Na początku XXI wieku ich użycie spada i zostało zakazane w niektórych krajach, stanach i instytucjach medycznych. W 2002 roku Senat Stanów Zjednoczonych uchwalił ustawę mającą na celu wycofanie ze sprzedaży termometrów rtęciowych bez recepty . W 2003 roku Waszyngton i Maine stały się pierwszymi stanami, które zakazały rtęciowych urządzeń do pomiaru ciśnienia krwi. Związki rtęci znajdują się w niektórych lekach dostępnych bez recepty , w tym w miejscowych środkach antyseptycznych , pobudzających środkach przeczyszczających, maściach na odparzenia , kroplach do oczu i aerozolach do nosa . FDA skuteczności ” składników rtęci w tych produktach. Rtęć jest nadal stosowana w niektórych lekach moczopędnych, chociaż obecnie istnieją substytuty dla większości zastosowań terapeutycznych.

Produkcja chloru i sody kaustycznej

Chlor jest wytwarzany z chlorku sodu (sól kuchenna, NaCl) za pomocą elektrolizy w celu oddzielenia metalicznego sodu od gazowego chloru. Zwykle sól rozpuszcza się w wodzie w celu wytworzenia solanki. Produktami ubocznymi każdego takiego procesu chloroalkalicznego są wodór (H ₂ ) i wodorotlenek sodu (NaOH), który jest powszechnie nazywany sodą kaustyczną lub ługiem . Zdecydowanie największe zastosowanie rtęci pod koniec XX wieku miało miejsce w procesie ogniw rtęciowych (zwanym także procesem Castnera-Kellnera ) gdzie metaliczny sód tworzy się jako amalgamat na katodzie wykonanej z rtęci; ten sód jest następnie poddawany reakcji z wodą w celu wytworzenia wodorotlenku sodu. Wiele przemysłowych uwolnień 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 , zwłaszcza te do wysokich temperatur, są wypełnione rtęcią; stopniowo zanikają. W Stanach Zjednoczonych sprzedaż bez recepty termometrów rtęciowych jest zakazana od 2003 roku.

Niektóre teleskopy tranzytowe wykorzystują basen rtęci do utworzenia płaskiego i całkowicie poziomego zwierciadła, przydatnego do określania absolutnego odniesienia pionowego lub prostopadłego. Wklęsłe poziome zwierciadła 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 płynnym zwierciadłem są nawet 100-krotnie tańsze niż konwencjonalne teleskopy z dużymi zwierciadłami, ale zwierciadła nie można przechylać i zawsze wskazuje ono prosto w górę.

Ciekła rtęć jest częścią popularnej wtórnej elektrody odniesienia (zwanej elektrodą kalomelową ) w elektrochemii jako alternatywa dla standardowej elektrody wodorowej . Elektroda kalomelowa służy do obliczania potencjału elektrody półogniw . Wreszcie punkt potrójny rtęci, −38,8344 ° C, jest punktem stałym używanym jako standard temperatury w Międzynarodowej Skali Temperatur ( ITS-90 ).

W polarografii zarówno kroplowa elektroda rtęciowa , jak i wisząca elektroda kroplowa rtęci wykorzystują rtęć elementarną. Takie zastosowanie umożliwia dostępność nowej niezanieczyszczonej elektrody do każdego pomiaru lub każdego nowego eksperymentu.

Związki zawierające rtęć są również przydatne w dziedzinie biologii strukturalnej . Związki rtęci, takie jak chlorek rtęci (II) lub tetrajodortęć potasu (II), można dodawać do kryształów białek w celu stworzenia pochodnych atomów ciężkich, 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 i niektórych znakach reklamowych typu „ neony ” oraz lampach fluorescencyjnych . Te lampy niskociśnieniowe emitują bardzo wąskie widmowo linie, które są tradycyjnie wykorzystywane w spektroskopii optycznej do kalibracji pozycji widma. W tym celu sprzedawane są komercyjne lampy kalibracyjne; odbijanie fluorescencyjnego światła sufitowego do spektrometru jest powszechną praktyką kalibracji. Gazowa rtęć znajduje się również w niektórych lampach elektronowych , w tym w ignitronach , tyratronach i rtęciowe prostowniki łukowe . Znajduje również zastosowanie w specjalistycznych lampach medycznych do opalania i dezynfekcji skóry. Gazowa rtęć jest dodawana do argonem z zimną katodą w celu zwiększenia jonizacji i przewodności elektrycznej . Lampa wypełniona argonem bez rtęci będzie świecić nieprawidłowo i będzie miała matowe plamy. Oświetlenie zawierające rtęć może być bombardowane / pompowane do pieca tylko raz. Po dodaniu do neonu wypełnione świetlówki, wytwarzane światło będzie miało niespójne czerwone/niebieskie plamki, aż do zakończenia wstępnego procesu wypalania; ostatecznie zaświeci spójnym, matowym, złamanym niebieskim kolorem.

Głęboka fioletowa poświata wyładowań par rtęci w lampie bakteriobójczej , której widmo jest bogate w niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe.
Opalacz skóry zawierający niskociśnieniową lampę rtęciową i dwie lampy na podczerwień, które działają zarówno jako źródło światła, jak i statecznik elektryczny
Różne rodzaje lamp fluorescencyjnych.
Zminiaturyzowany zegar atomowy Deep Space to liniowy zegar rtęciowy oparty na pułapce jonowej, przeznaczony do precyzyjnej nawigacji radiowej w czasie rzeczywistym w przestrzeni kosmicznej.

Deep Space Atomic Clock (DSAC) opracowywany przez Jet Propulsion Laboratory wykorzystuje rtęć w liniowym zegarze opartym na pułapkach jonowych. To nowatorskie zastosowanie rtęci umożliwia tworzenie bardzo kompaktowych zegarów atomowych o niskim zużyciu energii, dzięki czemu idealnie nadaje się do sond kosmicznych i misji na Marsa.

Kosmetyki

Rtęć, jako tiomersal , jest szeroko stosowana w produkcji tuszy do rzęs . W 2008 roku Minnesota jako pierwszy stan w Stanach Zjednoczonych zakazał celowego dodawania rtęci do kosmetyków, co nałożyło na nią surowsze standardy niż rząd federalny.

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

Wybielanie skóry

Rtęć jest skuteczna jako aktywny składnik związków wybielających skórę stosowanych do odbarwiania skóry. Konwencja z Minamaty w sprawie rtęci ogranicza stężenie rtęci w takich wybielaczach do 1 części na milion. Jednak od 2022 r. wiele sprzedawanych na rynku produktów wybielających nadal przekracza ten limit i jest uważanych za toksyczne.

Broń palna

Piorunian rtęci(II) to inicjujący materiał wybuchowy stosowany głównie jako spłonka naboju w broni palnej.

Zastosowania historyczne

Jednobiegunowy przełącznik rtęciowy jednopołożeniowy (SPST).

Manometr rtęciowy do pomiaru ciśnienia

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

Ilości płynnej rtęci w zakresie od 90 do 600 gramów (3,2 do 21,2 uncji) zostały odzyskane z elitarnych grobowców Majów (100–700 ne) lub skrytek rytualnych w sześciu miejscach. Ta rtęć mogła być używana w misach jako lustra do celów wróżbiarskich . Pięć z nich pochodzi z klasycznego okresu cywilizacji Majów (ok. 250–900), ale jeden egzemplarz był wcześniejszy.
W islamskiej Hiszpanii używano go 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 .
Rtęć zastosowano w przynętach woblerowych . Jego ciężka, płynna forma czyniła go użytecznym, ponieważ przynęty wykonywały atrakcyjny nieregularny ruch, gdy rtęć poruszała się wewnątrz zatyczki. Takie użycie zostało wstrzymane ze względów środowiskowych, ale doszło do nielegalnego przygotowania nowoczesnych wtyczek wędkarskich.
Soczewki Fresnela starych latarni morskich pływały i obracały się w kąpieli rtęciowej, która działała jak łożysko.
Sfigmomanometry rtęciowe (ciśnieniomierze), barometry , pompy dyfuzyjne , kulometry i wiele innych przyrządów laboratoryjnych wykorzystywało właściwości rtęci jako bardzo gęstej, nieprzezroczystej cieczy o prawie liniowej rozszerzalności cieplnej.
Jako ciecz przewodząca prąd elektryczny był stosowany w przełącznikach rtęciowych (w tym domowych przełącznikach rtęciowych zainstalowanych przed 1970 r.), Przełącznikach przechylnych stosowanych w starych czujkach przeciwpożarowych oraz przełącznikach przechylnych w niektórych termostatach domowych.
Ze względu na swoje właściwości akustyczne rtęć była wykorzystywana jako medium propagacyjne w urządzeniach pamięci linii opóźniającej, stosowanych we wczesnych komputerach cyfrowych połowy XX wieku.
eksperymentalne turbiny oparte na oparach rtęci, aby zwiększyć wydajność elektrowni zasilanych paliwami kopalnymi. Elektrownia South Meadow w Hartford w stanie Connecticut wykorzystywała rtęć jako płyn roboczy w konfiguracji binarnej z wtórnym obiegiem wody przez wiele lat, począwszy od późnych lat dwudziestych XX wieku, w dążeniu do poprawy wydajności elektrowni. Zbudowano kilka innych fabryk, w tym Schiller Station w Portsmouth, NH, która została uruchomiona w 1950 r. Pomysł nie przyjął się w całej branży ze względu na wagę i toksyczność rtęci, a także pojawienie się nadkrytycznych elektrownie parowe w późniejszych latach.
Podobnie ciekła rtęć była używana jako chłodziwo w niektórych reaktorach jądrowych ; jednakże sód jest proponowany do reaktorów chłodzonych ciekłym metalem, ponieważ wysoka gęstość rtęci wymaga znacznie więcej energii do cyrkulacji jako chłodziwa.
Rtęć była paliwem napędowym dla wczesnych silników jonowych w elektrycznych układach napędowych . Zaletami były wysoka masa cząsteczkowa rtęci, niska energia jonizacji, niska energia podwójnej jonizacji, duża gęstość cieczy i możliwość przechowywania cieczy w temperaturze pokojowej . Wadami były obawy dotyczące wpływu na środowisko związane z testami naziemnymi oraz obawy dotyczące ewentualnego ochłodzenia i skraplania 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 pilotowany na statku kosmicznym Space Electric Rocket Test „ SERT-1 ” wystrzelonym przez NASA w jej Wallops Flight Facility w 1964 r. Po locie SERT-1 nastąpił lot SERT-2 w 1970 r. Rtęć i cez były preferowanymi propelentami dla jonów silników, dopóki Hughes Research Laboratory nie przeprowadziło badań, w których stwierdziło, że ksenon jest odpowiednim zamiennikiem. Ksenon jest obecnie preferowanym propelentem do silników jonowych, ponieważ ma wysoką masę cząsteczkową, niewielką lub żadną reaktywność ze względu na gaz szlachetny charakter i ma wysoką gęstość cieczy w łagodnym przechowywaniu kriogenicznym.

Inne zastosowania wykorzystywały właściwości chemiczne rtęci:

Bateria rtęciowa to jednorazowa bateria elektrochemiczna , ogniwo pierwotne , które było powszechne w połowie XX wieku. Był używany w wielu różnych zastosowaniach i był dostępny w różnych rozmiarach, zwłaszcza w rozmiarach guzików. Jego stałe napięcie wyjściowe i długi okres przydatności do spożycia sprawiły, że znalazł niszowe zastosowanie w światłomierzach do aparatów fotograficznych i aparatach słuchowych. Ogniwo rtęciowe zostało skutecznie zakazane w większości krajów w latach 90. ze względu na obawy dotyczące składowisk zanieczyszczających rtęć.
Rtęć była używana do konserwacji drewna, tworzenia dagerotypów , srebrzenia luster , farb przeciwporostowych (wycofanych w 1990 r.), Herbicydów (wycofanych w 1995 r.), Farby lateksowej do wnętrz, podręcznych gier labiryntowych, urządzeń do czyszczenia i poziomowania dróg w samochodach. Związki rtęci były stosowane w środkach antyseptycznych , przeczyszczających, przeciwdepresyjnych i przeciwsyfilitycznych .
Był rzekomo używany przez alianckich szpiegów do sabotowania samolotów Luftwaffe: pasta rtęciowa została nałożona na gołe aluminium , powodując szybką korozję metalu ; spowodowałoby to awarie strukturalne.
Proces chloroalkaliczny : Największe przemysłowe zastosowanie rtęci w XX wieku dotyczyło elektrolizy do oddzielania chloru i sodu z solanki; rtęć jest anodą procesu Castnera-Kellnera . Chlor był używany do wybielania papieru (stąd położenie wielu z tych zakładów w pobliżu papierni), a sód był używany do produkcji wodorotlenku sodu do mydeł i innych środków czyszczących. Chociaż to zastosowanie zostało w dużej mierze przerwane i zastąpione innymi technologiami wykorzystującymi ogniwa membranowe, raport Światowej Rady Chloru wskazuje, że w Ameryce Północnej i Południowej w 2020 roku nadal działało jedenaście zakładów produkcyjnych.
Jako elektrody w niektórych typach elektrolizy , baterie ( ogniwa rtęciowe ), produkcja wodorotlenku sodu i chloru , gry podręczne, katalizatory , środki owadobójcze .
Rtęć była kiedyś używana jako środek do czyszczenia luf pistoletów.
do wyrobu filcowych kapeluszy stosowano proces zwany „ marchewką ”. Skóry zwierząt płukano w pomarańczowym roztworze (określenie „marchew” powstało od tego koloru) związku rtęci, azotanu rtęci , Hg(NO ₃ ) ₂ ·2H ₂ O. Proces ten oddzielał futro od futra i sklejał je. Roztwór ten i wytwarzane przez niego opary były silnie toksyczne. Służba Zdrowia Publicznego Stanów Zjednoczonych zakazał stosowania rtęci w przemyśle filcowym w grudniu 1941 r. Objawy psychiczne związane z zatruciem rtęcią zainspirowały sformułowanie „ szalony jak kapelusznik ”. „ Szalony Kapelusznik ” Lewisa Carrolla w jego 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 złotemu zatopić się w przepływającej mieszaninie wody i żwiru. Cienkie cząsteczki złota mogą tworzyć amalgamat rtęci ze złotem, a tym samym zwiększać szybkość odzyskiwania złota. Stosowanie rtęci na dużą skalę ustało w latach 60. Jednak rtęć jest nadal wykorzystywana w poszukiwaniach złota na małą skalę, często potajemnie. Szacuje się, że 45 000 ton metrycznych rtęci używanej w Kalifornii do wydobywania złóż 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 żrący sublimat) był kiedyś używany do leczenia kiły (wraz z innymi związkami rtęci), chociaż jest tak toksyczny, że czasami objawy jego toksyczności mylono z objawami kiły, którą był uważa się, że leczy. Jest również stosowany jako środek dezynfekujący. Niebieska masa , pigułka lub syrop, którego głównym składnikiem jest rtęć, była przepisywana przez cały XIX wiek na liczne schorzenia, w tym na zaparcia, depresję, ciąże i bóle zębów. Na początku XX wieku rtęć podawano dzieciom co roku jako środek przeczyszczający i odrobaczający, a także stosowano ją w proszkach na ząbkowanie dla niemowląt. Merbromin halogenoorganiczny zawierający rtęć (czasami sprzedawany jako Mercurochrome) jest nadal szeroko stosowany, ale został zakazany w niektórych krajach, takich jak Stany Zjednoczone

Toksyczność i bezpieczeństwo

Rtęć i większość jej związków jest wyjątkowo toksyczna i należy obchodzić się z nią ostrożnie; w przypadku wycieków zawierających rtęć (np. z niektórych termometrów lub świetlówek ) stosuje się specjalne procedury czyszczenia w celu uniknięcia narażenia i ograniczenia wycieku. Protokoły wymagają fizycznego łączenia mniejszych kropelek na twardych powierzchniach, łączenia ich w jedną większą kałużę w celu łatwiejszego usuwania za pomocą zakraplacza lub delikatnego wpychania rozlanej cieczy do jednorazowego pojemnika. Odkurzacze i miotły powodują większe rozproszenie rtęci i nie należy ich używać. Następnie drobna siarka , cynk lub inny proszek, który łatwo tworzy amalgamat (stop) z rtęcią w zwykłych temperaturach, jest posypywany obszar przed zebraniem i odpowiednią utylizacją. Czyszczenie porowatych powierzchni i odzieży nie jest skuteczne w usuwaniu wszystkich śladów rtęci, dlatego zaleca się wyrzucanie tego rodzaju przedmiotów, jeśli byłyby narażone 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 ulec rozkładowi podczas ogrzewania, powinno odbywać się przy odpowiedniej wentylacji, aby zminimalizować narażenie na opary rtęci.

Najbardziej toksyczne formy rtęci to jej związki organiczne , takie jak dimetylortęć i metylortęć . Rtęć nieorganiczna sama w sobie jest jednak szczególnie toksyczna w przypadku współnarażenia na ołów podczas rozwoju dziecka. Narażenie na rtęć nieorganiczną wiąże się z rozwojem cukrzycy typu 2 w populacji ludzkiej. Rtęć może powodować zarówno przewlekłe, jak i ostre zatrucia.

Narażenie na rtęć w diecie

W 2021 roku Kongres Stanów Zjednoczonych opublikował raport dotyczący problemu metali ciężkich w żywności dla niemowląt , w tym rtęci i ołowiu. Uczeni badali skutki narażenia na rtęć nieorganiczną w diecie w wyniku spożycia przetworzonej żywności.

Uwolnienia w środowisku

Ilość rtęci atmosferycznej zdeponowanej na lodowcu Upper Fremont w Wyoming w ciągu ostatnich 270 lat

Tempo depozycji rtęci z atmosfery w okresie przedindustrialnym może wynosić około 4 ng / (1 l osadu lodowego). Chociaż można to uznać za naturalny poziom narażenia, źródła regionalne lub globalne mają znaczący wpływ. Erupcje wulkanów mogą zwiększyć źródło atmosferyczne 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 łącznym źródłem (40% emisji rtęci w USA w 1999 r.). Obejmuje to elektrownie zasilane gazem, w których rtęć nie została usunięta. Emisje ze spalania węgla są od jednego do dwóch rzędów wielkości wyższe niż emisje ze spalania oleju, w zależności od kraju.
11% z produkcji złota. Trzy największe punktowe źródła emisji rtęci w USA to trzy największe kopalnie złota. Hydrogeochemiczne uwalnianie rtęci z odpadów kopalni złota zostało uznane za znaczące źródło rtęci atmosferycznej we wschodniej Kanadzie.
6,8% z produkcji metali nieżelaznych , zazwyczaj huty .
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 emisji rtęci spowodowanych przez człowieka w 2000 r., z wyłączeniem spalania biomasy, ważnego źródła w niektórych regionach.

Zmierzone ostatnio zanieczyszczenie atmosferyczne rtęcią powietrza miejskiego na zewnątrz wynosiło 0,01–0,02 μg/m ³ . W badaniu z 2001 r. zmierzono poziomy rtęci w 12 obiektach, które wybrano, aby reprezentowały przekrój typów budynków, lokalizacji i wieku w rejonie Nowego Jorku. Badanie to wykazało, że stężenia rtęci znacznie wzrosły w porównaniu ze stężeniami na zewnątrz, w zakresie 0,0065 – 0,523 μg/m ³ . Średnia wynosiła 0,069 μg/ ^m3 .

Sztuczne jeziora lub zbiorniki mogą być skażone rtęcią w wyniku wchłaniania rtęci przez wodę z zanurzonych drzew i gleby. Na przykład jezioro Williston w północnej Kolumbii Brytyjskiej, utworzone przez spiętrzenie rzeki Peace w 1968 r., jest nadal na tyle zanieczyszczone rtęcią, że niewskazane jest spożywanie ryb z jeziora. Gleby wiecznej zmarzliny zgromadziły rtęć w wyniku osadzania się atmosfery, a topnienie wiecznej zmarzliny w regionach kriosferycznych jest również mechanizmem uwalniania rtęci do jezior, rzek i terenów podmokłych .

Rtęć przedostaje się również do środowiska poprzez niewłaściwą utylizację (np. składowanie, spalanie) niektórych produktów. Produkty zawierające rtęć obejmują: części samochodowe, baterie , świetlówki, produkty medyczne, termometry i termostaty. Ze względów zdrowotnych (patrz poniżej) do ograniczenia stosowania substancji toksycznych ograniczają lub eliminują rtęć w takich produktach. Na przykład ilość rtęci sprzedawanej w termostatach w Stanach Zjednoczonych spadła z 14,5 ton w 2004 r. do 3,9 ton w 2007 r.

Większość termometrów używa teraz alkoholu pigmentowego zamiast rtęci. Termometry rtęciowe są nadal czasami 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 pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku. Zapisy są niekompletne i niejasne, ale komisje rządowe oszacowały, że nie uwzględniono około dwóch milionów funtów rtęci.

Poważną katastrofą przemysłową było zrzucanie odpadów związków rtęci do zatoki Minamata w Japonii w latach 1932-1968. Szacuje się, że ponad 3000 osób doznało różnych deformacji, poważnych objawów zatrucia rtęcią lub śmierci w wyniku tak zwanej choroby Minamata .

Tytoń łatwo wchłania i gromadzi w liściach metale ciężkie , takie jak rtęć , z otaczającej gleby. Są one następnie wdychane podczas palenia tytoniu . Chociaż rtęć jest składnikiem dymu tytoniowego , badania w dużej mierze nie wykazały istotnej korelacji między paleniem a pobieraniem rtęci przez ludzi w porównaniu z takimi źródłami, jak narażenie zawodowe, spożycie ryb i plomby z amalgamatu .

Zanieczyszczenie osadami

Osady w dużych miejsko-przemysłowych estuariach pełnią rolę ważnego pochłaniacza punktowych i rozproszonych zanieczyszczeń rtęcią w zlewniach. Badanie osadów przybrzeżnych z ujścia Tamizy z 2015 r. Zmierzyło całkowitą zawartość rtęci na poziomie od 0,01 do 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 okolicach Londynu w połączeniu z drobnoziarnistymi błotami i wysoką całkowitą zawartością węgla organicznego. Silne powinowactwo rtęci do osadów bogatych w węgiel zaobserwowano również w osadach słonych bagien rzeki Mersey średnio od 2 mg/kg do 5 mg/kg. Stężenia te są znacznie wyższe niż te wykazane w osadach rzek słonych bagien w New Jersey i namorzynach w południowych Chinach, które wykazują niskie stężenia rtęci, około 0,2 mg / kg.

Narażenie zawodowe

Pracownicy EPA usuwają wyciek rtęci z mieszkań w 2004 roku

Ze względu na skutki zdrowotne narażenia na rtęć, zastosowania przemysłowe i komercyjne są regulowane w wielu krajach. Światowa Organizacja Zdrowia , OSHA i NIOSH traktują rtęć jako zagrożenie zawodowe i ustaliły określone limity narażenia zawodowego. Uwalnianie do środowiska i usuwanie rtęci są regulowane w Stanach Zjednoczonych przede wszystkim przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych .

Ryba

Ryby i skorupiaki mają naturalną tendencję do gromadzenia rtęci w swoich organizmach, 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 biały i płytecznik , zawierają wyższe stężenia rtęci niż inne. Ponieważ rtęć i metylortęć są rozpuszczalne w tłuszczach, gromadzą się głównie w trzewiach , chociaż występują również w tkance mięśniowej. Obecność rtęci w mięśniach ryb można badać za pomocą nieśmiercionośnych biopsji mięśni . Rtęć obecna w rybach będących ofiarami gromadzi się w drapieżniku, który je zjada. Ponieważ ryby są mniej wydajne w wydalaniu niż gromadzeniu metylortęci, stężenie metylortęci w tkankach ryb wzrasta z czasem. Tak więc gatunki znajdujące się wysoko w łańcuchu pokarmowym gromadzą w organizmie ciężary rtęci, które mogą być dziesięciokrotnie wyższe niż gatunki, które spożywają. Proces ten nazywa się biomagnifikacją . Zatrucie rtęcią miało miejsce w ten sposób Minamata , Japonia , obecnie nazywana 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 (chorobę różową), zespół Huntera-Russella i chorobę Minamata .

Objawy zazwyczaj obejmują zaburzenia czucia (wzrok, słuch, mowa), zaburzenia czucia i brak koordynacji. Rodzaj i stopień wykazywanych objawów zależy od konkretnej toksyny, dawki oraz metody i czasu trwania narażenia. Badania kliniczno-kontrolne wykazały skutki, takie jak drżenie, upośledzenie zdolności poznawczych i zaburzenia snu u pracowników z przewlekłym narażeniem na opary rtęci, nawet w niskich stężeniach w zakresie 0,7–42 μg/m ³ . Badanie wykazało, że ostra ekspozycja (4–8 godzin) na obliczone poziomy rtęci elementarnej od 1,1 do 44 mg/m ³ skutkowała bólem w klatce piersiowej, duszność , kaszel, krwioplucie , upośledzenie czynności płuc i objawy śródmiąższowego zapalenia płuc . Wykazano, że ostra ekspozycja na opary rtęci powoduje głębokie skutki dla ośrodkowego układu nerwowego, w tym reakcje psychotyczne charakteryzujące się delirium, halucynacjami i tendencjami samobójczymi. Narażenie zawodowe spowodowało zaburzenia czynnościowe o szerokim zakresie, w tym eretyzm , drażliwość, pobudliwość, nadmierna nieśmiałość i bezsenność. Przy ciągłej ekspozycji rozwija się delikatne drżenie, które może przerodzić się w gwałtowne skurcze mięśni. Drżenie początkowo obejmuje ręce, a później rozprzestrzenia się na powieki, usta i język. Długotrwałe narażenie na niski poziom wiąże się z bardziej subtelnymi objawami eretyzmu, w tym zmęczeniem, drażliwością, utratą pamięci, wyrazistymi snami i depresją.

Leczenie

Badania nad leczeniem zatrucia rtęcią są ograniczone. Obecnie dostępne leki na ostre zatrucie rtęcią obejmują chelatory N-acetylo-D, L- penicylaminę (NAP), British Anti-Lewisite (BAL), kwas 2,3-dimerkapto-1-propanosulfonowy (DMPS) i kwas dimerkaptobursztynowy (DMSA). . W jednym małym badaniu obejmującym 11 pracowników budowlanych narażonych na działanie rtęci elementarnej, pacjenci byli leczeni DMSA i NAP. Terapia chelatowa z obydwoma lekami spowodowało mobilizację niewielkiej części całkowitej szacowanej rtęci w organizmie. DMSA był w stanie zwiększyć wydalanie rtęci w większym stopniu niż NAP.

Przepisy prawne

Międzynarodowy

140 krajów zgodziło się w Konwencji Minamata w sprawie rtęci przez Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP) na zapobieganie emisjom. Konwencja została podpisana 10 października 2013 r.

Stany Zjednoczone

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

Ustawa o czystym powietrzu Stanów Zjednoczonych uchwalona w 1990 r. umieściła rtęć na liście toksycznych substancji zanieczyszczających, które należy w jak największym stopniu kontrolować. W związku z tym branże, które uwalniają wysokie stężenia rtęci do środowiska, zgodziły się zainstalować technologie maksymalnej osiągalnej kontroli (MACT). W marcu 2005 r. EPA ogłosiła rozporządzenie, które dodało elektrownie do listy źródeł, które powinny być kontrolowane i ustanowiło krajowy limit i handel system. Stanom dano czas do listopada 2006 r. Na nałożenie surowszych kontroli, ale po zakwestionowaniu prawnym przez kilka stanów przepisy zostały uchylone przez federalny sąd apelacyjny w dniu 8 lutego 2008 r. Przepis uznano za niewystarczający do ochrony zdrowia osób mieszkających w pobliżu węgla -opalane elektrowniami, biorąc pod uwagę negatywne skutki udokumentowane w raporcie z badania EPA dla Kongresu z 1998 r. Jednak nowsze dane opublikowane w 2015 r. pokazały, że po wprowadzeniu ostrzejszych kontroli rtęć gwałtownie spadła, co wskazuje, że ustawa o czystym powietrzu odniosła zamierzony skutek.

EPA ogłosiła nowe zasady dla elektrowni węglowych w dniu 22 grudnia 2011 r. Piece cementowe spalające odpady niebezpieczne mają luźniejszy standard niż standardowe spalarnie odpadów niebezpiecznych w Stanach Zjednoczonych, w wyniku czego są nieproporcjonalnie źródłem zanieczyszczenia rtęcią .

Unia Europejska

W Unii Europejskiej dyrektywa w sprawie ograniczenia stosowania 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 wynosi 100 ppm dla sumy rtęci, ołowiu , sześciowartościowego chromu i kadmu ) i baterii (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 tylko nowych urządzeń i zawiera wyjątki dla sektora ochrony zdrowia oraz dwuletni okres karencji dla producentów barometrów.

Norwegia

Norwegia wprowadziła całkowity zakaz stosowania rtęci do produkcji oraz importu/eksportu produktów zawierających rtęć, który wszedł w życie 1 stycznia 2008 r. W 2002 r. w kilku jeziorach w Norwegii stwierdzono niski poziom zanieczyszczenia rtęcią, przekraczający 1 μg /g rtęci w ich osadach. W 2008 r. Norweski Minister Rozwoju Środowiska Erik Solheim powiedział: „Rtęć należy do najniebezpieczniejszych toksyn środowiskowych. Dostępne są zadowalające alternatywy dla rtęci w produktach, dlatego należy wprowadzić zakaz”.

Szwecja

Produkty zawierające rtęć zostały zakazane w Szwecji w 2009 roku.

Dania

W 2008 roku Dania zakazała również dentystycznego amalgamatu rtęci, z wyjątkiem wypełnień powierzchni żujących trzonowców w zębach stałych (dorosłych).

Rtęć w sztuce

Fontanna rtęci , rzeźba Alexandra Caldera z 1937 r., jest wystawiona za szkłem w Fundació Joan Miró w Barcelonie , aby kontrolować toksyczne opary rtęci .

Cloud Gate , publiczna rzeźba Anisha Kapoora z 2006 roku w Chicago, Illinois, została zainspirowana płynną rtęcią.

Zobacz też

Dalsza lektura

Johnston, Andrew Scott (15 września 2013). Merkury i powstawanie Kalifornii: górnictwo, krajobraz i rasa, 1840–1890 . TotalBoox, TBX. University Press of Colorado . ISBN 9781457183997 . OCLC 969039240 .

Linki zewnętrzne

Kontrola autorytetu
Biblioteki Narodowe	Francja (dane) Niemcy Izrael Stany Zjednoczone Japonia Republika Czeska
Inny	SZYBKO

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