Rtuť
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Rtuť je těžký, toxický kovový prvek. Slouží jako součást slitin (amalgámů) a jako náplň různých přístrojů (teploměry, barometry). Je jediným kovem, který je za normálních podmínek kapalný.
Obsah |
[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti
Chemická značka Hg (lat. Hydrargyrum)
Relativní atomová hmotnost: 200,59 amu
Atomové číslo: 80
Hustota: 13,58 g/cm3
Teplota tání: -38,83 °C, tj. 234,32 K
Teplota varu: 356,73 °C, tj. 629,88 K
Rtuť je kapalný kovový prvek stříbřitě bílé barvy. Je nápadně těžká a dobře vede elektrický proud. Patří mezi přechodné prvky, které mají valenční elektrony v d-sféře. Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství Hg+1 a Hg+2, přičemž vlastnosti sloučeni rtuťných se podobají sloučeninám stříbrným, zatímco rtuťnaté soli připomínají spíše sloučeniny měďnaté.
Z minerálních kyselin je rtuť dobře rozpustná v kyselině dusičné za vývoje oxidů dusíku. Na vzduchu je rtuť neomezeně stálá, velmi ochotně však reaguje s elementární sírou a halogeny.
S některými kovy tvoří kapalné i pevné slitiny – amalgámy. Zvláště snadno vzniká amalgám zlata a rtuť proto vzbuzovala již odedávna zájem alchymistů, kteří věřili, že s její pomocí vytvoří zlato i z jiných prvků pomocí tzv. transmutace.
[editovat] Výskyt a výroba
V zemské kůře je rtuť velmi vzácná. Průměrný obsah činí kolem 0,1 – 0,3 mg/kg. I v mořské vodě je její koncentrace téměř na hranici měřitelnosti - 0,03 mikrogramu v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom rtuti přibližně 120 miliard atomů vodíku.
V přírodě se rtuť vyskytuje poměrně vzácně i jako elementární prvek. Hlavním minerálem a zdrojem pro výrobu je však sulfid rtuťnatý, HgS, česky rumělka neboli cinabarit. Největší světová ložiska tohoto nerostu nacházejí ve Španělsku, Slovinsku, Itálii, USA a Rusku.
Výroba rtuti z rumělky spočívá v její pražení za přístupu vzduchu podle rovnice:
- HgS + O2 -> Hg + SO2
Další možností získání elementární rtuti ze sulfidických rud je její redukce kovovým železem nebo pražení rudy s přídavky oxidu vápenatého, kde probíhá následující reakce:
- 4 HgS + 4 CaO -> 4 Hg + 3 CaS + CaSO4
Vzniklé rtuťové páry jsou ochlazovány, dochází k jejich kondenzaci a produktem je poměrně velmi čistá kovová rtuť. Proces destilace rtuti je i spolehlivým způsobem jejího čištění a rafinace.
[editovat] Využití
Nejvýznamnější uplatnění v praxi má rtuť ve formě svých slitin s jinými kovy – amalgámy. Ochotně je vytváří s Au, Ag, Cu, Zn, Cd, Na, naopak s železným kovy jako jsou Fe, Ni a Co nevznikají vůbec.
[editovat] Dentální amalgámy
- V běžném životě se nejčastěji setkáme s amalgámy dentálními, používanými v zubním lékařství jako velmi odolná výplň zubu po odstranění zubního kazu. V současné době se používají amalgámy, které vzniknou smísením rtuti se slitinou stříbra, mědi a cínu. Poměr posledních tří prvků se liší podle jednotlivých výrobců a obchodních značek, ale obvykle je výsledný amalgám tvořen přibližně stejným váhovým množstvím rtuti jako sumy zbývajících kovových prvků.
- Dentální amalgám musí splňovat řadu přísných kritérií:
- 1. Rychlost tuhnutí musí být taková, aby lékař měl dostatek času plombu do zubu správně zasadit a mechanicky upravit, současně by však již po hodině až dvou měla být natolik tvrdá, že ji pacient může používat (kousat na ošetřený zub). Celkově amalgám tvrdne po dobu přibližně 24 hodin.
- 2. Během tvrdnutí nesmí docházet k velkým rozměrovým změnám amalgámu – při expanzi by hrozilo roztržení zubu, při zmenšení objemu by plomba vypadávala.
- 3. Amalgám musí být co nejvíce chemicky odolný vůči prostředí v lidských ústech aby nedocházelo k uvolňování rtuti a zbylých kovů do organismu.
- Přestože v současné době používá amalgám v dentální medicíně stále méně a je nahrazován různými plastickými polymery, jsou jeho mechanické vlastnosti stále nejlepší ze všech zubních výplní. Proto jej většina zubních lékařů používá především k výplním stoliček, kde nevadí jeho estetická nevzhlednost (tmavá barva), ale plně se uplatní jeho tvrdost a dlouhodobá mechanická odolnost.
[editovat] Další amalgámy
- Dalších amalgám se prakticky sporadicky využívá při amalgamaci zlata při jeho těžbě z rud o vysoké kovnatosti. Jemně rozdrcená hornina se kontaktuje s kovovou rtutí a zlato prakticky kompletně přejde do kapalného amalgámu. Po oddělení od horniny se rtuť oddestiluje a vrací zpět do procesu, získané zlato se pak dále rafinuje. Velkým problémem tohoto způsobu těžby je fakt, že kompletní oddělení rtuti od zbytkové hlušiny je prakticky nemožné a dochází tak ke kontaminaci životního prostředí vysoce toxickou rtutí.
- Sodíkový amalgám vznikající při elektrolýze chloridu sodného s použitím rtuťové katody se dále používá k výrobě hydroxidu sodného při pouhém styku s vodou. Podstatná část ekologické havárie pří záplavách v roce 2002 ve Spolaně Neratovice byla způsobená zatopením provozu elektrolýzy a následnou kontaminací labské vody rtutí.
[editovat] Fyzikální přístroje
Elementární rtuť se používá jako náplň různých jednoduchých fyzikálních přístrojů – teploměrů a tlakoměrů na měření atmosférického tlaku. Ještě v nedávné době bylo zvykem udávat atmosférický tlak v mm rtuťového sloupce, přičemž normální tlak měl hodnotu 760 mm Hg. Dobré elektrické vodivosti a tekutosti rtuti i za pokojových teplot se občas využívá ke konstrukci polohových spínačů elektrického proudu (v žargonu prasátek).
[editovat] Výbojky
Elektrický výboj v prostředí rtuťových par s nízkým tlakem spolu s různými inertnímy plyny vyvolává silné světelné vyzařování ve viditelné oblasti spektra a slouží tak při výrobě osvětlovacích těles s vyšší světelnou účinností, než klasické žárovky s wolframovým vláknem. Zářivkové trubice tak obsahují malé množství rtuti a je třeba dbát zvýšené opatrnosti při jejich likvidaci.
[editovat] Polarografie
Elektrochemická analytická technika – polarografie je založena na měření intenzity elektrického proudu mezi rtuťovou kapkovou a referátní elektrodou v závislosti na elektrickém potenciálu, vloženém na tyto elektrody. Při měření se obě elektrody ponoří do analyzovaného roztoku a zaznamenává se intenzita proudu procházejícího mezi elektrodami při plynulé změně potenciálu. Analyzované ionty obsažené v roztoku se postupně redukují podle svého redox potenciálu a intenzita dosaženého proudu (limitní difuzní proud) je mírou koncentrace měřené látky.
- Za objev a rozvoj využití polarografické metody v analytické chemii získal akademik Jaroslav Heyrovský v roce 1959 Nobelovu cenu za chemii.
- V současné době existuje v analytické elektrochemii celá řada technik, které využívají polarografického principu, nahrazují však rtuťovou kapkovou elektrodu jiným typy elektrod (rotující disková elektroda) nebo modifikují různým způsobem elektrický potenciál vložený na měrné elektrody (diferenční pulsní voltametrie).
[editovat] Sloučeniny
Prakticky se můžeme setkat s dvěma řadami sloučenin rtuti: Hg+1 a Hg+2. Oba typy jsou prakticky stejně stálé, vyznačují se však podstatně jinými chemickými a fyzikálními vlastnostmi.
[editovat] Sloučeniny Hg+1
Svým chemickým chováním připomínají stříbrné soli.
Typický je příklad nejdůležitější rtuťné sloučeniny - chloridu rtuťného, kalomele Hg2Cl2. Je to bílá krystalická látka velmi málo rozpustná ve vodě stejně jako AgCl. Je sice toxický jako všechny soli rtuti, ale vzhledem k nízké rozpustnosti se jen velmi obtížně může dostat z trávicího traktu do krevního řečiště. V dřívějších dobách byl dokonce využíván medicínsky jako projímadlo.
- Značný význam má však kalomel v analytické chemii. V elektrochemii je prakticky nejvíce používanou referenční elektrodou kalomelová elektroda, jejíž potenciál je prakticky neměnný a je dán pouze velmi nízkou ale stálou koncentrací iontů Hg+1 uvolněných z kalomele v roztoku chloridu draselného, KCl.
- Další uplatnění nalézá kalomel v gravimetrické analýze platinových kovů, kde působí jako selektivní redukční činidlo. Podle podmínek reakce (teplota roztoku, kyselost) redukuje přídavek kalomele různé skupiny drahých kovů jako platina, rhodium a iridium.
[editovat] Sloučeniny Hg+2
Svým chemickým chováním připomínají měďnaté soli.
Poměrně významný je chlorid rtuťnatý, HgCl2, (sublimát). Tato sloučenina je ve vodě velmi dobře rozpustná a současně mimořádně toxická. Spíše pro zajímavost lze uvést, že HgCl2 v roztoku prakticky vůbec nedisociuje jako běžné iontové soli, ale v roztoku nalézáme pouze solvatované molekuly HgCl2.
- Sublimát byl dříve používán jako součást jedů na hlodavce a k moření obilí, kdy byla ta část obilí, která byla určena pro setí na příští rok, napuštěna roztokem sublimátu a tak chráněna před hlodavci. Občas však docházelo k tragickým omylům, kdy se takto ošetřené obilí dostalo do mlýna a pak sloužilo ke konzumaci v pečivu.
Sulfid rtuťnatý HgS je jako rumělka nejen nejvýznamnějším přírodním zdrojem rtuti, ale i od pradávna používaným barvířským pigmentem. Kromě využití v malířství byl např. ve starověkém Egyptě přidávám i do líčidel a jiných kosmetických přípravků.
Fulminát rtuťnatý (azid rtuti) je znám jako třaskavá rtuť. Tato sloučenina slouží k výrobě velmi často používaných pyrotechnických rozbušek. Je velmi silně senzitivní vůči zvýšení teploty (např. třením, úderem), ale za normálních podmínek je zcela stabilní.
[editovat] Zdravotní rizika
Rtuť patří mezi prvky, jejichž vliv na zdravotní stav lidského organismu je jednoznačně negativní. Je, stejně jako podobně se chovající kadmium kumulativním jedem. Z organismu se vylučuje jen velmi pozvolna a obtížně, jeho většina se přitom koncentruje především v ledvinách a v menší míře i v játrech a slezině. Bylo prokázáno, že rtuť může v ledvinách setrvat až desítky let. Právě ty jsou při chronické otravě rtutí nejvíce ohroženy.
Projevy chronické otravy bývají často nespecifické - od studených končetin, vypadávání vlasů, přes zažívací poruchy, různé neurologické a psychické potíže až po závažné stavy jako např. chudokrevnost, léčbě odporující chronická candidóza, revmatické choroby či onemocnění ledvin. Při jednorázové vysoké dávce rtuti se dostavují bolesti břicha, průjmy a zvracení.
Do organismu se rtuť dostává dvěma cestami – v potravě a dýcháním. Z potravin jsou rizikovým faktorem především vnitřnosti (játra, ledviny) nebo ryby, které byly kontaminovány rtutí při svém růstu. Rizikové mohou být i zemědělské plodiny, pěstované na půdě zamořené rtuťnatými sloučeninami ať již z průmyslových zdrojů nebo nevhodně použitými přípravky k hubení zemědělských škůdců.
Zvláště nebezpečné jsou organokovové sloučeniny rtuti, které se mohou snadno dostat do živých tkání a to například i pouhým stykem s pokožkou. Tyto sloučeniny se mohou dostávat do životního prostředí např. rozkladem různých organických sloučenin s obsahem rtuti nebo i metabolickými pochody mikroorganizmů při styku s rtutí. Nejčastěji uváděným příkladem je dimethylrtuť, (CH3)-Hg-(CH3), kde je jako smrtelná dávka pro dospělého člověka uváděno již 0,1 ml této kapalné substance.
Sporná je otázka dlouhodobého působení amalgámových zubních plomb, které někteří lékaři prohlašují za zcela neškodně a jiní proti nim hystericky brojí. Praktické zkušenosti hovoří spíše pro relativní neškodnost těchto zubních výplní, protože v uplynulých desítkách let bylo aplikováno stovky milionů těchto plomb milionům a milionům pacientů a přitom se nesetkáváme s projevy masové chronické otravy rtutí u (především) starších ročníků v populaci. Diskutabilnější je v tomto případě spíše rtuť, která se uvolňuje do atmosféry při zpopelňování těchto osob v krematoriích, což je stále častější způsob pohřbu.
Toxicita jednotlivých sloučenin je závislá především na jejich rozpustnosti ve vodě. Z tohoto pohledu jsou nejvíce rizikové sloučeniny dvojmocné rtuti Hg+2, které jsou nebo spíše bývaly užívány jako jedy pro hubení hlodavců a jiných zemědělských škůdců. Naopak toxicita samotné elementární rtuti je prakticky nulová, protože jen obtížně vniká do organických tkání. Mnohem škodlivější jsou její páry, které se však do atmosféry dostávají velmi pomalu (viz bod varu rtuti). Přesto se však doporučuje přechovávat v laboratoři rtuť, kterou nelze uzavřít do utěsněné nádoby (polarografické rezervoáry), překrytou vrstvou destilované vody.
Minimální škodlivost elementární rtuti dokazuje kuriózní přiklad nepovedené sebevraždy, kdy si potenciální sebevrah vstříkl injekčně několik mililitrů rtuti do žíly. Protože pH lidské krve nedovoluje rozpouštění kovové rtuti, nestalo se naprosto nic. Rtuť nakonec skončila v srdci „sebevraha“ a on s ní žil ještě řadu dalších let.
Občas se stáváme svědky i naprostého amatérismu teoreticky vyškolených „odborníků“, kteří rozlitou rtuť odstraňují ve zbytečně těžkých protichemických oblecích, určených pro situace jako teroristické napadení nervovými jedy a podobné katastrofické scénáře [1].
[editovat] Externí odkazy
- Kauza amalgám - amalgámová výplň zubů
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| H | (přehled) | He | |||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
| Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo |
| *Lanthanoidy | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||
| **Aktinoidy | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | ||
|
|
|||||||||||||||||
| Skupiny prvků: Kovy - Nekovy - Polokovy - Blok s - Blok p - Blok d - Blok f | |||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
Kategorie: Chemické prvky | Kovy | Jedy
