Ru6r9uUUHhJkG

Ilustracja przedstawiająca informacje zawierane zwyczajowo w układzie okresowym, w tym przypadku dla rtęci. Symbol Hg, najczęściej spotykane stopnie utlenienia I oraz II, średnia liczba masowa 200,59, stan skupienia w warunkach normalnych, liczba atomowa 80, temperatura topnienia w Kelvinach 234,32 Kelvina, temperatura wrzenia w Kelvinach, 629,88 Kelvina, gęstość w temperaturze 25 stopni Celsjusza, 13,5336 gram na centymetr sześcienny oraz konfigurację elektronową, podpowłoka skrócona, to jest zawierająca rdzeń gazu szlachetnego w stanie podstawowym. [Xe] $\text{4}{\mathit{\text{f}}}^{14}\text{5}{\mathit{\text{d}}}^{10}\text{6}{\mathit{\text{s}}}^5$.

Rtęć jest ciężkim, srebrzysto‑białym ciekłym metalem i jest substancją toksyczną.

W porównaniu z innymi metalami, jest słabym przewodnikiem ciepła, ale dobrym przewodnikiem elektryczności. Ma temperaturę krzepnięcia wynoszącą -38,83°C i temperaturę wrzenia o wartości 356,73°C. Zestalona rtęć jest plastyczna i ciągliwa, więc można ciąć ją nożem. Rtęć nie reaguje z większością kwasów, takich jak choćby rozcieńczony kwas siarkowy(VI). Chociaż kwasy utleniające, np. stężony kwas siarkowy(VI) i kwas azotowy(V) lub także woda królewska roztwarzają ją. Podobnie jak srebro, rtęć reaguje z atmosferycznym siarkowodorem, ale i z płatkami siarki, węglem aktywnym oraz sproszkowanym cynkiem. Te związki wykorzystuje się do pochłaniania jej oparów czy zebrania, gdy się rozlała. Rtęć rozpuszcza wszystkie metale z wyjątkiem żelazowców i platynowców. Złoto, srebro i cyna rozpuszczają się w niej, tworząc amalgamaty już w temperaturze pokojowej, a pozostałe metale w temperaturze podwyższonej. Rtęć jest tak gęsta (gęstość 13,5336 $\frac{\mathrm{g}}{{\mathrm{cm}}^3}$), że nawet ołów pływa po jej powierzchni. Jest 13,6 razy cięższa niż woda.

RbCXqyCFymiTB

Zdjęcie przedstawiające próbkę rtęci znajdującą się na dnie zlewki.

Rtęć w związkach chemicznych tworzy kationy rtęci(II) - ${\mathrm{Hg}}^{2+}$, i rtęci(I) - ${\mathrm{Hg}}_2^{2+}$, a także związki nieorganiczne (chlorki, azotany(V), siarczany(VI)) oraz bardzo dużą grupę związków metaloorganicznych (np. metylortęć, fenylortęć, dimetylortęć). Charakteryzują się różną aktywnością chemiczną, rozpuszczalnością i lotnością.

RspDDTrByjsx1

Zdjęcie przedstawia zdolność rtęci do wypierania ciężkich przedmiotów. Zlewka wypełniona w jednej trzeciej rtęcią, na powierzchni rtęci unosi się moneta.

Rtęć otrzymuje się na skalę przemysłową poprzez ogrzewanie w obecności powietrza minerału o nazwie cynober, czyli siarczku rtęci(II):

Proces ten przebiega w dwóch etapach:

Inną metodą jest ogrzewanie $\text{HgS}$ wobec reduktora, np. żelaza:

W naturze rtęć występuje jako cynober, $\text{HgS}$. (${\text{Hg}}^{2+}$). Jest bardzo ściśle związana z siarką, ale wietrzeniewietrzeniewietrzenie skały powoli uwalnia ją do środowiska. W węglu również są śladowe ilości rtęci. Połowa tego pierwiastka to wytwór człowieka. Największym źródłem emisji rtęci do powietrza atmosferycznego są procesy spalania paliw do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła, np. spalanie węgla brunatnego czy węgla kamiennego. Jest ona naturalnym składnikiem zanieczyszczającym, obecnym w węglu w kilku formach, w którym większość jej związków występuje w połączeniu z siarką w postaci pirytu (${\text{FeS}}_2$) oraz siarczku rtęci ($\text{HgS}$). Wulkany i pożary lasów są również jej źródłem. Fabryki chloru (w których stosuje się elektrolizery rtęciowe) czy kopalnie złota też przyczyniają się do jej uwolnienia. Rtęć nieorganiczna może zostać przekształcona przez bakterie w metaloorganiczny kation, znany jako metylortęć, ${\text{CH}}_3{\text{Hg}}^{+}$, który bioakumuluje się w rybach, takich jak tuńczyk i miecznik.

Za bezpieczną dawkę rtęci przyjęto 0,05 mg w 1 mIndeks górny 3³ powietrza. Długotrwały kontakt z tym pierwiastkiem prowadzi do choroby nazywanej „chorobą szalonych kapeluszników”. Nazwa wzięła się od stosowania rtęci do produkcji filcu na kapelusze – wszyscy je noszący, byli narażeni na jej opary.

Ry9sf969DVf4S

Na ilustracji jest mężczyzna w cylindrze. Mężczyzna ma gęstą brodą. Ubrany jest elegancko. Jedną dłoń przykłada do gardła.

Długotrwały kontakt z rtęcią powodował kumulowanie się jej w organizmie, co wywoływało przewlekłe zatrucie, którego objawami były, m.in.: bezsenność, zawroty i bóle głowy, stany depresyjne, zaburzenia pamięci i koordynacji ruchów, osłabienie ostrości wzroku i słuchu, a także niestabilność emocjonalna, drżenie palców i ramion, nerwowość oraz halucynacje. Szczególną toksyczność wykazują organiczne związki rtęci – w ich przypadku nawet krótkotrwały kontakt ze skórą powoduje zatrucie organizmu. Spożycie pokarmów zatrutych rtęcią było przyczyną tragedii, takiej jak ta w Iraku w latach 1971‑72, kiedy ok. 3000 ludzi zmarło po zjedzeniu pszenicy zatrutej właśnie związkami rtęci.

R1WNFB4R7pM6H

Na zdjęciu jest pole pszenicy, w tle znajduje się zraszacz, prawdopodobnie rozprowadzający fungicydy lub pestycydy. Na pierwszym planie widać kucającego człowieka odwróconego plecami, ma na głowie turban, obok, po lewo stoi mały metalowy garnuszek.

Podobne wypadki (po spożyciu ryb) miały miejsce w Japonii, Gwatemali i Pakistanie. Takie zatrucie powoduje nieodwracalną, gwałtownie przebiegającą chorobę, kończącą się śmiercią po około 10 dniach. Rtęć metaliczna, podobnie jak amalgamatyamalgamatamalgamaty i jej nierozpuszczalne sole, nie jest groźna dla zdrowia i po połknięciu zostałaby wydalona z organizmu. Toksyczne są opary metalicznej rtęci oraz jej rozpuszczalne związki. Jeżeli rtęć metaliczna dostanie się do środowiska wodnego, mikroorganizmy metylująmetylowanie, metylacjametylują ją i w ten sposób powstaje związek metaloorganiczny – dimetylortęć. Jest on rozpuszczalny w tłuszczach, a zarazem bardzo toksyczny i trwały – to główna postać rtęci, która przedostaje się do organizmów żywych i tam się kumuluje. Rtęć w postaci dimetylortęci była przyczyną kilku przypadków masowego skażenia środowiska. Ostre zatrucie parami rtęci wywołuje zapalenie płuc i oskrzeli, co prowadzi niekiedy do śmiertelnej niewydolności oddechowej. Innymi objawami są: krwotoczne zapalenie jelit, niewydolność krążenia, zapalenie błony śluzowej jamy ustnej. Uszkodzeniu ulegają również nerki i układ nerwowy. Przypadkowo rozlana rtęć powinna być starannie zebrana, a jej resztki zneutralizowane przez zasypanie siarką, pyłem cynkowym lub specjalnym roztworem, jak np. 20% roztworem wodnego chlorku żelaza(III).

Dzięki swoim właściwościom znalazła szereg zastosowań – przede wszystkim do produkcji chemikaliów przemysłowych lub w przypadku przemysłu elektrycznego i elektronicznego. Jest już jednak powoli wycofywana z innych użyć, ze względu na przepisy dotyczące zdrowia i bezpieczeństwa. W niektórych zastosowaniach rtęć zastępowana jest mniej toksycznym, ale znacznie droższym stopem galinstanugalinstangalinstanu.

RpYe9muB5XyZ9

Na zdjęciu jest drewniany termometr z galinstanem - znalazł zastosowanie w produkcji termometrów. W tle rozmyta roślinność.

Rtęć stosowana była jako wypełnienie termometrów, barometrów i manometrów. Służyła również jako składnik plomb amalgamatowych (w Polsce istnieje zakaz korzystania z nich przypadku dzieci, kobiet w ciąży oraz matek karmiących). Obecnie bierze udział w wydobywaniu złota i srebra dzięki swojej łatwości tworzenia amalgamatów z tymi metalami, ale także w produkcji materiałów wybuchowych czy środków dezynfekcyjnych. Opary rtęci wykorzystuje się jako źródło promieniowania ultrafioletowego – m.in. w solariach. Jest przydatna do wyrobu elektrod czy jako środek ochrony roślin.

Właściwości rtęci pozwalają na jej zastosowanie w miernikach poziomu wody oraz ciśnienia i wysokich temperatur.

RIAUWmfVgluXb

Schemat przedstawiający działanie termometru rtęciowego. W naczyniu znajduje się rtęć. Na poziomie dna naczynia, zaznaczony poziom morza. W pierwszym naczyniu zanurzona jest U rurka, czyli kapilarna probówka odwrócona do góry nogami. Na rtęć w pierwszym naczyniu działa ciśnienie atmosferyczne, które reguluje poziom słupa rtęci w drugim naczyniu kapilarnym. Wysokość słupa rtęci w standardowym ciśnieniu atmosferycznym 1013 hektopaskali, 760 mm słupa rtęci.

Zaletami rtęci stosowanej w termometrach jest niska temperatura krzepnięcia i wysoka temperatura wrzenia, dlatego termometr działa w szerokich zakresach temperatur. Ponadto zależność rozszerzalnościrozszerzalność cieplna, rozszerzalność termiczna)rozszerzalności (zmiana objętości rtęci) w reakcji od zmian temperatury jest liniowa. Rtęć nie wywiera siły kapilarnejsiły kapilarnesiły kapilarnej na rurkę w termometrze, nie zwilża jej powierzchni, a tym samym nie tworzy się menisk dolny jak w przypadku wody.

R194jVCes5com

Zdjęcia przedstawiające porównanie zjawiska kapilarnego dla rtęci i wody względem powierzchni polarnej, takiej jak szkło. Dla szklanej kapilary umieszczonej w ciekłej rtęci menisk jest wypukły, a poziom cieczy wewnątrz rurki jest niższy niż poziom cieczy na zewnątrz rurki. W przypadku wody obserwuje się menisk wklęsły, gdyż woda silnie przylega do polarnej powierzchni szkła.

Niestety rtęci nie można użyć w termografachtermograftermografach, ze względu na jej wolną reakcję na temperaturę. Z kolei termometry rtęciowe w praktyce nie działają w temperaturze poniżej -390°C, a opary tego pierwiastka są przecież trujące (obecnie termometry rtęciowe są usuwane z użycia i już się ich nie produkuje).

Właściwości katalityczne rtęci wykorzystywane są w procesie wytwarzania polimerów, chloru i sody kaustycznej oraz podczas wydobywania złota z rudy, ponieważ złoto rozpuszcza się w rtęci, tworząc amalgamat.

RWIxurZVqWPSt

Zdjęcie przedstawiające trzy białe świetlówki. Mają spiralną szklaną część.

Rtęć jest używana w stanie gazowym w lampach fluorescencyjnych. Przykładem może być tu świetlówka kompaktowa (CFL), która zużywa mniej mocy do generowania większej ilości światła i wytrzymuje dłużej niż tradycyjne żarówki. Ma jednak pewną wadę – w przypadku rozbicia szkła, może dojść do uwolnienia rtęci. Z tego pierwiastka korzysta się także w lampach rtęciowych (HQL) jako źródło światła imitującego promieniowanie słoneczne czy też emitującego UV. Często stosuje się je do oświetlania ulic i fabryk.

Znalazła swoje miejsce w medycynie, chociaż dziś w znacznie mniejszym stopniu niż kiedyś. Rtęć jest składnikiem amalgamatów dentystycznych. Tiomersal (znany jako Thimerosal w Stanach Zjednoczonych) jest związkiem organicznym, stosowanym jako środek konserwujący w szczepionkach, ale już się odchodzi od tej techniki.

Co więcej, znanych jest kilkanaście radioaktywnych izotopów rtęci. Izotopy rtęć‑197 i rtęć‑203 są wykorzystywane w badaniu mózgu i nerek za pomocą scyntygrafii.

Rdx3frvVBRlg8

Fotografia przedstawiająca fragment strzykawki z żółtym tłokiem z igłą, z której wydostaje się kropla przeźroczystej cieczy. W tle widoczne jest opakowanie ze strzykawkami.

Metylortęć (${\text{CH}}_3\text{Hg}$) używana jest w fungicydachfungicydy, środki grzybobójczefungicydach i pestycydach, stąd małe ilości tego pierwiastka znajdują się w warzywach, owocach i ziarnach. Główną drogą ich wchłaniania z żywności jest przewód pokarmowy. Z kolei chlorek rtęci(II) (${\text{HgCl}}_2$) to znany środek dezynfekujący, insektycyd.

R1CBW1GDRgO3G

Na zdjęciu widoczny traktor, jadący drogą, po obu jej stronach znajdują się pola uprawne, które są opryskiwane.

Jest surowcem stosowanym do produkcji środków wybuchowych ze względu na swoje dobre właściwości fizykochemiczne. Dobrym przykładem będzie piorunian rtęci(II) (rtęć piorunująca) ${\text{Hg(CNO)}}_2$, który był pierwszym środkiem wykorzystywanym do produkcji spłonek, czyli małego ładunku wybuchowego, inicjującego eksplozję właściwego materiału.

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987.

Friend J. N., Człowiek i pierwiastki chemiczne, Warszawa 1959.

Kabata‑Pendias A., Trace elements in soils and plants, New York 2011.

Kabata‑Pendias A., Mukherjee A. B., Trace elements from soil to human, Berlin 2007.

Pirrone N., Mason R., Mercury Fate and Transport in the Global Atmosphere, New York 2009.