Физико-химические свойтсва ртути часть 1


В периодической системе элементов Д. И. Менделеева ртуть расположена во второй группе, имеет порядковый номер 80 в атомный вес 200,59. Было установлено, что природная ртуть состоит из 7 стабильных изотопов с массовыми числами 196, 198, 199, 200, 201, 202, 204.

Кроме того, известно более 20 радиоактивных изотопов, полученных искусственным путем и обладающих периодом полураспада от 10-11, сек до 48 суток. При 20° С плотность ртути равна 13,54622 г/см3.

Она остается жидкой при низких температурах, и долгое время температура замерзания ртути была неизвестна. Впервые ртуть была заморожена в декабре 1759 г. И. А. Брауном.

М. В. Ломоносов, повторивший опыты И. А. Брауна, показал, что твердая ртуть по своим механическим свойствам во многом напоминает свинец; ее можно легко ковать и придавать ей различную форму, протягивать через фильеры, резать ножом и пр.

Кристаллы ртути имеют ромбоэдрическую структуру наименьшее расстояние между атомами, равное постоянной решетки простейшего ромбоэдра, составляет 2,999 А.


Ртуть плавится при —38,87° С; температура ее кипения равна 357,25° С. Пары ртути обладают небольшим давлением при комнатной температуре, однако с повышением температуры давление паров ртути и скорость ее испарения сильно возрастают.

По данным многочисленных исследований, ртутный пар при низких температурах состоит в основном из атомов; одна молекула двухатомной ртути приходится примерно на 11 500 атомов ртути С повышением температуры степень ассоциации увеличи¬вается, а при критической температуре ртутный нар почти целиком состоит из двухатомных молекул.

Сведения о структуре жидкой ртути менее определенны. По одним данным [24] молекул в жидкой ртути не существует, а по другим данным [26] — при температуре плавления ртуть обладает значительной степенью ассоциации.

Теоретически 26 возможна димеризация атомов жидкой ртути при 0° С. На ассоциацию атомов жидкой ртути указывают также закономер-ности температурного изменения поверхностного натяжения ртути.

Исходя из этих закономерностей, Мейер нашел [27], что при 20° С ассоциированные атомы в жидкой ртути составляют 13,3%. Однако с повышением температуры степень ассоциации снижается, и при температуре 300° С содержание ассоциированных атомов не превы-шает 0,5%.

Большое различие величин магнитной восприимчивости для жидкой и газообразной ртути позволила авторам работы 28 предположить, что пары ртути состоят из атомов, тогда как в жидком состоянии атомы ртути ассоциированы в многоатомные молекулы.

Ртуть обладает низкой удельной теплоемкостью, равной прн 20° С 0,0334 кал/(г-град). В сочетании с высокой температурой кипения это позволяет использовать ртуть в энергетических установках в качестве рабочего тела.

Ртуть обладает довольно высоким поверхностным натяжением, среднюю величину которого при 20° С можно принять равной 470 дин/см. Примеси поверхностно-активных металлов и органические соединения понижают поверхностное натяжение ртути z% причем в некоторых случаях это понижение достигает значительных величин.

Например, по данным П. П. Пугачевича и О. А. Тимофеевичевой 28, добавка цезия к ртути в количестве 0,0002 ат% пони¬жает поверхностное натяжение ртути на 87 дин/см.

Однако заметное понижение поверхностного натяжения ртути, как указывают авторы топ же работы, происходит даже в том случае, если на 10 000 т ртути приходится 6 г цезин.

Как правило, небольшие добавки поверхностно-активных метал¬лов, наряду с тем, что они понижают поверхностное натяжение, значительно улучшают смачиваемость ртутью металлической арма¬туры, включая стальную, что существенно при создании ртутно-паровых энергетических установок, получении химических веществ электролизом и т. д. На границе раздела ртути с другими жидко¬стями, особенно органическими, поверхностное натяжение также заметно снижается на 25—30%.

Содержание