Физико-химические свойства и распространение ртути

Ртуть — относительно редкий элемент в земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако ввиду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами. Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2,5% ртути. Основная форма нахождения ртути в природе — рассеянная и только 0,02% её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути 0,1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути — тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого определения не только ртутных, но и различных сульфидных месторождений, поэтому ореолы ртути обычно выявляются над всеми скрытыми сульфидными залежами и вдоль дорудных разрывных нарушений. Эта особенность, а также незначительное содержание ртути в породах, объясняются высокой упругостью паров ртути, возрастающей с увеличением температуры и определяющей высокую миграцию этого элемента в газовой фазе. В поверхностных условиях киноварь и металлическая ртуть растворимы в воде даже при отсутствии сильных окислителей, но при их наличии (Fe₂(SO₄)₃, озон, пероксид водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS*nNa₂S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроокислами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями.

В природе известно около 20 минералов ртути, но главное промышленное значение имеет киноварь HgS (86,2% Hg). В редких случаях предметом добычи является самородная ртуть, метациннабарит HgS и блёклая руда — шватцит (до 17% Hg). На единственном месторождении Гуитцуко (Мексика) главным рудным минералом является ливингстонит HgSb₄S₇. В зоне окисления ртутных месторождений образуются вторичные минералы ртути. К ним относятся, прежде всего, самородная ртуть, реже метациннабарит, отличающиеся от таких же первичных минералов большей чистотой состава. Относительно распространена каломель Hg₂Cl₂. На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения — терлингуаит Hg₂ClO, эглестонит Hg₄Cl.

Ртуть считается редким металлом.

Одно из крупнейших в мире ртутных месторождений находится в Испании (Альмаден). Известны месторождения ртути на Кавказе (Дагестан, Армения), в Таджикистане, Словении, Киргизии (Хайдаркан—Айдаркен) Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат). В России находятся 23 месторождения ртути, промышленные запасы составляют 15,6 тыс. тонн (на 2002 год), из них крупнейшие разведаны на Чукотке — Западно-Палянское и Тамватнейское. До индустриальной революции осаждение ртути из атмосферы составляло около 4 нанограммов на литр льда. Природные источники, такие как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. За оставшуюся половину ответственна деятельность человека. В ней основную долю составляют выбросы в результате сгорания угля главным образом в тепловых электростанциях — 65%, добыча золота — 11%, выплавка цветных металлов — 6,8%, производство цемента — 6,4%, утилизация мусора — 3%, производство соды — 3%, чугуна и стали — 1,4%, ртути (в основном для батареек) — 1,1%, остальное — 2%.

Природная ртуть состоит из смеси 7 стабильных изотопов: ¹⁹⁶Hg (распространённость 0,155%), ¹⁹⁸Hg (10,04%), ¹⁹⁹Hg (16,94%), ²⁰⁰Hg (23,14%), ²⁰¹Hg (13,17%), ²⁰²Hg (29,74%), ²⁰⁴Hg (6,82%). Искусственным путём получены радиоактивные изотопы ртути с массовыми числами 171—210. Ртуть получают обжигом киновари (сульфида ртути (II)) или металлотермическим методом. Внешний вид ртути: серебристо-белая жидкость.

В твердом виде — серебристо-белые тригональные кристаллы металла. Брутто-формула (система Хилла): Hg Формула в виде текста: Hg Молекулярная масса (в а.е.м.): 200,59.

Температура плавления (в °C): -38,89. Температура кипения (в °C): 356,66. Растворимость (в г/100 г или характеристика): вода: не растворима.

Плотность:

— 13,5954 (0°C, г/см³) 13,5461 (20°C, г/см³) 14,193 (-38,9°C, г/см³).

Давление паров (в мм. рт. ст.):

— 0,001 (17,6°C) 0,01 (46,9°C) 0,1 (82°C) 1 (126,5°C) 10 (184°C) 100 (260,4°C).

Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа· с):

— 1,855 (-20°C) 1,685 (0°C) 1,554 (20°C) 1,45 (40°C) 1,367 (60°C) 1,24 (100°C) 1,052 (200°C) 0,95 (300°C).

Поверхностное натяжение (в мН/м):

— 479,5 (0°C) 473,5 (25°C) 467,5 (50°C) 456 (100°C) 433 (200°C) 400 (300°C) 0,1355 (140°C).