Cena rtuti, výskyt, těžba a použití

Rtuť (starořecky ὑδράργυρος Hydrargyros, tekuté stříbro, odvozené z latinského hydrargyrum (Hg), tak pojmenované Dioskuridem; latinsky argentum vivum a mercurius; anglicky rtuť a rtuťové stříbro) je chemický prvek se symbolem Hg a atomovým číslem 80. má uzavřenou d-skořápku, často se počítá mezi přechodné kovy. V periodické tabulce je ve 2. podskupině nebo 12. skupině IUPAC, které se také říká skupina zinku. Je to jediný kov a kromě bromu jediný prvek, který je za standardních podmínek kapalný. Rtuť díky svému vysokému povrchovému napětí nesmáčí svou inertní bázi, ale vytváří čočkovité kapky díky své silné soudržnosti. Jako každý jiný kov je elektricky vodivý.

etymologie

Merkur původně znamená „energické stříbro“, tedy rychlé – viz anglické quick – neboli pohyblivé či živé stříbro (z ahd. Quëcsilabar, quëchsilper, mhd. Quëcsilber, këcsilber do germánského kwikw, [rychlý] živý ') jako překlad synonymního latinského argentum vivum, "živé stříbro", např B. Plinius

Alkoholy síry jsou známé jako merkaptany ("lapače rtuti"), protože mohou reagovat se rtutí za vzniku sulfidů rtuti.

Historie

Merkur je znám přinejmenším od starověku. Je zmíněn již v dílech Aristotela, Theofrasta z Eresu, Plinia Staršího a dalších starověkých spisovatelů. Od starověku až do 20. století byl používán jako léčivý přípravek (kvůli jeho toxicitě, o níž jako první informoval lékař a empirik Herakleides z Taranta, ale s odpovídajícími negativními důsledky).

V dávných dobách se rtuť získávala potíráním rumělky octem nebo zahříváním rumělky pomocí sublimačního procesu. Vitruvius již znal slitinu rtuti se zlatem. Toho se využívalo k požárnímu zlacení předmětů, čímž se rtuť odpařovala. V 5. století našeho letopočtu byl sublimát (chlorid rtuťnatý) znám jako sloučenina rtuti. Paracelsus byl prvním lékařem, který vyrobil sraženiny a zásadité rtuťové soli a používal je jako léky. Od 16. století se rtuť stala ekonomicky důležitou, protože bylo potřeba získávat stříbro ze stříbrných rud tvorbou amalgámu.

Na konci 19. století byla rtuť považována za vhodný lék na gynekologické potíže, proto se někdy podávala v toxickém množství.

Od konce 15. do začátku 20. století se k léčbě syfilis hojně používaly rtuťové přípravky jako šedá rtuťová mast nebo asurol (nejnověji také v kombinaci se sloučeninami arsenu jako je arsfenamin; viz též organická biometalická chemie). Při léčbě rtutí se rtuť obvykle nanášela na kůži, vstřikovala nebo občas i vdechovala, což v mnoha případech vedlo k příznakům otravy. Syfilis byla považována za lidovou nemoc a narážky na příznaky syfilis a s ní spojenou otravu rtutí najdeme v mnoha tehdejších literárních dílech.

Ve stejném období se kovová rtuť používala k léčbě obstrukcí ve střevě. Pacient perorálně požil několik kilogramů kovové rtuti, aby překonal překážku ve střevě. Pokud by přežil léčbu, kov by přirozeně opustil jeho tělo bez dalších příznaků intoxikace.

Chlorid rtuťný se v minulosti používal zevně, například proti skvrnám na rohovce nebo genitálním bradavicím, a často i vnitřně a až do 1990. let jako spermicid ve formě vaginálních čípků pro antikoncepci. V minulosti měly téměř všechny přípravky Merfen, včetně pastilek, jako účinnou látku organickou sloučeninu rtuti, fenylrtuťnatý boritan, který byl objeven jako účinný kolem roku 1951, zatímco dnes jsou všechny bez rtuti. Merbromin měl také antiseptický účinek v Mercurochrome, který byl schválen pouze do roku 2003.

Nizozemský fyzik Heike Kamerlingh Onnes objevil fenomén supravodivosti ve rtuti poprvé v roce 1911. Elektrický odpor zcela mizí pod 4,183 Kelvina (−268,967 °C). Blízkost k bodu varu helia přispěla k objevu, ale je čistě náhodná.

Ve starověkém Řecku symbolizovala rtuť jak boha Herma, tak planetu, která k ní patřila. To bylo později přijato Římany a alchymisty pro zrovnoprávněného boha Merkuria. Proto v latině mercurius a v angličtině mercury, jak název pro rtuť, tak pro planetu a boha. V angličtině se však jako alternativní výraz pro kov používá také quicksilver.

Rtuť se používala v alchymii k rafinaci kovů. Například přidání rtuti by mělo změnit měď na stříbro. Cílem bylo také ztuhnout rtuť, např. fixatio mercurii (popsaná v 15. století Hansem Klugem) fyzikálně-chemickou úpravou směsi rtuti s vitriolem, do které byly přidány další přísady jako vinný kámen, ledek a skleněný prášek. přidal.

výskyt

Rtuť se přirozeně vyskytuje ve své čisté formě a je jedinou kapalnou látkou, kterou IMA tradičně uznává jako minerál. Rtuť je také doprovodným minerálem v černém uhlí.

Ložiska rtuti jsou mimo jiné v Srbsku, Itálii, Číně, Alžírsku, Rusku a Španělsku. Nejčastěji se vyskytuje jako minerál ve formě rumělky (HgS) v oblastech s bývalou sopečnou činností. Rtuť je také méně častá než normálně. Největší naleziště rumělky na zemi se nachází u španělského města Almadén. Výroba skončila v roce 2003 a důl Almadén byl přeměněn na důl pro návštěvníky. Mnohem vzácnějšími rtuťovými minerály jsou montroydit (HgO), paraschachnerit, schachnerit, eugenit, luanheit a moschellandsbergit (vše AgHg). Dalším minerálem je Belendorffit (CuHg).

Velké množství rtuti je také vázáno ve zmrzlé biomase permafrostových půd severní polokoule. Je v nich uloženo asi dvakrát více rtuti než ve všech ostatních půdách, atmosféře a oceánech dohromady. Při intenzivnějším tání permafrostu, jak se očekává od globálního oteplování způsobeného člověkem, by nastoupily biologické degradační procesy, kterými by se rtuť mohla uvolňovat do životního prostředí, kde by mohla poškodit arktické ekosystémy, vodní život v oceánech a další. lidské zdraví, mimo jiné.

Rtuť se tradičně obchoduje v kovových sudech (anglicky „flask“) o hmotnosti 76 liber (34,473 kg) a na komoditní burze je kotována v jednotce „FL“ = baňka.

Vzhledem k dlouhé životnosti elementární rtuti v atmosféře, která trvá několik měsíců až rok, vedou emise do ovzduší ke střední koncentraci v ovzduší 1,2 až 1,8 ng/m3 na severní polokouli a kolem 1,0, která je relativně konstantní v celé zemské atmosféře. 3 ng / mXNUMX na jižní polokouli.

Extrakce a prezentace

Čistá rtuť se získává tím, že se rtuťová rumělka (HgS) nechá reagovat s kyslíkem (proces pražení). Produkty reakce jsou elementární rtuť a oxid siřičitý:

Za posledních pět století bylo z rumělky a dalších rud celosvětově vytěženo kolem jednoho milionu tun kovové rtuti. Přibližně polovina z toho se vyskytla před rokem 1925 (od roku 2000).

Eigenschaften

Rtuť je stříbrno-bílý, tekutý těžký kov. Někdy se stále počítá mezi drahé kovy, ale je mnohem reaktivnější než klasické drahé kovy (například platina, zlato), které jsou ve stejném období. S mnoha kovy tvoří slitiny, tzv. amalgámy. Rtuť je ve srovnání s jinými kovy špatným vodičem elektřiny. Kromě vzácných plynů je to jediný prvek, který je při pokojové teplotě v plynné fázi monatomický.

S hustotou 13,5 g/cm3 je rtuť přibližně 13,5krát vyšší než hustota vody, takže její nosnost je podle Archimédova principu také 13,5krát vyšší; tedy kostka železa (hustota 7,9 g / cm3) také plave ve rtuti. Nedávno provedené simulace Monte Carlo ukazují, že hustota rtuti podléhá také relativistickým vlivům. Nerelativistické výpočty by naznačovaly hustotu 16,1 g/cm3.
vodivost

Kovová vazba ve rtuti je tvořena delokalizovanými elektrony. Tyto elektrony zaujímají určité, diskrétní energetické hladiny v pásech, které jsou vytvořeny rozšířením atomových stavů prostřednictvím interakce. V tekutých kovech, jako je rtuť, není žádná periodická struktura. Proto kvazipuls není dobré kvantové číslo a konfigurace elektronického pásma nemůže být reprezentována v Brillouinově zóně, jak je obvyklé u pevných kovů. Díky Pauliho principu elektrony postupně zaplňují energetické stavy, pouze vodivostní pás zůstává neúplně obsazený. Elektrony v tomto pásmu jsou delokalizovány a tvoří elektronový plyn. Těmito elektrony lze také klasicky vysvětlit elektrickou vodivost.

fyzický stav

Odpověď na otázku, proč je rtuť při pokojové teplotě kapalná, lze nalézt v úvaze o vazbě mezi atomy rtuti. Za prvé, rtuť má velmi zvláštní elektronovou konfiguraci. Jako prvek 12. skupiny PSE atomy rtuti zcela zaplnily orbitaly atomů s a d, což znamená velmi stabilní a energeticky příznivou konstelaci. Vodivý pás je tím prázdný. V případě lehčích homologů zinku a kadmia, které jsou ve stejné skupině PSE jako rtuť, ale jsou pevné při pokojové teplotě, je energetický rozdíl mezi valenčním pásem a pásmem vodivosti tak malý, že elektrony mohou snadno přeskakovat valenčního pásu k vodivému pásu, dochází k vytvoření kovové vazby.

Zvláštnost rtuti spočívá v orbitalu 14f, který je zcela vyplněn 4 elektrony. Díky kontrakci lanthanoidů a relativistickému efektu dochází k nárůstu hmoty a méně účinnému stínění jaderné nálože. Teprve nedávno bylo možné pomocí simulace Monte Carlo prokázat, že anomálie bodu tání rtuti je ve skutečnosti způsobena relativistickými efekty. Bez relativistických efektů by se očekával bod tání, který by byl o 105 K vyšší, než bylo pozorováno experimentálně.

Obsazené orbitaly jsou tak přitahovány blíže k jádru, stejně jako valenční pás rtuti. Avšak neobsazené orbitaly, jako je vodivostní pás, nejsou posunuty směrem k jádru, což vede k obzvláště velkému energetickému rozdílu mezi valenčním a vodivostním pásmem, který je výrazně nižší pro zinek a kadmium. Téměř žádné elektrony mohou opustit valenční pásmo a dosáhnout vodivostního pásma, což činí kovovou vazbu neobvykle slabou. To také vysvětluje těkavost a atypickou špatnou vodivost rtuti pro kovy.

izotop

U rtuti je známo celkem 34 izotopů a 9 jaderných izomerů s hmotnostními čísly od 175 do 208. Sedm z těchto izotopů je stabilních (s hmotnostními čísly 196, 198, 199, 200, 201, 202 a 204). Z radioaktivních izotopů má pouze 194Hg relativně dlouhý poločas rozpadu 444 let (520 let podle novějších údajů). Ostatní izotopy a izomery jádra mají poločasy pouze mezi 1,1 milisekundami a 46,612 dny.

Verwendung

Ve srovnání s jinými kapalinami je tepelná roztažnost rtuti jen o řád nižší, ale vykazuje pouze asi 0% chyby linearity v rozsahu mezi 180 °C a 2 °C:

Kromě toho rtuť nesmáčí sklo a je snadno zjistitelná vizuálně. Je proto vhodný pro použití v kapalinových teploměrech a kontaktních teploměrech. Jako venkovní teploměr ve velmi chladných oblastech jej však lze vzhledem k bodu tání (−38,83 °C) použít jen omezeně.

Pro jeho vysokou toxicitu je jeho použití v dnešní době omezeno na vědeckou oblast; V závislosti na teplotním rozsahu lze rtuť částečně nahradit barevnými náplněmi z alkoholu, ropy, propylenkarbonátu, pentanu, toluenu, kreosotu, isosamylbenzoátu, hydrogenovaného minerálního oleje nebo Galinstanu a také elektronickými teploměry.

První použitelný rtuťový teploměr vyvinul Daniel Gabriel Fahrenheit kolem roku 1720. Teploměr obsahuje průměrně 150 mg rtuti. V klinickém teploměru může být množství až 1 g. To odpovídá zhruba korálku o průměru 5,2 mm.

Od 3. dubna 2009 je v EU zakázáno uvádět na trh nové klinické teploměry, barometry a tlakoměry obsahující rtuť; To neplatí pro měřicí přístroje pro vědecké nebo lékařské použití, stejně jako pro staré a použité přístroje.

Manometr / barometr

Klasická konstrukce manometru (“diferenční tlakoměr”) je U-trubice, jejíž konce jsou spojeny se dvěma tlakovými atmosférami pomocí vedení. Dodnes je rtuť široce používána jako kapalina pro měření tlaku. Výhody rtuti jsou: vysoká hustota, nesmáčivost skla a zanedbatelný tlak par. Rtuť je bezbarvá, ale neprůhledná.

Nejjednodušší a nejstarší provedení barometru je stabilní, jednostranně uzavřená skleněná trubice o vnitřním průměru cca 4–6 mm, která je až po okraj naplněna rtutí uzavřeným koncem dolů, poté uzavřena palcem, vzpřímený dnem vzhůru as palcem pod hladinou rtuti v širokém, zpola plném pohárku je ponořen dříve, než palec odhalí otvor pod ním.

Rtuťový sloupec v potrubí klesá pouze do té doby, dokud není síla tlaku vzduchu vně potrubí a hmotnost rtuti v potrubí v rovnováze. Při normálním tlaku (1 atmosféra) je to 760 mm "rtuťový sloupec". Stará specifikace v Torrově jednotce měření tlaku vzduchu odpovídá výšce rtuťového sloupce v milimetrech, 1 mm rtuťového sloupce odpovídá 133,21 Pascalu.

Přepnout

Díky své elektrické vodivosti a velmi vysokému povrchovému napětí (0,476 N/m při 20 °C) je rtuť ideální pro použití jako kontaktní materiál v dříve používaných rtuťových spínačích. Kvůli problému s likvidací elektronického odpadu je používání rtuti ve spínačích ve většině oblastí použití v EU (směrnice RoHS) od roku 2005 zakázáno. Ve speciálních aplikacích se dodnes používají kontakty smáčené rtutí, aby se dosáhlo zvláště nízkých přechodových odporů nebo aby se zabránilo odskakování kontaktů (např. Hg relé).

Rtuťové spínače náklonu fungují díky gravitaci podobně jako vodováha na vodováze; Pohyblivá kapka rtuti v zakřivené nebo rovné skleněné trubici otevírá a uzavírá elektrický kontakt mezi dvěma kovovými kolíky zatavenými do skla v závislosti na sklonu. Takové spínače sklonu se někdy nacházejí ve starých schodišťových světelných spínačích, v termostatech kotlů, v tlakových spínačích domácích vodních čerpadel a jako ochrana proti dunění v pračkách. U dříve používaných turbostřídačů byl rtuťový paprsek použit jako krouživý „spínací prst“.

Rtuťové výbojky

Viditelná část spektra rtuti. Fialová linka je okem sotva viditelná. Zvláště silné čáry jsou v (vlevo) následném neviditelném UV záření.

Hg plynová výbojka

Rtuť se používá ve výbojkách (rtuťové výbojky) plynových výbojek (zářivky, „úsporné výbojky“, trubice se studenou katodou, vysokotlaké a ultravysokotlaké rtuťové výbojky, sluneční výbojky, křemenné výbojky, tzv. světelné lampy").

amalgám

Rtuť spontánně tvoří slitiny s mnoha dalšími kovy, které se nazývají amalgámy. Amalgámy jsou z. B. používá se jako zubní výplň. Směs rtuti a prášku kovů, jako je stříbro, lze na určitou dobu vtlačit do vyvrtaného otvoru v zubu a brzy ztvrdne a vytvoří amalgám. Zatímco zubní materiál se v průběhu let v důsledku bakteriálně-chemického napadení smršťuje, amalgám má tendenci plasticky expandovat v důsledku vysokého žvýkacího tlaku jako kov a má vedlejší účinek inhibice růstu bakterií. Pokud se při žvýkání pevně přitlačí kousek hliníkové fólie na amalgámovou výplň – možná náhodně, jak je typické pro balení čokolády – vytvoří se galvanický prvek a podle toho protéká elektrický stejnosměrný proud, který je vnímán jako nepříjemný kovový podnět v zubu. nerv.

V březnu 2017 prošlo v Evropském parlamentu nařízení, které výrazně omezuje používání amalgámu. Od července 2018 již nebudou smět dostávat zubní výplně z amalgámu mladí lidé do 15 let a také těhotné a kojící ženy. V zásadě se od té doby musí používat také předem namíchané směsi, aby byl obsah rtuti optimální. Odlučovače amalgámu jsou pak vyžadovány i v ordinační řadě odpadních vod. Studie by měla do roku 2020 objasnit, zda by měl být amalgám do roku 2030 zcela zakázán ve stomatologii. Omezení byla rovněž uvalena na průmyslové využití rtuti.

Vzhledem k tomu, že rtuť ničí ochrannou vrstvu oxidu hliníku tvorbou hliníkového amalgámu, není nošení zařízení obsahujících rtuť (např. klinické teploměry) v letadlech zakázáno, ale omezeno podle předpisů IATA pro nebezpečné zboží (1 kus / cestující a povinné v ochranném obalu). kryt - DGR 2.3 ). Rtuť je zařazena do třídy nebezpečných věcí 8 - korozivní materiály. V souvislosti s téměř všemi kovy, včetně zinku, hořčíku a hliníku, které se používají při stavbě letadel, dochází ke korozi.

Dezinfekční a nakládací prostředky

V dezinfekčním prostředku na rány mercurochrom byla aktivní složkou organická rtuťová sůl. Dnes dostupný roztok jodu merkuchromu je roztok jodu povidonu. Merfen, další dezinfekční prostředek, dříve obsahoval fenylboritan rtuťnatý. HgCl2 (sublimát) se dříve používal jako dezinfekční prostředek v nemocnicích. Thimerosal je organická sloučenina rtuti, která se používá ve velmi nízkých koncentracích jako baktericid pro konzervaci vakcín.

Konvenční zemědělství používá sloučeniny rtuti jako mořidlo pro semena. To je v Německu zakázáno od roku 1984. V Iráku došlo v letech 1971–1972 k masovým otravám v důsledku konzumace semen.

Chlorid rtuťnatý (II) se dříve používal jako dezinfekční a mořicí prostředek, stejně jako pro konzervaci dřeva a konzervaci mrtvol.

elektrolýza

Z hlediska množství hrála rtuť hlavní roli při výrobě louhu a chlóru chlor-alkalickou elektrolýzou amalgámovým procesem. Během elektrolýzy je redukovaný kovový sodík převeden jako amalgám, slitina sodíku a rtuti, do samostatného článku, rozkladače, aby se zabránilo tvorbě výbušného plynného chlóru a nežádoucího monooxochlorátu sodného (chlornanu sodného) v elektrolytický článek. V současné době je velká část německých a evropských zařízení pracujících s amalgámovým procesem převáděna na alternativní, bezrtuťové procesy (membránové procesy) za účelem snížení emisí rtuti.

Zlaté mytí

Jeden proces těžby zlata používá rtuť k uvolnění jemného zlatého prachu, čímž vzniká zlatý amalgám (viz amalgamace). Vzhledem k tomu, že se rtuť při nízkých teplotách stává kapalnou, tvoří slitiny, které se obzvláště snadno taví. Při praní a následném žíhání pro získání ryzího zlata se rtuť uvolňuje do životního prostředí. To je hlavní důvod vysoké úrovně znečištění životního prostředí způsobeného tímto typem těžby zlata (viz také environmentální emise níže). Měly by být podporovány alternativy k amalgámovému procesu. Zlato pro německé říční zlaté dukáty ražené mezi 17. a 19. stoletím se také těžilo nebo čistilo amalgamací za účelem jeho roztavení.

umění

Říká se, že v hrobce prvního čínského císaře Qin Shihuangdiho byly řeky rtuti. Půda v oblasti byla vědecky prozkoumána a byl zjištěn nepřirozeně vysoký obsah rtuti. Ale to samo o sobě není důkazem správnosti legendy.

Mexičtí archeologové našli tekutou rtuť pod pyramidou mayského chrámu Quetzalcoatl. Vědci se domnívají, že jde o rituální znázornění mayské podsvětní řeky - srovnatelné se starořeckým Styxem.

Americký umělec Alexander Calder postavil v roce 1937 rtuťovou fontánu na památku obětí těžby rtuti. Kolem roku 1000 byly v palácích chalífů z Córdoby (Medina az-Zahra), Káhiry a Bagdádu tůně naplněné rtutí, které sloužily k hraní si s účinky světla, a také rtuťová jezírka zasazená do velkých porfyrových skořápek. (pro Káhiru je 50 loket ve čtverci, tj. cca 26 m × 26 m).

Ohnivé zlacení se v řemeslné výrobě používalo dlouhou dobu. Stejně jako při těžbě zlata se i zde využívalo snadné tvorby amalgámu a tepelné separace zlata a rtuti. Touto metodou lze zlacet i měděné plechy, což se používalo například na kupole katedrály svatého Izáka v Petrohradě v 19. století.

Jiné použití

• Kov se používá v knoflíkových článcích a bateriích. Mezitím je však na Tchaj-wanu pouze jeden výrobce; dovoz do EU již není povolen.
• Usměrňovač par rtuti během provozu vyzařuje světlo
• V minulosti se také používal v některých elektronkách, jako jsou rtuťové usměrňovače par, ignitrony, excitrony a tyratrony.
• V astronomii se rtuť používá ke stavbě relativně levných dalekohledů s velkým zrcadlovým povrchem (viz kapalné zrcadlo): Merkur se plní do talířového tvaru, vzduchem neseného zrcadlového nosiče, který se pak otáčí. V důsledku rotace je rtuť rozmístěna po celé ploše nosiče zrcadla v tenké vrstvě a tvoří téměř dokonalé parabolické zrcadlo. Nevýhodou těchto dalekohledů je, že se mohou dívat pouze svisle nahoru (zenit), protože teprve tehdy vzniká v důsledku gravitace vhodný paraboloid rotace. Bez rotace zrcadla byla rtuťová zrcadla používána v metrologii jako etalon rovinnosti.
• Vlastnost rtuti chovat se jako nesmáčivá kapalina (výjimky: látky tvořící amalgám jako měď, stříbro, zlato, hliník) je základem rtuťové porozimetrie. Zde se rtuť lisuje pod tlakem (0 až 4000 bar) do pórů různých velikostí. Prostřednictvím použitého tlaku a množství potřebné rtuti lze učinit prohlášení o povaze, tvaru, distribuci a velikosti pórů a dutin. Tato metoda se využívá mimo jiné v mineralogii, farmacii a keramických vědách.
• V minulosti rtuťové soli používali kloboučníci, zejména k výrobě ricinových klobouků z bobří kožešiny, které byly v 18. století velmi módní. Anglický výraz "mad as a hatter" ("crazy like a hatter") (viz také syndrom hat maker Syndrom) se pravděpodobně vrací k aplikaci. Popularizovala ho také postava šíleného kloboučníka ve filmu Lewise Carrolla Alenka v říši divů.
• V minulosti se rtuť používala spolu s vodou jako pracovní médium v ​​parních elektrárnách. Pára kovu dosáhla teploty 500 °C při tlaku 10 bar. Navzdory svým termodynamickým výhodám tento proces nezískal přijetí kvůli toxicitě kovu.
• První jaderné reaktory rychlého množivého typu byly chlazeny rtutí (např. reaktor Clementine v Los Alamos / USA 1946–1952 a podobné reaktory v Sovětském svazu). Kvůli velkým problémům s korozí a obtížné manipulaci s jedovatou rtutí však společnost brzy přešla na tekutý sodík. Zatímco reaktor Clementine byl demontován v roce 1970, stále se čeká na ruské reaktory chlazené rtutí, které byly vyřazeny z provozu před více než 50 lety.
• Již řadu let je známo, že zhruba od roku 1955 byla vroucí rtuť používána ve vojenském projektu HERMEX k oddělení plutonia pro zbraně z vyhořelých palivových článků reaktoru. Více než 1000 tun rtuti obsahující plutonium z tohoto vyřazeného projektu HERMEX je stále uloženo v národní laboratoři Oak Ridge.
• Také v Oak Ridge National Laboratory probíhal v letech 1950 až 1963 rozsáhlý projekt na extrakci tritia pro vodíkové bomby za použití cca 11.000 3 tun rtuti. Asi XNUMX % rtuti byla uvolněna do životního prostředí.
• Rtuť je (nebo se v minulosti hlavně používala) jako pracovní médium v ​​difuzních čerpadlech pro vytváření bezolejového vysokého vakua.
• Výpary rtuti byly použity k vyvolání obrazu v daguerrotypii, prvním praktickém fotografickém procesu. Výsledná fotografie se skládala ze sraženiny rtuti na postříbřené měděné desce.
• Koncem 17. století zavedl lékař Anton Nuck vstřikování rtuti do anatomických vzorků.
• Rtuť se používá ve vysoce výkonných spalačních zdrojích jako cíl pro generování neutronů, např. B. SNS / USA nebo JSNS / Japonsko. Přibližně 20 tun rtuti je bombardováno protonovým paprskem s energií částic přibližně 1 GeV. Atomová jádra rtuti se rozbijí a na každý ozářený proton se uvolní asi 20 neutronů. Neočekává se, že by Evropský spalovací zdroj ESS plánovaný v Lundu (Švédsko) používal žádnou rtuť.

Zatlačení aplikace a extrakce

Aarhuský protokol o těžkých kovech k Úmluvě EHK OSN z roku 1979 o dálkovém znečišťování ovzduší přecházejícím hranice států vstoupil v platnost v roce 2003 a jeho cílem je snížit emise těžkých kovů olova, kadmia a rtuti.

Od 9. (den lékárny) do 25. října 2007 byl v rámci kampaně Ministerstva života a lékárnické komory v Rakousku odebrán milion rtuťových teploměrů ze soukromých domácností prostřednictvím lékáren a dopraven do podzemního skladu v Německu prostřednictvím lékáren. velkoobchody a společnost Saubermacher na likvidaci odpadu. Toto množství odpovídá jedné tuně rtuti. Jako pobídka byl pro každou vrácenou položku digitální klinický teploměr (v hodnotě cca 1 €). Iniciátoři očekávali pouze 50.000 200.000 teploměrů a museli dodat XNUMX XNUMX digitálních teploměrů.

V roce 2009 se Švédsko rozhodlo zakázat používání rtuti obecně. Zákaz znamená, že používání amalgámu v zubních plombách bude ukončeno a výrobky obsahující rtuť již nebudou moci být ve Švédsku uváděny na trh. Podle švédského ministerstva životního prostředí je zákaz „silným signálem pro ostatní země a přínosem Švédska k cílům EU a OSN snížit používání a emise rtuti.“ Tomu předcházel zákaz používání rtuti z roku 2008 v Norsku. Na toto téma se v roce 2010 ve Stockholmu konala konference OSN. Ve Švýcarsku množství dovezené rtuti po roce 2008 prudce kleslo z více než 3000 kg na přibližně 600 kg ročně v období 2009–2013 a dále na 70 kg v roce 2016. Většinu z toho tvoří rtuť určená pro dentální výrobky.

Cílem „Strategie Společenství pro rtuť“ z 28. ledna 2005 je snížit emise, nabídku a poptávku po rtuti. Stávající množství by mělo být řízeno, lidé by měli být chráněni před expozicí, vytvořeno porozumění a podporována opatření. Podle směrnice EU ze září 2006 byl obsah rtuti v bateriích a akumulátorech omezen na 0,0005 procenta hmotnosti (v knoflíkových článcích však na 2 %).

Nařízení EK o zákazu vývozu rtuti a některých sloučenin a také o bezpečném skladování rtuti ze dne 22. října 2008 zakazuje od 15. března 2011 vývoz rtuti a rtuti obsahující - až na výjimky - z EU. Ke stejnému datu se má se rtutí, která byla vyřazena z funkce v průmyslu výroby chloru a alkalických hydroxidů, zejména změnou procesů, zacházet jako s nebezpečným odpadem a měla by být skladována a sledována ve vysoce zabezpečených podzemních oblastech, jako je opuštěná sůl doly. Evropa byla dosud hlavním světovým producentem rtuti. Zásoby rtuti, zejména v chlor-alkalické elektrolýze soustředěné v Německu, se pohybují kolem 1000 t.

Světová produkce rtuti klesla z maxima v roce 1970 s 10.000 1992 t/a do roku 3.000 o XNUMX XNUMX t/a.

Ve své Řídící radě Programu OSN pro životní prostředí zařadila Organizace spojených národů od roku 2001 rtuť na seznam regulovaných látek globálního znečištění.

Deset let po popudu ze Švýcarska a Norska podepsalo 140 států po dlouhých jednáních 19. ledna 2013 v Ženevě Minamatskou úmluvu, první závaznou dohodu o omezení těžby a zadržování emisí rtuti. Úmluva upravuje výrobu, použití a skladování rtuti a nakládání s odpady obsahujícími rtuť; dodržování kontroluje poradní komise. Nové doly se stavět nesmějí, stávající se musí do 15 let zavřít, aby pak byla rtuť dostupná pouze k recyklaci. Podle zprávy OSN lidé za posledních 100 let zdvojnásobili koncentraci rtuti v horních 100 m oceánů.

likvidace

Rozlitou rtuť lze sebrat speciálními rtuťovými kleštěmi nebo přiložením dvou vhodně žlabových listů papíru proti sobě. Malé zbytky mohou být spojeny zinkovou deskou nebo zinkovým práškem nebo přeměněny na sulfid pomocí síry a poté smeteny dohromady a ztuhly. Rtuťový odpad musí být shromažďován jako nebezpečný odpad a musí být speciálně likvidován.

V laboratorní praxi je třeba zabránit tomu, aby rtuť zatékala do prasklin v podlaze, odkud by se v průběhu let uvolňovala do okolí odpařováním.

Připojení

Zde jsou důležité buď sloučeniny rtuti (I) (také diquecury (I)) nebo rtuti (II):

• Dimethylrtuť
• Octan rtuťnatý (II).
• Amidchlorid rtuťnatý (D0602Z)
• Chlorid rtuťnatý (minerální kalomel)
• Chlorid rtuťnatý (sublimát)
• Merkur (II) fulminát (ohnivá rtuť)
• Jodid rtuťnatý (Neßlerova reakce)
• Dusičnan rtuťnatý (II).
• Oxid rtuťnatý (II).
• Sulfid rtuťnatý (minerální cinabarit, rumělka)

Analytik

• Klasické, anorganické detekční reakce
• Vzorek amalgámu
• Vzorek amalgámu

Soli rtuti lze detekovat pomocí vzorku amalgámu. Roztok kyseliny chlorovodíkové se nalije na měděný plech a zůstane pevná, stříbřitá amalgámová skvrna. Ionty stříbra mohou interferovat s detekcí, a proto se vysrážejí jako AgCl.

Vzorek žhavicí trubice

Dalším důkazem rtuti je vzorek doutnavky. Analyzovaná látka se smíchá s přibližně stejným množstvím uhličitanu sodného (soda) a zapálí v digestoři. Elementární rtuť je uložena jako kovové zrcadlo na stěně zkumavky.

Kvalitativní důkaz v procesu separace

V procesu kvalitativní separace lze rtuť detekovat jak ve skupině HCl, tak ve skupině H2S. Po přidání HCl se vytvoří kalomel, Hg2Cl2, který po přidání roztoku amoniaku reaguje na jemně rozptýlenou rtuť a amidochlorid rtuťnatý. Po zavedení H2S se dvojmocná rtuť vysráží ve formě černé rumělky HgS a lze ji detekovat pomocí vzorku amalgámu.

Instrumentální analýza rtuti

Pro stopovou analýzu rtuti a jejích organických derivátů je k dispozici řada metod. V literatuře se však neustále objevují nové nebo vylepšené metody. Příprava vzorku je problém, který není radno podceňovat.

Atomová absorpční spektrometrie (AAS)

Z různých technik AAS poskytují nejlepší výsledky pro anorganické a organokovové sloučeniny rtuti techniky křemenných trubic a grafitových trubic. Křemenná kyveta se elektricky zahřeje na více než 900 °C a vzorek se atomizuje. Absorpce se pak měří při 253,7 nm. Příkladem je detekční limit pro CH3HgCl 100 µg/l. Další oblíbenou technikou pro detekci elementární rtuti nebo rtuťového organylenu je vytváření studené páry ve spojení s AAS. Při velmi nízkých koncentracích jsou těkavé látky analytu zpočátku obohaceny tvorbou amalgámů na zlatých nebo stříbrných površích, které byly umístěny do grafitové kyvety. Poté se atomizuje při 1400 °C a měří se absorpce. Tímto způsobem bylo dosaženo detekčního limitu 0,03 ng.

Atomová emisní spektrometrie (AES)

V AES se pro atomizaci osvědčila mikrovlnami indukovaná plazma (MIP) a indukčně vázaná plazma (ICP). I u této metody probíhá detekce při 253,65 nm a 247,85 nm. Pomocí MIP-AES byly zjištěny absolutní detekční limity 4,4 ng/g vzorku. ICP-AES má detekční limit 20 až 50 ng/ml.

Hmotnostní spektrometrie (MS)

Merkur má celkem sedm stabilních izotopů různého množství. Pro hmotnostní spektrometrii je však často relevantní pouze 201 Hg (13,22 %) a 202 Hg (29,80 %). Pomocí ICP-MS lze stanovit anorganické sloučeniny rtuti a organyly rtuti, jako je methylrtuť, CH3Hg, s detekčními limity až 2,6 ng/g.

Neutronová aktivační analýza (NAA)

NAA je založena na jaderné reakci AHg (n, γ) A + 1Hg (ozáření rtuti neutrony). Vznikají tak radioaktivní nuklidy rtuti. Intenzita výsledného charakteristického záření gama se zjišťuje vysoce čistým germaniovým detektorem. Je úměrná počtu přítomných aktivovaných jader a kvantitativní údaje lze provést interní kalibrací. Často je detekováno 197 mHg s poločasem 2,7 dne při 77,3 keV.

voltametrie

Pro elektrochemické stanovení stop Hg se nejlépe hodí anodická stripovací voltametrie (ASV). Voltametrickému měření předchází perioda redukčního obohacení na zlaté měřicí elektrodě. Vlastní stanovení pak následuje měřením oxidačního proudu při skenování napěťového okna od 0 V do 600 mV. Výška oxidačního píku při 500 mV koreluje s množstvím přítomné rtuti. Detekční limity 12 pM (2,4 ng / l) rtuti byly dosaženy v mořské vodě po době obohacení 2 minuty. Kromě toho lze použít inverzní voltametrii na zlatých, platinových nebo uhlíkových elektrodách.

Automatická analytika

Nyní existují automatické analyzátory pro rutinní analýzu rtuti. Obvykle jsou založeny na principu tepelného rozkladu s následnou amalgamací a následným měřením atomové absorpce (viz AAS). S takovými analytickými zařízeními lze během několika minut zkoumat pevné a kapalné vzorky na obsah rtuti. Tato komerčně dostupná zařízení jsou velmi citlivá a splňují požadavky národních norem pro zajištění kvality, jako je metoda US EPA 7473 a metoda ASTM D-6722-01.

Emise do životního prostředí

Rtuť se uvolňuje ve velkém množství lidskou činností. Odhaduje se, že každý rok se do atmosféry uvolní asi 2200 tun rtuti jako plynná rtuť, stejně jako značné množství v půdě a vodě. Celkové emise do životního prostředí z lidských činností od úsvitu civilizace do roku 2010 byly odhadnuty na 1,1–2,8 milionů tun.

Významnými zdroji emisí jsou:

• (malá) těžba zlata (Artisanal Small Scale Mining). Podle odhadů se 20 až 30 procent zlata vytěženého po celém světě získává neprůmyslovým prospekcí, tedy hledači zlata. Pokud by všichni těžaři zlata na světě používali proces boraxu šetrný k životnímu prostředí, bylo by možné zabránit emisím přibližně 1.000 tun rtuti, což je přibližně 30 % celosvětových emisí rtuti.
• Energetika, zejména uhelné elektrárny: Emise rtuti z energetiky pro rok 2010 se celosvětově odhadují na cca 859 tun, z toho asi 86 % pochází ze spalování uhlí. Pokračující rozšiřování uhelných elektráren v Číně bude znamenat, že spalování uhlí se v budoucnu stane největším producentem emisí. Rtuť se vyskytuje pouze ve stopách v černém uhlí a lignitu, ale velké množství uhlí spáleného po celém světě vede ke značné rychlosti uvolňování. Energetický průmysl v Německu od roku 1995 vypouští konstantním tempem kolem 7 tun rtuti.
• Cementárny (kvůli rtuti ve vápenci a při použití odpadních / čistírenských kalů jako paliva),
• tavírny neželezných kovů (díky rtuti v rudách, zejména při těžbě zlata, mědi, zinku a olova),
• výroba oceli (zejména při použití šrotu),
• Výroba chlóru, vodíku a hydroxidu sodného (chlor-alkalická elektrolýza s amalgámovým procesem).

Na emisích rtuti z Německa (10257 kg v roce 2013) měl energetický průmysl podíl 68 % (6961 kg) díky uhelným elektrárnám, tavbě kovů 11 % (1080 kg) a cementářskému a minerálnímu průmyslu 6 % (609 kg). S přibližně 10 tunami emisí rtuti je Německo spolu s Polskem a Řeckem na prvním místě v Evropě.

V lednu 2016 studie zadaná Zelenými ukázala, že mezní hodnoty rtuti, které jsou v USA platné pro 2015 uhelných elektráren od dubna 1100, nedodržuje žádná uhelná elektrárna v Německu, protože neexistují odpovídající přísné právní požadavky. Pokud by měly platit stejné limitní hodnoty pro emise rtuti jako v USA (v měsíčním průměru přepočteno asi 1,5 µg/m³ pro černouhelné elektrárny a 4,4 µg/m³ pro hnědouhelné elektrárny), z 53 uhelných elektráren podléhajících vykazování elektráren v Německu lze použít pouze elektrárnu, která byla mezitím odstavena. Termíny (blok 1–3) zůstávají na síti. Spolková agentura pro životní prostředí již několik let doporučuje snížit limitní hodnotu ve výfukových plynech z uhelných elektráren na 3 µg/m³ jako denní průměr a 1 µg/m³ jako roční průměr. Při implementaci evropské směrnice o průmyslových emisích se federální vláda a většina Spolkového sněmu na konci října 2012 rozhodly, že uhelné elektrárny budou mít limitní hodnoty 30 µg/m³ jako denní průměr a (pro stávající elektrárnu rostliny od roku 2019) 10 µg / m³ jako roční průměr. Na odborném slyšení ve Výboru pro životní prostředí Bundestagu dne 15. října 2012 byla doporučena úprava mezních hodnot USA. V červnu 2015 pracovní skupina vedená Evropskou komisí se zástupci členských států, průmyslových a ekologických asociací rozhodla, že roční průměrné hodnoty emisí rtuti pod 1 µg/m³ lze dosáhnout v uhelných elektrárnách se specifickými technologiemi pro rtuť. . Nízkých emisí rtuti lze dosáhnout přidáním aktivního uhlí, použitím srážedla v pračce spalin nebo speciálních filtračních modulů. Katalyzátory a přidání bromových solí mohou zlepšit vypouštění rtuti, protože přeměňují elementární rtuť na iontovou rtuť. Nárůst nákladů na výrobu elektřiny spojený s těmito procesy se odhaduje na méně než 1 procento.

Například černouhelná elektrárna v Lünen-Stummhafen, černouhelná elektrárna ve Wilhelmshavenu, černouhelná elektrárna ve Werne, černouhelná elektrárna v Hamm-Uentrop, černouhelná elektrárna v Hamm-Uentrop, Power závod v Großkrotzenburgu u Hanau a hnědouhelná elektrárna v Oak Grove (Texas / USA).

Výrobky obsahující rtuť jsou v Norsku zakázány od roku 2008 a ve Švédsku od roku 2009.

Vzhledem ke známému nebezpečí uvolněné rtuti vypracoval Program OSN pro životní prostředí (UNEP) mezinárodní dohodu ("Dohoda z Minamaty"), kterou v říjnu 2013 podepsalo 140 zemí. Cílem je celosvětově snížit emise rtuti z těžby, výrobních procesů, produktů a odpadu. Dohoda se stala závaznou ratifikací 50. signatářského státu dne 18. května 2017 a vstoupila v platnost dne 16. srpna 2017.

Americký kovářský institut určil 2006 nejvíce kontaminovaných míst na Zemi od roku 10. Zde je rtuť často jednou ze znečišťujících látek v „nominovaných“ lokalitách.

Vývoz rtuti nebo látek obsahujících rtuť s koncentrací vyšší než 95 % rtuti z EU do zemí mimo EU je zakázán.

Škody na zdraví způsobené rtutí

Rtuť je jedovatý těžký kov, který uvolňuje páry i při pokojové teplotě. Čistá kovová rtuť je při vstřebání trávicím traktem poměrně neškodná, ale vdechované výpary jsou vysoce toxické.

Organické sloučeniny rtuti jsou však extrémně toxické, protože na rozdíl od elementární rtuti jsou rozpustné v tucích. Mohou být přijímány s jídlem, ale také kůží. Snadno proniknou do většiny ochranných rukavic. Jsou téměř úplně absorbovány a zabudovány do tukové tkáně. Vznikají v potravním řetězci biomethylací rtuti (nebo solí rtuti) na methylrtuť. Hlavním zdrojem expozice člověka methylrtuti je konzumace mořských ryb. Otrava organickými sloučeninami rtuti se stala celosvětově známou v polovině 1950. let minulého století díky zprávám o nemoci Minamata. Pokud jde o expozici anorganické rtuti, hlavními zdroji jsou požití potravy a zubního amalgámu.

V závislosti na příjmu je možná akutní i chronická otrava. Jako příklad může posloužit pád anglické lodi Triumph v roce 1810, na které se při vytečení sudu rtuti otrávilo více než 200 lidí. V letech 2007 a 2015 přitahovaly pozornost ajurvédské léky s vysokým obsahem rtuti.

 

Ceny rtuti

Mercury Price -> Strategické ceny kovů