Thủy ngân

Thuộc tính

Thủy ngân có tính dẫn nhiệt kém nhưng dẫn điện tốt.Thủy ngân tạo ra hợp kim với phần lớn các kim loại, bao gồm vàng , nhôm và bạc , đồng nhưng không tạo với sắt . Do đó, người ta có thể chứa thủy ngân trong bình bằng sắt. Telua cũng tạo ra hợp kim, nhưng nó phản ứng rất chậm để tạo ra telurua thủy ngân. Hợp kim của thủy ngân được gọi là hỗn hống .

Kim loại này có hệ số nở nhiệt là hằng số khi ở trạng thái lỏng, hoạt động hóa học kém kẽm và cadmium . Trạng thái ôxi hóa phổ biến của nó là +1 và +2. Rất ít hợp chất trong đó thủy ngân có hóa trị +3 tồn tại.

Thủy ngân rất độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc qua đường hô hấp.

Lịch sử

Người Trung Quốc và Hindu cổ đại đã biết tới thủy ngân và nó được tìm thấy trong các ngôi mộ cổ Ai Cập có niên đại vào khoảng năm 1500 TCN . Tại Trung Quốc , Ấn Độ và Tây Tạng , việc sử dụng thủy ngân được cho là kéo dài tuổi thọ, chữa lành chỗ gãy và duy trì một sức khỏe tốt. Người Hy Lạp cổ đại sử dụng thủy ngân trong thuốc mỡ và người La Mã sử dụng nó trong mỹ phẩm . Vào khoảng năm 500 TCN thủy ngân đã được sử dụng để tạo các hỗn hống với các kim loại khác.

Từ Rassayanatrong tiếng Ấn Độ có nghĩa là giả kim thuật còn có nghĩa là ‘con đường của thủy ngân’ Các nhà giả kim thuật thông thường nghĩ rằng thủy ngân là vật chất khởi đầu để các kim loại khác được tạo ra. Các kim loại khác nhau có thể được sản xuất bởi các lượng và chất khác nhau của lưu huỳnh chứa trong thủy ngân. Khả năng chuyển thủy ngân thành kim loại khác phụ thuộc vào "chất lượng thủy ngân thiết yếu"của các kim loại. Tinh khiết nhất trong số đó là vàng , và thủy ngân là thiết yếu để biến đổi của các kim loại gốc (hay không tinh khiết) thành vàng. Đây là nguyên lý và mục đích cơ bản của giả kim thuật, xét cả về phương diện tinh thần hay vật chất.

Hg là ký hiệu hóa học ngày nay cho thủy ngân. Nó là viết tắt của Hydrargyrum, từ Latinh hóa của từ Hy LạpHydrargyros, là tổ hợp của 2 từ 'nước' và 'bạc' — vì nó lỏng giống như nước, và có ánh kim giống như bạc. Trong ngôn ngữ châu Âu, nguyên tố này được đặt tên là Mercury, lấy theo tên của thần Mercury của người La Mã, được biết đến với tính linh động và tốc độ. Biểu tượng giả kim thuật của nguyên tố này cũng là biểu tượng chiêm tinh học cho Thủy Tinh .

Từ giữa thế kỷ 18 đến giữa thế kỷ 19 , một công nghệ gọi là "carroting" được sử dụng trong sản xuất mũ phớt . Da động vật được ngâm vào trong dung dịch màu da cam của hợp chất nitrat thủy ngân , Hg(NO ₃) ₂•2H ₂O. Công nghệ này tách lông ra khỏi con da và cuộn chúng lại với nhau. Dung dịch này và hơi của nó rất độc. Việc sử dụng chất này đã làm cho một loạt các nhà sản xuất mũ ngộ độc thủy ngân. Triệu chứng của nó là run tay chân, dễ xúc cảm, mất ngủ, hay quên và ảo giác. Tháng 12 năm 1941,Cơ quandịchvụ sức khỏe cộng đồng Mỹ đã cấm sử dụng thủy thủy ngân trong sản xuất mũ.

Ứng dụng

Thủy ngân được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các hóa chất,trong kỹ thuật điện và điện tử. Nó cũng được sử dụng trong một sốnhiệt kế. Các ứng dụng khác là:

+Máy đo huyết ápchứa thủy ngân (đã bị cấm ở một số nơi).

+Thimerosal, một hợp chất hữu cơ được sử dụng như là chất khử trùng trongvaccinvà mực xăm (Thimerosal in vaccines).

+Phong vũ kếthủy ngân,bơm khuyếch tán,tích điện kếthủy ngân và nhiều thiết bị phòng thí nghiệm khác. Là một chất lỏng với tỷ trọng rất cao, Hg được sử dụng để làm kín các chi tiết chuyển động của máy khuấy dùng trong kỹ thuật hóa học.

+Điểm ba trạng tháicủa thủy ngân, -38,8344 °C, là điểm cố định được sử dụng như nhiệt độ tiêu chuẩn cho thang đo nhiệt độ quốc tế (ITS-90).

+ Trong một số đèn điện tử.

+ Hơi thủy ngân được sử dụng trongđèn hơi thủy ngânvà một số đèn kiểu "đèn huỳnh quang" cho các mục đích quảng cáo. Màu sắc của các loại đèn này phụ thuộc vào khí nạp vào bóng.

+ Thủy ngân được sử dụng tách vàng và bạc trong các quặng sa khoáng.

+ Thủy ngân vẫn còn được sử dụng trong một số nền văn hóa cho các mục đíchy học dân tộcvà nghi lễ. Ngày xưa, để chữa bệnh tắc ruột, người ta cho bệnh nhân uống thủy ngân lỏng (100-200 g). Ở trạng thái kim loại không phân tán, thủy ngân không độc và có tỷ trọng lớn nên sẽ chảy trong hệ thống tiêu hóa và giúp thông ruột cho bệnh nhân.

Phổ biến

Là một nguyên tố hiếm trong vỏ Trái Đất, thủy ngân được tìm thấy hoặc như là kim loại tự nhiên (hiếm thấy) hay trongchu sa,corderoit,livingstonitvà cáckhoáng chấtkhác với chu sa (HgS) là quặng phổ biến nhất. Khoảng 50% sự cung cấp toàn cầu đến từTây Ban NhavàÝ, và phần lớn số còn lại từSlovenia,NgavàBắc Mỹ. Kim loại thu được bằng cách đốt nóng chu sa trong luồng không khí và làm lạnh hơi thoát ra.

Hợp chất

Các muối quan trọng nhất là:

+Clorua thủy ngân (I)(calomenvà đôi khi vẫn được sử dụng trongy học).

+Clorua thủy ngân (II)(là một chất có tínhăn mònmạnh,thăng hoavà là chất độc cực mạnh)

+Fulminat thủy ngân, (ngòi nổsử dụng rộng rãi trongthuốc nổ),

+Sulfua thủy ngân (II)(màuđỏ thần salàchất màuchất lượng cao),

+Selenua thủy ngân (II)chất bán dẫn,

+Telurua thủy ngân (II)chất bán dẫn và

+Telurua cadmi thủy ngânlà những vật liệu dùng làmđầu dò tia hồng ngoại.

Các hợp chất hữu cơ của thủy ngân cũng là quan trọng. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy sự phóng điện làm cho cáckhí trơkết hợp với hơi thủy ngân. Các hợp chất này được tạo ra bởi cáclực van der Waalsvà kết quả là các hợp chất như HgNe, HgAr, HgKr và HgXe.Methyl thủy ngânlà hợp chất rất độc, là chất gâyô nhiễmthủy sinh vật.

Đồng vị

Có 7đồng vịổn định của thủy ngân với ²⁰²Hg là phổ biến nhất (29,86%). Các đồng vị phóng xạ bền nhất là ¹⁹⁴Hg vớichu kỳ bán rã444 năm, và ²⁰³Hg với chu kỳ bán rã 46,612 ngày. Phần lớn các đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 ngày.

Các hiệu ứng sức khoẻ và môi trường

Thủy ngân nguyên tố lỏng là ít độc, nhưng hơi, các hợp chất và muối của nó là rất độc và là nguyên nhân gây ra các tổn thương não và gan khi con người tiếp xúc, hít thở hay ăn phải. Nguy hiểm chính liên quan đến thủy ngân nguyên tố là ở STP , thủy ngân có xu hướng bị ôxi hóa tạo ra Ôxít thủy ngân - khi bị rớt xuống hay bị làm nhiễu loạn, thủy ngân sẽ tạo thành các hạt rất nhỏ, làm tăng diện tích tiếp xúc bề mặt một cách khủng khiếp.

Thủy ngân là chất độc tích lũy sinh học rất dễ dàng hấp thụ qua da , các cơ quan hô hấp và tiêu hóa. Các hợp chất vô cơ ít độc hơn so với hợp chất hữu cơ của thủy ngân. Cho dù ít độc hơn so với các hợp chất của nó nhưng thủy ngân vẫn tạo ra sự ô nhiễm đáng kể đối với môi trường vì nó tạo ra các hợp chất hữu cơ trong các cơ thể sinh vật.

Một trong những hợp chất độc nhất của nó là đimêtyl thủy ngân , là độc đến đến mức chỉ vài micrôlít rơi vào da có thể gây tử vong. Một trong những mục tiêu chính của các chất độc này là enzym pyruvat dehiđrôgenat (PDH). Enzym bị ức chế hoàn toàn bởi một vài hợp chất của thủy ngân, thành phần gốc axít lipoic của phức hợp đa enzym liên kết với các hợp chất đó rất bền và vì thế PDH bị ức chế.

Chứng bệnh Minamata là một dạng ngộ độc thủy ngân. Thủy ngân tấn công hệ thần kinh trung ương và hệ nội tiết và ảnh hưởng tới miệng, các cơ quai hàm và răng. Sự phơi nhiễm kéo dài gây ra các tổn thương não và gây tử vong. Nó có thể gây ra các rủi ro hay khuyết tật đối với các thai nhi . Không khí ở nhiệt độ phòng có thể bão hòa hơi thủy ngân cao hơn nhiều lần so với mức cho phép, cho dù nhiệt độ sôi của thủy ngân là không thấp.

Thông qua quá trình tích lũy sinh học mêtyl thủy ngân nằm trong chuỗi thức ăn , đạt đến mức tích lũy cao trong một số loài như cá ngừ . Sự ngộ độc thủy ngân đối với con người là kết quả của việc tiêu thụ lâu dài một số loại lương thực, thực phẩm nào đó. Các loài cá lớn như cá ngừ hay cá kiếm thông thường chứa nhiều thủy ngân hơn các loài cá nhỏ, do thủy ngân tích lũy tăng dần theo chuỗi thức ăn.

Các nguồn nước tích lũy thủy ngân thông qua quá trình xói mòn của các khoáng chất hay trầm tích từ khí quyển. Thực vật hấp thụ thủy ngân khi ẩm ướt nhưng có thể thải ra trong không khí khô [4] . Thực vật và các trầm tích trong than có các nồng độ thủy ngân dao động mạnh.

Êtyl thủy ngân là sản phẩm phân rã từ chất chống khuẩn thimerosal và có hiệu ứng tương tự nhưng không đồng nhất với mêtyl thủy ngân.

Cảnh báo và quy định

Thủy ngân cần được tiếp xúc một cách cực kỳ cẩn thận. Các đồ chứa thủy ngân phải đậy nắp chặt chẽ để tránh rò rỉ và bay hơi. Việc đốt nóng thủy ngân hay các hợp chất của nó phải tiến hành trong điều kiện thông gió tốt và người thực hiện phải đội mũ có bộ lọc khí. Ngoài ra, một số ôxít có thể bị phân tích thành thủy ngân, nó có thể bay hơi ngay lập tức mà không để lại dấu vết.

Vì các ảnh hưởng tới sức khỏe trong phơi nhiễm thủy ngân, các ứng dụng thương mại và công nghiệp nói chung được điều tiết ở các nước công nghiệp. Tổ chức y tế thế giới (WHO), OSHA và NIOSH đều thống nhất rằng thủy ngân là nguy hiểm nghề nghiệp và đã thiết lập các giới hạn cụ thể cho các phơi nhiễm nghề nghiệp. Ở Mỹ, giới hạn thải ra môi trường được EPA quy định.