Сосредоточенность основных запасов сырья
РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
« Материаловедение »
На тему: «Цветные металлы. Ртуть»
Выполнила: Л.П.Фомичева
студентка группы 171102
Приняла: Г.И.Ткаченко
Белгород 2012
Содержание
Введение …………………………………………………………………………..3
1. Основные минералы …………………………………………………………..5
2. Сосредоточенность основных запасов сырья ……………………………….9
3. Физические и химические свойства ……………………………………….10
4. Сплавы, содержащие ртуть ...……………………………………………….14
5. Сплавы на основе ртути …………………………………………………….15
6. Применение …………………………………………………………………..16
Заключение ………………………………………………………………………21
Список литературы ……………………………………………………………...22
Введение
Вряд ли нужно доказывать, что ртуть – металл своеобразный. Это очевидно хотя бы потому, что ртуть – единственный металл, находящийся в жидком состоянии в условиях, которые мы называем нормальными. Почему ртуть жидкая – вопрос особый. Но именно это свойство, вернее сочетание свойств металла и жидкости, определило особое положение элемента №80 в нашей жизни. О ртути можно рассказывать много: жидкому металлу посвящены десятки книг.
Более двухсот лет назад М. В. Ломоносов дал простое и ясное определение понятия «металл». Он писал: «Металлы – тела твердые, ковкие, блестящие». И действительно, железо, алюминий, медь, золото, серебро, свинец, олово и другие металлы, с которыми нам приходится сталкиваться, полностью соответствуют такой формулировке. Но ведь недаром говорят, что нет правил без исключений. В природе имеется приблизительно 80 металлов, и только один из них при обычных условиях находится в жидком состоянии.
Причастность ртути к славному клану металлов долгое время была под сомнением. Даже Ломоносов колебался, можно ли считать ртуть металлом, несмотря на то, что и в жидком состоянии она обладает почти полным комплексом металлических свойств: теплопроводностью и электропроводностью, металлическим блеском и так далее. При охлаждении ртути до –39°C становится совсем очевидным, что она – одно из «светлых тел, которые ковать можно».
Впервые ртуть была заморожена в 1759 году. В твердом состоянии она представляет собой серебристо – синеватый металл, напоминающий по внешнему виду свинец. Если ртуть налить в форму, имеющую очертания молотка, а затем быстро охладить до затвердевания, например, жидким воздухом, то ртутным молотком можно с успехом забить гвоздь в доску, но при этом нужно торопиться, поскольку такой инструмент весьма недолговечен и может растаять на глазах.
Ртуть – самая тяжелая из всех известных жидкостей: ее плотность 13,6 грамма на кубический сантиметр. Это значит, что литровая бутылка ртути весит больше, чем ведро с водой. Если бы какому – нибудь штангисту пришлось опустить свою стальную штангу не на помост, а в резервуар с ртутью, то этот тяжелейший снаряд не утонул бы в ней, а остался бы преспокойно покачиваться на поверхности жидкого металла, как пробка в воде: ведь железо значительно легче ртути.
Человек знаком с ртутью с доисторических времен. Она упоминается в трудах Аристотеля, Теофраста, Плиния Старшего, Витрувия и других древних ученых. Латинское название этого металла «гидраргирум», которое дал ртути греческий врач Диоскорид, живший в I веке н. э., означает в переводе «серебряная вода». В том, что именно врач имел в те времена дело с ртутью, нет ничего удивительного: еще в древности были хорошо известны ее лекарственные свойства. Правда, порой применение ртути в лечебных целях носило весьма «оригинальный» характер. В литературе описаны, например, случаи, когда при завороте кишок больному вливали в желудок некоторое количество ртути (200-250 граммов). По мнению «чудесных исцелителей», предлагавших такой способ лечения, ртуть благодаря большому весу и подвижности должна была пропутешествовать по хитросплетениям кишок и расправить своей тяжестью их перекрутившиеся части. Можно представить, к каким результатам приводили подобные эксперименты.
В наши дни заворот кишок устраняют другими, более надежными способами, но различные соединения ртути и сейчас широко применяют в медицине: так, сулема обладает дезинфицирующими свойствами; каломель служит слабительным; меркузал используют как мочегонное средство; некоторые ртутные мази употребляют при кожных и других заболеваниях.
Основные минералы
Природа не богата ртутью. Иногда она встречается в самородном состоянии - в виде мельчайших капелек. Основной ртутный минерал - киноварь. Это красивый камень, словно покрытый алыми пятнами крови. С киноварью связан любопытный эпизод. В последнее время геологи проводят эксперименты по использованию собак для поисков полезных ископаемых. Когда группа овчарок прошла курс обучения, им устроили нечто вроде экзамена: среди многих образцов они должны были найти киноварь. Собаки быстро обнаруживали этот минерал, но «не успокаивались на достигнутом»: все они, словно сговорившись, принимали за киноварь еще и розовый кальцит. Геологи сначала снисходительно посмеивались, но затем решили докопаться до причины этой общей ошибки «экзаменующихся». И что же оказалось? Внутри розового кальцита находились вкрапления киновари[3].
Рис.1.1. Ртуть Рис. 1.2. Киноварь
В природе сернистая ртуть встречается в трех модификациях, отличающихся кристаллической структурой. Помимо общеизвестной киновари с плотностью 8,18, существуют еще и черный метациннабарит с плотностью 7,7 и так называемая бета-киноварь (ее плотность 7,2). Русские мастера, приготовляя в старину из киноварной руды красную краску, особое внимание обращали на удаление из руды «искр» и «звездочек». Они не знали, что это аллотропические изменения той же самой сернистой ртути; при нагревании без доступа воздуха до 386°C эти модификации превращаются в «настоящую» киноварь [1].
Некоторые соединения ртути меняют окраску при изменении температуры. Таковы красная окись ртути HgO и медно – ртутный иодид HgI2 · 2CuI.
Все соли ртути ядовиты, и это требует большой осторожности при работе с ними. Сталкиваться же с соединениями ртути приходится людям разных профессий. Ртутная соль хромовой кислоты, например, – замечательная зеленая краска по керамике. Сильный яд сулема HgCl2, но она крайне нужна в гальванопластике, в производстве оловянных и цинковых сплавов тонкой структуры, в процессах гравирования и литографии, даже в фотографии. Некоторые соли ртути, в том числе и сулема, применяются в сухих электрических батареях [2].
Промышленный катализ тоже не обходится без соединений ртути. Один из способов получения уксусной кислоты и этилового спирта основан на реакции, открытой русским ученым М.Г. Кучеровым. Сырьем служит ацетилен. В присутствии катализаторов – солей двухвалентной ртути – он реагирует с водяным паром и превращается в уксусный альдегид. Окисляя это вещество, получают уксусную кислоту, восстанавливая – спирт. Те же соли помогают получать из нафталина фталевую кислоту – важный продукт основного органического синтеза.
Резко возрастает потребление ртути в годы войны. Жидкий металл необходим для производства «гремучей ртути» Hg(ONC)2 первого известного технике инициирующего взрывчатого вещества. Хотя сейчас на вооружении имеются и другие подобные ВВ (азид свинца, например), «гремучая ртуть» продолжает оставаться одним из важнейших материалов для заполнения капсюлей детонаторов [5].
Ядовитость соединений ртути ограничивает их применение, но иногда это свойство может оказаться полезным. Ртутными красками покрывают днища кораблей, чтобы они не обрастали ракушками. Иначе корабль снижает скорость, перерасходуется топливо. Самая известная из красок такого типа делается на основе кислой ртутной соли мышьяковистой кислоты HgHAsO4. Правда, в последнее время для этой цели применяют и синтетические красители, в составе которых ртути нет.
Хотя все ртутные соли ядовиты, многие из них используются медициной, и, пожалуй, это одно из самых древних их применений. Сулема – яд, но и одно из первых антисептических средств. Цианид ртути использовали в производстве антисептического мыла. Желтую окись ртути до сих пор применяют при лечении глазных и кожных заболеваний. Каломель Hg2Cl2, в молекуле которой по сравнению с молекулой сулемы есть один «лишний» атом ртути, – общеизвестное слабительное средство. Медицина использует также фосфорнокислые соли ртути, ее сульфат, иодид и другие. В наше время большинство неорганических соединений ртути постепенно вытесняются из медицины ртутными же органическими соединениями, неспособными к легкой ионизации и поэтому не столь токсичными и меньше раздражающими ткани. Органические антисептики на основе соединений ртути пригодны даже для обработки слизистых оболочек. Они дают не меньший лечебный эффект, чем неорганические соединения [1].
При очень тонком измельчении красная окись ртути HgO приобретает желтый цвет. Эта модификация получается и при выпадении окиси ртути в осадок.
Медицина применяет не только соединения, но и самую ртуть и ее пары. Начиная обследование, врач в первую очередь использует «градусник» – ртутный термометр. Ртутные манометры работают в аппаратах для измерения кровяного давления. В каждой больнице, в физиотерапевтических кабинетах поликлиник ультрафиолетовые лучи, полученные от ртутно-кварцевых ламп, глубоко прогревают ткани, помогают лечить катары, воспаления, даже туберкулез – ведь ультрафиолет губителен для многих микроорганизмов.
Ртуть – древнейший, удивительный и, можно сказать, «нестареющий» металл. Известный с незапамятных времен, он и в современной технике, в медицине, в быту находит все новые применения.
Сосредоточенность основных запасов сырья
Крупнейшее в мире ртутное месторождение (Альмаден) находится в Испании, на долю которой до недавнего времени приходилось около 80% мировой добычи ртути. Плиний Старший упоминает в своих сочинениях, что Рим закупал в Испании ежегодно до 4,5 тонны ртути.
Одно из старейших в нашей стране ртутных месторождений – Никитовское – находится в Донбассе. Здесь на различной глубине (до 20 метров) обнаружены древние горные выработки, в которых можно было найти и орудия труда – каменные молотки [6].
Еще более древний рудник – Хайдаркан («Великий рудник») в Ферганской долине (Киргизия), где также сохранились многочисленные следы древних работ: крупные выработки, металлические клинья, светильники, глиняные реторты для обжига киновари, большие отвалы образующихся при этом огарков.
Археологические раскопки показывают, что в Ферганской долине ртуть добывали на протяжении многих столетий и лишь в XIII-XIV веках, после того как Чингисхан и его преемники уничтожили здесь ремесленно-торговые центры, а население перешло на кочевой образ жизни, добыча руды в Фергане была прекращена [5].
В Средней Азии разрабатывались и другие месторождения ртути. Так, например, надписи во дворце древнеперсидских царей Ахеменидов (VI- IV века до н. э.) в Сузах говорят о том, что киноварь, которую в те времена использовали главным образом как краситель, доставляли сюда с Зеравшанских гор, расположенных на территории современных республик Таджикистана и Узбекистана. По – видимому, ртуть добывали здесь еще в середине первого тысячелетия до н. э.
Ртуть считается редким металлом. Известны месторождения ртути в Закавказье (Дагестан, Армения), Таджикистане, Словении, Киргизии, Украине (Горловка, Никитовский ртутный комбинат) [5].