Ртуть и её характеристики
Общая характеристика ртути
Ртуть мало распространена в природе; содержание ее в земной коре составляет всего около 10-6% (масс.). Изредка ртуть встречается в самородном виде, вкрапленная в горные породы; но главным образом она находится в природе в виде ярко-красного сульфида ртути HgS, или киновари. Этот минерал применяется для изготовления красной краски.
Ртуть – единственный металл, находящийся при комнатной температуре в жидком состоянии. В виде простого вещества ртуть представляет собой серебристо-белый (рис. 1) металл. Очень легкоплавкий металл. Плотность 13,55 г/см 3. Температура плавления — 38,9oС, кипения 357oС.
Рис. 1. Ртуть. Внешний вид.
Атомная и молекулярная масса ртути
Поскольку в свободном состоянии ртуть существует в виде одноатомных молекул Hg, значения её атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 200,592.
Изотопы ртути
Известно, что в природе ртуть может находиться в виде семи стабильных изотопов 196Hg (0,155%), 198Hg (10,04%), 199Hg (16,94%), 200Hg (23,14%), 201Hg (13,17%), 202Hg (29,74%) и 204Hg (6,82%).Их массовые числа равны 196, 198, 199, 200, 201, 202 и 204 соответственно. Ядро атома изотопа ртути 196Hg содержит восемьдесят протонов и сто шестнадцать нейтронов, а остальные отличаются от него только числом нейтронов.
Существуют искусственные нестабильные радиоактивные изотопы ртути с массовыми числами от 171-го до 210-ти, а также более десятиизомерных состояний ядер.
Ионы ртути
На внешнем энергетическом уровне атома ртути имеется два электрона, которые являются валентными:
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25р 65d106s2.
В результате химического взаимодействия ртуть отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Hg0 -1e → Hg+;
Hg0 -2e → Hg2+.
Молекула и атом ртути
В свободном состоянии ртуть существует в виде одноатомных молекул Hg. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу ртути:
Энергия ионизации атома, эВ |
10,43 |
Относительная электроотрицательность |
2,00 |
Радиус атома, нм |
0,157 |
Примеры решения задач
Задание | Укажите массу 200 миллилитров ртути (плотность равна 13,5 г/см 3). |
Решение | Определим массу ртути по следующей формуле:
m = V × ρ; m (Hg) = V (Hg) × ρ(Hg); m (Hg) = 200 × 13,5 = 2700 г = 2,7 кг. |
Ответ | Масса ртути равна 2,7 кг |
Задание | Какой объем занимают 100 моль ртути (μ = 0,2 кг/моль; ρ = 13600 кг/м 3)? |
Решение | Массу и объем связывает следующая формула:
m = V × ρ. Однако, массу можно найти и используя другие величины: m = μ × n. Учитывая это, можно записать, что V × ρ = μ × n. Найдем объем ртути: V= μ × n /ρ; V(Hg) = 0,2 × 100 /13600 = 0,00015 м 3. |
Ответ | Объем ртути равен 0,00015 м 3 |