thủy ngân - hợp chất của thủy ngân

 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC : HÓA VÔ CƠ ĐỀ TÀI: Người Thực Hiện : Đỗ Hùng Hoàng Mã Số Sinh Viên: 09113901 Người Hướng Dẫn : TS.Lê Trọng Thành Lớp : 210406002 Thành phố Hồ Chí Minh , 2010 Mục lục + Nha khoa 20 + Y tế 20 5)Các hiệu ứng sức khỏe & môi trường 23 6)Cảnh báo & Quy định 24 2 A.Mở đầu Hóa học là khoa học về các đặc tính, sự cấu tạo, và cách thay đổi của các chất. Hóa học nói về các nguyên tố, hợp chất, nguyên tử, phân tử, và các phản ứng xảy ra giữa những thành phần đó. Hóa vô cơ là một ngành hóa học nghiên cứu các thuộc tính của các nguyên tố và hợp chất của chúng cũng như các phản ứng hóa học của các chất nằm ngoài các chu trình chuyển hoá cửa các hợp chất sinh học. Hóa học phát triển từ giả kim thuật, đã được thực hành từ hàng ngàn năm trước ở Trung Hoa, Châu Âu và Ấn Độ. Khoa giả kim thuật nghiên cứu về vật chất, nhưng thế giới của những nhà giả kim thuật đều dựa trên kinh nghiệm thực tế và công thức bắt nguồn từ thực hành chứ không dựa vào những nghiên cứu khoa học. Mục đích của họ là một chất gọi là "Hòn đá thông minh" dùng để biến đổi những chất như thủy ngân thành vàng. Các nhà giả kim thuật đã tiến hành rất nhiều thí nghiệm để tìm ra chất này qua đó họ đã phát triển nhiều dụng cụ mà ngày nay vẫn còn được sử dụng trong kỹ thuật hóa học. Nhưng không một nhà giả kim thuật nào tìm ra được hòn đá thông minh đó và trong thế kỷ thứ 17, các phương pháp làm việc của khoa giả kim thuật được thay đổi bằng những phương pháp khoa học. Một phần kiến thức của các nhà giả kim thuật đang được sử dụng bởi các nhà hóa học, những người làm việc dựa vào kết luận hợp lý của những gì mà họ quan sát được chứ không dựa vào ý nghĩ biến hóa thủy ngân thành vàng. Thủy ngân tuy độc nhưng rất ích lợi. Với tiến độ kĩ thuật tinh chế, thủy ngân đang tìm thấy những ứng dụng vô cùng hiện đại của thế kĩ như chất siêu dẫn, bơm chân không… Việc nghiên cứu để hiểu rõ tính chất vật lý, tính chất hóa học, những ứng dụng của thủy ngân và hợp chất của thủy ngân sẽ giúp chúng ta phát hiện những mặt lợi và những mặt nguy hiểm của chúng. Do đó em xin trình bày về đề tài này ở phần nội dung sau đây. 3 B.Nội dung 1.Thủy ngân Thủy ngân, là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Hg (từ tiếng Hy Lạp hydrargyrum, tức là thủy ngân (hay nước bạc)) và số nguyên tử 80. Là một kim loại chuyển tiếp nặng có ánh bạc, thủy ngân là một nguyên tố kim loại được biết có dạng lỏng ở nhiệt độ thường. Thủy ngân được sử dụng trong các nhiệt kế, áp kế và các thiết bị khoa học khác. Thủy ngân thu được chủ yếu bằng phương pháp khử khoáng chất thần sa. Thông tin chung Tên, Ký hiệu, Số Thủy ngân, Hg, 80 Dãy hóa học Kim loại chuyển tiếp Nhóm, Chu kỳ, Khối 12 (IIB), 6, d Tỷ trọng, Độ cứng lỏng 13.579 kg/m 3 rắn ở −39 °C 15.600 kg/m 3 1,5 Mohs Màu Trắng bạc 4 Các thuộc tính Khối lượng nguyên tử 200,59 u Bán kính nguyên tử (calc.) 150 (171) pm Bán kính cộng hóa trị 149 pm Bán kính van der Waals 155 pm Cấu hình electron [Xe]4f 14 5d 10 6s 2 e - trên mức năng lượng 2, 8, 18, 32, 18, 2 Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 2, 1 (bazơ nhẹ) Cấu trúc tinh thể Lăng trụ xiên Các thuộc tính vật lý Trạng thái Lỏng (nghịch từ) Nhiệt độ nóng chảy 234,32 K (−37,89 °F) Nhiệt độ sôi 629,88 K (674,11 °F) Thể tích phân tử 14,09 cm 3 /mol Nhiệt bay hơi 59,229 kJ/mol Nhiệt nóng chảy 2,295 kJ/mol Điểm ba trạng thái 234,32 K, 0,2 mPa Vận tốc âm thanh 1407 m/s ở 20 °C 5 Các đồng vị ổn định nhất iso NA Bán rã DM DE M eV DP Hg 194 {TH} 444 y ε 0,040 Au 194 Hg 195 {TH} 9,9 h ε 1,510 Au 195 Hg 196 0,15% Ổn định với 116 nơtron Hg 197 {TH} 64,14 h ε 0.600 Au 197 Hg 198 9,97% Bền với 118 nơtron Hg 199 16,87% Bền với 119 nơtron Hg 200 23,1% Bền với 120 nơtron Hg 201 13,18% Bền với 121 nơtron Hg 202 29,86% Bền với 122 nơtron Hg 203 {TH} 46,612 ngày β - 0,492 Tl 203 Hg 204 6,87% Bền với 124 nơtron 6 1.1)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. 1.2) Lịch sử Đây là kim loại thứ bảy được ghi nhận đã tìm thấy từ thời Cổ đại. Người Ấn Độ và Trung Quốc thời cổ đã biết dùng thủy ngân để hòa tan vàng và bạc.Thủy ngân được tìm thấy trong các ngôi mộ cổ Ai Cập 3000 năm trước CN. Thủy ngân có ở dạng tự sinh (đơn chất). và dạng hợp chất. Thông số khác Độ điện âm 2,00 (thang Pauling) Nhiệt dung riêng 140 J/(kg·K) Độ dẫn điện 1,041x10 6 /Ω.m Độ dẫn nhiệt 8,34 W/(m•K) Năng lượng ion hóa thứ nhất 1007.1 kJ/mol Năng lượng ion hóa thứ hai 1810 kJ/mol Năng lượng ion hóa thứ ba 3300 kJ/mol 7 Hg là ký hiệu hóa học ngày nay cho thủy ngân. Nó là viết tắt của Hydrargyrum, từ Latinh hóa của từ Hy Lạp Hydrargyros, 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. Nước nổi tiếng thế giới về khai thác thủy ngân từ quặng là Tây Ban Nha. Tại nước này, trên vùng núi cao, dưới đáy các hố sâu cũng đã tìm thấy thủy ngân tự sinh. Thủy ngân kém hoạt động hóa học, cho nên hợp chất tự nhiên của thủy ngân không bền. Chỉ cần những thao tác đơn giản đã có thể lấy thủy ngân ra khỏi quặng. Bác sĩ Hi Lạp Điôxcôrit (Dioskorides), thế kỉ đầu CN đã điều chế được thủy ngân bằng cách đun nóng thần sa (HgS) trong chảo sắt đặt trong nồi đất sét đậy kín. Hơi thủy ngân ngưng tụ trên nắp nồi. Có thể diễn tả bằng phương trình hóa học sau: HgS + Fe → Hg + FeS Thật ra, chỉ cần đun nóng quặng ở nhiệt độ 700 - 800°C trong không khí là đã có thể thu được hơi thủy ngân: HgS + O 2 → Hg + SO 2 Có thể nói, thủy ngân là một kim loại đặc biệt hiếm có. Bởi tính chất đặc biệt này đã có bao nhiêu chuyện lý thú về thủy ngân. Có kim loại nào trên thế giới này, mùa hè cũng như mùa đông luôn luôn ở trạng thái lỏng? Có chất lỏng nào nặng hơn thủy ngân? Có kim loại nào hòa tan được các kim loại khác ở nhiệt độ thường? Danh từ “hỗn hống” là để chỉ hợp kim của thủy ngân với kim loại. Nhờ hiện tượng hỗn hống ( sự hòa tan của kim loại khác vào thủy ngân) một số nguyên tố hóa học Ba, Sr, Mg đã được tìm ra. Cũng nhò hiện tượng hỗn hống mà nhiều mái vòm nhà thờ thế kỉ trước được phủ bằng vàng thật. Người ta hòa tan vàng trong thủy ngân, quét lớp “dung dịch” này lên những tấm đồng mỏng dùng làm mái vòm. Đun nóng cho thủy ngân bay hơi, còn lại vàng. 8 Chưa có kim loại nào được nhắc đến nhiều trong suốt quá trình lịch sử như thủy ngân. Trong tác phẩm của nhà triết học cổ Hi Lạp Arixtot ( thế kỉ 4 trước CN) đã nói đến thủy ngân. Bác sĩ Điôxcôrit gọi thủy ngân là “bạc nước”. Thời kì Giả kim thuật, người ta kiên trì thực hiện ước mơ viển vông – biến thủy ngân thành vàng. Lịch sử còn ghi nhận câu chuyện uống thủy ngân để chữa bệnh xoắn ruột sau đây: cho bệnh nhân uống một lúc khoảng 200 – 250 g thủy ngân, thầy thuốc lí luận do sức nặng và nhờ tính linh động, thủy ngân sẽ nhanh chóng “chu du” khắp đoạn trường và nhờ đó được thong chỗ ruột bị tắc! Dĩ nhiên, không nên áp dụng phương pháp này bởi vì ngày nay thủy ngân đã bị liệt vào bảng các chất độc, nhất là hơi của nó. Vào thế kỉ 16, vua Thụy Điển là Erich XIV bị người em cướp ngôi. Lịch sử ghi lại rằng có thể nhà vua bị đầu độc, Nhưng làm thế vào chứng minh được. Mãi đến 4 thế kỉ sau, bằng phương pháp phân tích tinh vi, các bác sĩ đã xác địch được rằng nhà vua đã bị đầu độc bằng thủy ngân, bởi vì hàm lượng của thủy ngân trong tóc lấy ở hài cốt ra tăng gấp nhiều lần so với mức bình thường. Còn câu chuyện của vua nước Anh Caclô II, thế kỉ 17 thì sao? Hồi ấy nhà vua cũng có phòng thí nghiệm riêng ở cung đình, ngoài giờ cai trị nước và đi săn bắn, nhà vua còn có thú vui nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, nung nóng và chưng cất thủy ngân, một kim loại rất phổ biến của thời Giả kim thuật. Kết quả, sau một thời gian, nhà vua trở nên cáu kỉnh, bị co giật và viêm thận mãn tính. Đó là những triệu chứng của nhiễm độc hơi thủy ngân. Năm 1801, khi chiếc tàu thủy nước Anh :Trimph” chở thủy ngân, trong dó có thùng bị vỡ, thủy ngân chảy lai láng ra ngoài, hơn 200 người bị ngộ độc. 2)Hợp chất của thủy ngân 2.1)Hợp chất của Hg(II) Khác với Zn và Cd, thủy ngân tạo nên hai loại hợp chất, trong đó nó có số oxi hóa +1 và +2. Xác xuất tạo thành hai trạng thái oxi hóa đó gần như tương đương với nhau về mặt nhiệt động học, trong đó trạng thái oxi hóa +2 thường gặp hơn và bền hơn. + Thủy ngân(II) oxit 9 Thủy ngân(II) oxit (HgO) là chất ở dạng tinh thể tà phương, hạt rất nhỏ có màu vàng, hạt to hơn có màu đỏ. Nó được cấu tạo từ những mạch dài, gãy và phẳng liên kết yếu với nhau. Trong khi ZnO và CdO có thể thăng hoa không phân hủy ở nhiệt độ cao, HgO phân hủy ở trên 400°C. Điều này phù hợp với sự biến đổi nhiệt tạo thành của các oxit đó: ZnO CdO HgO ∆H° tt , kJ/mol… -318 -226 -58,5 Bởi vậy ở ~ 100°C, HgO bị H 2 khử dễ dàng thành Hg và ở nhiệt độ thường HgO dễ tác dụng với khí clo hay nước clo tạo nên kết tủa oxoclorua màu nâu đỏ: 2HgO + 2Cl 2 → Hg 2 OCl 2 + Cl 2 O 2HgO + 2Cl 2 + H 2 O → Hg 2 OCl 2 + 2HOCl (Thủy ngân oxoclorua Hg 2 OCl 2 thường được biểu diễn dưới dạng hợp chất kép HgO.HgCl 2 ). Thủy ngân(II) oxit tan rất ít trong nước, tan dễ trong dung dịch Nh 3 , HgO không tạo nên amoniacat như ZnO mà tạo nên hợp chất ít tan màu vàng gọi là bazơ Milon: 2HgO + NH 3 + H 2 O → Hg 2 NOH.2H 2 O Bazơ Milon Hg 2 NOH.2H 2 O là một trong những hợp chất mới của Hg với N, trong đó ion Hg 2 N + có mạng lưới tinh thể kiểu cristobalit còn ion OH¯ và phân tử H 2 O được giữ ở trong lỗ trống của mạng lưới đó bằng lien kết ion, lien kết hidro và lực phân tán. 10 [...]... 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... 2.2 )Hợp Chất Của Hg(I) Như đã nhận xét ở trên, khác Zn và Cd, thủy ngân còn tạo nên những hợp chất trong đó có ion Hg22+ với liên kết Hg-Hg Sự tồn tại của ion đó được xác minh bằng thực nghiệm: -Phương pháp từ-hóa học cho biết các hợp chất của Hg (I) đều nghịch từ , trong khi Hg+ có electron độc thân -Phương pháp nghiên cứu kiến trúc bằng tia Rơnghen cho biết trong các hơp chất của Hg(I), liên kết Hg-Hg... 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. .. 2[Hg(SCN)4] 2-  → Cu[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4] Trong khi ion Co2+ tạo nên kết tủa màu chàm thẫm: Co2+ + Zn2+ + 2[Hg(SCN)4] 2-  → Co[Hg(SCN)4].Zn[Hg(SCN)4] + Hợp chất cơ thủy ngân Thủy ngân( II) tạo nên một số chất cơ kim, trong đó nhiều chất có hoạt tính sinh học Những cơ thủy ngân có công thức tổng quát là RHgX và R2Hg ( trong đó R là gốc hiđrocacbon và X là amoni axit) Những chất cơ thủy ngân thường là hợp chất. .. dùng để điều chế hợp chất khác của thủy ngân, chế sơn vỏ tàu biển, thuốc mỡ và pin thủy ngân Pin thủy ngân gồm có cực âm làm bằng hỗn hống kẽm, cưc dương là bột nhão của HgO trộn với than và chất điện li là bột nhão của ZnO trộn với KOH Trong pin xãy ra phản ứng: Zn + HgO  → ZnO + Hg Pin thủy ngân được làm ở dạng cúc dùng cho máy nghe, đồng hồ đeo tay Pin có thế hiệu 1,34V Dạng vàng của HgO được điều... phức chất này bền hơn những phức chất tương ứng của Zn2+ va Cd2+ + Thủy ngân( II) halogenua Thủy ngân( II) halogenua (HgX2) là chất dạng tinh thể không màu, trừ HgI2 có màu đỏ Dưới đây là một số tính chất vật lý quan trọng của chúng HgF2 HgCl2 HgBr2 12 HgI2 Nhiệt độ nóng 645 280 238 257 chảy, °C Nhiệt độ sôi, 650 303 318 351 °C Độ tan ở Thủy phân 6,59 0,55 0,004 20°C,g/100g nước Thủy ngân( II) florua là hợp. .. thành Hg2+ + Thủy ngân( I) nitrat Đihiđrat thủy ngân (I) nitrat Hg2(NO3)2.2H2O là chất dạng tinh thể tà phương không màu , dễ tan trong nước và bị thủy phân tạo thành muối bazơ: Hg2(NO3)2 + H2O Hg2OHNO3 + HNO3 Bởi vậy , khi pha dung dịch muối đó, cần phải them HNO3 vào dung dịch để đẫy lùi phản ứng thủy phân Thủy ngân (I) nitrat thường dung làm chất đầu để điều chế những hợp chất khác của Hg(I).Nó được... tranh cãi xung quanh hỗn hống nha khoa vẫn còn tiếp diễn + Y tế Thủy ngân đã được sử dụng để chữa bệnh trong hàng thế kỷ Clorua thủy ngân (I) và clorua thủy ngân (II) là những hợp chất phổ biến nhất Thủy ngân được đưa vào điều trị giang mai sớm nhất vào thế kỷ 16, trước khi có các chất kháng sinh "Blue mass", viên thuốc nhỏ chứa thủy ngân, đã được kê đơn trong suốt thế kỷ 19 đối với hàng loạt các triệu... 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 6)Cảnh báo & Quy định Thủy ngân cần được tiếp... Geographic) Trong đầu thế kỷ 20, thủy ngân được cấp phát cho trẻ em hàng năm như là thuốc nhuận tràng và tẩy giun Nó là bột ngậm cho trẻ em và một số vacxin có chứa chất bảo quản Thimerosal (một phần là etyl thủy ngân) kể từ những năm 1930 (Báo cáo của FDA) Clorua thủy ngân (II) là chất tẩy trùng đối với các bác sĩ, bệnh nhân và thiết bị Thuốc và các thiết bị chứa thủy ngân tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, mặc . hơi thủy ngân. Năm 1801, khi chiếc tàu thủy nước Anh :Trimph” chở thủy ngân, trong dó có thùng bị vỡ, thủy ngân chảy lai láng ra ngoài, hơn 200 người bị ngộ độc. 2 )Hợp chất của thủy ngân 2.1 )Hợp. cùng hiện đại của thế kĩ như chất siêu dẫn, bơm chân không… Việc nghiên cứu để hiểu rõ tính chất vật lý, tính chất hóa học, những ứng dụng của thủy ngân và hợp chất của thủy ngân sẽ giúp chúng. điều chế hợp chất khác của thủy ngân, chế sơn vỏ tàu biển, thuốc mỡ và pin thủy ngân. Pin thủy ngân gồm có cực âm làm bằng hỗn hống kẽm, cưc dương là bột nhão của HgO trộn với than và chất điện