Амальгама (химия) - Википедия - Amalgam (chemistry)

Для использования в других целях см. Амальгама (значения).
Arquerite, природная смесь серебра и ртути

An амальгама является сплав из Меркурий с другим металл. Это может быть жидкость, мягкая паста или твердое вещество, в зависимости от содержания ртути. Эти сплавы образуются металлическое соединение,[1] с электростатической силой притяжения электроны проводимости работает, чтобы связать все положительно заряженные ионы металлов вместе в структура кристаллической решетки.[2] Почти все металлы могут образовывать амальгамы со ртутью, за исключением утюг, платина, вольфрам, и тантал. Серебро -Меркурий амальгамы важны в стоматология, и золото -ртутная амальгама используется в добыча золота из руда. В стоматологии используются сплавы ртути с такими металлами, как серебро, медь, индий, олово и цинк.

Важные амальгамы

Амальгама цинка

Амальгама цинка находит применение в органическом синтезе (например, для Редукция Клемменсена ).[3]Это восстановитель в Редуктор Джонса, используемые в аналитической химии. Ранее цинковые пластины сухого батареи были смешаны с небольшим количеством ртути, чтобы предотвратить ухудшение условий хранения. Это бинарный раствор (жидкость-твердый) ртути и цинка.

Амальгама калия

Для щелочных металлов, амальгамирование является экзотермическим, и можно идентифицировать различные химические формы, такие как KHg и KHg2.[4] KHg представляет собой соединение золотого цвета с температурой плавления 178 ° C, а KHg2 соединение серебристого цвета с температурой плавления 278 ° C. Эти амальгамы очень чувствительны к воздуху и воде, но с ними можно работать в атмосфере сухого азота. Расстояние Hg-Hg составляет около 300пикометры, Hg-K около 358 вечера.[4]

Фазы К5Hg7 и KHg11 также известны; рубидий, стронций и барий undecamercurides известны и изоструктурны. Амальгама натрия (NaHg2) имеет другую структуру: атомы ртути образуют гексагональные слои, а атомы натрия представляют собой линейную цепочку, которая вписывается в отверстия в гексагональных слоях, но атом калия слишком велик, чтобы эта структура могла работать в KHg.2.

Амальгама натрия

Основная статья: Амальгама натрия

Амальгама натрия производится как побочный продукт хлористо-щелочной процесс и используется как важный восстановитель в органической и неорганической химии. С водой разлагается на концентрированные едкий натр раствор, водород и ртуть, которые затем могут снова вернуться в хлорно-щелочной процесс. Если вместо воды использовать абсолютно безводный спирт, алкоксид натрия производится вместо раствора щелочи.

Алюминиевая амальгама

Основная статья: Алюминиевая амальгама

Алюминий может образовывать амальгаму в результате реакции со ртутью. Алюминиевая амальгама может быть приготовлена ​​путем измельчения алюминиевых гранул или проволоки в ртути или путем взаимодействия алюминиевой проволоки или фольги с раствором хлорид ртути. Эта амальгама используется в качестве реагента для восстановления соединений, например восстановления иминов до аминов. Алюминий является конечным донором электронов, а ртуть обеспечивает перенос электронов.[5]Сама реакция и отходы от нее содержат ртуть, поэтому необходимы особые меры безопасности и методы утилизации. В качестве более экологически чистой альтернативы для достижения того же результата синтеза часто можно использовать гидриды или другие восстанавливающие агенты. Другой экологически чистой альтернативой является сплав алюминия и галлия, который аналогичным образом делает алюминий более химически активным, препятствуя образованию оксидного слоя.

Олово амальгама

Оловянная амальгама использовалась в середине XIX века как светоотражатель. зеркальное покрытие.[6]

Другие амальгамы

Известны различные амальгамы, представляющие интерес в основном с исследовательской точки зрения.

  • Амальгама аммония - серая мягкая губчатая масса, обнаруженная в 1808 г. Хэмфри Дэви и Йенс Якоб Берцелиус. Он легко разлагается при комнатной температуре или при контакте с водой или спиртом:
  • Таллий Амальгама имеет температуру замерзания -58 ° C, что ниже, чем у чистой ртути (-38,8 ° C), поэтому она нашла применение в низкотемпературных термометрах.
  • Золото амальгама: Очищенное золото при тонком измельчении и контакте с ртутью, когда поверхности обоих металлов чистые, легко и быстро амальгамируется с образованием сплавов, начиная с AuHg2 в Au8Hg.[7]
  • Свинец образует амальгаму при смешивании опилок с ртутью[нужна цитата ] и также внесен в список встречающихся в природе сплавов, называемых свинецамальгамой в Классификация Никеля – Струнца.[8]

Стоматологическая амальгама

Основная статья: Амальгама (стоматология)
Зубная пломба из амальгамы

В стоматологии используются сплавы ртути с такими металлами, как серебро, медь, индий, банка и цинк. Амальгама - «отличный универсальный реставрационный материал».[Эта цитата требует цитирования ] и используется в стоматологии по ряду причин. Он недорогой и относительно простой в использовании и манипулировании во время размещения; он остается мягким в течение короткого времени, поэтому его можно упаковать, чтобы заполнить любой неправильный объем, а затем он образует твердый состав. Амальгама обладает большей долголетие по сравнению с другими материалами для прямой реставрации, такими как композит. Однако эта разница уменьшилась с постоянным развитием композитных смол.

Амальгаму обычно сравнивают с композитами на основе смолы, потому что многие области применения аналогичны, а многие физические свойства и стоимость сопоставимы.

В июле 2018 года ЕС запретил амальгаму для стоматологического лечения детей до 15 лет, беременных и кормящих женщин. [9]

Использование в майнинге

Ртуть использовалась в добыче золота и серебра из-за удобства и легкости соединения ртути и драгоценных металлов. При разработке россыпей золота, при которой мельчайшие частицы золота вымываются из отложений песка или гравия, ртуть часто использовалась для отделения золота от других тяжелых минералов.

После того, как весь практический металл был извлечен из руды, ртуть распределялась по длинной медной ванне, которая образовывала тонкий слой ртути снаружи. Затем отработанная руда перемещалась в желоб, и золото в отходах смешивалось с ртутью. Затем это покрытие соскребали и очищали испарением, чтобы избавиться от ртути, оставив после себя золото высокой чистоты.

Амальгамирование ртути было впервые использовано на серебряных рудах с развитием патио процесс в Мексике в 1557 году. Существовали также дополнительные процессы амальгамирования, которые были созданы для обработки серебряных руд, в том числе амальгамирование панелей и процесс Уошу.

Золотая амальгама

Добыча золота (добыча)

Золотая амальгама оказалась эффективной там, где золотая мелочь («мучное золото») не может быть извлечена из руды с помощью гидромеханических методов. Большое количество ртути использовалось в россыпная добыча, где отложения, состоящие в основном из разложившейся гранитной суспензии, разделялись длинными рядами «коробок с ротором», в начале которых сбрасывалась ртуть. Образовавшаяся амальгама представляет собой тяжелую твердую массу тускло-серого цвета. (Использование ртути при разработке россыпей в XIX веке в Калифорнии, в настоящее время запрещенное, вызвало серьезные проблемы с загрязнением окружающей среды речных и устьевых водоемов, продолжающиеся и по сей день.) Иногда в нижнем течении рек и ручьев любители находят значительные частицы амальгамы. мокрый костюм горняки ищут золотые самородки с помощью водяного вакуума / земснаряда с приводом от двигателя, установленного на поплавке.

Добыча золота (переработка руды)

Интерьер Deadwood Terra Gold Штамповая фабрика. Измельченная руда смывается с медных листов, покрытых ртутью, и мелкие частицы золота образуют амальгаму с ртутью. Амальгаму соскребали, а затем золото отделяли от амальгамы путем нагревания и испарения ртути, которую затем извлекали с помощью конденсатор для повторного нанесения на пластины.

Где штамповочные мельницы были использованы для измельчения золотосодержащей руды до мелочи, часть процесса экстракции включала использование смоченных ртутью медных пластин, поверх которых промывалась измельченная мелочь. Периодическое соскабливание и повторная ртутная обработка пластины привели к получению амальгамы для дальнейшей обработки.

Добыча золота (реторта)

Амальгаму, полученную любым способом, затем нагревали в дистилляционной реторте, извлекая ртуть для повторного использования и оставляя золото. Поскольку при этом в атмосферу выделяются пары ртути, этот процесс может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья и долгосрочное загрязнение.

Сегодня амальгамирование ртути заменено другими методами извлечения золота и серебра из руды в развитых странах. Опасности, связанные с токсичными ртутными отходами, сыграли важную роль в прекращении процессов амальгамирования ртути. Однако ртутное амальгамирование по-прежнему регулярно используется мелкими золотодобывающими предприятиями (часто нелегально), особенно в развивающихся странах.

Зонд амальгамы

Зонд амальгамы

Соли ртути по сравнению с металлической ртутью и амальгамами очень токсичны из-за их растворимости в воде. Присутствие этих солей в воде можно обнаружить с помощью зонда, который использует готовность ионов ртути к образованию амальгамы с медью. А азотная кислота раствор исследуемых солей наносится на кусок медной фольги, и любые присутствующие ионы ртути будут оставлять пятна амальгамы серебристого цвета. Ионы серебра оставляют аналогичные пятна, но легко смываются, что позволяет отличить серебро от ртути.

В окислительно-восстановительная реакция Когда ртуть окисляет медь, участвует:

Hg2+ + Cu → Hg + Cu2+.

Токсичность

Стоматологическая амальгама была изучена и в целом считается безопасной для человека.[10][11] хотя достоверность некоторых исследований и их выводов подвергалась сомнению.[12]В июле 2018 года ЕС запретил амальгаму для стоматологического лечения детей до 15 лет, беременных и кормящих женщин. [13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Каллистер, В. Д. «Материаловедение и инженерия: Введение» 2007, 7-е издание, John Wiley and Sons, Inc., Нью-Йорк, Раздел 4.3 и Глава 9.
  2. ^ http://mine-engineer.com/mining/minproc/MercAmal.htm
  3. ^ Хэм, Питер «Цинковая амальгама» в энциклопедии реагентов для органического синтеза e-EROS (2001). Дои:10.1002 / 047084289X.rz003
  4. ^ а б Э. Дж. Дюуэлл; Н. К. Баензигер (1955). «Кристаллические структуры KHg и KHg2». Acta Crystallogr. 8 (11): 705–710. Дои:10.1107 / S0365110X55002168.
  5. ^ Эммануил И. Троянский и Меган Бейкер «Алюминиевая амальгама» в энциклопедии реагентов для органического синтеза e-EROS 2016, Дои:10.1002 / 047084289X.ra076.pub2
  6. ^ "Die Sendung mit der Maus, Sachgeschichte vom Spiegel" (на немецком). Архивировано из оригинал 17 апреля 2009 г.. Получено 2009-04-24.
  7. ^ "Слияние ртути". mine-engineer.com. Получено 8 апреля 2018.
  8. ^ webmineral.com/data/Leadamalgam.shtml
  9. ^ «Регламент ЕС по ртути». www.europa.eu.
  10. ^ "Афера о" отравлении ртутью ":: Как противники амальгамирования обманывают людей". www.quackwatch.com.
  11. ^ «Заявление о стоматологической амальгаме». www.ada.org.
  12. ^ Муттер, Иоахим (13 января 2011 г.). «Безопасна ли стоматологическая амальгама для человека? Мнение научного комитета Европейской комиссии». Журнал медицины труда и токсикологии. 6: 2. Дои:10.1186/1745-6673-6-2. ЧВК  3025977. PMID  21232090.
  13. ^ «Регламент ЕС по ртути». www.europa.eu.

дальнейшее чтение

  • Прандтль, В .: Хамфри Дэви, Йенс Якоб Берцелиус, zwei führende Chemiker aus der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Штутгарт, 1948 г.
  • Хофманн, Х., Джандер, Г .: Качественный анализ, 1972, Вальтер де Грюйтер, ISBN  3-11-003653-3

внешняя ссылка