1.9. Ртуть

Ртуть находит разнообразное применение в химических лабора­ториях: в манометрах, в качестве рабочего тела в диффузионных насосах, в полярографии, контактных устройствах, электролизе­рах и др.

В процессе использования ртути она сильно загрязняется и начинает забивать узкие отверстия приборов, оставлять на стек­ле темные полосы амальгам примесей металлов, ее поверхность тускнеет. Поэтому ртуть периодически подвергают очистке.

Очистку ртути проводят, как правило, в три стадии. Сначала удаляют механические примеси, затем окисляют растворенные в ней примеси, наконец, при помощи перегонки освобождают от примесей, не подвергающихся воздействию химических реаген­тов.

Удаление механических примесей производят пропусканием ртути через двойной бумажный фильтр (см. разд. 1.5), вершина конуса которого проколота в нескольких местах тонкой иглой с диаметром около 0,5 мм и заполнена несколькими кусочками фильтровальной бумаги. Применяют также фильтрацию ртути через стеклянный фильтр № 1 (см. табл. 2). Выливать ртуть на фильтр удобно из флорентийского стаканчика 4 (рис. 8, а) через боковой сифон небольшими порциями. Стаканчик пригоден и для заполнения приборов чистой ртутью.

0011Из ртути, очищенной от механических примесей, удаляют за­тем органические вещества

(жиры, масла, вакуумную смазку и т. п.). Для этого ртуть встряхивают с вод­ным 20-30%-м раствором КОН или NaOH в поли­этиленовом сосуде с пробкой, после чего тщательно

Рис. 8. Приборы для химической очистки ртути в колонке (а) и

в сосуде с мешалкой (б):

а: - стеклянный фильтр; 2 - ко­лонка с азотной кислотой; 3 - капил­ляр;

4 - флорентийский стаканчик;

б: 1 - электромотор; 2 - трубка; 3 -Мешалка; 4 - раствор реагента;

5 -Ртуть; 6 - тубус для присоединения к вакуумной системе

промывают чистой водой. Можно для удаления жиров и масел взбалтывать ртуть с бензином, ацетоном или трихлорэтиленом с последующей промывкой ртути этанолом и диэтиловым эфиром.

Для химической очистки ртути предложено много способов. Наиболее распространенным является метод обработки ртути 5-20%-й HNO₃. Если ртуть не очень загрязнена, то применяют 10%-ю кислоту. Ртуть промывают в колонке 2 (см. рис. 8, а) высотой около 1 м и диаметром 10-20 мм. Ртуть в колонку по­дают из стеклянного фильтра 1 закрытого сверху колпачком. Нижний сифон 3 имеет внутренний диаметр не более 2 мм. После обработки азотной кислотой ртуть тщательно промывают чистой водой и высушивают фильтровальной бумагой. Для уменьшения потерь ртути на этой операции к кислоте добавля­ют 5-6% Hg₂(N0₃)₂.

Другим способом удаления из ртути примесей является ее одновременная обработка воздухом и химическими реагентами (концентрированная H₂SO₄, 15%-я HNO₃, концентрированный водный раствор КМПО₄, 5%-й водный раствор Hg₂(NO₃)₂, 10%-й раствор К₂Cr₂О₇ в 1-2%-й H₂SO₄, 20%-й водный раствор НСl). Обработку ртути этими реагентами производят в склянке Бунзена (рис. 8, б) с мешалкой 3 при непрерывном пропускании воз­духа или кислорода через стеклянную трубку 2. Полнота окис­ления примесей металлов возрастает, если склянку Бунзена по­местить в водяную баню при температуре 80-90 °С.

Склянку Бунзена соединяют с водоструйным насосом через склянку Тищенко (см. рис. 28, д) или U-образную трубку (см. рис. 237, б), наполненные гранулами цинка и подогреваемыми в водяной бане не выше 90 °С. Такие ловушки практически пол­ностью поглощают пар ртути.

Считают, что обработка ртути кислыми или щелочными вод­ными растворами КМnО₄ является одним из лучших средств очистки ртути не только от металлических, но и органических примесей. Если примеси этим реагентом удалены почти полнос­тью, то после просасывания воздуха через раствор в течение 2-5 мин окраска раствора не изменяется.

0На последней стадии очистки ртуть подвергают вакуумной перегонке. Для этой цели предложено много установок. На рис. 9 приведена принципиальная схема одной из них. После одно­кратного отсасывания из прибора воздуха, кран на вакуумной линии 1 закрывают, и прибор сохраняет вакуум в течение про­должительного времени, так как сифонная трубка 5 с внутрен­ним диаметром не более 2 мм действует как своеобразный на­сос. Для перегонки ртуть нагревают до 180 °С под вакуумом менее 0,13 Па.

Рис. 9. Установка для вакуумной пере­гонки ртути (а) и ртутная пипетка (б):

а: 1 - вакуумный кран;

2 - водяная рубашка

3 - куб с ртутью; 4 - электронагреватель;

5 - сифон; б - приемник; - трубка для присоединения к вакуум – капилляр

Чистая ртуть не оставляет следов на фарфоровой гладкой пластинке, а при встряхивании с чистой водой образует устойчи­вую в течение 5-15 с пену. Уже при незначительном загрязне­нии пена исчезает за 1-2 с, а при содержании примесей более 10% пена не образуется.

Собирать пролитую ртуть очень трудно. Поэтому все работы с ней надо проводить в большой эмалированной кювете с невы­сокими стенками. Для сбора мелких капель ртути применяют так называемый "ртутный магнит" - полоску металлического цинка, обработанную в течение 5-10 с разбавленной H₂SO₄. Хранят полоску в плотно закрытой пробирке. К такой полоске прилипают капли ртути, образуя амальгаму цинка. Чтобы со­брать крупные капли ртути применяют ртутную пипетку (рис. 9, б), присоединенную к водоструйному насосу. С ее помощью можно удалить капли ртути даже из щелей. После удаления ви­димых капель ртути загрязненную поверхность обмывают 1%-м водным раствором КМn0₄, подкисленным хлороводородной кислотой. Можно промыть поверхность, на которую была про­лита ртуть, также 5%-м раствором моно- или дихлорамина в CCI₄. Состав раствора КМnО₄: 1г КМnО₄ и 5 мл концентриро­ванной хлороводородной кислоты в 1 л воды. Такой раствор превращает мельчайшие капельки ртути в малорастворимый в воде хлорид диртути Hg₂Cl₂.

Рекомендации о применении порошкообразной серы для засыпки щелей и трещин в лабораторных столах и полах, загряз­ненных ртутью, для предотвращения ее испарения ошибочны. Пар ртути практически не задерживается даже нагретым до 100 °С 20 мм слоем измельченной серы.

Для улавливания пара ртути с открытой поверхности в раз­личных приборах применяют хлоркальциевые трубки (см. рис. 237, в), заполненные иодированным активированным углем или силикагелем, обработанным водным раствором КМп0₄.

Первый поглотитель получают перемешиванием 50 г активи­рованного угля с водным раствором, содержащим в 100 мл воды 5 г I₂ и 10 г Kl. После обесцвечивания раствора уголь отфильтровывают и высушивают при 100 °С в течение часа.

Второй поглотитель - это прокаленный при 750 °С силикагель, обработанный нагретым до 80 °С концентрированным водным раствором КМnО₄, а затем отфильтрованный и высу­шенный на воздухе. В качестве индикатора над слоем такого силикагеля помещают небольшой слой силикагеля, смешанного с суспензией Cul в этаноле, затем отфильтрованного и высу­шенного на воздухе. Когда пар ртути перестанет поглощаться первым слоем и попадет в слой индикатора, последний окраши­вается в розовый цвет.

Металлическая ртуть является чрезвычайно токсичным ве­ществом, поэтому ее использование в лабораториях допустимо только в тех случаях, когда ее нельзя заменить другими вещест­вами. Однако если эксперимент поставлен так, что попадание пара ртути в воздух лаборатории исключено, работа со ртутью не представляет какой-либо опасности.

Хранят ртуть в запаянных толстостенных ампулах или в тол­стостенных склянках с пробкой, имеющей прозрачное точное соединение с горлом склянки (тип КРУ, см. разд. 2.5), закрытой колпаком с таким же соединением (см. рис. 26, д). Предохра­нить ртуть от испарения путем защиты ее поверхности слоем воды или другой жидкости невозможно. Пары ртути легко про­никают через небольшой слой воды, бензола, глицерина, пара­финового масла и другой жидкости.