Амальгама – это сплав ртути с другим металлом . Это может быть жидкость, мягкая паста или твердое вещество, в зависимости от содержания ртути. Эти сплавы образуются посредством металлической связи [1] с электростатической силой притяжения электронов проводимости , которая связывает все положительно заряженные ионы металлов вместе в структуру кристаллической решетки . [2] Почти все металлы могут образовывать амальгамы с ртутью, за исключением железа , платины , вольфрама и тантала . [ нужна цитата ] Амальгамы серебра и ртути важны в стоматологии , а амальгама золота и ртути используется при добыче золота из руды . В стоматологии используются сплавы ртути с такими металлами, как серебро, медь, индий, олово и цинк.
Амальгама цинка находит применение в органическом синтезе (например, для восстановления Клемменсена ). [3] Это восстановитель в редукторе Джонса , используемый в аналитической химии. Раньше цинковые пластины сухих батарей амальгамировали небольшим количеством ртути, чтобы предотвратить порчу при хранении. Это бинарный раствор (жидко-твердое вещество) ртути и цинка.
Для щелочных металлов амальгамация является экзотермической, и можно идентифицировать отдельные химические формы, такие как KHg и KHg 2 . [4] KHg представляет собой соединение золотого цвета с температурой плавления 178 °C, а KHg 2 — соединение серебристого цвета с температурой плавления 278 °C. Эти амальгамы очень чувствительны к воздуху и воде, но с ними можно работать в условиях сухого азота. Расстояние Hg-Hg составляет около 300 пикометров , Hg-K около 15:58. [4]
Известны также фазы К 5 Hg 7 и KHg 11 ; Известны и изоструктурны ундемеркуриды рубидия , стронция и бария . Амальгама натрия (NaHg 2 ) имеет другую структуру: атомы ртути образуют гексагональные слои, а атомы натрия - линейную цепочку, которая вписывается в отверстия в гексагональных слоях, но атом калия слишком велик, чтобы эта структура могла работать в KHg. 2 .
Амальгама натрия производится как побочный продукт хлорщелочного процесса и используется в качестве важного восстановителя в органической и неорганической химии. С водой он разлагается на концентрированный раствор гидроксида натрия , водород и ртуть, которые затем могут заново вернуться в хлорщелочной процесс. Если вместо воды использовать абсолютно безводный спирт, то вместо раствора щелочи образуется алкоксид натрия.
Алюминий может образовывать амальгаму в результате реакции с ртутью. Алюминиевую амальгаму можно получить либо путем измельчения алюминиевых таблеток или проволоки в ртути, либо путем взаимодействия алюминиевой проволоки или фольги с раствором хлорида сулемы . Эта амальгама используется в качестве реагента для восстановления соединений, например, восстановления иминов до аминов . Алюминий является конечным донором электронов, а ртуть служит посредником в переносе 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 синтетического результата часто можно использовать гидриды или другие восстановители. Другой экологически чистой альтернативой является сплав алюминия и галлия, который аналогичным образом делает алюминий более реакционноспособным, предотвращая образование оксидного слоя.
Оловянная амальгама использовалась в середине 19 века в качестве отражающего зеркального покрытия . [6]
Известны разнообразные амальгамы, представляющие интерес преимущественно в исследовательском контексте.
В стоматологии используются сплавы ртути с такими металлами, как серебро, медь , индий , олово и цинк . Амальгама является «отличным и универсальным реставрационным материалом» [9] 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 для заполнения любого объема неправильной формы, а затем образует твердое соединение. Амальгама обладает большей долговечностью по сравнению с другими материалами для прямых реставраций, такими как композит. Однако эта разница уменьшилась с постоянным развитием композитных смол.
Амальгаму обычно сравнивают с композитами на основе смол, поскольку многие области применения аналогичны, а многие физические свойства и затраты сопоставимы.
Зубная амальгама изучалась и обычно считается безопасной для человека, [10] [11] , хотя достоверность некоторых исследований и их выводы подвергались сомнению. [12]
В июле 2018 года ЕС, учитывая постоянное загрязнение окружающей среды и токсичность ртути, содержащейся в амальгаме, запретил амальгаму для лечения зубов детей до 15 лет, а также беременных и кормящих женщин. [13]
Ртуть использовалась при добыче золота и серебра из-за удобства и легкости, с которой ртуть и драгоценные металлы соединяются. При добыче золота из россыпей, когда мельчайшие частицы золота вымываются из песчаных или гравийных отложений, ртуть часто использовалась для отделения золота от других тяжелых минералов.
После того, как весь практический металл был извлечен из руды, ртуть слили в длинный медный желоб, который образовал тонкий слой ртути на внешней стороне. Затем отработанную руду перенесли в желоб, и золото в отходах смешалось с ртутью. Затем это покрытие соскабливали и очищали путем испарения, чтобы избавиться от ртути, оставляя после себя немного золота высокой чистоты.
Амальгамация ртути была впервые использована для обработки серебряных руд с развитием патио- процесса в Мексике в 1557 году. Существовали также дополнительные процессы амальгамации, которые были созданы для обработки серебряных руд, включая пан-амальгамацию и процесс Уошо .
Золотая амальгама доказала свою эффективность там, где золотую мелочь («мучное золото») невозможно извлечь из руды гидромеханическими методами. Большие количества ртути использовались при добыче россыпей , где отложения, состоящие в основном из разложившейся гранитной суспензии, были разделены длинными рядами «рифленых ящиков», причем ртуть сбрасывалась в начале пути. Образующаяся амальгама представляет собой тяжелую твердую массу тускло-серого цвета. (Использование ртути при россыпной добыче в Калифорнии в 19 веке, ныне запрещенное, вызвало обширные проблемы загрязнения речной и устьевой среды, продолжающиеся и по сей день.) Иногда любители влажной уборки обнаруживают значительные порции амальгамы в низовьях рек и ручьев, расположенных ниже по течению. подходит горнякам, ищущим золотые самородки с помощью водяного пылесоса/земснаряда с приводом от двигателя, установленного на поплавке.
Там, где для измельчения золотосодержащей руды до мелочи использовались штампованные мельницы , часть процесса добычи включала использование смоченных ртутью медных пластин, над которыми промывали измельченную мелочь. Периодическое соскабливание и повторная меркуризация пластины приводили к получению амальгамы для дальнейшей обработки.
Амальгаму, полученную любым из этих процессов, затем нагревали в перегонной реторте, извлекая ртуть для повторного использования и оставляя после себя золото. Поскольку при этом пары ртути попадают в атмосферу, этот процесс может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья и долгосрочное загрязнение.
Сегодня амальгамация ртути заменена другими методами рекуперации золота и серебра из руды в развитых странах. Опасность ртутных токсичных отходов сыграла важную роль в постепенном отказе от процессов амальгамации ртути. Однако амальгамация ртути по-прежнему регулярно используется мелкими золотодобытчиками (часто нелегально), особенно в развивающихся странах.
Соли ртути по сравнению с металлической ртутью и амальгамами высокотоксичны из-за их растворимости в воде. Присутствие этих солей в воде можно обнаружить с помощью зонда, использующего готовность ионов ртути к образованию амальгамы с медью. На кусок медной фольги наносят раствор исследуемых солей азотной кислоты, и присутствующие ионы ртути оставляют пятна амальгамы серебристого цвета . Ионы серебра оставляют подобные пятна, но легко смываются, что позволяет отличить серебро от ртути.
Окислительно -восстановительная реакция , при которой ртуть окисляет медь:
СМИ, связанные с амальгамой, на Викискладе?
Словарное определение амальгамы в Викисловаре