ЗАРАБАТЫВАЙТЕ !!! на глобальных рынках. БЕСПЛАТНАЯ консультация - оставьте свой телефон сейчас

Амальгама (Amalgams) - это

твердая или жидкая сортучка (сплав), состав которой отличается наличием ртути и одного или нескольких твердых металлов

Общее определение амальгамы, свойства амальгамы, состав амальгамы, получение сплава амальгамы, получение амальгамы разных металлов, применение амальгамы на производстве, понятие амальгамации, амальгамация в непромышленных условиях, амальгама в стоматологии, описание составляющих амальгамы

Развернуть содержание

‌‌Амальгама - это, определение

Амальгама - это твердый или жидкий конгломерат, обязательной составляющей которого должна быть ртуть. На ряду со ртутью в состав данного соединения еще может входить один или несколько различных металлов. Получается путем растворения металлов во ртути или же путем натирания ртутью поверхности металла. В зависимости от состава, амальгамы применяются в различных отраслях, начиная металлургией и заканчивая стоматологией и производством зеркал.

Амальгама - сплав ртути с металлом
Амальгама - сплав ртути с металлом

Амальгама - это жидкие или твёрдые сплавы ртути с другими металлами. Также амальгама может быть раствором ведущих себя аналогично металлам ионных комплексов (например, аммония).

Амальгама - это сплав ртути с аммонием
Амальгама - это сплав ртути с аммонием

Амальгамы - это соединения (сплавы) ртути с другими металлами; отсюда - амальгамировать, соединять со ртутью, покрывать (с поверхности) металлические предметы ртутью.

Амальгамировать - покрывать поверхность металлических предметов ртутью

Амальгама - это сплав ртути с одним или несколькими металлами. Если в состав амальгамы входит два компонента, она называется простой, при содержании трех и более компонентов - сложной. Основным веществом амальгамы является ртуть. Кроме того в состав входят различные металлы (серебро, медь, олово, цинк, золото и др.), влияющие на физико-химические и механические свойства материала. В зависимости от количественного соотношения ртути и других металлов амальгамы при 37◦С могут быть жидкими, полужидкими и твердыми.

Амальгамы могут быть жидкими полужидкими и твердыми
Амальгамы могут быть жидкими полужидкими и твердыми

Амальгама - это смесь ртути и других металлов. При комнатной температуре, ртуть является жидкостью и легко вступает в реакцию с такими металлами, как серебро, олово и медь, в процессе чего образуются твердые материалы.

Ртуть вступая в реакцию с серебром образует твердый металл
Ртуть вступая в реакцию с серебром образует твердый металл

Амальгама - это сплав металла, включая драгоценный, с ртутью, представляющий собой в зависимости от соотношения компонентов и температуры плавления гомогенную или гетерогенную систему. Примечание. Гомогенная система может быть в виде твердого интерметаллида.

Драгоценные металы вступая в реакцию с ртутью образуют амальгамы
Драгоценные металы вступая в реакцию с ртутью образуют амальгамы

Амальгама - это профессиональное название одного из пломбировочных материалов в стоматологии, в свойствах которого используется способность ртути растворять некоторые металлы Амальгама является наиболее прочным пломбировочным материалом, который применяется в зубоврачевании более 100 лет. За этот период состав амальгамы претерпел многие изменения. В стоматологии применяется медная и серебряная амальгама. В настоящее время почти во всех странах применяют серебряную амальгаму со значительным добавлением меди, так называемые высокомедные амальгамы.

Амальгама - это пломбировочный материал
Амальгама - это пломбировочный материал

Амальгама - это вещество, которое с начала 16-го века применялось при производстве зеркал. Тогда применялась амальгама, в состав которой входило 70% олова и 30% ртути. Получающиеся зеркала имели не очень высокий коэффициент отражения света и их производство было очень вредным, рабочие подвергались хроническому отравлению ртутью из-за вдыхания её паров. В наше время заднее покрытие зеркал также называют амальгамой.

Амальгама используется для покрытия задней части зеркал
Амальгама используется для покрытия задней части зеркал

Амальгама - это сильный восстановитель. Химические реакции амальгамированных щелочных металлов протекают так же, как и с чистыми элементами, но гораздо спокойнее без загорания и взрыва. Это свойство амальгам широко используется в лабораторной практике.

Реакция амальгамированного металла с водой

Амальгама - это промежуточный продукт при извлечении Au и других благородных металлов из руд и концентратов. Методами амальгамной металлургии выделяют и подвергают глубокой очистке в электролизерах с ртутным катодом Ga, In, Tl, Pb, Zn, Sb, РЗЭ и др. элементы, извлекают из продуктов переработки полиметаллических руд Cd, Cu, Ag и др., получают порошкообразные металлы и сплавы, в т.ч. сплавы компонентов с высокими температурами плавления (Ti-Zr, W-Zr и др.) и с сильно различающимися температурами плавления и кипения (Cd-Pd, Cd-Ti и др.).

Амальгамы - это промежуточные продукты в металлургии
Амальгамы - это промежуточные продукты в металлургии

Амальгама - это металлическая система, в состав которой в качестве одного из компонентов входит ртуть (элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева Дмитрия Ивановича с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка). Другим компонентом в данных системах являются щелочные металлы.

Щелочные металлы являются компонентами амальгам
Щелочные металлы являются компонентами амальгам

Амальгама - это вещество, которое применяют для серебрения рыболовецких блесен. Надежно серебрит блесну оловянная амальгама. Состав амальгамы: 65 весовых частей олова и 35 ртути.

Амальгамы олова применяют присеребрении рыболовецких блесен
Амальгамы олова применяют присеребрении рыболовецких блесен

Свойства амальгамы

В зависимости от соотношения компонентов, природы металла и температуры амальгамы представляют собой гомогенные системы (жидкие или твердые растворы, твердые интерметаллиды) или гетерогенные. Например, для Ga-Hg в интервале 28-204 °С существуют две несмешивающиеся жидкие фазы - раствор Ga в Hg и раствор Hg в Ga.

Растворимость металлов в ртути
Растворимость металлов в ртути

При нанесении ртути на поверхность заметно растворимых в ней металлов и платины образуется смачивающая пленка жидкой амальгамы, этот процесс называется амальгамированием. Твердые интерметаллиды (иногда называются меркуридами) образуются в большинстве изученных систем металл-ртуть. Температура плавления меркуридов выше, чем у ртути, а иногда даже выше, чем у второго компонента. Например, для LiHg она составляет 596 °С. Не образуют меркуридов, например, Zn, Al, Ga, Pb, Bi, Sb.

Растворимость интерметаллических соединений в ртути
Растворимость интерметаллических соединений в ртути

При нагревании амальгамы ртуть испаряется. Из амальгамов металлов с высокой температурой кипения ртуть можно удалить нагреванием практически полностью. Т.к. растворенный металл в жидкой амальгаме измельчается до атомного состояния и на поверхности сплава не образуется плотная оксидная пленка металла, большинство амальгамов химически очень активно. Так, алюминий в амальгаме, в отличие от компактного металла, быстро реагирует с О2 воздуха при комнатной температуре.

При нагревании амальгамы ртуть испаряется
При нагревании амальгамы ртуть испаряется

Амальгамы низкоплавных металлов (Ga, In, Tl, Sn, Cd и др.) легко образуются при их нагревании с ртутью. Щелочные металлы взаимодействуют с Hg со значительным выделением тепла, поэтому при получении амальгамов их добавляют к ртути небольшими порциями. Золото, на поверхности которого отсутствует оксидная пленка, при соприкосновении с ртутью мгновенно образует амальгаму, которую можно удалить действием HNO3. При нагревании амальгам купрума, серебра, золота и др. отгоняется ртуть. Железо не образует амальгамы, поэтому ртуть можно перевозить в стальных сосудах.

Ртуть можно перевозить в стальных сосудах
Ртуть можно перевозить в стальных сосудах

  Восстановительные свойства амальгамы

Сплавы натрия и калия со ртутью (амальгамы) - сильные восстановители. Химические реакции амальгамированных щелочных металлов протекают так же, как и с чистыми элементами, но гораздо спокойнее без загорания и взрыва. Это свойство амальгам широко используется в лабораторной практике.

Амальгама калия - это сильный восстановитель
Амальгама калия - это сильный восстановитель

В некоторых случаях весьма полезными оказываются амальгамные электроды, т. е. такие, в которых активный металл (например, натрий) применяется не в чистом виде, а в виде его раствора в ртути. Амальгама металла является фазой переменного состава, следовательно, активность его в этой фазе переменна.

Амальгамные электроды
Амальгамные электроды

Еще одно замечательное свойство ртути способность растворять другие металлы, образуя твердые или жидкие растворы — амальгамы. Некоторые из них, например амальгамы серебра и кадмия, химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Из них делают зубные пломбы.

Из амальгамы серебра делают зубные пломбы
Из амальгамы серебра делают зубные пломбы

  Свойства амальгамы способствующие получению чистых металлов

Для извлечения мелкораздробленного золота применяют разнообразные методы, основанные на особых физических и химических свойствах золота, например на высокой его плотности (благодаря чему из взвеси раздробленной руды в первую очередь осаждаются на дно более тяжелые частицы золота). На свойстве золота очень легко образовывать сплав со ртутью (амальгаму) основан метод его извлечения с помощью ртути (амальгамирование). Чаще золото извлекают с помощью растворов цианистого натрия по реакции.

Благодаря свойствам золота, очень легко образовать его сплав со ртутью
Благодаря свойствам золота, очень легко образовать его сплав со ртутью

Свойство ртути давать амальгамы металлов используется для получения исключительно чистых металлов, для выделения и разделения редкоземельных элементов и т. д. Различные металлы значительно отличаются по своей способности давать амальгамы. Хорошо амальгамируются элементы, близкие по свойствам к ртути и расположенные вблизи от нее в периодической системе элементов. Трудно образуют амальгамы элементы с высокой температурой плавления, а также металлы, не смачиваемые ртутью, так как они не приходят с ней в тесное соприкосновение.

Элементы, расположенные вблизи ртути в периодической системе, хорошо амальгамируются
Элементы, расположенные вблизи ртути в периодической системе, хорошо амальгамируются

  Свойства многокомпонентной амальгамы

Если амальгама является многокомпонентной, то между растворенными в ней металлами также могут происходить взаимодействия с образованием интерметаллических соединений, прочность которых определяется характером связи металл-металл (ковалентная, ионная и т.п.). Чем больше различаются по свойствам компоненты амальгамы, тем прочнее образующиеся интерметаллические соединения. Образование последних приводит к снижению равновесной концентрации металла в ртути. Следует заметить, что растворимость интерметаллических соединений в ртути невелика, и они могут выделяться в виде твердой фазы.

Растворимость интерметаллических соединений в ртути
Растворимость интерметаллических соединений в ртути

Получение амальгамы

Образованию амальгам большинства металлов препятствует оксидная пленка на их поверхности. Поэтому для приготовления амальгамы часто используют электрохимическое выделение металла на ртутном катоде, снятие защитной пленки с помощью различных реагентов, реакции вытеснения металлами ртути из растворов ее солей и др.

Оксидная пленка на поверхности металлов препятствует созданию амальгам
Оксидная пленка на поверхности металлов препятствует созданию амальгам

  Получение амальгам прямым растворением металлов в ртути

Этот способ был известен с древних времен и до сих пор является одним из наиболее распространенных. Растворение металлов в ртути на воздухе или в атмосфере инертного газа необходимо производить в вытяжном шкафу, специально оборудованном для работы со ртутью. Для нагревания, перегонки ртути и амальгам, а также легко воспламеняющихся жидкостей, применяемых при получении амальгам, необходимо использовать электрические печи, в которых должно быть исключено возгорание или разбрызгивание жидкостей в случае разрушения реакционных сосудов.Непременным условием безопасной работы при приготовлении амальгам является применение перчаток, защитных очков или плексигласовых щитков.

Получение амальгам, путем растворения металлов в ртути, должно проходить в специальных лабораториях
Получение амальгам, путем растворения металлов в ртути, должно проходить в специальных лабораториях

Как правило, амальгамы щелочных металлов получают на воздухе, опуская кусочки металла в ртуть, налитую в колбу или фарфоровый стакан. В результате бурной реакции ртути с щелочным металлом происходят иногда небольшие взрывы, при этом ртуть сильно разбрызгивается, а иногда даже выплескивается из колбы или стакана. Приготовление амальгам таким способом, рекомендуемым в некоторых руководствах, недопустимо в лабораторных условиях, так как это противоречит элементарным требованиям техники безопасности.

Бурные реакции ртути

  Получение амальгам щелочных металлов

Амальгамы щелочных металлов должны готовиться либо в герметизированных сосудах, исключающих загрязнение окружающего пространства каплями ртути и ее парами, либо под слоем защитной жидкости.

Амальгамы щелочных металлов должны готовиться герметизированных сосудах
Амальгамы щелочных металлов должны готовиться герметизированных сосудах

Способы получения амальгамы натрия, путем прямого растворения ртути описаны во многих работах. Г. Голлеман для приготовления амальгамы натрия, содержащей 1,3 вес.% щелочного металла, рекомендует в толстостенную колбу емкостью 500 мл поместить 9 г. натрия, очищенного от окисной пленки, и залить его сухим толуолом в количестве 15-20 мл. Затем, постоянно нагревая, натрий расплавить, и в расплав по каплям из делительной воронки приливать 750 г. ртути, периодически взбалтывая колбу.

Натрий
Натрий

Вначале, при взаимодействии ртути с жидким натрием, реакция протекает очень бурно, но после добавления 2-3 мл ртути она протекает более спокойно, и скорость приливания ртути можно увеличить. Ртуть добавляют с такой скоростью, чтобы толуол, покрывающий амальгаму, постоянно кипел и к концу процесса полностью испарился. Пары толуола предохраняют амальгаму от окисления кислородом воздуха. Полученную амальгаму сливают в ампулы и последние запаивают. Амальгаму можно также хранить в склянках с притертыми пробками, на которые надевают тонкие резиновые заглушки.

Пары толуола предохраняют амальгаму от окисления кислородом воздуха
Пары толуола предохраняют амальгаму от окисления кислородом воздуха

Куски амальгамы хранят в банках с резиновыми пробками или в склянках с притертыми пробками без доступа воздуха. Приготовленная твердая амальгама может быть использована для получения менее концентрированных амальгам. Большие количества твердой амальгамы натрия могут быть получены под слоем защитной жидкости. В этом случае 51 г. хорошо очищенного от окисных пленок металлического натрия помещают в эмалированный сосуд и заливают парафиновым маслом, количество которого должно быть таким, чтобы натрии находился под парафиновым маслом на глубине не менее 1 см. Сосуд нагревают до расплавления натрия, после чего из капельной воронки к расплавленному натрию постепенно приливают 122 мл ртути при непрерывном перемешивании.

Куски амальгамы хранят в банках с резиновыми пробками
Куски амальгамы хранят в банках с резиновыми пробками

После того как процесс растворения закончится (на что требуется несколько минут), основную массу парафинового масла сливают, горячую жидкую амальгаму выливают в фарфоровую чашку и, покачивая ее, охлаждают, а после затвердевания амальгаму разбивают на кусочки желаемой величины. Полученные таким способом кусочки амальгамы обрабатывают петролейным эфиром или бензолом для удаления парафинового масла, высушивают и хранят в запаянных ампулах или в склянках с притертыми пробками без доступа воздуха.

Пертролейный эфир используется для удаления парафинового масла с кусочков амальгамы
Пертролейный эфир используется для удаления парафинового масла с кусочков амальгамы

  Амальгамы калия, рубидия и цезия

Амальгамы калия, рубидия и цезия также можно получать растворением. Например, Н. С. Курнаков и Г. Ю. Жуковский получали таким способом амальгамы рубидия и цезия. Но амальгаму лития так получать нельзя, поскольку литий при комнатной температуре практически не взаимодействует со ртутью, а при нагревании растворяется в ртути с огромным выделением тепла, сопровождающимся взрывом Как указывает В. А. Смирнов при прямом растворении лития в ртути, нагретой до 250-280° С, несмотря на все меры предосторожности, происходит бурная реакция, сопровождающаяся сильным испарением ртути и разбрызгиванием амальгамы.

Способ приготовления амальгамы калия

Амальгамы щелочных металлов, приготовленные на воздухе или под защитным слоем органических веществ, всегда содержат окислы и загрязнены органическими примесями, что недопустимо при проведении многих исследований. Для получения амальгам щелочных металлов, не содержащих загрязнений, следует приготавливать их в вакууме, употребляя тщательно очищенные ртуть и щелочные металлы, а для создания высокого вакуума применять ртутные вакуумные насосы. Обязательным при работе с амальгамами щелочных металлов в оптимальных условиях является применение цельнопаянных установок и приборов, не имеющих вакуумных крапов, шлифов, резиновых уплотнений и т. п.

Вакуумная установка используется для получения амальгам щелочных металлов, не содержащих загрязнений
Вакуумная установка используется для получения амальгам щелочных металлов, не содержащих загрязнений

  Получение амальгамы алюминия

Амальгаму алюминия можно получить следующим способом: 100 г. алюминиевой фольги толщиною около 0,05 мм разрезают на узкие полоски, помещают их в колбу и заливают таким количеством 10% раствора едкого натра, чтобы раствор полностью покрыл фольгу. Содержимое колбы нагревают на водяной бане до начала бурного выделения водорода. Спустя несколько минут после этого раствор щелочи сливают, протравленную фольгу промывают водой и спиртом, обливают 2% раствором сулемы и выдерживают в течение 2-х мин. Затем раствор сливают, полученную амальгаму промывают водой, спиртом и эфиром, под которым и хранят ее до употребления.

Получение амальгамы алюминия
Получение амальгамы алюминия

  Получение амальгамы олова

Для получения 8% амальгамы олова, навеску гранулированного олова заливают необходимым количеством ртути и нагревают на водяной бане под слоем соляной кислоты. Твердая амальгама олова, содержащая 68% олова, может быть получена при нагревании на песчаной бане 6,5 весовых частей ртути, в которую постепенно добавляют 14 весовых частей оловянной стружки. Приготовление амальгамы ведут в герметичной аппаратуре, исключающей попадание паров ртути в лабораторное помещение. По окончании реакции смесь охлаждают, в момент затвердевания амальгамы, ее разбивают стеклянной палочкой на куски.

Гранулированное олово используется для получения амальгамы олова
Гранулированное олово используется для получения амальгамы олова

  Получение амальгамы свинца

Жидкую 3% амальгаму свинца получают из свинца, обработанного соляной кислотой для удаления окисной пленки, промытого и высушенного, который нагревают с рассчитанным количеством ртути. Полученную амальгаму промывают водою и хранят под слоем слабой соляной кислоты.

Цвинец образует жидкую амальгаму с ртутью путем нагревания
Цвинец образует жидкую амальгаму с ртутью путем нагревания

  Получение амальгамы висмута

Для получения жидкой амальгамы висмута берут около 3 г. чистого висмута, заливают его 100 г. ртути, добавляют в реакционный сосуд небольшое количество разбавленной соляной кислоты и нагревают содержимое сосуда на водяной бане. После растворения висмута получившуюся амальгаму охлаждают, промывают водой и с помощью делительной воронки отделяют от твердых частиц. Приготовленную амальгаму хранят под слоем слабой соляной кислоты.

Получение амальгамы висмута
Получение амальгамы висмута

  Приготовление амальгам натрия

Процедура эта проста на бумаге, но довольно трудоемка на практике. В ступку помещают заданную массу ртути и добавляют к ней навеску натрия (обычно готовят 1%, реже - 2% амальгаму). Потом металлы активно растирают до получения однородной жидкости. В процессе приготовления амальгамы натрия нередко происходят вспышки. Приготовленную амальгаму натрия можно, например, использовать для получения амальгамы аммония.

Еще один вариант получения амальгамы натрия

Применение амальгамы

Амальгаму используют при золочении металлических изделий, в производстве зеркал, а также в люминесцентных лампах, в том числе в производстве компактных энергосберегающих люминесцентных ламп и индукционных ламп. Амальгамы щелочных металлов и цинка в химии применяют как восстановители. Амальгаму используют при электролитическом получении редких металлов, извлечении некоторых металлов из руд (Амальгамация). Амальгаму применяют при холодной сварке в микроэлектронике. Раньше амальгама серебра применялась в стоматологии в качестве материала зубных пломб.

Амальгамы нашли широкое применение
Амальгамы нашли широкое применение

Амальгамация - это метод извлечения металлов из руд растворением в ртути. Амальгаму отделяют от пустой породы и ртуть отгоняют. Амальгамацию применяют для извлечения серебра, золота, платины и других металлов из руд или концентратов. Этот метод был известен в античности, но впоследствии утерян и переоткрыт неким немецким рудокопом в ртутных копях Альмадены в начале XVI века и широко распространился благодаря испанцу Бартоломе де Медина, применившему его в Мексике в 1557 году.

В ртутных копях Альмадены был переоткрыт метод амальгамации в начале XVI века
В ртутных копях Альмадены был переоткрыт метод амальгамации в начале XVI века

Впоследствии амальгамация немало поспособствовала колоссальному расширению добычи серебра и золота в Мексике и Перу и наводнению ими Европы. В значительной степени именно это привело к революции цен в Европе XVI-XVII веков. В настоящее время при проектировании и эксплуатации золотоизвлекательных фабрик (шлихообогатительных фабрик, шлихообогатительных установок и в технологических схемах драг) не допускается применять процесс амальгамации.

Применение амальгамации для извлечения золота
Применение амальгамации для извлечения золота

Амальгамирование производится в малом масштабе в мастерских золотильщиков и медников, где (при золочении через огонь) покрывают золотой амальгамой серебро, бронзу, латунь, нейзильбер и т. п. Амальгама при этом накладывается на поверхность металлических предметов, которые затем ставят в печь, при чем ртуть улетучивается, а золото пристает к поверхности металла; позолоченные таким образом вещи полируют.

Амальгамирование используют для золочения других металлов
Амальгамирование используют для золочения других металлов

В громадных размерах амальгамирование производится на заводах с целью извлечения металлов из руд. При химических исследованиях часто употребляют амальгаму натрия в тех случаях, когда ведут реакцию восстановления в щелочной среде; при этом действующим началом химического взаимодействия является выделяющийся водород воды, на которую названная амальгама действует как свободный натрий, но только гораздо менее энергично.

Амальгамирование производится на заводах с целью извлечения металлов из руд
Амальгамирование производится на заводах с целью извлечения металлов из руд

  Амальгамная металлургия

Электролиз водных растворов - важная отрасль металлургии тяжелых цветных металлов меди, висмута, сурьмы, олова, свинца, никеля, кобальта, кадмия, цинка. Он применяется также для получения благородных и рассеянных металлов, марганца и хрома. Электролиз используют непосредственно для катодного выделения металла после того, как он был переведен из руды в раствор, а раствор подвергнут очистке. Такой процесс называют электроэкстракцией. Электролиз применяется также для очистки металла - электролитического рафинирования. Этот процесс состоит в анодном растворении загрязненного металла и в последующем его катодном осаждении.

Металлургия тяжелых цветных металлов
Металлургия тяжелых цветных металлов

Рафинирование и электроэкстракцию проводят с жидкими электродами из ртути и амальгам (амальгамная металлургия) и с электродами из твердых металлов. К электролитическим способам получения металлов относят также цементацию - восстановление ионов металла другим более электроотрицательным металлом. Цементация основана на тех же принципах, что и электрохимическая коррозия при наличии локальных элементов. Выделение металлов осуществляют иногда восстановлением их водородом, которое также может включать электрохимические стадии ионизации водорода и осаждение ионов металла за счет освобождающихся при этом электронов. 

Печь для проведения цементации
Печь для проведения цементации

Механизм процессов электрохимического рафинирования и электроэкстракции с применением жидких электродов из ртути или ее сплавов - амальгамная металлургия - сходен с механизмом процессов, протекающих на твердых электродах. В настоящее время амальгамная металлургия распространена мало. Особенностями электролиза с ртутными электродами, отличающими его от процессов на твердых электродах, являются высокое перенапряжение выделения водорода и значительная деполяризация вследствие образования сплава металла с ртутью. Оба эти обстоятельства позволяют выделять из водных растворов даже такой электроотрицательный металл, как натрий.

Рафинирование сплавов

Рафинирование и электроэкстракция из водных растворов осуществляются как с применением жидких электродов из ртути и ее сплавов (амальгамная металлургия), так и твердых электродов. Закономерности обоих процессов близки между собой, однако практическое распространение получил второй способ. Возможность применения герметизированных электролизеров с получением на катоде амальгамы, а на аноде хлора является одним из преимуществ амальгамной металлургии, так как в этом случае могут применяться более эффективные хлоридные электролизеры и хлорирующий обжиг руд.

В случае амальгамной металлургии может применяться хлорирующий обжиг руд
В случае амальгамной металлургии может применяться хлорирующий обжиг руд

Электролизеры для получения кадмия обычно выполняются аналогично другим электролизерам без диафрагм. В некоторых случаях для интенсификации процесса применяют электролизеры с медленно вращающимися дисковыми электродами, с которых снимают кадмий, не останавливая их. В таких электролизерах лучшие условия диффузии ионов кадмия к электроду позволяют повышать плотность катодного тока до 250-300 А/м и напряжение достигает 4 В. В настоящее время кадмий получают также методом амальгамной металлургии (в Италии) в объеме 18 т/год.

Промышленный электролизер
Промышленный электролизер

Надо полагать, что способы амальгамной металлургии не смогут найти применение для процессов большой металлургии из-за экологических соображений. Амальгамная металлургия сможет быть использована для получения небольших количеств особо чистых металлов. В последние три десятилетия ртуть и амальгамы начали широко применять для получения и рафинирования металлов. Это направление в металлургии получило название амальгамной металлургии. Методами амальгамной металлургии получают редкие металлы (индий, таллий, галлий, редкоземельные металлы) и металлы высокой чистоты (свинец, висмут, индий, олово и др-) порошки металлов и сплавы с заданными свойствами.

С помощью амальгамной металлургии получают редкие металлы
С помощью амальгамной металлургии получают редкие металлы

  Амальгама в стоматологии

Амальгама является наиболее прочным пломбировочным материалом, который применяется в зубоврачевании более 100 лет. За этот период состав амальгамы претерпел многие изменения. В стоматологии применяется медная и серебряная амальгама. В настоящее время почти во всех странах применяют серебряную амальгаму со значительным добавлением купрума, так называемые высокомедные амальгамы. Наиболее широко используются амальгамы в детской практике. Они выпускаются промышленностью в виде опилок, таблеток, а также амальгированных сплавов.

Во всех странах применяют высокомедные амальгамы
Во всех странах применяют высокомедные амальгамы

Серебряная амальгама состоит из ртути, серебра, олова, цинка и др. Серебро придает амальгаме твёрдость, олово замедляет процесс твердения, медь повышает прочность и обеспечивает прилегание пломбы к краям полости. Достоинством серебряной амальгамы являются твёрдость, пластичность, свойство не изменять цвет зуба (амальгамы последних поколений), она не разрушается и не изменяется в полости рта. Недостатками амальгамы являются плохая прилипаемость, высокая теплопроводимость, усадка и наличие ртути в ее составе, которая как известно, способна оказывать токсическое действие.

Пломбы из серебряной амальгамы
Пломбы из серебряной амальгамы

Стоматологическая амальгама - особый вид амальгамы, используемый в качестве пломбировочного материала. Амальгамный сплав - это специальный сплав в виде порошка для создания стоматологической амальгамы. В качестве компонентов сплава используют серебро, медь, олово, иногда, в меньших количествах, цинк, палладий, платину, индий, селений.

Серебро, медь и олово используются в производстве стоматологической амальгамы
Серебро, медь и олово используются в производстве стоматологической амальгамы

Стоматологическая амальгама - один из самых старых пломбировочных материалов. Первые упоминания о ее использовании относятся к 1800 г. Популярность ее во всем мире обусловлена простотой использования, а также надежностью реставраций, особенно в боковых участках, невысокой стоимостью компонентов. Несмотря на столь длительный период применения амальгамы, ее сплав оставался почти без изменений вплоть до 60-х годов XX века. Примерно в 1960 г. была предложена амальгама с высоким содержанием купрума. В настоящее время большинство сплавов относится именно к этой группе.

Стоматологическую амальгаму использовали еще в 18 веке
Стоматологическую амальгаму использовали еще в 18 веке

    Функции компонентов амальгамного сплава

Все компоненты стоматологического амальгамного сплава выполняют свои функции:

- серебро обеспечивает прочность и устойчивость к коррозии, вызывает расширение при затвердевании;

Серебро придает амальгаме твердость
Серебро придает амальгаме твердость

- олово вызывает усадку при затвердевании, уменьшает прочность и устойчивость к коррозии, увеличивает время отверждения;

Олово замедляет процес твердения
Олово замедляет процес твердения

- медь при содержании менее 6 % играет ту же роль, что и серебро. Такие амальгамы (сплавы) называются обычными, или с низким содержанием купрума;

Медь повышает прочность и обеспечивает прилегание пломбы к краям полости
Медь повышает прочность и обеспечивает прилегание пломбы к краям полости

- цинк в процессе производства амальгамы уменьшает окисление других металлов сплава. Амальгамы с содержанием цинка более 0,01 % называют цинксодержащими. Многие годы роль цинка дискутировалась, последние исследования доказали большую долговечность пломб из цинксодержащей амальгамы. Однако если при постановке пломбы происходит загрязнение полости влагой или слюной, наблюдается значительное увеличение пломбы в объеме;

Цинк делает пломбу долговечнее
Цинк делает пломбу долговечнее

- другие металлы добавляются в объеме, не превышающем несколько процентов, и кардинально не меняют свойств амальгамы.

Другие металлы добавляются в незначительном количестве
Другие металлы добавляются в незначительном количестве
    Классификация амальгамы в стоматологии

В стоматологии амальгамы классифицируются по форме эмиссии, по содержанию купрума и по содержанию цинка.

Класификация стоматологических амальгам
Класификация стоматологических амальгам
      По форме выпуска

Игольчатая, или традиционная (обычная). Такой порошок сплава получается путем шлифования слитка амальгамного сплава на токарном станке для получения опилок. Характеризуется жесткостью при паковке. Сферическая - получается путем распыления расплавленной амальгамы в инертном газе. Требует меньше ртути для реакции отверждения, т. е. имеет лучшие конечные физические свойства. Характеризуется мягкостью при паковке, что не всегда удобно. Смешанная - получается при смешивании порошков первых двух видов. «Пакуемость» амальгамы регулируется изменением пропорций этих компонентов.

По форме выпуска амальгама бывает игольчатая, сферическая и смешанная
По форме денежной эмиссии амальгама бывает игольчатая, сферическая и смешанная
      По содержанию купрума

Амальгамные сплавы с низким содержанием купрума (серебрянные) имеют в своем составе менее 6 % купрума (ССТА). До 1960 г. почти все амальгамы были такого типа. Амальгамные сплавы с высоким содержанием купрума (медные) обычно имеют в своем составе 10-30 % купрума (ССТА-43, «Tytin», «Contour», Kerr; «Septalloy», Septodont). Такой состав имеет большинство современных амальгам. Причин этому несколько. Во-первых, при высоком содержании купрума не происходит реакции между оловом и ртутью, т. е. не образуется самая слабая и подверженная коррозии фаза гамма-2. Во-вторых, медь замещает часть серебра в сплаве, что удешевляет амальгаму.

Медные амальгамы обычно имеют в своем составе большое содержание купрума
Медные амальгамы обычно имеют в своем составе большое содержание купрума
      По содержанию цинка

Амальгамы с концентрацией цинка более 0,01% называют цинксодержащими («Dispersalloy», Dentsply). Такие амальгамы клинически имеют высокую прочность, долговечность и хорошее краевое прилегание. Однако контакт с влагой такой амальгамы до ее конденсации в полости рта вызывает значительное (несколько сотен микрометров на сантиметр) расширение в течение нескольких дней. Это связано с образованием водорода в структуре амальгамы из влаги в присутствии цинка, что и вызывает размерное изменение. Избежать этой проблемы можно, используя амальгамы, не содержащие водорода.

Цинкосодержащие амальгамы имеют высокую прочность, долговечность и хорошее краевое прилегание
Цинкосодержащие амальгамы имеют высокую прочность, долговечность и хорошее краевое прилегание
    Положительные свойства амальгамы в стоматологии

Положительными свойствами можно назвать высокую прочность, пластичность, устойчивость к истиранию, антисептические свойства серебра, способность амальгамы вызывать усиление минерализации твердых тканей на границе соприкосновения, устойчивость к влаге, что делает незаменимой амальгаму при работе с детьми, они твердые, химически стойкие, твердеют при температуре 37°С и обеспечивают наиболее длительный срок функционирования пломб.

Амальгамы незаменимы в детской стоматологии
Амальгамы незаменимы в детской стоматологии
    Отрицательные свойства амальгамы в стоматологии

Отрицательными же качествами можно назвать ярко выраженную электропроводность и высокую теплопроводность, что вызывает несовпадение тепловых коэффициентов. Два металла с разной электроотрицательностью в электролите образуют гальваническую ячейку. Слюна в полости рта является электролитом, поэтому расположение любой другой неамальгамной конструкции в полости рта вызовет образование электрического потенциала, что может быть причиной дискомфорта, а также ускорить коррозию более электроотрицательного металла. Амальгамы дают усадку при недостатке ртути, что не дает идеальной пломбы.

Отрицательное качество стоматологической амальгамы - это высокая теплопроводность
Отрицательное качество стоматологической амальгамы - это высокая теплопроводность

Если в ротовой полости есть золотые протезы или коронки, то они могут вступить в реакцию амальгамирования. Амальгама сильно подвергается коррозии. Не имеет эстетических качеств, а в некоторых случаях может привести к отравлению организма, не соответствуют цвету зубов и плохая адгезия к твердым тканям зуба. Хорошо отполированная амальгама обладает металлическим блеском, который постепенно теряется, и пломба тускнеет. Для пломбирования жевательных зубов, особенно на верхней челюсти, амальгамовая пломба может быть хорошей альтернативой композитной реставрации.

Золотые протезы или коронки, могут вступить в реакцию амальгамирования с пломбами
Золотые протезы или коронки, могут вступить в реакцию амальгамирования с пломбами
    Механические свойства стоматологической амальгамы

Все амальгамы характеризуются хорошими механическими свойствами. В зависимости от формы частиц сплава и их состава прочность на сжатие варьирует от 390 до 590 Мпа, диаметральная прочность - от 122 до 148 Мпа, модуль эластичности от 41 до 56 Гпа, статическая деформация от 0,1 до 2,5 %. Наибольшей прочностью как непосредственно после твердения, так и через неделю, отличаются сферические амальгамы с высоким содержанием купрума.

Амальгамы обладают высокой прочностью
Амальгамы обладают высокой прочностью

Коэффициент температурного расширения амальгамы в десятки раз превышает таковой зуба. Этот эффект следует учитывать при постановке металлических пломб. Уменьшить температурную чувствительность в таком случае может прокладка из цемента и изолирующий лак.

Коэффициент температурного расширения амальгамы в десятки раз превышает таковой зуба
Коэффициент температурного расширения амальгамы в десятки раз превышает таковой зуба

Размерные изменения амальгамы, в основном, невелики. Усадка при твердении незначительна, особенно у амальгам с высоким содержанием купрума. Однако пломба из цинксодержащей амальгамы с низким содержанием купрума может увеличиваться в объеме в первую неделю на 400 мк. Это связано с попаданием влаги в полость зуба перед постановкой пломбы и может стать причиной сильных болей и даже раскола зуба. Прочность восстановленных сколов старых амальгамовых пломб будет ниже первоначальных на 50%. Добавление второй порции амальгамы к пломбе в одно посещение дает 75 % прочности цельной пломбы. Препарирование полости при этом должно проводиться по всем правилам механической ретенции.

Препарирование полости зуба
Препарирование полости зуба
    Содержание ртути в стоматологической амальгаме

Ртуть является обязательным компонентом амальгамы, ее начальное содержание зависит от состава, формы и размера частиц сплава. Для образования стоматологической амальгамы требуется смачивание поверхности частичек порошка ртутью. Обычно начальное содержание ртути, в зависимости от свойств порошка, колеблется от 40 до 53% по массе. Игольчатые амальгамы с низким содержанием купрума требуют наибольшего количества ртути, сферические амальгамы с высоким содержанием ртути - наименьшего. Окончательное содержание ртути в амальгамах составляет 37-48 % и зависит от начального ее содержания и техники постановки пломбы.

Ртуть является обязательным компонентом амальгамы
Ртуть является обязательным компонентом амальгамы

Предельно допустимой концентрацией ртути в воздухе для возникновения отрицательного эффекта является 50 мкг/м3. Концентрация паров ртути во время внесения свежезамешенной амальгамы значительно меньше данной величины, тем не менее имеет место ряд случаев, когда у пациентов наблюдается выраженная реакция с типичными симптомами алергии на присутствие амальгамы во рту. Ртутные испарения могут возникать и при акте жевания и коррозии амальгамы, однако установлено, что суммарное поступление ртути из амальгамовых пломб в организм значительно ниже уровня, установленого ВОЗ (30 мкг/сутки).

Испарения ртути могут возникать при жевании или коррозии амальгамы
Испарения ртути могут возникать при жевании или коррозии амальгамы

Жидкая ртуть относительно плохо всасывается через кожные и слизистые покровы. При всасывании ртуть в основном ионизируется и легко выводится почками. Широко распространенная ранее практика отжимания ртути из замешанной амальгамы руками не приводила к каким-либо серьезным проблемам со здоровьем оператора. Жидкая ртуть не представляет опасности для здоровья пациента, если ее частички были проглочены. В этом случае ртуть выходит в неизмененном виде с фекалиями.

Жидкая ртуть плохо всасывается через кожные и слизистые покровы
Жидкая ртуть плохо всасывается через кожные и слизистые покровы

Пары ртути значительно более опасны для здоровья, так как быстро впитываются в кровь через легкие, оставаясь на несколько минут в неионизированной, т. е. липофильной, форме. Последнее позволяет ей проникать через тканевые барьеры, например гематоэнцефалический. Таким образом, ртуть может накапливаться в тканях. Наибольшую опасность представляет накопление ртути в мозговых и нервных клетках.

Высокую опасность представляет накопление ртути в мозговых и нервных клетках
Высокую опасность представляет накопление ртути в мозговых и нервных клетках

При высокой концентрации ртути повреждается нервная проводимость, что ведет к нарушению работы мозга, вплоть до летального исхода.При более низких концентрациях отмечаются беспокойство, тремор, потеря концентрации внимания, нарушение отдельных функций. Для стоматологического персонала, работающего в помещении с высоким содержанием ртути, существует реальная опасность повреждения здоровья. Количество ртути, испаряющейся из амальгамовых пломб, даже при большом их количестве в полости рта пациента, значительно ниже той величины, которая может причинить вред здоровью.

Испарения ртути очень опасны для здоровья
Испарения ртути очень опасны для здоровья

Неорганические соединения ртути, представленные в стоматологической амальгаме, обладают низкой или очень низкой токсичностью. Они плохо впитываются, не накапливаются в тканях организма и хорошо выводятся. Некоторые неорганические соединения ртути используются в качестве наружного антибактериального средства. Для «контроля» ртути обычно используется сера, так как при их взаимодействии образуется ртутный сульфид, не представляющий опасности для окружающей среды.

Для контроля ртути используется сера
Для контроля ртути используется сера

Органические соединения ртути очень токсичны в малых концентрациях, но ни одно из таких соединений не формируется в полости рта при использовании стоматологической амальгамы. Значительно большее беспокойство вызывает сброс соединений ртути с водой через канализацию в окружающую среду. Попадая в водное русло, органические соединения ртути оказываются в крупных водоемах, где микроорганизмы преобразуют их в неорганические формы, такие как хлорид ртути. Затем эти соединения поглощаются живыми организмами. По пищевой цепи ртуть попадает через морепродукты к человеку, вызывая отравления.

Ртуть может попадать через морепродукты к человеку, вызывая отравления
Ртуть может попадать через морепродукты к человеку, вызывая отравления
    Получение амальгамы в стоматологии

Для получения амальгамы в стоматологии применяют сильноизмельченные частички, которые являются сплавом нескольких металлов, и саму ртуть. Наибольшую часть сплава традиционной стоматологической амальгамы составляет серебро (около 70%) и олово (около 25%). Остальную часть сплава может составлять цинк, медь и ртуть. Серебро является основным компонентом сплава, оно присутствует в соединении с оловом в форме интерметаллического соединения Ag3Sn, eще называемого гамма-фазой (Ag3Sn является третьей чистой фазой в системе, поэтому ей присвоен греческий символ гамма).

Наибольшую часть сплава традиционной стоматологической амальгамы составляет серебро и олово
Наибольшую часть сплава традиционной стоматологической амальгамы составляет серебро и олово

Гамма фаза легко реагирует с ртутью с образованием амальгамы. Добавление купрума повышает прочность и твердость амальгамы, но более выраженный эффект наступает при увеличении концентрации купрума более 6%. Цинк в составе сплава, полагают, не играет какой-либо важной роли; небольшие количества ртути добавляют для увеличения скорости реакции твердения.Сплав обычно измельчается до частиц в несколько десятков микрон и выпускается в виде обычного либо спресованного порошка.

Амальгама измельчается до частиц в несколько десятков микрон и выпускается в виде обычного либо спресованного порошка
Амальгама измельчается до частиц в несколько десятков микрон и выпускается в виде обычного либо спресованного порошка

Ртуть, предназначенная для приготовления амальгамы, должна быть очень чистой, ибо любые загрязнения поверхности будут препятствовать реакции затвердевания. Для получения хорошо формующейся смеси ртуть берут в избытке. Массовое соотношение опилок и ртути зависит от содержания серебра в сплаве и составляет 5:4 для амальгамы с низким содержанием серебра и 5:8 для амальгамы с высоким содержанием серебра (соотношение указывается в инструкции). При недостатке ртути амальгамы дают большую усадку, зернистую поверхность и плохое краевое прилегание. Излишки ртути удаляют из смеси перед введением ее в полость зуба. При излишке ртути уменьшается прочность, повышается текучесть пломбы, удлиняется срок затвердевания, изменяется цвет, снижается коррозийная устойчивость пломбы.

Амальгамные пломбы и их применение

Амальгамы при затвердевании не должны сильно расширяться, так как могут вызвать болевое ощущение и привести к нарушению истонченных стенок зуба. При хорошем качестве амальгамы через 24 часа ее расширение составляет 4-10 мкм на 1 см длины. Для получения стоматологической амальгамы производится смешивание амальгамного сплава с ртутью. В Процессе смешивания ртуть вступает в реакцию с опилками сплава и вызывает реакцию отверждения.

Расширение амальгамы может привести к разрушению зуба
Расширение амальгамы может привести к разрушению зуба
    Споры о вреде амальгамных пломб

Является ли амальгама источником отравлений в организме? Этот спор разгорелся в западной стоматологии в 70-е годы, когда и появилась небольшая, но постоянно растущая группа врачей-стоматологов, которые обвиняли амальгамовые пломбы в "причастности" к угрожающе большому количеству заболеваний, начиная от пародонтоза, мигреней, головных болей, хронической усталости, астмы и до ревматизма, болезней Альцгеймера, Паркинсона, почечных заболеваний и т.д.

Могут ли амальгамные пломбы наносить вред здоровью?
Могут ли амальгамные пломбы наносить вред здоровью?

На первый взгляд их аргументы достаточно убедительны. Входящая в состав амальгамы ртуть является вторым по токсичности металлом после плутония, и при жевании такая пломба может постоянно выделять токсичные испарения. Вследствие этого, например, в Швеции применение амальгамы в стоматологической практике запрещено. А в Великобритании было создано общество "Стоматология без ртути", основатель которого, Джек Левенсон, является автором множества публикаций на эту тему.

В Швеции применение амальгам в стоматологической практике запрещено
В Швеции применение амальгам в стоматологической практике запрещено

Амальгама используется в стоматологии уже в течение 150 лет, хотя последствия отравления ртутью были известны задолго до этого. Сторонники запрета амальгамы считают, что именно такая долгая история этого материала позволила ему избежать тестов на безопасность, предъявляемых современным материалам. Как говорит один из представителей этого лагеря, Энтони Ньюбери: "Человечество курит уже в течение 300 лет, но только недавно мы узнали обо всех опасностях, связанных с курением. Тем не менее, сигареты и табак до сих пор не запрещены". Более скептичные их коллеги, однако, полагают, что "долгожительство" амальгамы свидетельствует в пользу прямо противоположной точки зрения. Амальгама была применена уже в миллионах пломб, но до сих пор единственные свидетельства наносимого ею вреда состоят в полуанекдотичных расскзах пациентов или научных исследований, чьи методы неоднократно подвергались сомнению впоследствии.

Амальгама используется в стоматологии уже в течение 150 лет
Амальгама используется в стоматологии уже в течение 150 лет

"Это полная чушь", - говорит профессор Барри Элей из лондонского Королевского колледжа, - "Да, эти пломбы выделяют небольшое количество ртути, но это никак нельзя назвать отравлением. Нет абсолютно никаких научных данных, подтверждающих, что ртуть, содержащаяся в амальгаме, является источником тех опасностей, о которых столько говорят. Несомненно, врачи, настаивающие на замене всех амальгамовых пломб, зарабатывают кучу денег, т.к. предлагаемые взамен материалы гораздо дороже".

Предлагаемые взамен амальгаме материалы для пломбирования зубов намного дороже
Предлагаемые взамен амальгаме материалы для пломбирования зубов намного дороже

Последние исследования ученых из университета Гейдельберга показывают, что многие пациенты склонны подсознательно списывать на амальгамовые пломбы заболевания, не имеющие к ним никакого отношения. Но несмотря на долгие и горячие споры, обе стороны едины в одном: амальгамовые пломбы не должны заменяться автоматически. Даже "антиамальгамисты" согласны с тем, что удаление амальгамы влечет за собой выделение большой дозы токсинов. А проведенное в 1993 году Американской службой общественного здоровья исследование показало, что амальгамовые пломбы не имели отношения к заболеваниям, ослаблению иммунной системы или врожденным дефектам. Американское стоматологическое общество и Всемирная ассоциация здоровья поддержали эти исследования.

Амальгамовые пломбы не должны заменяться автоматически
Амальгамовые пломбы не должны заменяться автоматически

Вопрос о неблагоприятном действии ртути дискутируется с момента начала применения амальгамовых пломб. Установлено, что ртуть из амальгамы поступает в ротовую жидкость, а затем в организм. Однако количество ртути, поступающее в организм из пломб (даже при наличии 7-10 пломб), не превышает предельно допустимые дозы. Есть возможность интоксикации сотрудников стоматологических кабинетов, что требует тщательного соблюдения норм и требований правил безопасности.

Есть возможность интоксикации сотрудников стоматологических кабинетов
Есть возможность интоксикации сотрудников стоматологических кабинетов
    Помещение для работы с амальгамами

Необходимо поговорить о помещении, в котором применяются пломбы из амальгам. При работе выделяется некоторое количество паров ртути, которые могут нанести вред человеку, поэтому именно помещение должно в первую очередь подвергнуться тщательной проверке. Ртуть из амальгам легко испаряется и при обыкновенной комнатной температуре, а после этого может впитываться в многочисленные пористые материалы (обои, дерево и так далее). Из-за этого в помещении все деревянные элементы, а также стены должны быть окрашены нитроэмалью или масляной краской. Также обязательно необходима частая санитарная обработка (демеркуризация), позволяющая удалить остатки ртути. Для такой обработки используется двадцати процентный раствор хлорного железа.

В помещении для работы с амальгамами стены должны быть окрашены нитроэмалью или масляной краской
В помещении для работы с амальгамами стены должны быть окрашены нитроэмалью или масляной краской

Пол обязательно застилается линолеум, притом его расположение делается так, чтобы он на десять сантиметров заходил на стену. К тому же, нельзя забывать о местах скрепления линолеума, их обязательно необходимо прокрасить нитроэмалью. В помещении обязательно должна быть организована хорошая вентиляция, не только форточки и окна, но и специализированная система. Наконец, нельзя забывать о вытяжном шкафу, который будет использоваться для приготовления амальгам, а также их дальнейшего хранения.

Вытяжной шкаф используется для приготовления и дальнейшего хранения амальгам
Вытяжной шкаф используется для приготовления и дальнейшего хранения амальгам

  Газоразрядная амальгамная лампа низкого давления

Устройство относится к области светотехники и может быть использовано для обеззараживания водных и воздушных сред бактерицидным ультрафиолетовым излучением. Техническим результатом является достижение эффективного максимального выхода излучения в широком температурном диапазоне. Лампа содержит цилиндрическую колбу и установленные на ее концах электроды, образующие разрядный промежуток. Внутри колбы, за пределами разрядного промежутка выполнены два или более открытых кармана, содержащих амальгаму, причем хотя бы два из них имеют разную глубину относительно электрода лампы. Амальгама в карманах может иметь как одинаковый, так и различный состав.

Газоразрядные лампы используются для обеззараживания водных и воздушных сред
Газоразрядные лампы используются для обеззараживания водных и воздушных сред

Изобретение относится к области светотехники, преимущественно к газоразрядным лампам низкого давления мощностью свыше 300 Вт, в частности к ультрафиолетовым (УФ) бактерицидным лампам, применяемым для обеззараживания различных сред.

Ультрафиолетовые бактерицидные лампы
Ультрафиолетовые бактерицидные лампы

Одной из технических проблем, возникающих при разработке мощных амальгамных газоразрядных ламп, является обеспечение максимального выхода излучения при эксплуатации лампы в различных температурных условиях. Например, температура лампы может изменяться при колебаниях температуры окружающей или обрабатываемой среды, а также при изменении величины разрядного тока лампы. Поскольку выход УФ излучения определяется давлением паров ртути в лампе, то поддержание оптимального давления паров ртути при температурных колебаниях и изменениях разрядного тока является первоочередной задачей, особенно для амальгамных ламп высокой мощности, интервал изменений температуры которых значительно шире, чем обычных ламп.

Основной технической проблемой является обеспечение максимального выхода излучения в различных температурных условиях
Основной технической проблемой является обеспечение максимального выхода излучения в различных температурных условиях

Из уровня техники, относящегося к указанной области, известны средства оптимизации давления паров ртути при различных температурах - таких как применение многокомпонентных амальгам; использование специальных устройств для активной регулировки температуры амальгамы (нагревателей или охладителей); изменение места расположения амальгамы путем вынесения амальгамы из разрядного промежутка в холодную зону за электродный узел в область цоколя.

В УФ лампах используется специальные устройства для активной регулировки температуры амальгамы
В УФ лампах используется специальные устройства для активной регулировки температуры амальгамы

Например, известна УФ лампа, предназначенная для дезинфекции воды в канальных системах, в колбе которой выполнен закрытый резервуар, в котором заключено ртутьсодержащее вещество. Часть резервуара окружена нагревателем, выполненным из теплопроводящего материала и снабженного терморегулятором, который соединен с электрическим разъемом лампы. В зависимости от температуры лампы резервуар с амальгамой подогревается контактирующим с ним нагревателем, что позволяет осуществлять активный температурный контроль амальгамного пятна или резервуара, регулировать давление ртути для получения оптимальной эффективности излучения вне зависимости от температуры обрабатываемой воды и параметров лампы. Недостатками указанной конструкции являются сложность ее изготовления, а также необходимость в дополнительном приспособлении для воздействия на амальгаму и специальных электрических соединениях для его функционирования.

Лампа для дезинфекции воды
Лампа для дезинфекции воды

  Использование амальгам при металлизации (золочении и серебрении)

Цель металлизации - облагораживание и защита поверхности предмета от химического воздействия. В ювелирном деле металлизацию применяют при золочении и серебрении. Процессы химического золочения и серебрения в основном схожи. Предмет опускают в соответствующий раствор соли металла (металлические ванны), ванна химически разлагается, а на поверхности предмета выделяется золото или серебро. Подобного разложения ванны достигают или бестоковым путем, или с помощью электричества. При первом способе, т. е. в горячих ваннах, металлы на предметах выделяются всегда в небольших количествах (тысячных долях миллиметра), однако для многих целей этого вполне достаточно.

Золочение с помощью амальгам
Золочение с помощью амальгам

Более толстую и плотную пленку можно получить в том случае, если предмет поместить в горячую ванну вместе с алюминием или цинком (предмет окружают тонкой алюминиевой проволокой или узким пояском из тонкой цинковой проволоки). При такой контактной металлизации в ванне возникает гальванический элемент, который улучшает разложение ванны и ускоряет процесс, прежде чем алюминий или цинк покроются слоем драгоценного металла.

Ванна для метализации
Ванна для метализации

При гальванической металлизации, при которой протекает электролиз, можно достигнуть любых необходимых по толщине количеств металла или сплавов. Для золота можно, например, избрать красный сплав с медью или зеленый с серебром, если ванна для золочения содержит соответствующую соль меди или серебра. Подлежащий металлизации предмет подвешивают в качестве катода, т. е. как отрицательный электрод; в качестве положительного электрода, анода, подвешивают либо металлическую пластину, которая металлизирует предмет, например полированную платину или нержавеющую сталь.

Гальваническая метализация
Гальваническая метализация

Аноды, подвешенные в ванне на расстоянии 5-10 см от предмета, представляют собой соответствующей величины пластины, которые металлизируют предмет. При металлизации мелких предметов в одной руке держат подвод с предметом, в другой - подвод с анодом; в ванне их держат таким образом, чтобы они не соединились (чтобы не произошло короткое замыкание). Золотые и серебряные электроды в ванне постепенно растворяются, в результате чего они уменьшаются в размерах. Однако при этом ванна истощается медленнее, чем при использовании нерастворимых анодов. Напряжение в ванне необходимо поддерживать согласно предписанию, ток соответствует величине электрода, его удаленности и составу ванны. Напряжение измеряют вольтметром, ток - амперметром. Постоянный ток поступает исключительно через выпрямитель. В качестве материала для ванн используют стекло, фарфор, камень, эмаль или пластические массы.

Серебрение латунной ложки
Серебрение латунной ложки

Перед погружением (подвеской) в ванну для металлизации предметы тщательно обрабатывают, чтобы они были такими, какими бы их хотели видеть после металлизации. Поверхность шлифуют на наждачном кругу, полируют на войлочном полировальном кругу, натертом полировочными пастами. Затем предмет тщательно обезжиривают, с него удаляют остатки шлифовальных и полировальных веществ раствором венской извести, порошковой пемзой и щеткой. Щетки ручные или дисковые из волнистой латунной проволоки должны быть очень тонкими (диаметр проволоки 0,06-0,08 мм). Химическим способом поверхность очищают растворителями, жировой покров смывают раствором соды. Если же в отдельных местах жировые пятна останутся, то при металлизации металл или совсем не выделится, или выделится плохо (ноздревато).

Перед металлизацией поверхность металла шлифуют
Перед металлизацией поверхность металла шлифуют

Чтобы достигнуть прочного сцепления пленки с основанием, предметы перед серебрением или золочением амальгамируют, особенно предметы из меди, латуни, томпака, бронзы и всех остальных сплавов меди и никеля. Железо, сталь, никель и цинк сначала покрывают медью или латунью, а затем уже ртутью. Ртуть наносят только после обезжиривания. Хорошее качество амальгамирования обеспечивается только абсолютно чистой поверхностью предмета. Дефекты амальгамирования свидетельствуют о том, что предмет не был абсолютно чистым, и тогда возникает необходимость повторения операции (ртуть устраняют путем нагревания над огнем). Амальгамирование осуществляется путем погружения предмета в течение нескольких секунд в раствор, состоящий из 1 л воды, 5-10 г. цианортутного калия и 10-20 г. цианида калия.

Перед металлизацией на металл наносят ртуть
Перед металлизацией на металл наносят ртуть

Ванну для амальгамации сплавов, содержащих никель, составляют из 1 л воды, 100 г сульфата ртути и 160 мл концентрированной азотной кислоты. Хорошо обработанный ртутью предмет очищают, тщательно промывают чистой водой и тотчас же опускают в гальваническую ванну. Поэтому во время металлизации необходимо часто и мягко чистить предмет, при этом щетку надо смачивать отваром мыльного корня или старым пивом, можно также смачивать раствором винного камня (1 часть на 10 частей воды). Бедные металлами ванны быстро истощаются, и металлизация протекает очень слабо. Используемые химические реактивы должны быть исключительно чистыми, особенно цианистый калий, который со временем на воздухе превращается в углекислый калий (поташ). Разбавляют кислоты в дистиллированной воде.

Металлизация в домашних условиях

Горячее золочение. Еще до развития современной химии и электротехники металлические предметы золотили на огне при помощи амальгамы - определенного раствора золота в ртути. Готовят золотую амальгаму так: куски тонких полосок чистого или червонного золота погружают в фарфоровую миску с теплой ртутью (1 часть золота на 6-8 частей ртути). Когда золото в ртути растворится, амальгаму выливают в воду и при помощи рабочих кож прессуют, чтобы удалить избыточную ртуть. Для качественного золочения необходимо в амальгаму добавлять воск. Жидкая амальгама золотит слабее. Амальгаму готовят и продают аффинерии.

При горячем золочении использовали куски тонких полосок золота
При горячем золочении использовали куски тонких полосок золота

При горячем золочении на приготовленный и тщательно обезжиренный предмет амальгаму наносят шпателем или ватным тампоном и размазывают. Нагреваясь от пламени раскаленных древесных углей, ртуть испаряется - «отжигается», а слой золота, спаянный с предметом, в дальнейшем полируют или матируют и химически окрашивают. Пары ртути ядовитые, и вдыхать их нельзя, поэтому работать надо с действующим вытяжным шкафом. Если в огне золотят медь и ее сплавы, то предмет после очистки в азотной кислоте должен быть покрыт ртутью путем погружения его в раствор нитрата ртути. Железо сначала покрывают гальваническим способом медью или латунью, затем ртутью и, наконец, золотят на огне. Серебряные предметы ртутью не покрывают.

При горячем золочении металл обжигали на огне от раскаленных древесных углей
При горячем золочении металл обжигали на огне от раскаленных древесных углей

Горячее золочение до сих пор сохраняется в мастерских по изготовлению серебряных изделий (сосудов и различных предметов, а также деталей громоотводов, где необходимо сильное и длительное золочение). Поскольку испарения ртути опасны для здоровья человека, горячее золочение заменено химическим золочением с соответственными растворами - ваннами с электрическим током, гальваническим золочением.

Горячее золочение до сих пор сохраняется в мастерских по изготовлению серебряных изделий
Горячее золочение до сих пор сохраняется в мастерских по изготовлению серебряных изделий

  Серебрение блесны при помощи амальгам олова

Надежно серебрит блесну оловянная амальгама. Состав амальгамы: 65 весовых частей олова и 35 - ртути. Вместо олова можно воспользоваться третником или свинцом, но тогда блесна не будет такой светлой. Ртуть можно использовать из разбившийся оси медицинского градусника. Помните: пары ртути ядовиты, оберегайте от них дыхание.

Серебрить рыболовецкие блесны можно с помощью амальгамы в составе которой есть олово
Серебрить рыболовецкие блесны можно с помощью амальгамы в составе которой есть олово

В расплавленное олово (сосуд из алюминия, меди и других цветных металлов непригоден), не снимая его с огня, вливают ртуть и быстро перемешивают деревянной лопаткой, только не смолистой. Получившуюся массу остужают, сушат, дробят и, наконец, растирают в фарфоровой либо металлической чашке в порошок. Затем смешивают с 26-27 весовыми частями талька и 5-8 - какой-нибудь кристаллической, тоже тщательно растертой, кислоты, например лимонной, щавелевой, винной. Состав наносят на поверхность медной, латунной или бронзовой блесны и растирают, после чего изделие хорошо промывают.

Состав для серебрения нужно нанести на медные или латуневые блесны
Состав для серебрения нужно нанести на медные или латуневые блесны

Если в составе отсутствует кислота, то блесну, прежде чем натирать, смазывают соком кислой травы или ягоды (щавеля, клюквы и т. д.). Состав не обладает едким свойством, не разлагается на свету. При помощи отработанного фиксажа. Чтобы сделать блесну двухцветной, ее полируют, а затем одну из сторон, подлежащую серебрению, обезжиривают и натирают зубным порошком. Подготовленную блесну опускают на 5-6 часов в отработанный фиксаж. Обезжиренная сторона блесны становится серебряной, а вторая - золотистой, если это красная медь, либо желтой, если латунь.

Двухцветные блесны
Двухцветные блесны

Описание некоторых составляющих амальгам

Основным веществом амальгамы является ртуть. Кроме ртути в состав амальгамы входят различные металлы (серебро, медь, олово, цинк, золото и др.)

Составляющие амальгамы
Составляющие амальгамы

  Ртуть - основная составляющая амальгамы

Ртуть (лат. Hydrargyrum), Hg, химический элемент II группы периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре. В природе Ртуть представлена семью стабильными изотопами с массовыми числами: 196 (0,2%), 198 (10,0%), 199 (16,8%), 200 (23,1%), 201 (13,2%), 202 (29,8%), 204 (6,9%).

Ртуть в периодической системе Менделеева
Ртуть в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева

Самородная ртуть была известна за 2000 лет до н. э. народам Древней Индии и Древнего Китайской Народной Республики. Ими же, а также греками и римлянами применялась киноварь (природная HgS) как краска, лекарственное и косметическое средство. Греческий врач Диоскорид (1 в. н. э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил ртуть в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydrargyros (от греч. hydor - вода и argyros - серебро), то есть жидким серебром, откуда произошли латинское названия hydrargyrum, а также argentum vivum - живое серебро. Последнее сохранилось в названиях ртути quicksilver (англ.) и Quecksilber (нем.). Происхождение русского названия ртути не установлено.

Историческая справка о ртути
Историческая справка о ртути

Алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов. "Фиксация" ртути (переход в твердое состояние) признавалась первым условием ее превращения в золото. Твердую ртуть впервые получили в декабре 1759 года петербургские академики И. А. Браун и М. В. Ломоносов. Ученым удалось заморозить ртуть в смеси из снега и концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая ртуть оказалась ковкой, как свинец. Известие о "фиксации" ртути произвело сенсацию в ученом мире того времени; оно явилось одним из наиболее убедительных доказательств того, что ртуть - такой же металл, как и все прочие.

Алхимики считали ртуть главной составляющей всех металлов
Алхимики считали ртуть главной составляющей всех металлов

Ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов, ее среднее содержание в земной коре (кларк) близко к 4,5·10-6% по массе. Приблизительно в таких количествах она содержится в изверженных горных породах. Важную роль в геохимии ртути играет ее миграция в газообразном состоянии и в водных растворах. В земной коре ртуть преимущественно рассеяна; осаждается из горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание ртути в них составляет несколько процентов). Известно 35 ртутных минералов; главнейший из них - киноварь HgS.

Нахождение ртути в природе
Нахождение ртути в природе

В биосфере ртуть в основном рассеивается и лишь в незначительных количествах сорбируется глинами и илами (в глинах и сланцах в среднем 4·10-5%). В морской воде содержится 3·10-9% ртути. Самородная ртуть, встречающаяся в природе, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего, при вулканических извержениях (редко), гидротермальным путем (выделяется из водных растворов).

Самородная ртуть, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего
Самородная ртуть, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего

Ртуть - единственный металл, жидкий при комнатной температуре.

Физические свойства ртути
Физические свойства ртути

Конфигурация внешних электронов атома Hg 5d106s2, в соответствии с чем при химических реакциях образуются катионы Hg2+ и Hg22+. Химическая активность ртути невелика. В сухом воздухе (или кислороде) она при комнатной температуре сохраняет свой блеск неограниченно долго. С кислородом дает два соединения: черный оксид (I) Hg2O и красный оксид (II) HgO. Hg2O появляется в виде черной пленки на поверхности ртути при действии озона. HgO образуется при нагревании Hg на воздухе (300-350 °С), а также при осторожном нагревании нитратов Hg(NO3)2 или Hg2(NO3)2. Гидрооксид ртути практически не образуется.

Красный оксид ртути образуется при реакции ртути с кислородом
Красный оксид ртути образуется при реакции ртути с кислородом

При взаимодействии с металлами, которые ртуть смачивает, образуются амальгамы. Из сернистых соединений важнейшим является HgS, которую получают растиранием Hg с серным цветом при комнатной температуре, а также осаждением растворов солей Hg2+ сероводородом или сульфидом щелочного металла. С галогенами (хлором, иодом) ртуть соединяется при нагревании, образуя почти недиссоциирующие, в большинстве ядовитые соединения типа HgX2. В соляной и разбавленной серной кислотах ртуть не растворяется, но растворима в царской водке, азотной и горячей концентрированной серной кислотах.

Химические свойства ртути на опытах

Почти все соли Hg2+ плохо растворимы в воде. К хорошо растворимым относится нитрат Hg(NO3)2. Большое значение имеют хлориды ртути: Hg2Cl2 (каломель) и HgCl2 (сулема). Известны соли окисной ртути цианистой и роданистой кислот, а также ртутная соль гремучей кислоты Hg(ONC)2 так называемых гремучая ртуть. При действии аммиака на соли образуются многочисленные комплексные соединения, например HgCl-2NH3 (плавкий белый преципитат) и HgNH2Cl (неплавкий белый преципитат). Применение находят ртутьорганические соединения.

Химический опыт - гремучая ртуть

Ртутные руды (или рудные концентраты), содержащие ртуть в виде киновари, подвергают окислительному обжигу. Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приемники. Для очистки сырую ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1-1,5 м) сосуд с 10%-ной НNО3, промывают водой, высушивают и перегоняют в вакууме. Возможно также гидрометаллургическое извлечение ртути из руд и концентратов растворением HgS в сернистом натрии с последующим вытеснением ртути алюминием. Разработаны способы извлечения ртуть электролизом сульфидных растворов.

Киноварь - это сырье для получения ртути
Киноварь - это сырье для получения ртути

Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы, капиллярные электрометры и других), в ртутных лампах, переключателях, выпрямителях; как жидкий катод в производстве едких щелочей и хлора электролизом, в качестве катализатора при синтезе уксусной кислоты, в металлургии для амальгамации золота и серебра, при изготовлении взрывчатых веществ; в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и других соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве (органические соединения ртути) в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами). Ртуть и ее соединения токсичны, поэтому работа с ними требует принятия необходимых мер предосторожности.

Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов
Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов

В среднем в организм человека с пищей ежесуточно поступает 0,02-0,05 мг ртути. Концентрация ртути в крови человека составляет в среднем 0,023 мкг/мл, в моче - 0,1-0,2 мкг/мл. В связи с загрязнением воды промышленного отходами в теле многих ракообразных и рыб концентрация ртути (главным образом в виде ее органических соединений) может значительно превышать допустимый санитарно-гигиенический уровень. Ионы ртути и ее соединения, связываясь с сульфгидрильными группами ферментов, могут инактивировать их. Попадая в организм, ртуть влияет на поглощение и обмен микроэлементов - Cu, Zn, Cd, Se. В целом биологическая роль ртуть в организме изучена недостаточно. Отравления ртутью и ее соединениями возможны на ртутных рудниках и заводах, при производстве некоторых измерительных приборов, ламп, фармацевтических препаратов, инсектофунгицидов и других.

Ртуть содержится в организме человека
Ртуть содержится в организме человека

Основную опасность представляют пары металлической ртути, выделение которых с открытых поверхностей возрастает при повышении температуры воздуха. При вдыхании ртуть попадает в кровь. В организме ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками; частично откладывается в печени, в почках, селезенке, ткани мозга и др. Токсическое действие связано с блокированием сульфгидрильных групп тканевых белков, нарушением деятельности головного мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма ртуть выводится через почки, кишечник, потовые железы и др.

Основная опасность исходит от паров металлической ртути
Основная опасность исходит от паров металлической ртути

Острые отравления ртутью и ее парами встречаются редко. При хронических отравлениях наблюдаются эмоциональная неустойчивость, раздражительность, снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание пальцев рук, снижение обоняния, головные боли. Характерный признак отравления - появление по краю десен каймы сине-черного цвета; поражение десен (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту. При отравлениях органических соединениями ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтилртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефалополиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.

Признаки отравления ртутью
Признаки отравления ртутью

Известно, что главный ртутный минерал - это киноварь HgS - камень, покрытый алыми вкраплениями. С этим минералом связан один любопытный случай: геологи уже давно проводят опыты по поиску различных полезных ископаемых, используя при этом собак. Группе подопытных животных надлежало найти среди прочих минералов киноварь, собаки быстро справились с поставленной задачей, однако продолжали поиск, в итоге дополнительно распознав HgS в розовом кальците. Первоначально эксперты недоумевали над общей ошибкой животных, однако, проведя тщательный анализ «ложной киновари» внутри розового кальцита обнаружили вкрапления HgS.

Киноварь - это ртутный металл
Киноварь - это ртутный металл

Один из древнейших рудников Средней Азии - рудник Хайдаркан («Великий рудник») в Ферганской долине (Киргизия) разрабатывался много столетий, об этом говорят многочисленные археологические находки. Однако ученые установили, что в XIII-XIV веках добыча ртути прекратилась, что связано с нашествием Чингисхана, в результате которого были уничтожены крупные торгово-ремесляные центры, а жителям пришлось перейти к кочевому образу жизни.

Рудник Хайдаркан - один из древнейших рудников Средней Азии
Рудник Хайдаркан - один из древнейших рудников Средней Азии

Известно, что в средние века многие влиятельные особы благосклонно относились к алхимии и даже создавали у себя при дворе крупные лаборатории для алхимиков. Услугами последних пользовались английский король Генрих VI, император «Священной Римской империи» Рудольф II и многие другие европейские правители. Современная наука не опровергает того факта, что один химический элемент может превратиться в другой - на этом основано получение некоторых искусственных радиоактивных элементов, однако это никак не относится к алхимии - в средние века люди не могли получить из меди золото.

Английский король Генрих VI пользовался услугами алхимиков
Английский король Генрих VI пользовался услугами алхимиков

В то же время, историческим фактом остаётся то, что после смерти императора Рудольфа II осталось большое количество золота и серебра в слитках - порядка шести тонн золота и девяти тонн серебра - эти цифры превышают весь национальный запас «Священной Римской империи» на то время. Кроме того, это золото отличается от того, которое использовалось в империи для чеканки монет более высокой пробой и малым содержанием примесей - просто невероятный факт, учитывая технические возможности того времени.

После смерти императора Рудольфа II, который пользовался услугами алхимиков осталось порядка 6 тонн золота и 9 тонн серебра
После смерти императора Рудольфа II, который пользовался услугами алхимиков осталось порядка 6 тонн золота и 9 тонн серебра

Ранее нередко амальгамирование использовали при золочении медных куполов соборов. Именно таким способом был позолочен купол Исаакиевского собора. Гигантский (диаметром 26 метров) купол из медных листов покрыли более ста килограммами червонного золота, для этого поверхность меди тщательно обезжиривали, шлифовали и полировали, а затем покрывали амальгамой - раствором золота в ртути. Далее листы нагревали на специальных жаровнях до тех пор, пока ртуть не испарялась, а на листе при этом оставалась тонкая (толщиной несколько микрон) пленка золота. Однако данное производство было поистине губительно для рабочих, занимавшихся позолотой - более 60 человек погибло в страшных мучениях, отравившись парами ртути. «Спецодежда» того времени - стеклянные колпаки - просто была не в силах защитить человека от ядовитых паров.

Купол Исаакиевского собора был позолочен с помощью амальгамирования
Купол Исаакиевского собора был позолочен с помощью амальгамирования

Древние врачеватели при завороте кишок больному вливали в желудок некоторое количество ртути (200-250 граммов). Считалось, что ртуть благодаря большому весу и подвижности должна была пропутешествовать по хитросплетениям кишок и расправить своей тяжестью их перекрутившиеся части.

Древние врачеватели вливали ртуть в желудок при завороте кишок
Древние врачеватели вливали ртуть в желудок при завороте кишок

Известно, что при обработке ртутных руд в печах потери восьмидесятого элемента весьма значительны (нередко превышают половину всего количества получаемой ртути). Часть металла улетучивается в атмосферу, часть остается в обожженной руде, часть скапливается в кладке печей, проникает в почву на значительную глубину. Так, при демонтаже печи в Новом Альмадене в 1863 году из почвы под печью было извлечено 153 тонны жидкого металла!

Новый Альмаден в истории ртути
Новый Альмаден в истории ртути

Ртуть - очень агрессивна по отношению к различным конструкционным материалам, что приводит к коррозии и даже разрушению производственных объектов и транспортных средств. Например, в семидесятых годах прошлого века весьма актуальна была проблема ртутного загрязнения самолетов, в конструкции которых попадала ртуть, вызывающая жидкометаллическое охрупчивание алюминиевых сплавов. Приходилось довольно часто отправлять самолеты в капитальный ремонт и порой даже списывать с эксплуатации.

Проблема ртутного загрязнения самолетов, в конструкции которых попадала ртуть, была актуальна в 70-х годах прошлого века
Проблема ртутного загрязнения самолетов, в конструкции которых попадала ртуть, была актуальна в 70-х годах прошлого века

  Золото как металл входящий в состав амальгамы

Золото - элемент 11 группы (по устаревшей классификации -побочной подгруппы первой группы), шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 79. Обозначается символом Au (лат. Aurum). Простое вещество золото - благородный металл жёлтого цвета.

Золото в периодической системе Менделеева
Золото в периодической системе Менделеева

Древнейшие золотые прииски располагались в Египте. Есть данные об изготовлении изделий из золота еще в V-м тыс. до н.э., т.е. во времена каменного века. В древности Египтяне добывали золото в Аравийско-Нубийской провинции, которая расположена между Красным морем и Нилом. За период царствования примерно 30-ти династий данная золотая жила дала около 3,5 тысяч тонн золота. Ко времени захвата Римом египтянам удалось произвести около 6 тысяч тонн золота. Бесчисленные богатства гробниц фараонов были разграблены практически целиком.

В древности Египтяне добывали золото в Аравийско-Нубийской провинции
В древности Египтяне добывали золото в Аравийско-Нубийской провинции

Во времена античности золотоносные породы Испании одним лишь римлянам принесли около 1,5 тысяч тонн золота. Рудники Австро-Венгрии еще в средние века давали по 6,5 тонн ежегодно. На монетах того времени можно встретить надписи по латыни «из золота Дуная» или «из золота Рейна» и т.д. В Скандинавии золото добывалось мало, всего по несколько килограмм ежегодно. На сегодня европейские запасы золота почти исчерпаны. Путешествие Колумба позволило открыть Колумбию, в которой долгие годы была самая крупная в мире добыча золота. В Бразилии, Австралии и других странах в XVIII-XIX вв. находили также довольно богатые золотоносные россыпи.

В Колумбии долгие годы была самая крупная в мире добыча золота
В Колумбии долгие годы была самая крупная в мире добыча золота

В Российской Федерации долгое время не было собственного золота. Мнения ученых расходятся в отношении первой российской добычи. Видимо, первое золото добыли из Нерчинских руд в 1704 году, где оно было вместе с серебром. Из серебра с содержанием золота на Московском монетном дворе выплавляли дорогой металл. Таким образом с 1743 по 1744 годы из серебряных монет было получено 2820 золотых червонцев с «Елизаветой». Данный метод был трудоемким и долгим, за более чем 50 лет удалось добыть таким методом менее 1 т золота. Есть слух, что знаменитые Демидовы в 1745 тайно выплавили 6 кг золота на собственных алтайских рудниках. В 1746 г. рудники перешли в собственность семьи царя.

По слухам, Демидовы в 1745 году тайно выплавили 6 кг золота на собственных алтайских рудниках
По слухам, Демидовы в 1745 году тайно выплавили 6 кг золота на собственных алтайских рудниках

На Урале в 1745 году был открыт первый прииск рудного золота. Это позволило начать промышленную добычу металла. За XVIII век в России было добыто около всего 5 т золота, а вот за XIX век уже в 400 раз больше. Открытое в 1840-х Енисейское месторождение вывело Россию на 1-е место по золотодобыче среди стран всего мира. К концу XIX в в России добывали около 40 т золота в год. До 1917 года по официальным данным было добыто примерно 2754 т, а по оценкам - более 3000 т.

Первый прииск рудного золота в России был открыт на Урале
Первый прииск рудного золота в России был открыт на Урале

Издавна из золота делали монеты. До конца Первой мировой войны золото выступало мерилом всех мировых валют, а бумажные банкноты были лишь документами, удостоверяющими право собственности на золото и свободно обменивались на золото.

Золото выступало мерилом всех мировых валют
Золото выступало мерилом всех мировых валют

В 1792 г унция золота в США стоила 19,3$, а в 1834 г стоимость изменилась до 20,67$. Это вызвано недостаточными золотыми запасами страны. После первой мировой войны, во время депрессии в 1934 г за унцию золота брали 35 долларов. В 1944 г на после принятия Бреттон-Вудского соглашения, в результате которого основной валютой стал доллар Соединенных Штатов Америки, а золото превратилось в резервную валюту. Экономические волны нестабильности США вынудили увеличить стоимость золота до 38$ за унцию в 1971 г, а затем до 42,22$ в 1973. В 1976 г вступило в силу решение об устранении привязки валют к золоту, об установлении плавающих курсов. Таким образом, золото перестало быть валютой, а доллар стал резервной валютой.

В США доллар сменил золотую валюту
В США доллар сменил золотую валюту

В результате всех этих изменений золото стало объектом инвестирования. В 1974 г. Цена на золото повысилась до 195$ за унцию, в 1978 - 200$ за унцию, а к 1980 составила целых 850$ за унцию, что долго оставалось рекордом. В последствии цена подала до 1987 г, в котором составила 500$ за унцию. Цена на золото особенно быстро упала в 96-99 гг., с 420 на 260 $ за 1 унцию.Чем было связано данное падение доподлинно не известно. Но нестабильность американской и всемирной экономики стала основанием для последующего роста стоимости золота. Уже к 2004 году стоимость унции золота достигла 450 $. Но уже в 2009 году стоимость унции золота перешагнула отметку в 1000$. В форме инвестиций золото выступает в виде монет или в виде слитков.

Золото стало объектом инвестирования
Золото стало объектом инвестирования

Цвет золота ярко-желтый, если в нем отсутствуют примеси. Но чистое золото (и то не совсем) бывает почти исключительно в банковских слитках. В природном золоте и ювелирных изделиях всегда есть примеси серебра, меди и др., то есть фактически мы всегда имеем дело со сплавами золота с другими металлами. Цвет природного золота может зависеть от размера частиц.

На сегодняшний день добыча золота стала механизированной
На сегодняшний день добыча золота стала механизированной

В ювелирном деле золотом иногда называют сплавы, в которых собственно золота меньше 40 %. Сплав, известный как «белое золото», - это сплав золота с палладием. Десятая часть палладия придает слитку бело-стальной оттенок. Платина окрашивает золото в белый цвет даже интенсивнее палладия. Никель тоже позволяет получить золотые сплавы белого цвета с едва уловимым желтым оттенком. Из белого золота изготавливают ювелирные украшения с бриллиантами. Такая оправа прекрасно отражает блеск камней и будто дополнительно их освещает. По сравнению с желтым белое золото более стойко к воздействию атмосферы. Таким образом, цвет сплавов зависит от количества и состава примесей.

Белое золото - это сплав золота с палладием
Белое золото - это сплав золота с палладием

Золото - очень мягкий металл, его твердость 2,5-3,0 по 10-балльной шкале твердости (шкале Мооса). В этой шкале самое твердое вещество - алмаз. Его твердость равна 10. Самый мягкое вещество - мел. Его твердость - 1. Твердость стекла - 5, хорошей стали - 4,5. В полевых условиях твердость проверяют, прежде всего, с помощью ножа. Его острием проводят по поверхности изучаемого минерала. Если нож оставляет царапину, значит твердость меньше 5. Золото, имеющее твердость 2,5-3,0, не только легко царапается, но и при значительном усилии режется ножом. На нем можно оставить след даже сильно прикусив зубами. «На зуб» раньше пробовали золотые монеты. На поддельных монетах из меди сделать отметину зубами невозможно, а на золотой монете имея крепкие зубы отметку поставить можно. Проверка на твердость - это важный тест для отличия золота от похожих по цвету металлов или минералов.

Золото проверяют на твердость для того чтобы отличить его от похожих по цвету металлов или минералов
Золото проверяют на твердость для того чтобы отличить его от похожих по цвету металлов или минералов

Золото легко полируется и обладает высокой отражательной способностью. Через очень тонкие листы золота отлично могут проходить солнечные лучи, при этом тепловая их часть будет отражаться. По этой причине, тонкие слои золота используются для тонированных стекол современных небоскребов в жарком климате. Это позволяет экономить энергию, необходимую на то, чтобы содержать интерьер таких зданий в прохладности в течение всех горячих летних месяцев. Подобные тонкие слои золота используются также в защитном шлеме космонавтов, чтобы отражать большой поток инфракрасных лучей в открытом космосе.

Золото используется для тонирования стекол
Золото используется для тонирования стекол

Золото имеет чрезвычайно высокую пластичность (тягучесть) и ковкость (расковывается до толщины 8∙10-5 мм), т.е. из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1 м2 . Благодаря высокой пластичности, золото может быть измельчено, искривлено, сдавлено, сжато, золоту можно придать различную форму, не ломая на части. Фактически, желтый металл может быть истолчен до полупрозрачности, может быть тонким, как лист бумаги, и оставаться таким же красивым и блестящим. Производство тонколистового (сусального) золота позволяет покрывать им купола церквей, отделывать дворцовые залы.

Из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1м2
Из одного грамма золота можно получить лист фольги площадью до 1м2

Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м. Получаемая нить очень тонкая (диаметром 2∙10-6 мм), что необходимо сегодняшней электронной индустрии, где нужно создавать электрические цепи в чипах очень маленьких размеров. Из-за высокой электрической проводимости и устойчивости к окислению, золото имеет большой спрос в электронной промышленности. Сейчас неудивительно найти золото в таких устройствах как телевизор, мобильный телефон, калькулятор, не говоря уже о более сложной электронике.

Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м
Из одного грамма золота можно вытянуть проволоку длинной 2610 м

Золото - один из самых инертных металлов, стоящий в ряду напряжений правее всех других металлов. При нормальных условиях оно не взаимодействует с большинством кислот и не образует оксидов, поэтому его относят к благородным металлам, в отличие от обычных металлов, разрушающихся под действием кислот и щелочей. В XIV веке была открыта способность царской водки растворять золото, что опровергло мнение о его химической инертности. Золото сравнительно легко реагирует с кислородом и другими окислителями при участии комплексобразователей. Так, в водных растворах цианидов при доступе кислорода золото растворяется, образуя цианоаураты.

Растворение золота в царской водке

С фтором золото реагирует в интервале температур 300-400 °C, при более низких реакция не идёт, а при более высоких фториды золота разлагаются. Золото также растворяется в ртути, образуя легкоплавкий сплав (амальгаму), содержащий интерметаллиды золото-ртуть. Известны золотоорганические соединения - например, этилдибромид золота или ауротиоглюкоза.

Золото растворяется в ртути образуя амальгаму
Золото растворяется в ртути образуя амальгаму

На данный момент самым крупным поставщиком мирового рынка золота выступает Южная Африка, в которой шахты достигли глубины уже в 4 км. Рудник Вааль-Рифс в ЮАР является самым крупным в мире. В процессе переработки 10 млн. т руды там извлекается около 85 т золота. В ЮАР ежедневно добывают около 2 т золота. В ЮАР производство золота является основным производством страны. В последствии концентрирования золота в природе для добычи теоретически доступна лишь десятая часть. Добыча золота начиналась с самородков, которые ярко блестят и легко заметны. Но таких самородков очень мало, поэтому важнейшим способом с древнейших времен стало промывание песка.

Добыча золота и его дальнейшая обработка

Золото примерно в 8 раз тяжелее песка и 20 раз тяжелее воды, поэтому можно вымывать золото из песка при помощи струи воды. Древнейший способ вымывания отражен в древнегреческом мифе о золотом руне, т.е. крупинки золота после вымывания откладывались на бараньей шкуре. Золотые россыпи раньше довольно часто встречались в реках, веками подтачивающих золотоносные породы. Но уже к началу XX в таких местах почти не осталось, а основным источником добычи золота стали рудные залежи.

Золото добывают из песка путем вымывания
Золото добывают из песка путем вымывания

На сегодняшний день добыча золота из руды стала механизированной, но, несмотря на это, процесс остается очень сложным и порой прячется глубоко под землей. В последнее время стали исходить из экономической эффективности при поиске месторождений. Обоснованно, что при содержании 2-3 г золота в 1 тонне руды, а если содержание составляет 10 г и больше, оно уже считается богатым. Среди всех затрат. используемых на геологоразведочные работы, затраты на поиски золотых руд занимают от 50 до 80%.

На сегодняшний день добыча золота стала механизированной
На сегодняшний день добыча золота стала механизированной

Существует старый ртутный способ добычи золота из руды. Основан он на том, что ртуть хорошо смачивает золото, не растворяя его, так же как и вода хорошо смачивает стекло, не растворяя его. Размолотую золотоносную руду встряхивали в бочках, а на их дне находилась ртуть. Частички золота прилипали к ртути, смачиваясь ей отовсюду. Т.к. цвет золотых частиц при этом исчезает, кажется, что золото «растворилось». После ртуть отделяли от породы и нагревали. Летучая ртуть убиралась, оставалось золото в неизменном виде. Недостатки: ртуть обладает высокой ядовитостью, неполнота выделения золота (мелкие крупицы). Вторичное золото получают из бракованных или отработавших изделий электроники. Важным источником вторичного золота (около 500 т в год) является золотой лом.

Золотой лом является важным источником вторичного золота
Золотой лом является важным источником вторичного золота

Содержание золота на поверхности Солнца на порядок выше, чем в земной коре.

На Солнце золота больше чем на Земле
На Солнце золота больше чем на Земле

К концу XIX в. в Иркутской области нашли самородок массой 22,6 кг. Большая для крупных самородков была найдена на Урале. Самый крупный самородок - «Большой треугольник» с размерами 39 × 33 × 25,4 см и массой в 36,157 кг нашли на Южном Урале в 1842г. Он сейчас находится в Алмазном фонде. Крупнейший самородок в мире - «Плита Холтермана» имел размер 140 × 66 × 10 см и массу 285,76 кг состоял из золота и кварца. Из него выплавили 93,3 кг золота.

Плита Холтермана - самый крупный самородок в мире
Плита Холтермана - самый крупный самородок в мире

На сегодняшний день в ЮАР добыто около 50 тысяч тонн золота, в СССР и России - более 14 тысяч тонн, а в США - более 10 тысяч тонн (из которых в Калифорнии 3500 тонн), немного меньше в Австралии и Канаде.

ЮАР - лидер по добыче золота
ЮАР - лидер по добыче золота

Самородки золота не бывают чисто золотыми. В них обычно содержится много меди или серебра. В самородном золоте иногда присутствует теллур.

Саморозок золота не бывает чисто золотым
Саморозок золота не бывает чисто золотым

В кон. XIIIV в. химикам впервые удалось добыть коллоидные растворы золота. Но данные растворы имели фиолетовую окраску. А уже в 1905 году, под действием спирта на слабые растворы хлористого золота, получали коллоидные золотые растворы красного и синего цветов. Цвет такого раствора тесно связан с размером коллоидных частиц.

Колоидный раствор золота
Колоидный раствор золота

  Серебро как один из компонентов амальгамы

Серебро - элемент 11 группы (по устаревшей классификации - побочной подгруппы первой группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева Дмитрия Ивановича, с атомным номером 47. Обозначается символом Ag (лат. Argentum). Простое вещество серебро - ковкий, пластичный благородный металл серебристо-белого цвета. Кристаллическая решётка - гранецентрированная кубическая. Температура плавления - 962 °C, плотность - 10,5 г/см³.

Серебро в переодической системе Менделеева
Серебро в переодической системе Менделеева Дмитрия Ивановича

Серебро известно человечеству с древнейших времён. Это связано с тем, что в своё время серебро, равно как и золото, часто встречалось в самородном виде - его не приходилось выплавлять из руд. Это предопределило довольно значительную роль серебра в культурных традициях различных народов. Одним из древнейших центров добычи и обработки серебра была доисторическая Сардиния, где оно было известно с раннего энеолита.

Доисторическая Сардиния - один из древнейших центров добычи серебра
Доисторическая Сардиния - один из древнейших центров добычи серебра

Определённая часть благородных и цветных металлов встречается в природе в самородной форме. Известны и документально подтверждены факты нахождения не просто больших, а огромных самородков серебра. Так, например, в 1477 году на руднике «Святой Георгий» (месторождение Шнееберг в Рудных горах в 40-45 км от города Фрайберг) был обнаружен самородок серебра весом 20 т. Глыбу серебра размером 1 х 1×2,2 м выволокли из горной выработки, устроили на ней праздничный обед, а затем раскололи и взвесили. В Дании, в музее Копенгагена, находится самородок весом 254 кг, обнаруженный в 1666 году на норвежском руднике Конгсберг.

В норвежском руднике Конгсберг в 1666 году обнаружили самородок серебра весом 254 кг
В норвежском руднике Конгсберг в 1666 году обнаружили самородок серебра весом 254 кг

Крупные самородки обнаруживали и на других континентах. В настоящее время в здании парламента Канады хранится одна из добытых на месторождении Кобальт в Канаде самородных пластин серебра, имеющая вес 612 кг. Другая пластина, найденная на том же месторождении и получившая за свои размеры название «серебряный тротуар», имела длину около 30 м и содержала 20 т серебра. Однако, при всей внушительности когда-либо обнаруженных находок, следует отметить, что серебро химически более активно, чем золото, и по этой причине реже встречается в природе в самородном виде. По этой же причине растворимость серебра выше и его концентрация в морской воде на порядок больше, чем у золота (около 0,04 мкг/л и 0,004 мкг/л соответственно).

Самородок серебра 120 тонн
Самородок серебра 120 тонн

Известно более 50 природных минералов серебра, из которых важное промышленное значение имеют лишь 15-20, в том числе:

- самородное серебро;

- электрум (золото-серебро);

- кюстелит (серебро-золото);

- аргентит (серебро-сера);

- прустит (серебро-мышьяк-сера);

- бромаргерит (серебро-бром);

- кераргирит (серебро-хлор);

- пираргирит (серебро-сурьма-сера);

- стефанит (серебро-сурьма-сера);

- полибазит (серебро-медь-сурьма-сера);

- фрейбергит (медь-сера-серебро);

- аргентоярозит (серебро-железо-сера);

- дискразит (серебро-сурьма);

- агвиларит (серебро-селен-сера) и другие.

Минералы серебра имеют важное промышленное значение
Минералы серебра имеют важное промышленное значение

Как и другим благородным металлам, серебру свойственны два типа проявлений:

- собственно серебряные месторождения, где оно составляет более 50% стоимости всех полезных компонентов;

- комплексные серебросодержащие месторождения (в которых серебро входит в состав руд цветных, легирующих и благородных металлов в качестве попутного компонента).

В серебряных месторождениях серебро составляет половину стоимости всех полезных компонентов
В серебряных месторождениях серебро составляет половину стоимости всех полезных компонентов

Собственно серебряные месторождения играют достаточно существенную роль в мировой добыче серебра, однако следует отметить, что основные разведанные запасы серебра (75 %) приходятся на долю комплексных месторождений.

Добыча серебра из месторождений

Чистое серебро представляет собой довольно тяжелый, блестящий металл белого цвета. По высказыванию Д.И. Дмитрия Ивановича Менделеева в учебнике «Основы химии», серебро обладает наиболее «чистым» белым цветом среди всех металлов.

Чистое серебро - тяжелый блестящий металл белого цвета
Чистое серебро - тяжелый блестящий металл белого цвета

Серебро обладает замечательной отражающей способностью - около 95% в видимой части спектра, что является наибольшим среди металлов. Именно это свойство серебра люди использовали для изготовления зеркал. Наиболее древнее из обнаруженных зеркал было изготовлено из отполированного серебра около 5 тысяч лет назад. Стоили серебряные зеркала очень дорого и, естественно, позволить себе обладать ими могли только очень богатые люди. Более привычные нам стеклянные зеркала появились лишь около 600 лет назад.

Серебро использовали для изготовления зеркал
Серебро использовали для изготовления зеркал

Серебро является довольно тяжелым металлом, его плотность составляет 10,5 г/см3. Оно почти в два раза легче золота (19,32 г/см3), немного легче свинца (11,3 г/см3), но тяжелее меди (8,96 г/см3) и железа (7,87 г/см3).

Серебро в два раза легче золота
Серебро в два раза легче золота

Серебро обладает наибольшей теплопроводностью среди металлов. Поэтому следует аккуратно использовать серебряные столовые приборы с горячими блюдами. К примеру, серебряная чайная ложка в чашке с очень горячим чаем мгновенно нагревается и может даже стать причиной ожога.

Серебро имеет очень высокую теплопроводность
Серебро имеет очень высокую теплопроводность

Одним из главных свойств серебра является его уникальная электрическая проводимость. При температуре +20°С оно обладает наибольшей электропроводностью среди всех элементов. Серебро плавится при температуре 961°С, которая является наименьшей среди всех драгоценных металлов. Поэтому серебро, как и золото с температурой плавления в 1063°С, люди научили обрабатывать плавкой с незапамятных времен. Температуры горения угля для этого было вполне достаточно.

Температура плавления серебра наименьшая среди драгоценных металлов
Температура плавления серебра наименьшая среди драгоценных металлов

Чистое серебро очень мягкий, ковкий и пластичный металл. По мягкости и ковкости серебро немного уступает золоту, но по пластичности (то есть способности менять форму под воздействием нагрузки не разрушаясь) превосходит золото. Эти качества обусловливают широкое применение серебра для изготовления ювелирных украшений.

По пластичности серебро превосходит золото
По пластичности серебро превосходит золото

Как и все благородные металлы, серебро является инертным металлом и в природе практически не вступает во взаимодействие с другими веществами. Однако, в ряду драгоценных металлов, серебро является наиболее реакционноспособным. Серебро растворяется в азотной кислоте, в горячей концентрированной серной кислоте. В отличие от золота и платины, серебро не растворяется в царской водке из-за образования на поверхности металла защитной пленки из хлорида серебра. Серебро легко растворяется в ртути, образуя амальгаму.

Серебро растворяется в азотной кислоте

Наибольшее значение в быту имеет крайняя чувствительность серебра к воздействию сероводорода. Даже минимального его количества достаточно для образования на поверхности металла сульфида серебра. Обычно, именно соединения серы являются причиной потемнения серебряных изделий. Вокруг нас существует множество источников сероводорода, от продуктов питания до строительных материалов. Обоняние человека не может улавливать его минимальные концентрации (которые абсолютно безвредны), а серебро реагирует. Кроме того, соединения серы входят в состав пота и выделений кожных желез, поэтому серебро при ношении на теле обычно со временем темнеет, что является вполне нормальным явлением.

Серебро темнеет при воздействии на него сероводорода
Серебро темнеет при воздействии на него сероводорода

Серебро легко вступает в реакцию с галогенами, в частности с йодом, поэтому следует избегать контакта серебра с раствором йода, часто используемым в домашних условиях.

Серебро реагирует на йод. С помощью йода можно проверять серебряные изделия

Серебро при нагревании хорошо адсорбирует газы - кислород, водород, аргон и другие. К примеру, твердое серебро может поглотить до 5 объемов О2 на 1 объем металла, а в жидком виде поглощает до 22 объемов О2. При застывании жидкого серебра может происходить любопытное явление - через верхнюю застывшую корку будет прорываться выделяющийся кислород, увлекая за собой частички расплавленного металла. В итоге образуется небольшой серебряный вулканчик.

Серебро хорошо адсорбирует газы при нагревании
Серебро хорошо адсорбирует газы при нагревании

Поскольку из драгоценных металлов серебро обладает наибольшей способностью вступать в реакции, в настоящее время известно достаточно много различных соединений этого металла. Некоторые из них обладают весьма необычными свойствами. К примеру, йодид серебра AgI даже в минимальных количествах приводит к образованию очагов конденсации влаги в облаках, мгновенно вызывая выпадение дождя. Конденсацию образуют уже мельчайшие частицы AgI, поэтому для «разгона» дождевых облаков на значительной территории расходуется всего несколько грамм серебра и данный метод управления погодой экономически себя вполне оправдывает.

Серебро можно использовать для разгона дождевых облаков
Серебро можно использовать для разгона дождевых облаков

Серебро очень давно вошло в повседневную жизнь человека. Сейчас почти каждый человек украшен ювелирным изделием из серебра: цепочкой, кольцом, сережками или перстнем - каждый по своему вкусу и достатку. Во многих домах имеется серебряный обеденный или чайный сервиз, на крещение детям принято дарить небольшую серебряную ложечку. Почти в каждом доме используется водяной фильтр с добавлением серебра. Несмотря на столь тесное общение с этим благородным металлом, мы мало, что о нем знаем, поэтому всегда интересно почерпнуть нечто новое и ранее неизвестное.

Почти каждый человек украшен ювелирным изделием из серебра
Почти каждый человек украшен ювелирным изделием из серебра

Целебные свойства серебра были известны еще в глубокой древности. За 2 500 лет до н. э. египетские жрецы использовали серебро для лечения боевых ран воинов фараона - накладывали на них очень тонкие серебряные пластины, что способствовало скорейшему заживлению.

Египетские жрецы использовали серебро для лечения боевых ран воинов фараона
Египетские жрецы использовали серебро для лечения боевых ран воинов фараона

Серебро используется в промышленности, оно идет даже на изготовление подшипников. В многослойных подшипниках один или несколько слоев изготовляются из серебра. Танки и самолеты второй мировой войны были первыми потребителями таких подшипников. В США производство «драгоценных» подшипников началось в 1942 году. В тот год было израсходовано 311 тонн серебра на эти цели, а уже год спустя производство потребовало 778 тонн.

Серебро используется для изготовления подшипников
Серебро используется для изготовления подшипников

  Алюминий как составляющая амальгамы

Алюминий - элемент 13-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации - элемент главной подгруппы III группы), третьего периода, с атомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Алюминий в периодической системе Менделеева
Алюминий в периодической системе Менделеева Дмитрия Ивановича

Первое упоминание о металле, который по описанию был похож на алюминий, встречается в первом веке нашей эры у Плиния Старшего. Согласно изложенной им легенде, некий мастер преподнес императору Тиберию необычайно легкий и красивый кубок из серебристого металла. Даритель сообщил, что получил новый металл из обычной глины. Очевидно, он ожидал благодарности и покровительства, но вместо этого лишился жизни. Недальновидный правитель приказал обезглавить мастера и разрушить его мастерскую, чтобы предотвратить обесценивание золота и серебра. Но это всего лишь предание.

Алюминиевый кубок стал причиной смерти мастера сделавшего его
Алюминиевый кубок стал причиной смерти мастера сделавшего его

Первый шаг к получению алюминия сделал прославленный Парацельс в 16 веке. Он выделил из квасцов «квасцовую землю», содержавшую окись неведомого тогда металла. А в середине 18 века эксперимент повторил немецкий химик Андреас Маргграф (Andreas Marggraf). Он назвал окись алюминия словом «alumina» (от латинского «alumen» - вяжущий). С этого момента о существовании алюминия стало известно науке, однако, не будучи найденным в чистом виде, металл не получил настоящего признания.

В квасцах содержится окись алюминия
В квасцах содержится окись алюминия

В 1808 году англичанин Хэмфри Дэви (Humphry Davy) пытался выделить алюминий методом электролиза. Это ему не удалось, но ученый все же дал металлу его современное название. Успехом увенчались эксперименты датчанина Ханса-Кристиана Эрстеда (Hans Christian Ørsted) в 1825 году. Пропустив хлор через раскаленную смесь глинозема с углем, он получил хлористый алюминий. Нагрев его с амальгамой калия, Эрстед выделил металл, по своим свойствам похожий на олово. Ученый сообщил об этом в малоизвестном журнале и прекратил эксперименты. Эстафету принял немец Фридрих Велер (Friedrich Wöhler), который в итоге потратил 18 лет работы на то, чтобы получить алюминий в виде слитка.

Чтобы получить алюминий в виде слитка Фридрих Велер потратил 18 лет
Чтобы получить алюминий в виде слитка Фридрих Велер потратил 18 лет

В 1854 году французский химик и промышленник Сент-Клер Девиль (Henri Saint-Claire Deville) разработал более дешевый способ. Он использовал в качестве восстановителя натрий, заменив им дорогостоящий калий. На Всемирной выставке 1855 года в Париже «серебро из глины» произвело фурор. Император Наполеон III, за столом которого особо почетным гостям подавали приборы из алюминия, загорелся мечтой снабдить свою армию кирасами из легкого металла. Он оказал Девилю мощную поддержку, и тот построил несколько алюминиевых заводов. Но произведенный им металл по-прежнему оставался дорогим. Из него делали лишь ювелирные украшения и предметы роскоши.

За столом императора Наполеона III, на выставке, особо почетным гостям подавали приборы из алюминия
За столом императора Наполеона III, на выставке, особо почетным гостям подавали приборы из алюминия

Более дешевый способ производства крылатого металла появился лишь к концу 19-го века. Его одновременно и независимо друг от друга разработали американский студент Чарльз Холл (Charles Hall) и французский инженер Поль Эру (Paul Héroult). Предложенный ими электролиз расплавленной в криолите окиси алюминия давал прекрасные результаты, но требовал большого количества электроэнергии. При строительстве первого завода эту проблему решили, разместив предприятие рядом со знаменитым Рейнским водопадом в Швейцарии.

Первый завод по производству алюминия был размещен рядом со знаменитым Рейнским водопадом в Швейцарии
Первый завод по производству алюминия был размещен рядом со знаменитым Рейнским водопадом в Швейцарии

Работавший в России австрийский инженер Байер (Carl Josef Bayer) создал технологию получения глинозема, которая сделала новый способ еще более дешевым. Процессы Байера и Холла-Эру до сих пор применяются на современных алюминиевых заводах. Новый промышленный материал был хорош всем, за исключением одного: для некоторых сфер применения чистый алюминий был недостаточно прочен. Эту проблему решил немецкий химик Альфред Вильм (Alfred Wilm), сплавлявший его с незначительными количествами меди, магния и марганца. Он открыл, что сплав в течение нескольких дней после закалки становится все прочнее и прочнее. В 1911 году в немецком Дюрене была выпущена партия названного в честь города дюралюминия, а в 1919 году из него был сделан первый самолет.

Первый самолет был сделан из дюралюминия
Первый самолет был сделан из дюралюминия

Современный метод получения, процесс Холла-Эру был разработан независимо американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Эру в 1886 году. Он заключается в растворении оксида алюминия Al2O3 в расплаве криолита Na3AlF6 с последующим электролизом с использованием расходуемых коксовых или графитовых анодных электродов. Такой метод получения требует очень больших затрат электроэнергии, и поэтому получил промышленное применение только в XX веке.

Современный метод получения алюминия был разработан еще в 1886 году

Для производства 1000 кг чернового алюминия требуется 1920 кг глинозёма, 65 кг криолита, 35 кг фторида алюминия, 600 кг анодных графитовых электродов и около 17 тыс. кВт*ч электроэнергии (около 61 ГДж).

Получение алюминия из глинозема

Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве - легкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость (на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной пленкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений. В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.

Алюминий популярен при производстве кухонной посуды
Алюминий популярен при производстве кухонной посуды

Основной недостаток алюминия как конструкционного материала - малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

Дюралюминий - сплав алюминия с медью и магнием
Дюралюминий - сплав алюминия с медью и магнием

Электропроводность алюминия сравнима с медью, при этом алюминий дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов, их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Правда, у алюминия как электротехнического материала есть неприятное свойство - из-за прочной оксидной пленки его тяжело паять. Благодаря комплексу свойств широко распространен в тепловом оборудовании.

Алюминий применяется при производстве теплового оборудования
Алюминий применяется при производстве теплового оборудования

Алюминий находит широкое применение в различных видах транспорта. На современном этапе развития авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении. Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Алюминий применяется в авиации и судостроении
Алюминий применяется в авиации и судостроении

В настоящее время алюминий является одним из самых популярных и нашедших широкое применение металлов. С самого момента открытия в середине XIX века его считали одним из ценнейших благодаря удивительным качествам: белый как серебро, легкий по весу и не подверженный воздействию окружающей среды. Стоимость его была выше цен на золото. Не удивительно, что в первую очередь алюминий нашел свое применение в создании ювелирных изделий и дорогих декоративных элементов.

В первую очередь алюминий нашел свое применение в создании ювелирных изделий
В первую очередь алюминий нашел свое применение в создании ювелирных изделий

В настоящее время самые первые алюминиевые изделия представляют большую редкость. Большинство из них не пережило обесценивания металла и было заменено серебром, золотом и другими драгоценными металлами и сплавами. В последнее время вновь наблюдается повышенный интерес к алюминию у специалистов. Этот металл стал темой отдельной выставки , организованной в 2000 году Музеем Карнеги в Питсбурге. Во Франции расположен Институт истории алюминия, который в частности занимается исследованием первых ювелирных изделий из этого металла.

Институт истории алюминия расположен во Франции
Институт истории алюминия расположен во Франции

В Союзе Советских Социалистических Республик (CCCP) из алюминия делали общепитовские приборы, чайники и т.д. И не только. Первый советский спутник был выполнен из алюминиевого сплава. Другой потребитель алюминия - электротехническая промышленность: из него делаются провода высоковольтных линий передач, обмотки моторов и трансформаторов, кабели, цоколи ламп, конденсаторы и многие другие изделия. Кроме того, порошок алюминия применяют во взрывчатых веществах и твердом топливе для ракет, используя его свойство быстро воспламеняться: если бы алюминий не покрывался тончайшей оксидной пленкой, то мог бы вспыхивать на воздухе.

Из алюминия производят провода высоковольтных линий передач
Из алюминия производят провода высоковольтных линий передач

Последнее изобретение - пеноалюминий, т. н. «металлический поролон», которому предсказывают большое будущее.

Пеноалюминий - последнее изобретение
Пеноалюминий - последнее изобретение

  Олово как составляющая амальгамного сплава

Олово (лат. Tin metal; обозначается символом Sn) - элемент 14-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации - элемент главной подгруппы IV группы), пятого периода, с атомным номером 50. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово - пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Олово образует две аллотропические модификации: ниже 13,2 °C устойчивое α-олово (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза, выше 13,2 °C устойчиво β-олово (белое олово) с тетрагональной кристаллической решеткой.

Олово в периодической системе Менделеева
Олово в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева

Человек начал применять олово еще в древнейшие времена. Задолго до того, как люди научились получать чистое олово, стал известен сплав олова с медью - бронза, которых выплавляли уже 4 тысячи лет до нашей эры.

Бронза появилась еще до получения чистого олова
Бронза появилась еще до получения чистого олова

Олово является характерным элементом верхней части земной коры. Концентрирование олова в литосфере связано как с магматическими, так и с гидротермальными процессами. Олово содержится в 24 минералах: биотиты, пироксены, магнетиты, гранаты, турмалины и другие. В промышленных количествах олово добывается из касситерита, чьи главные мировые месторождения разрабатываются в Юго-Восточной Азии (Индонезия, Малайзия и Таиланд). Также важные месторождения касситерита расположены в Бразилии, Боливии, Австралии и Китае.

Олово добывается из касситерита
Олово добывается из касситерита

Олово – мягкий металл, отличающийся высокой пластичностью (его можно прокатать в очень тонкую фольгу - станиоль). Имеет невысокую температуру плавления (231,9°С), но высокую температуру кипения (2270°С). Олово может существовать в двух аллотропных модификациях, при этом обычное белое олово (β-модификация), имеет объемноцентрированную тетрагональную кристаллическую решетку, а серое олово (α-модификация) - гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку.

Олово - мягкий металл с высокой пластичностью
Олово - мягкий металл с высокой пластичностью

Фазовый переход между модификациями ускоряется при низких температурах (от -3°0С) и знаменуется превращением металла в порошок, с чем связано явление так называемой «оловянной чумы».

Оловянная чума - превращение металла в порошок

При нагревании олово взаимодействует с большинством неметаллов с образованием соединений в степени окисления +4. Олово не растворяется в разбавленной серной кислоте, а с концентрированной вступает в очень медленную реакцию. Продуктом реакции олова с концентрированной азотной кислотой становится оловянная кислота, а с разбавленной азотной кислотой - соль нитрат олова. При гидролизе солей олова образуется белый осадок - α-оловянная кислота.

Оловянная кислота - продукт реакции олова с концентрированной азотной кислотой

Промышленное получение олова целесообразно, если содержание его в россыпях 0,01 %, в рудах 0,1 %. Олову в рудах часто сопутствуют вольфрам, цирконий, цезий, рубидий, редкоземельные элементы, тантал, ниобий и другие ценные металлы. Оловянные руды редко содержат больше 1% олова. Что интересно, в прошлом люди располагали более богатыми оловянными рудами, чем мы. Металл выплавляли из руд непосредственно находящихся на поверхности земли. Обогащение происходило естественным путем - за счет выветривания и вымывания. К сожалению, до наших времен такие руды не сохранились, поэтому в современных условиях процесс получения олова многоступенчатый и трудоемкий, и начинается он с обогащения руд и россыпей.

В прошлом оловянныйе руды были намного богаче чем сейчас
В прошлом оловянныйе руды были намного богаче чем сейчас

Методы обогащения оловянных руд весьма разнообразны. Применяют, в частности, гравитационный метод, основанный на различии плотности основного и сопутствующих минералов. При этом рудоносная порода подвергается дроблению до размеров частиц в среднем около 10 мм, в промышленных дробильных машинах (мельницах), после чего касситерит (основной оловоносный минерал) за счет своей относительно высокой плотности и массы отделяется от пустой породы вибрационно-гравитационном методом на обогатительных столах. В дополнение применяется флотационный метод обогащения (очистки) руды и/или метод магнитной сепарации.

Для обогащения оловянной руды используют гравитационный метод
Для обогащения оловянной руды используют гравитационный метод

Доля «вторичного» олова в промышленности развитых стран составляет примерно треть общего производства. В нашей стране работают около ста промышленных установок по регенерации олова. В переработку в основном идут отходы белой жести, используемые в пищевой промышленности (консервные банки). Чаще всего жесть обрабатывают газообразным хлором. Железо в отсутствие влаги с ним не реагирует. Олово же соединяется с хлором очень легко. Образуется дымящаяся жидкость - хлорное олово SnCl4, которое применяют в химической и текстильной промышленности или отправляют в электролизер, чтобы получить там из него металлическое олово.

Вторичное олово в промышленности развитых стран составляет примерно треть общего производства
Вторичное олово в промышленности развитых стран составляет примерно треть общего производства

В ходе исследований американские ученые, подвергшие исследованию кости (возраст которых составил 1600 лет) североамериканских индейцев установили, что содержание олова в них в 700-1200 раз меньше, чем у современных жителей США и Великобритании. Основываясь на этих данных, американский историк медицины Сибэри Дж. Джилфиллан выдвинул гипотезу, что Рим пал не только из-за свинца, но и из-за олова. Известен тот факт, что древние римляне употребляли много вина, которое подслащивали соком винограда (своего рода сиропом). Для приготовления этого сиропа использовали оловянные котлы, металл проникал в вино, отравляя жителей «вечного города».

Олово убивало жителей Древнего Рима через вино
Олово убивало жителей Древнего Рима через вино

Известно, что в Средневековье одной из самых распространенных болезней монахов, которые любили попивать вино, была так называемая кишечная колика. Только в VII веке выяснилось, что причиной колики являлось олово.

В Средневековье причиной кишечной колики являлось олово
В Средневековье причиной кишечной колики являлось олово

В начале XX века (1912 год) погибла отправившаяся на штурм Южного полюса экспедиция Скотта. Люди, оставшиеся без горючего, просто замерзли во льдах. Керосин просочился через запаянные оловом баки, поражённые «оловянной чумой». Явление полиморфного превращения «белого олова» в «серое» было известно давно (на складах многих армий рассыпались в пыль оловянные пуговицы на шинелях и котелки из того же материала). Однако суть самого процесса была раскрыта лишь в 1911 году Г. Коэном, выяснившем, что развивается это явление только в условиях низких температур - быстрее всего процесс идет при -33 °C. Причем, если зараженные вещи соседствуют с целыми, происходит «инфицирование» здорового металла, прямо как при настоящей «человеческой» чуме.

Оловянная чума происходит в условиях низких температур
Оловянная чума происходит в условиях низких температур

«Оловянная чума» была случайным «союзником» русской армии в ходе боевых действий 1812 года - лютые морозы привели к превращению оловянных пуговиц на мундирах французских солдат в порошок. «Оловянная чума» погубила многие ценнейшие коллекции оловянных солдатиков. Так, в запасниках петербургского музея Александра Суворова превратились в труху десятки оловянных фигурок - в подвале, где они хранились, лопнули зимой батареи отопления.

Колекция оловяных солдатиков в запасниках петербургского музея Александра Суворова погибла из-за лопнувших батарей отопления
Колекция оловяных солдатиков в запасниках петербургского музея Александра Суворова погибла из-за лопнувших батарей отопления

Одним из средств предотвращения «оловянной чумы» является добавление в олово стабилизатора, например висмута. В связи с малым содержанием олова в недрах Земли, производится разработка даже самых бедных и необычных оловосодержащих руд. Например, в 1976 году начало работать предприятие, которое сокращенно называют РЭП (разведочно-эксплуатационное предприятие), размещаемое, в основном на кораблях. За Полярным кругом, в море Лаптевых, в районе Ванькиной губы РЭП добывает с морского дна оловоносный песок. Здесь же, на борту одного из судов, работает обогатительная фабрика.

Висмут является стабилизатором при добавлении в олово для предотвращения оловянной чумы
Висмут является стабилизатором при добавлении в олово для предотвращения оловянной чумы

Химические источники тока, в роли анодного материала в которых используют оловянные сплавы (марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент), при равном напряжении (со свинцовыми аккумуляторами) обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.

Олово используется в химических источниках тока
Олово используется в химических источниках тока

  Медь как компонент амальгамы

Медь - элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Дмитрия Ивановича Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Copper). Простое вещество медь - это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета (розового цвета при отсутствии оксидной плёнки). C давних пор широко используется человеком.

Медь в периодической системе Менделеева
Медь в периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева

Медь - один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. Он входит в семёрку металлов, известных человеку с очень древних времён. Этот металл встречается в природе в самородном виде чаще, чем золото, серебро и железо. Одни из самых древних изделий из меди, а также шлак - свидетельство выплавки её из руд - найдены на территории Турции, при раскопках поселения Чатал-Гююк. Медный век, когда значительное распространение получили медные предметы, следует во всемирной истории за каменным веком. Экспериментальные исследования С. А. Семёнова с сотрудниками показали, что, несмотря на мягкость меди, медные орудия труда по сравнению с каменными дают значительный выигрыш в скорости рубки, строгания, сверления и распилки древесины, а на обработку кости затрачивается примерно такое же время, как для каменных орудий.

Медь один из первых металлов хорошо изученых человечеством
Медь один из первых металлов хорошо изученых человечеством

В древности медь применялась также в виде сплава с оловом - бронзы - для изготовления оружия и т. п., Бронзовый век пришел на смену медному. Сплав меди с оловом (бронзу) получили впервые за 3000 лет до н. э. на Ближнем Востоке. Бронза привлекала людей прочностью и хорошей ковкостью, что делало её пригодной для изготовления орудий труда и охоты, посуды, украшений. Все эти предметы находят в археологических раскопах. На смену Бронзовому веку относительно орудий труда пришёл железный век.

Медь использовалась в качестве сплава с оловом - бронзы
Медь использовалась в качестве сплава с оловом - бронзы

Первоначально медь добывали из малахитовой руды, а не из сульфидной, так как она не требует предварительного обжига. Для этого смесь руды и угля помещали в глиняный сосуд, сосуд ставили в небольшую яму, а смесь поджигали. Выделяющийся угарный газ восстанавливал малахит до свободной меди.

Медь добывали из малахитовой руды
Медь добывали из малахитовой руды

На Кипре уже в III тысячелетии до н. э. существовали медные рудники и производилась выплавка меди. На территории России и сопредельных стран медные рудники появились за два тысячелетия до н. э. Остатки их находят на Урале (наиболее известное месторождение - Каргалы), в Закавказье, на Украине, в Сибири, на Алтае.

Медные рудники изначально появились на Кипре
Медные рудники изначально появились на Кипре

В XIII-XIV вв. освоили промышленную выплавку меди. В Москве в XV в. был основан Пушечный двор, где отливали из бронзы орудия разных калибров. Много меди шло на изготовление колоколов. Из бронзы были отлиты такие произведения литейного искусства, как Царь-пушка (1586 г.), Царь-колокол (1735 г.), Медный всадник (1782 г.), в Японии была отлита статуя Большого Будды (храм Тодай-дзи ) (752 г.).

Промышленную выплавку меди освоили еще в 18-19 веке

Медь - это химический элемент группы I периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Дмитрия Ивановича Менделеева; имеет атомный номер 29, и атомную массу 63,546. Медь - мягкий, пластичный металл красной окраски, легко поддается ковке. Медь, встречающаяся в природе, представляет собой смесь из двух стабильных изотопов - 65Сu (30,9%) и 63Сu (69,1%).

Медь - мягкий пластичный металл красного цвета
Медь - мягкий пластичный металл красного цвета

Медь имеет красный цвет, который в изломе становится розовым, а при просвечивании тонкого слоя меди, она имеет зеленовато-голубой оттенок. Металл обладает гранецентрированной кубической решеткой с параметром а равным 3,6074 Å; плотность мели составляет 8,96 г/см3 (20 °С). Атомный радиус меди равен 1,28 Å; ионные радиусы меди равны Сu2+ 0,80 Å; Cu+ 0,98 Å. Температура кипения металла составляет 1083°С, а температура кипения меди равна 2600°С, показатель удельной теплоемкости равен (при комнатной температуре 20 °С) 385,48 дж/(кг·К), другими словами 0,092 кал/(г·°С).

Медь имеет очень высокую температуру кипения
Медь имеет очень высокую температуру кипения

Самыми важными и наиболее широко используемыми свойствами меди являются: высокое значение теплопроводности - при комнатной температуре 20°С равна 394,279 вт/(м·К.), другими словами 0,941 кал/(см·сек·°С), а также малое электрическое сопротивление, которое при комнатной температуре 20 °С составляет 1,68·10-8 ом·м. Значение термического коэффициента линейного расширения равно17,0·10-6.

Самое важное свойство меди - это высокая теплопроводимость
Самое важное свойство меди - это высокая теплопроводимость

Показатели давления паров меди ничтожны, так давления в 133,322 н/м2 (другими словами 1 мм рт.ст.) можно достичь только лишь при температуре 1628 °С. Медь является диамагнитным металлом; атомная магнитная восприимчивость меди составляет 5,27·10-6.

Медь - это диамагнитный металл

В результате воздействия нейтронного (373 К, поток 5.1019 n/см2) облучения предел текучести металла возрастает практически в 2,7 раза, а показатель сопротивления разрыву примерно в 1,26 раз, удлинение же уменьшится в 1,35 раза. Отжиг меди после наклепки нужно проводить при температуре 600-700°С. Незначительные примеси Рb (сотые доли %) и Bi (тысячные доли %) делают медь красноломкой, ну а примесь серы вызывает хрупкость металла на холоде. Медь способна растворять водород, который в значительной степени ухудшает механические свойства металла (так называемая "водородная болезнь").

Медь способна растворять водород
Медь способна растворять водород

На отрицательных температурах металл обладает более высокими прочностными свойствами и более высокой пластичностью, чем на комнатной температуре 20°С. Техническая медь не имеет признаков холодноломкости. Чем ниже опускается температура, тем выше становится предел текучести меди, а также резко возрастает значение показателя сопротивления пластической деформации.

Медь не имеет признаков холодноломкости
Медь не имеет признаков холодноломкости

Медь обладает не сильной химической активностью. Медь почти не изменяется в сухой атмосфере. На влажном воздухе поверхность металла в присутствии СО2 покрывается зеленоватой пленкой состава Cu(OH)2·CuCO3. Т.к. в воздухе есть следы сероводорода и сернистого газа, в составе пленки на поверхности меди обычно присутствуют сернистые соединения меди. Такую пленку называют патиной. Она предохраняет металл от разрушения. В результате нагревания на воздухе медь начинает тускнеть и в итоге чернеет по причине образования оксидного слоя на поверхности. Сперва образуется оксид Cu2O, а затем - оксид CuO.

На влажном воздухе в присутствии углекислого газа медь покрывается зеленоватой пленкой
На влажном воздухе в присутствии углекислого газа медь покрывается зеленоватой пленкой

На сухом воздухе или кислороде медь не окисляется при сохранении нормальных условий. Но металл достаточно легко реагирует с галогенами при комнатной температуре, к примеру, с влажным хлором медь образует хлорид CuCl2, а в результате нагревания с серой образуется сульфид Cu2S, медь реагирует и с селеном. С азотом, водородом и углеродом металл не реагирует даже на высокой температуре. На медь не действуют кислоты, которые не обладают окислительными свойствами, к примеру, разбавленная серная или соляная кислота. Однако в присутствии кислорода из состава воздуха данные кислоты растворяют медь с образованием солей:

Формула растворения меди кислотами с образованием солей
Формула растворения меди кислотами с образованием солей

Кроме всего прочего, есть возможность перевести медь в раствор путем воздействия водных растворов аммиака или цианидов.

Формула перевода меди в раствор
Формула перевода меди в раствор

В результате нагревания меди в кислороде или на воздухе образуются медные оксиды: черный CuO и желтый или красный Cu2O. Повышение температуры приводит к образованию оксида меди(I) Cu2O. В лабораторных условиях данный оксид получают путем восстановления щелочного раствора медной соли(II) гидроксиламином, глюкозой или гидразином:

Формула восстановления щелочного раствора медной соли(II)
Формула восстановления щелочного раствора медной соли(II)

Данная реакция является основой чувствительного теста Фелинга сахаров и иных восстановителей. К испытываемому веществу добавляется раствор соли меди(II) разбавленный в щелочном растворе. Когда вещество будет являться восстановителем, появится характерный красный осадок.Т.к. катион Cu+ неустойчив в водном растворе, при воздействии кислот на оксид Cu2O происходит или комплексообразование или дисмутация:

Формулы коплексообразования и дисмутации
Формулы коплексообразования и дисмутации

Оксиды меди не реагируют с водой и не растворимы в ней. Существует лишь один гидроксид меди Cu(OH)2, который обычно получают путем добавления к водному раствору медной соли(II) щелочи. Осадок гидроксида меди(II), имеющий бледно-голубую окраску, проявляет амфотерные свойства (т.е. способен проявлять кислотные или основные свойства). Он может растворяться не как в кислотах, так и в присутствии концентрированных щелочей. При этом образуются растворы темно-синей окраски, которые содержат частицы типа [Cu(OH)4]2-. Медный гидроксид(II) может растворяться и в растворе аммиака:

Формула растворения медного гидроксида(II) в растворе аммиака
Формула растворения медного гидроксида(II) в растворе аммиака

Такие свойства меди, как электропроводность и теплопроводность, обусловили основную область применения меди - электротехническая промышленность, в частности, для изготовления проводов, электродов и т.д. Для этой цели применяется чистый металл (99,98-99,999%), прошедший электролитическое рафинирование.

Медь используется для изготовления проводов
Медь используется для изготовления проводов

Медь обладает многочисленными уникальными свойствами: устойчивостью к коррозии, хорошей технологичностью, достаточно долгим сроком службы, прекрасно сочетается с деревом, природным камнем, кирпичом и стеклом. Благодаря своим уникальным свойствам, с древнейших времен этот металл используется в строительстве: для кровли, украшения фасадов зданий и т. д. Срок службы медных строительных конструкций исчисляется сотнями лет. Кроме этого, из меди изготовлены детали химической аппаратуры и инструмент для работы с взрывоопасными или легковоспламеняющимися веществами.

У медных строительных конструкций очень долгий строк службы
У медных строительных конструкций очень долгий строк службы

Очень важная область применения меди - производство сплавов. Один из самых полезных и наиболее употребляемых сплавов - латунь (или желтая медь). Ее главные составные части: медь и цинк. Добавки других элементов позволяют получать латуни с самыми разнообразными свойствами. Латунь тверже меди, она ковкая и вязкая, потому легко прокатывается в тонкие листы или выштамповывается в самые разнообразные формы. Одна беда: она со временем чернеет.

Медь применяется в производстве латуни
Медь применяется в производстве латуни

С древнейших времен известна бронза. Интересно, что бронза более легкоплавка по сравнению с медью, но по своей твердости превосходит отдельно взятые чистые медь и олово. Если еще 30-40 лет назад бронзой называли только сплавы меди с оловом, то сегодня уже известны алюминиевые, свинцовые, кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые, хромовые, циркониевые бронзы.

Бронза по своей твердости превосходит медь
Бронза по своей твердости превосходит медь

Медные чеканки и бронзовые статуи украшали жилище людей с древних времен. До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта, Греции, Китая. Большими мастерами в области бронзового литья были японцы. Гигантская фигура Будды в храме Тодайдзи, созданная в VIII веке, весит более 400 тонн. Чтобы отлить такую статую, требовалось поистине выдающееся мастерство.

До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта
До наших дней сохранились изделия из бронзы мастеров Древнего Египта

Малахит - один из множества медных минералов.

Малахит - медный минерал
Малахит - медный минерал

По объему глобального потребления и производства медь прочно стоит на третьем месте среди остальных металлов, уступает она только лишь алюминию и железу.

Медь на третьем месте по производству и потреблению
Медь на третьем месте по производству и потреблению

Польскими учеными было установлено, что в водоемах, в которых присутствует примесь меди, карпы отличаются особо крупными габаритами. В озерах и прудах, где меди практически нет, очень быстро развивается грибок, поражающий карпов.

В водоемах с наличием меди карпы растут быстрее
В водоемах с наличием меди карпы растут быстрее

Норвежский грузовой корабль потерпел аварию, виновником которой стала «Анатина» медная руда. Трюмы данного теплохода, который направлялся в сторону Японии, были до предела заполнены концентратом меди. Внезапно на корабле прозвучал сигнал тревоги, т.к. судно дало течь. В итоге оказалось, что с моряками коварную шутку сыграл их груз. Медь, которая содержалась в перевозимом концентрате, образовала неплохую гальваническую пару со стальным корпусом судна «Анатина», а испарения воды соленой океана сыграли роль электролита. В результате возникший гальванический ток стал разъедать обшивку корабля вплоть до того, что в судне образовались пробоины, в которые и хлынул поток океанская воды.

Корабль Анатина потерпел аврию из-за медной руды
Корабль Анатина потерпел аврию из-за медной руды

С древних пор люди верили в чудесные свойства меди и использовали данный металл для лечения многих недугов. Раньше считалось, что медный браслет, который одет на руку, приносит удачу и здоровье своему владельцу, препятствует отложению солей и нормализует давление.

Медный браслет приносит удачу и здоровье своему владельцу
Медный браслет приносит удачу и здоровье своему владельцу

В последние годы в отдельных областях техники медь, как и ее сплавы, заменяются другими металлами, в первую очередь алюминием. В Соединенных Штатах Америки, к примеру, алюминий уже полностью вытеснил медь в производстве высоковольтных линий электропередач.

В США алюминий вытесняет медь
В США алюминий вытесняет медь

Многие народности и в наши дни приписывают целебные свойства меди. Например, жители Непала, считают, что медь - священный металл, способствующий сосредоточению мыслей, улучшающий пищеварение и лечащий желудочно-кишечные заболевания (больные пьют воду из стакана, а в стакан кладут несколько медных монет). В числе самых красивых и крупных храмов Непала, есть храм с названием "Медный".

В Непале есть храм с названием - Медный
В Непале есть храм с названием - Медный

В Пирамиде Хеопса были обнаружены части древнего водопровода. В нем трубы были медными и могли функционировать спустя более пять тысяч лет спустя их установку.

В Пирамиде Хеопса был обнаружен древний водопровод с медными трубами
В Пирамиде Хеопса был обнаружен древний водопровод с медными трубами

Золото мягко настолько, что его можно просто мять рукам. Именно поэтому для прочности в составе всех золотых украшений всегда присутствует медь. Даже всемирно знаменитое 24-каратное золото имеет в составе медь.

В составе всех золотых украшений присутствует медь
В составе всех золотых украшений присутствует медь

  Цинк как составляющая амальгамы

Цинк - элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева Дмитрия Ивановича, с атомным номером 30. Обозначается символом Zn (лат. Zincum). Простое вещество цинк при нормальных условиях - хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

Цинк в периодической системе Менделеева
Цинк в периодической системе Менделеева

Цинк не имеет истории открытия. Ранняя известность цинка объясняется тем, что получение сплавов этого металла из полиметаллических руд не требует выделения самого цинка. Так латунь - сплав меди с цинком - использовалась в древнем мире (Греция, Египет) еще в 1500 г. до н. э., о чем свидетельствуют находки в Палестине, датированные 1400-1000 гг. до н. э. Причем в древнеегипетских образцах меди содержание цинка мало, что лишь отражает состав местных руд, но еще не говорит об использовании самого цинка. Однако в образцах палестинской латуни содержание цинка достигает порядка 23 %, что уже говорит о целенаправленном смешивании медной и цинковой руд.

Цинк в виде сплавов использовался в древнем мире
Цинк в виде сплавов использовался в древнем мире

У Аристотеля, Гомера и Плиния Старшего есть описание получения латуни путем восстановления особенного камня - χαδμεια (кадмия) углем в присутствии меди. Кроме того, Аристотель упоминал о меди, которую добывают в Индии, и которая «отличается от золота только вкусом». Латунь получали и на Кипре, позднее в Германии (район Кельна).

Латунь получали из кадмия
Латунь получали из кадмия

Точной даты первого получения металлического цинка нет. Исторические документы говорят о том, что в Индии его получали еще в V в. до н.э. Со времен Парацельса используются глазные капли на основе цинка (0,25%-ный раствор ZnSO4). Римский историк Страбопа описывает получение цинка («тутии» или фальшивое серебро), эти описания можно датировать 60-20 годами до н. э. Но можно ли доверять этим источникам, если в дальнейшем искусство получения металлического цинка в Европе было утрачено на многие века?

С давних времен используются глазные капли на основе цинка
С давних времен используются глазные капли на основе цинка

В Средневековой Европе производства цинка не было, получали его побочно в небольших количествах при производстве свинца, серебра и латуни. Хотя еще в конце XIII в. Марко Поло описывал, как получают этот металл в Персии. Зато с 1605 г. цинк активно импортировался из Китая, где его получали со времен династии Минь (1368-1644). При первых попытках выплавить металлический цинк у алхимиков получился белый налет, который они называли по-разному: либо «философской птерстью» (lana philosophica), либо «белым снегом (nix alba). На самом деле, это была окись цинка ZnO.

В Китае цинк получали еще со времен династии Минь
В Китае цинк получали еще со времен династии Минь

Наладить производство металлического цинка в Европе удалось после того, как цинкосодержащую руду стали восстанавливать в закрытых ретортах без доступа воздуха. Технология получения такого «чернового» цинка используется и в наше время. Затем его очищают рафинированием. Европейская цинковая промышленность появилась в районе Бристоля (Англия) в начале XVIII века, ее продукция быстро проникла в Бельгию и Силезию.

Цинкосодержащую руду стали восстанавливать в закрытых ретортах без доступа воздуха
Цинкосодержащую руду стали восстанавливать в закрытых ретортах без доступа воздуха

Современное латинское название zincum переводится как «белый налет». Этимологию этого слова точно установить сложно. Некоторые историки при поддержке лингвистов считают, что оно восходит к персидскому «ченг», но это обозначение не относится конкретно к цинку, подразумеваются камни. Историки и лингвисты из другого «лагеря» считают, что это слово связано с древнегерманским «цинко», означавшим, в частности, бельмо на глазу. Есть и третье мнение, которое кажется наиболее правдоподобным. Согласно этой версии, слово zincum происходит от zinke, что по-немецки значит «острие», или «зуб». Это к тому же подтверждается и внешним видом металла - кристаллы металлического цинка похожи на иглы. Следует учесть, что общепризнанным название «цинк» стало лишь в двадцатых годах этого столетия. За долгие столетия своей известности человечеству этот металл не один раз менял имя: «спелтер», «тутия», «шпиаутер».

Общепринятым названием цинк стало лишь в 20х годах
Общепринятым названием цинк стало лишь в 20х годах

Цинк - металл синевато-белого цвета, обладающий металлическим блеском. На воздухе его поверхность покрывается оксидной пленкой и тускнеет. Цинк плавится при 419,5 град. С, кипит при 913 град. С. Плотность литого твердого цинка составляет 7,13 г/см3, плотность вальцованного цинка несколько выше. При температуре плавления плотность цинка равна 6,92 г/см3. На холоде цинк довольно хрупок, но при температуре 100-150 град. С легко поддается прокатке и вытягиванию. Легко образует сплавы с другими металлами.

Цинк - это металл синевато-белого цвета, обладающий металлическим блеском
Цинк - это металл синевато-белого цвета, обладающий металлическим блеском

Внешняя электронная конфигурация атома Zn 3d104s2. Степень окисления в соединениях +2. Нормальный окислительно-восстановительный потенциал, равный 0,76 в, характеризует цинк как активный металл и энергичный восстановитель. На воздухе при температуре до 100°С цинк быстро тускнеет, покрываясь поверхностной пленкой основных карбонатов. Во влажном воздухе, особенно в присутствии СО2, происходит разрушение металла даже при обычных температурах. При сильном нагревании на воздухе или в кислороде цинк интенсивно сгорает голубоватым пламенем с образованием белого дыма оксида цинка ZnO. Сухие фтор, хлор и бром не взаимодействуют с цинком на холоду, но в присутствии паров воды металл может воспламениться, образуя, например, ZnCl2.

Цинк тускнеет на воздухе при температуре до 100 градусов Цельсия
Цинк тускнеет на воздухе при температуре до 100 градусов Цельсия

Нагретая смесь порошка цинка с серой дает сульфид Цинк ZnS. Сульфид цинк выпадает в осадок при действии сероводорода на слабокислые или аммиачные водные растворы солей Zn. Гидрид ZnH2 получается при взаимодействии LiАlН4 с Zn(CH3)2 и других соединениями цинка; металлоподобное вещество, разлагающееся при нагревании на элементы.

Цинк реагирует с серой

Нитрид Zn3N2 - черный порошок, образуется при нагревании до 600°С в токе аммиака; на воздухе устойчив до 750 °С, вода его разлагает. Карбид Цинка ZnC2 получен при нагревании цинка в токе ацетилена. Сильные минеральные кислоты энергично растворяют цинк, особенно при нагревании, с образованием соответствующих солей. При взаимодействии с разбавленной НCl и H2SO4 выделяется Н2, а с НNО3 - кроме того, NO, NO2, NH3. С концентрированной НCl, H2SO4 и HNO3 Цинк реагирует, выделяя соответственно Н2, SO2, NO и NO2. Растворы и расплавы щелочей окисляют цинк с выделением Н2 и образованием растворимых в воде цинкитов.

Щелочь окисляет цинк

Интенсивность действия кислот и щелочей на Цинк зависит от наличия в нем примесей. Чистый цинк менее реакционноспособен по отношению к этим реагентам из-за высокого перенапряжения на нем водорода. В воде соли цинка при нагревании гидролизуются, выделяя белый осадок гидрооксида Zn(OH)2. Известны комплексные соединения, содержащие Цинк, например [Zn(NH3)4]SО4 и другие.

Реакция цинка на соляную кислоту

Более половины производимого в мире цинка расходуется на защиту сталей от коррозии - оцинкование. Механизм этой защиты иной, чем у других антикоррозионных покрытий: кобальта, никеля, кадмия, олова - все эти элементы в ряду активности металлов стоят после железа. Это значит, что они химически более стойки, чем железо, они «прикрывают» стальную поверхность от воздействия окружающей среды. Цинк же, наоборот, химически активнее, чем железо, он реагирует с агрессивными компонентами атмосферы раньше. Получается, что цинк не просто механически защищает железо от внешних воздействий, он его химически защищает. При наличии влаги между цинком и железом образуется микрогальванопара, в которой в качестве анода выступает цинк. При возникающем электрохимическом процессе разрушается цинк, сохраняя в безопасности основной металл. Такое покрытие будет эффективно работать, даже если произошло нарушение целостности - скол или царапина.

Большая часть производимого цинка расходуется на защиту стали от коррозий - оцинкование
Большая часть производимого цинка расходуется на защиту стали от коррозий - оцинкование

Существует несколько способов нанесения цинка на стальную поверхность. Самый старый и давно проверенный - оцинкование стали, то есть погружение в расплавленный цинк. Современные методы - электролитическое осаждение, нанесение жидкого металла из краскопультов, метод шерардизации (по имени изобретателя), при котором происходит диффузия порошкообразного цинка и металла заготовки.

Самый старый способ оцинкования - это горячее цинкование

Оцинкованная жесть применяется в качестве кровельного материала, идет на изготовление предметов находящихся в частом контакте с водой (ведра, баки).

Оцинкованная сталь используется в качаестве кровельного материала
Оцинкованная сталь используется в качаестве кровельного материала

Велико значение и сплавов цинка с другими металлами. Так давно известная латунь (сплав меди и цинка) идет на изготовление конденсаторных трубок, патронных гильз, различной запорной арматуры, радиаторов и многого другого. Введенный в определенных концентрациях цинк всегда улучшает механические свойства меди (ее прочность, пластичность, коррозионную стойкость). Кроме того, такое введение удешевляет сплав - ведь цинк намного дешевле меди.

Латунь - это сплав меди с цинком
Латунь - это сплав меди с цинком

Другой не менее известный сплав цинка с медью - бронза. Считается, что бронза - это сплав меди и олова, но сплав ОЦС-3-12-5 считается бронзой, но цинка в нем в четыре раза больше, чем олова, примерно такая же ситуация и с бронзой марки БХ-1, в которой содержание олова от 4 до 7 %, а цинка от 5 до 8 %.

Бронза - сплав меди с цинком
Бронза - сплав меди с цинком

Не так давно появились антифрикционные сплавы на основе цинка. При небольших нагрузках они заметно уступают баббитам и бронзам, но эти материалы прекрасно выдерживают большие нагрузки при высоких скоростях в условиях, когда баббиты начинают выкрашиваться. Цинковые сплавы стали использоваться в полиграфии, постепенно вытесняя сурьмяно-оловянно-свинцовый сплав гарт для отливки шрифтов. Теперь все чаще стали использовать сплав № 3, содержащий 95 % цинка, 3 % алюминия и магний. Из цинка делают клише, позволяющие воспроизвести в печати рисунки и фотографии.

Из цинка делают клише для печати
Из цинка делают клише для печати

Чистый цинк в виде пыли применяют для вытеснения золота и серебра из цианистых растворов; для очистки раствора сульфата цинка от меди и кадмия. Цинк применяется при отделении свинца от благородных металлов, так как образует с ними интерметаллиды нерастворимые в жидком свинце. В пиротехнике цинковую пыль применяют, чтобы получить голубое пламя. Порошкообразный цинк используют в приготовлении специальной защитной краски для технических объектов и строений. Листы из чистого цинка широко применяют в производстве гальванических элементов.

Цинк в виде пыли применяют для вытеснения золота и серебра из цианистых растворов
Цинк в виде пыли применяют для вытеснения золота и серебра из цианистых растворов

Большое применение находят соединения цинка. Основное промышленное применение оксида цинка ZnO - производство резины, в котором он сокращает время вулканизации исходного каучука. При смешивании с олифой оксид цинка превращается в цинковые белила, используемые малярами. Кроме того, ZnO увеличивает срок жизни стекла и поэтому используется в производстве специальных стекол, эмалей и глазурей. Еще одна важная область применения - в составе нейтрализующих косметических паст и фармацевтических препаратов.

Цинковые белила используются малярами

Хлорид цинка ZnCl2 применяют в производстве текстиля, кроме того, он используется как антисептик для древесины и при изготовлении пергамента. Хлорид цинка используют в ряде металлургических флюсов. С помощью раствора ZnCl2 очищают металлы перед пайкой. Теллурид цинка ZnTe используется как материал для фоторезисторов, приемников инфракрасного излучения, дозиметров и счетчиков радиоактивного излучения. Кроме того, он служит люминофором и полупроводниковым материалом, в том числе в лазерах.

Теллурид цинка используется как материал для фоторезисторов
Теллурид цинка используется как материал для фоторезисторов

Кроме всего прочего цинк по праву считается элементом красоты. В Древнем Китае (около 1500 г до н. э.) женщины втирали в кожу лица жемчуг, который очень богат этим микроэлементом. Такая косметическая процедура придавала коже здоровый вид и неповторимый блеск. Это не удивительно, ведь цинк улучшает вид и цвет кожи, принимает активное участие в переработке жирных кислот, влияя тем самым на процессы регенерации. Измельченный жемчуг использовался для изготовления косметики - теней, пудры, помады. Невероятно, но многие китаянки по сегодняшний день едят порошок из жемчуга или пользуются косметикой с его экстрактом.

Цинк придает коже здоровый вид и блеск
Цинк придает коже здоровый вид и блеск

Эталон обаяния и женской красоты царица Клеопатра сохраняла свою привлекательность благодаря ваннам из козьего молока, которое богато цинком.

Царица Клеопатра принимала ванны из козьего молока содержащие цинк
Царица Клеопатра принимала ванны из козьего молока содержащие цинк

Суточная потребность организма в цинке 6 мг у грудных детей удовлетворяется за счет грудного молока. Взрослому человеку необходимо 15-20 мг, беременным женщинам 30 мг. Ежедневно организм тратит 3 мг этого ценного микроэлемента при потении.

Цинк необходим всем
Цинк необходим всем

Американское общество прогресса науки на одной из своих конференций постановило, что: "Так как недостаток цинка в организме человека оказывает отрицательное влияние на его здоровье, нарушает рост и развитие человеческого организма и вызывает многие другие болезненные состояния, следует признать цинк жизненно необходимым для человека элементом". Данный факт был занесен в резолюцию.

Цинк необходим для роста
Цинк необходим для роста

Георгиевский зал - один из великолепнейших и грандиозных залов Большого Кремлевского дворца в Москве имеет 18 витых колонн отлитых из цинка, которые обрамлены прекрасными орнаментами, статуями побед с венками из лавра и памятными датами работы скульптора И. П. Витали. Одна из таких статуй создана в честь воссоединения Украины с Россией.

Колонны в Георгиевском зале Большого Кремлевского дворца отлиты из цынка
Колонны в Георгиевском зале Большого Кремлевского дворца отлиты из цынка

Хорошо известно, что много цинка содержится в яде змей, особенно гадюк и кобр. Но также известно, что соли цинка специфически угнетают активность этих же самых ядов; как показали опыты, под действием солей цинка яды не разрушаются. Казалось бы, это противоречие, но оно объясняется. Высокое содержание цинка в яде - это то средство, которым змея от собственного яда защищается.

Большое количество цинка содержится в яде ядовитых змей
Большое количество цинка содержится в яде ядовитых змей

На Алтае нередко можно встретить полосатую «бурундучную» руду - смесь цинковой обманки ZnS и бурого шпата. Кусок такой руды издали действительно похож на затаившегося полосатого зверька.

Бурундучная руда - это смесь цинковой обманки
Бурундучная руда - это смесь цинковой обманки

По преданиям, существующим у разных народов (в основном у славян), папоротник зацветает только в ночь под Ивана Купалу (24 июня), сорвавший такой цветок может увидеть спрятанные в земле сокровища, стать невидимым, узнать полезные свойства растений. Цветок папоротника мог предохранить поле от стихийных бедствий, наделить властью над нечистой силой. По этой причине ведьмы и черти якобы стремятся завладеть цветком и всячески мешают человеку добраться до него. В действительности папоротник как споровое растение не цветет вообще, однако, «папоротниковые цветы» встречаются - так называют характерные узоры цинковых покрытий. Такие узоры получают благодаря особым добавкам сурьмы (до 0,3%) или олова (до 0,5%), которые вводят в ванны горячего цинкования.

Узоры цинковых покрытий
Узоры цинковых покрытий

Амальгамация в непромышленных условиях

В Российской Федерации применение ртути в золотодобыче было запрещено приказом Комдрагмета СССР № 124 от 29.12.1988 года "О прекращении применения ртути (амальгамации) в технологических процессах при обогащении золотосодержащих руд и песков". До этого ртуть использовали очень широко, ее затрата в золотодобывающей промышленности СССР составлял сотни тонн в год, причем подавляющая часть ртути поступала в отвалы и среду обитания. Нередко ртуть встречается и современным золотодобытчикам при переработке хвостов шлихообогатительных фабрик (ШОФ) и техногенных отвалов.

В России запрещено использовать ртуть в золотодобыче
В России запрещено использовать ртуть в золотодобыче

В других странах амальгамацию золота используют и сегодня.

В других странах еще используют амальгамацию
В других странах еще используют амальгамацию

Ртуть («живое серебро») - жидкий металл цвета серебра, который имеет высокую степень смачивания некоторых металлов. Чистая ртуть имеет тенденцию скатываться в единую массу. Шарик ртути также притягивает к себе частицы золота, поглощая их в свою массу. Капелька ртути поглощает частицы золота, пока не станет так плотно набита золотом, что больше не сможет удерживаться, как единая масса, и начинает рассыпаться.

Ртуть имеет тенденцию скатываться в единую массу
Ртуть имеет тенденцию скатываться в единую массу

Процесс смешения ртути с металлами называется «амальгамация». Смесь золота и ртути называется «амальгамой». Амальгама образуется благодаря диффузии ртути в золото. Ртуть не растворяет золото, а лишь смачивает его. Амальгамация является самым древним из существующих методов очистки золота. Этот процесс продолжают использовать в золотодобыче и в наши дни.

Ртуть не растворяет золото, а лишь смачивает его
Ртуть не растворяет золото, а лишь смачивает его

Применяют ртуть в основном если золото мелкое (мельче 1 мм) и выделить его промывкой из черного песка не удается.

Ртуть используют для добычи золота мельче чем 1 мм
Ртуть используют для добычи золота мельче чем 1 мм

Ртуть - тяжелый металл с удельной массой около 13,5 г/см3. Некоторые опытные золотодобытчики помещали ртуть в шлюзы для промывки песков, чтобы уловить больше мелких частиц золота, которые иначе были бы смыты со шлюза. В современных промывочных приборах ртуть не используется.

В шлюзы для промывки золота помещали ртуть
В шлюзы для промывки золота помещали ртуть

Золото должно быть чистым, чтобы его могла захватывать ртуть. Иногда самородное золото может быть покрыто тонким слоем нефти или другой примеси. Такие примеси могут мешать амальгамированию золота. Если вы хотите использовать ртуть, чтобы амальгамация вытянула все золото из концентрата, неплохо предварительно поместить его в 10-процентный раствор азотной кислоты (10 частей воды к 1 части кислоты). Данный процесс не должен выполняться на металлическом лотке, поскольку раствор кислоты вступит в реакцию с металлом лотка. Пластиковый лоток для промывки золота или стеклянная банка лучше всего подходят для промывки концентрата раствором кислоты.

Азотная кислота используется для предварительной промывки золота
Азотная кислота используется для предварительной промывки золота

Когда раствор азотной кислоты выливают на очищаемый концентрат, иногда начинается реакция с выделением газа. Концентрат при чистке раствором кислоты необходимо погрузить в кислоту до полного прекращения видимых признаков реакции. Затем концентрат необходимо промыть чистой водой, чтобы разбавить и отделить кислоту от концентрата. По окончанию промывки концентрат должен быть приготовлен к процессу амальгамации.

Чтобы промыть золото от азотной кислоты используется вода
Чтобы промыть золото от азотной кислоты используется вода

Небольшое количество концентрата может быть амальгамировано в стальном или пластиковом лотке для промывки золота. Ртути должно быть примерно столько же, сколько золота в концентрате. Слишком большое количество ртути не нужно, поскольку работать с ней в лотке становится неудобно. На всякий случай постарайтесь налить несколько меньше расчетного количества. При необходимости можно добавить еще. Во время амальгамации на лотке должно быть немного воды.

Амальгамирование можно проводить в лотке для промывки золота
Амальгамирование можно проводить в лотке для промывки золота

Возьмите лоток в руки и осторожно поводите кругами, пока все видимое золото не сольется с шариком ртути. Ртуть не поглотит в себя черный песок. Главное, что вам надо делать - заставить ртуть собрать все видимое золото из черного песка.

Ртуть собирает все видимое золото из песка
Ртуть собирает все видимое золото из песка

Как только все видимое золото будет захвачено ртутью, смойте черный песок в таз с водой. Использование таза предусмотрено в этом пункте на тот случай, если вы не удержите и сольете вашу амальгаму или ее часть с лотка. Это особенно легко сделать, если вы используете слишком много ртути. При сливе в таз и смыве части амальгамы с лотка вы можете вернуть её из таза и попытаться снова промыть без потерь. Излишек ртути можно отсосать из амальгамы, используя шприц для подкожных инъекций (без иглы).

Ртуть из амальгамы можно отсосать шприцем
Ртуть из амальгамы можно отсосать шприцем

Во время этого окончательного промыва удобно иметь два лотка для промывки золота. Амальгаму можно сливать из одного лотка в другой, смывая оставшийся песок с того лотка, с которого слили амальгаму. Таким образом, весь черный песок может быть отделен от амальгамы быстро и без потерь. Надо иметь ввиду, что ртуть не захватывает платину. Нужно быть внимательным, чтобы увидеть ее во время процесса конечной промывки, если вы хотите сохранить ее. Платина тяжелее чем черный песок. Ее можно собрать с лотка после того, как наибольшая часть черного песка уже смыта.

Ртуть не захватывает платину
Ртуть не захватывает платину

Во время амальгамации, если у вас нет достаточно ртути на лотке, чтобы собрать всё присутствующее золото, вы заметите, что амальгама начинает разделяться на отдельные куски. Если это происходит, добавьте еще ртути, чтобы весь шарик амальгамы удержался цельным и собрал все золото с концентрата. До предела насыщенный золотом шарик амальгамы будет состоять по объему из 50% золота и 50% ртути.

Максимально насыщенный золотом шарик амальгамы будет состоять наполовину из золота и наполовину из ртути
Максимально насыщенный золотом шарик амальгамы будет состоять наполовину из золота и наполовину из ртути

Как только все золото будет амальгамировано и амальгама отделена от черного песка, следует удалить излишки ртути из амальгамы. Это можно сделать путем выдавливания амальгамы через влажную замшу до тех пор, пока вся ртуть не пройдет через поры ткани. А также можно использовать плотный материал, кусок брезента и нейлонового чулка, но тонкая замша сделает это наилучшим образом. Выдавливание ртути должно выполняться под водой, чтобы предотвратить разбрызгивание ртути через поры ткани и ее попадание на пол или землю. Если контейнер для улавливания заполнить водой, то это предотвратит разбрызгивание или отскакивание ртути. т.к. она останется в контейнере.

Чтобы удалить излишки ртути следует использовать влажную замшу
Чтобы удалить излишки ртути следует использовать влажную замшу

Рекомендуется использовать резиновые перчатки при выполнении процесса выдавливания. Это предотвратит впитывание ртути в какие-либо порезы, которые могут быть на ваших руках.

При выполнении амальгамирования нужно использовать резиновые перчатки
При выполнении амальгамирования нужно использовать резиновые перчатки

Как только все излишки ртути будут отделены из шарика амальгамы, следует отделить ртуть от золота. Это можно выполнить двумя разными способами. Первый способ - нагреванием амальгамы до тех пор, пока вся ртуть не испарится из золота. Второй способ - растворение ртути в азотной кислоте.

Как только излишки ртути будут удалены нужно будет отделить золото от ртути из шарика амальгамы
Как только излишки ртути будут удалены нужно будет отделить золото от ртути из шарика амальгамы

  Выпаривание малых количеств ртути (отпарка)

Ртуть испаряется при температуре 357°С. Такая температура достигается в верхней части открытого пламени большинства газовых горелок. Нагревание ртути всегда должно выполняться вне помещения и в том месте, где ветер бы сдувал пары от вас и кого-либо еще поблизости. Ртуть может оставаться на золоте в небольших количествах, поэтому не удивительно ее присутствие, даже если ее не видно невооруженным глазом. Вот почему, когда вы нагреваете ваше золото во время этапа окончательной очистки, вы должны делать это на открытом воздухе и с подветренной стороны.

Газовую горелку можно использовать для выпаривания ртути
Газовую горелку можно использовать для выпаривания ртути

Для нагрева лучше использовать маленький стальной лоток или миску (сковородку) 15-20 см в диаметре. Алюминиевый лоток не очень подходит для работы с ртутью, поскольку алюминий реагирует с ней в процессе амальгамации. Это может повлечь трудности в процессе очистки золота. При нагреве шарика амальгамы в стальном лотке предварительно необходимо постараться удалить из нее как можно больше излишков ртути, как об этом говорилось выше.

Для выпаривания нужно использовать стальной лоток
Для выпаривания нужно использовать стальной лоток

Вначале амальгаму нужно нагревать медленно, чтобы избежать кипения воды и разбрызгивания ртути с лотка. Как только этой опасности не будет, температуру нагрева можно увеличить, чтобы ускорить работу. Если ваше золото содержит небольшое количество налипшей на него ртути, вам не нужно беспокоиться о разбрызгивании. Но никогда не забывайте, что пары ртути вредны. Выполняйте все операции на открытом воздухе и из-под ветра.

Процес нагревания амальгамы нужно выполнять на открытом воздухе
Процес нагревания амальгамы нужно выполнять на открытом воздухе

  Испарение ртути в реторте

Когда амальгамы много и ртуть хотят собрать для дальнейшего использования, ее выпаривание ведут в реторте (похожей на самогонный аппарат). Она состоит из металлического, плотно закрываемого тигля для амальгамы, трубки и холодильника с емкостью для осаждения ртути.

Реторта для испарения ртути
Реторта для испарения ртути

Нагревание амальгамы производится в тигле. Пары ртути по трубке поступают в холодильник, где, остывая, превращаются в металлическую ртуть. Под открытый конец пароотводной трубки (после холодильника) помещается маленький заполненный водой контейнер так, чтобы ртуть капала в него по мере вытекания из пароотводной трубки.

Амальгама должна нагреваться в тигле
Амальгама должна нагреваться в тигле

При перегонке крышка тигля должна быть хорошо уплотнена («замазана замазкой») глиной или герметиком так, чтобы пары ртути шли только в трубку. В полевых условиях подходит смесь муки и воды. Как только герметик наносится на верхнюю внешнюю кромку тигля с золотом, крышка должна быть сразу плотно завинчена. Проверяют уплотнение тигля путем вдувания воздуха в пароотводную трубку. Воздух не должен выбегать через уплотнение вокруг верхней наружной кромки тигля. Если он проходит, необходимо заново уплотнить тигель и снова проверить его, чтобы убедиться, что уплотнение сделано качественно.

В полевых условиях для уплотнения крышки тигля подойдет мука с водой
В полевых условиях для уплотнения крышки тигля подойдет мука с водой

Медленно увеличивайте нагрев тигля с золотом до тех пор, пока ртуть не начнет выходить из пароотводной трубки в контейнер для ее сбора. Продолжайте нагревать с температурой пламени, достаточной чтобы удерживать ровный поток ртути в приемный контейнер. Когда ртуть перестанет выбегать из пароотводной трубки, продолжайте нагревать тигель с золотом еще несколько минут. Как только реторта охладилась, снимите уплотнение с тигля и изымите золото. Золото после перегонки получится в виде желтой губки. Ртуть из приемного контейнера сохраняют для дальнейшего использования.

Золото после перегонки получится в виде губки
Золото после перегонки получится в виде губки

  Химическая перегонка

Для химического отделения ртути от золота используют азотную кислоту. Азотная кислота, вступая в реакцию с ртутью и растворяя ее, не оказывает никакого воздействия на золото. При работе с кислотой убедитесь, что из амальгамы удалены все излишки ртути, весь черный песок и другие примеси.

Для химического отделения ртути от золота используют азотную кислоту
Для химического отделения ртути от золота используют азотную кислоту

- поместите амальгаму в маленькую стеклянную банку и поставьте ее в безопасном месте с подветренной стороны от ближней жилой зоны;

- влейте раствор 6:1 кислоты (или крепче) и пронаблюдайте химическую реакцию до тех пор, пока видимые признаки реакции не закончатся;

Ртуть растворяется в азотной кислоте

- тщательно промойте банку чистой водой, чтобы разбавить и смыть кислоту в отдельный контейнер;

- если вся ртуть еще не растворилась, и золото не вернуло себе естественную форму хлопьев и порошка, используйте спицу, чтобы проткнуть и разломить оставшуюся амальгаму. Слейте воду из банки и добавьте другую порцию раствора азотной кислоты. Иногда необходимо слегка проткнуть золото, чтобы разломить амальгаму во время реакции с кислотой;

- как только реакция прекратится, промойте снова чистой водой. Если золото все же не вернулось к естественной форме, увеличьте концентрацию раствора кислоты.

После окончания реакции золото нужно промыть чистой водой
После окончания реакции золото нужно промыть чистой водой

Источники и ссылки

  Источники текстов, картинок и видео

ru.wikipedia.org - ресурс со статьями по многим темам, свободная экциклопедия Википедия

youtube.com - ютуб, самый крупный видеохостинг в мире

himikatus.ru - химический портал методики, книги, программы, интересные опыты, устройство оборудования

chemistry-chemists.com - журнал Химиков-Энтузиастов, статьи по химии, физике, астрономии, биологии, медицине и другим наукам

dic.academic.ru - словари и энциклопедии он-лайн

jewellery.org.ua - тематический портал о камнях и минералах

handf.mirtesen.ru - блог об охоте и рыбалке

xumuk.ru - химическая энциклопедия и форум химиков

chem21.info - справочник химика 21 века

gems.su - энциклопедия драгоценных камней, все о золоте

stom.ru - стоматологический интернет-портал, который раскрывает информацию по самым различным аспектам стоматологии

cyberleninka.ru - научная электронная библиотека, построенная на парадигме открытой науки

findpatent.ru - бесплатный патентный поиск онлайн по ключевым словам, номерам и категориям в базах изобретений РФ и СССР

chem100.ru - справочник химика, свойства химических элементов и драгоценных металлов

juvelirum.ru - портал об украшениях и ювелирных секретах

chemel.ru - учебник химии, учение об элементах и их соединениях

ruswelding.com - сварка и обработка металлов

drevniymir.ru - древний мир металла, все о металлах

i-think.ru - сообщество металлургов, описание металлов и их сплавов

zolotodb.ru - сайт о добыче золота

melita.com.ua - покупка продажа цветного металла

medkurs.ru - медицинский сервер, все о медицине

jeck.ru - словарь синонимов, поиск синонимов к слову

  Ссылки на интернет-сервисы

Google.com - крупнейшая поисковая система в мире

economic-definition-com-video.google.com - поиск видео в интернете через Гугл

translate.google.ru - переводчик от поисковой системы Google Inc.

Yandex.ru - крупнейшая поисковая система в Российской Федерации

economic-definition-com-video.yandex.ru - поиск видео в интернете через Яндекс

images.yandex.ru - поиск картинок через сервис Яндекса

bing.com - поисковая система, разработанная международной корпорацией Microsoft

  Создатель статьи

Автором данной статьи является Борисович Евгения Федоровна

vk.com/z.chelombitko - профиль автора вКонтакте

ok.ru/profile/558978489935 - профиль создателя статьи в Одноклассниках

Facebook.com/evgeniya.chelombitko - профиль автора статьи в Фейсбук

Твиттер.com/BorysovychE - профиль создателя статьи в Твитере

plus.google.com/100404342516893219269/posts - профиль автора на Гугл+

my.mail.ru/mailua/borysovych_e/ - профиль автора статьи на Мой Мир @ Майл Ру

borysovych-evge.livejournal.com/profile - профиль автора статьи в Живом Журнале

Корректировщик статьи - Джейкоб

Рецензент статьи - профессор, д. э. н. Хайзенберг

Главный редактор ForexAW.com - Варис смотрящий