CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. Đại cương về các tính chất của thủy ngân (Hg) 1. Tính chất vật tf" Nguyên tô Hg (Mercurius hay Hydrargyrum) có nguyên tử khối là 200,59 đvC, thuộc ô 80, nhóm IIB chu kì 6 trong bảng tuần hoàn các nguyên tế hóa học.1: Mot so hàng số vật lý của thủy ngân Cấu hinh electron ; [Xe] 4f'Sd"6s" ' Năng lượng ion hóa (eV) s I, 10,43 18,75 Nhiệt độ sôi Nhiệt độ bay hơi Khối lượng riêng Thể điện cực chuẩn Thủy ngân tỉnh khiết là chất lỏng ở nhiệt độ thưởng có mau trắng bạc, khi đổ ra tạo thành những giọt tròn lắp lánh, linh động nhưng trong không khí 4m dân dẫn bị bao phủ bởi mang oxit nên mắt ánh kim.1: Thizy ngán ở nhiệt độ thường Thủy ngân bay hơi ngay ở nhiệt độ phòng, hơi thủy ngân gồm những phân tử đơn nguyên tử. Áp suất hơi của thủy ngân phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, ở 20°C áp suất hơi bão hòa của thủy ngân là 1,3.
Nông độ hơi thủy ngân bão hòa trong không khí theo nhiệt độ được trình bày trong bảng 1.2 tw Khóa luận tốt nghi Phan Thanh Tù Bảng 1.2: Nông độ thủy ngân bão hòa trong không khí theo nhiệt độ từ 10-3ŒC ""' (°C) (ng.cm ”) mg | SỞ | 170 | tạ | mô | Mộ.23 [5o [ass | 50 | H56 | S6 | are 55 |950| 55 | MA | 55 | 836 | 160 | 941 | 230 | 16,89 | 300 | 2949 | 16, 35 | 1759 | | — 1. Tính chất hóa hoe" Hg kim loại thé hiện tính khử khá yếu E*u,.„„ =0,854V, Không tác dụng với oxi ở nhiệt độ thường, nhưng tác dung rõ rệt ở 300°C tạo thanh HgO, không tác dụng với các axit loãng không có tính oxi hóa. Hg kim loại hỏa tan dé dàng trong các axit có tính oxi hóa mạnh như HNO, đặc hay loãng, HạSO, đặc tạo thành muối tan của Hg”". Hợp chat của Hg(1) thường không bền, có thé bị dị phân thành Hg”* và Hg” 1.
Ung dụng của Hg và các hợp chất của Hg Hg được tìm thay từ thời thượng cổ, và là một trong những nguyên tố được loài người biết đến sớm nhất. Có thé nói Hg là một nguyên tỏ rất hữu dụng, có vai trò rat lớn trong đời sống con người. Khóa luận tốt nghiệp Phan Thanh Tùng Hg kim loại được dùng đẻ chế tạo nhiệt kế, khí áp kẻ; do tính dé bay hơi nén Hg được dùng dé chế tạo đèn tử ngoại, đèn cao áp; lợi dụng tính chất tạo amalgam của Hg, người ta dùng Hg trong nha khoa, trong việc tỉnh chế vàng, và quan trọng nhất là trong công nghệ điều chế Na băng phương pháp điện phân với catot bằng Hg. Trong hóa phân tích nói đến Hg người ta nghĩ ngay đến phương pháp cực phỏ.
một phương pháp phân tích có độ nhạy va độ chính xác khá cao với tằm ứng dung khá rộng. Hợp chất HgạCl; (calomel) ding làm điện cực quy chiều calomel trong phân tích điện hóa. Các nguồn gây 6 nhiễm thủy ngân! Hg đi vào trong khí quyển qua quá trình bay hơi các hợp chất thủy ngân từ bẻ mặt trái dat. Thuy ngân này ở dang Hg’.
Ngoài ra, thủy ngân có trong các quặng sunfua gọi là cinabre với hàm lượng 0,1-4 %. Các nước có nhiều thủy ngân là Liên Xô cũ, Mỹ, Tây Ban Nha va Ý. Người ta ước lượng ngudn thải Hg tự nhiên khoáng 2700 tan đến 6000 tan hàng năm. Hoạt động của con người đã đóng góp khoảng 2000 tan đến 4500 tắn vào tổng lượng Hg thai ra hàng năm trên thế giới.
Hg được thải ra từ các phân xưởng của nhà máy sản xuất Hg, luyện Hg từ quặng, từ các ngành sản xuất công nghiệp. bệnh viện, quá trình đốt than đá, đốt rác thải. - _ Một số ngành công nghiệp sử dụng thủy ngân: + Trong các hoạt động nghiên cứu khoa học có dùng đến thủy ngân như cực phô, phổ nguyên tử .và dụng cụ phòng thí nghiệm (nhiệt kế, áp kế). + Các ngành thuộc kĩ thuật điện.
Thủy ngân là hóa chất quan trong dé chê tạo các đèn hơi thủy ngân, các máy nắn và ngắt dòng, các thiết bị kiểm tra công nghệ. + Trong các phương tiện đỏ khuôn dùng thủy ngân đông cứng. + Trong quá trình làm biển báo phát sáng. + Quá trình chế tạo hợp chất hóa học có thủy ngân.
- _ Ngành chế tạo hỗn héng sử dụng trong các công việc: + Trong nha khoa để han tram răng. + Chế tạo ắc quy sắt niken Khóa luận tốt nghiệp Phan Thanh Từng + Các hỗn hỗng với vàng và bạc trước kia được dùng dé mạ vang, mạ bạc theo phương pháp hóa học, ngày nay được thay thế bằng các phương pháp điện phân. + Tach vàng và bạch kim khỏi quặng của chúng bang cách tạo ra hỗn hồng với thủy ngắn. Ở thời điểm hiện tại, những hoạt động cia con người lâm gia tăng 6 nhiễm thủy ngân vao dat, nước va sau đó là xuất hiện trong không khi, gồm có: + Dao và khai thác m6 kim loại, đặc biệt là Cu, Zn.
+ Nguyên liệu chất đốt chủ yếu là than. + Quá trình sản xuất công nghiệp, đặc biệt là quá trình sản xuất clorua. kali có liên quan tới thủy ngân, clo và chất ăn da soda. Quá trình chuyến hóa và tích lũy sinh học của thủy ngân Trên trái đất, thủy ngân tổn tại ở dang đơn chất và hợp chat, tuy nhiên do những tác động của tự nhiên vả con người nên thủy ngân có thé chuyến hóa tử dạng này sang dạng khác trong môi trường.
Thủy ngản được giải phóng vào khí quyển bởi nhiều nguồn khác nhau, sau dé phân tán và chuyển vào không khí, lắng đọng xuống trái đắt và được lưu giữ hoặc chuyển hóa trong dat, nước và không khí. Nhà máy hóa chất Minamata thải thủy ngân vô cơ vào vịnh Minamata nhưng trong cá của vịnh lại tìm thay CH;Hg”, điều này được giải thích như sau: khi thủy ngân xâm nhập vào nước bị các vi sinh vật, vi khuẩn yếm khi trong trim tích và nước metyÌ hóa tạo thành metyl thủy ngân, hợp chất này tan trong chất béo và gây độc mạnh tại đây. Vì thé, nó là một trong những dạng hợp chất thủy ngân nguy hiểm nhất Dé dễ hiểu, quá trình được biểu dién bằng một sơ đồ được đơn giản hóa |"! Phenyl thủy ngân —— NMeyyl thủy ngân Hệ” —> Hg”——— (CH¡);Hg Hình 1.2: Giản dé chuyển hóa thủy ngân trong nước Khóa luận tốt nghiệp Phan Thanh Tùng Trong giản đồ ta thay, tat ca các dạng thủy ngân trong nước dù bằng con đường trực tiếp hay gián tiếp đều biến thanh mety! thủy ngân. Khi môi trường bị 6 nhiễm Hg một sé phiêu sinh hay thực vật, rong rêu hap thu và tích lũy Hg.
Sau đó, các loại hải sản như nghêu, sò, cá, tôm ăn các loại phiêu sinh hay thực vật trên và tích tụ Hg vào cơ thé. Con người ăn các loại hải sản trên vô tinh đưa Hg vào cơ thé và là nguyên nhân gây nhiễm độc Hg. Các vi dụ đau lòng vẻ nhiễm độc Hg trên thế giới gây chết nhiều người ở Vịnh Minamata-Nhật ban, Iraq, Pakistan cho thấy mức độ nghiêm trọng của ô nhiễm Hg va ảnh hưởng của chủng đến sức khỏe con người. Ở đại đương, Hg tích tụ trong cơ thê cá, trong cùng một loài cá thi các con có kích thước lớn hay là sông lâu năm hơn sẽ có xu hướng tích tụ Hg tương đổi nhiều hơn các con khác.
Vi dụ, trong loại cá kiếm Địa Trung Hải, hàm lượng Hg trung bình trên từng thé trọng nhé hơn 23 kg là 0.55 ppm, cho những con giữa 23 kg va 45 kg là 0.86 ppm va với những con nặng trên 45 kg lả 1,1 ppm (Amstrong, 1979). Một số loài cá bị nhiễm thủy ngân cao như cá kiểm Dai Tây Duong, cá xanh Thai Binh Dương, cá ngừ vây xanh, cá ngừ vây vàng, cá ngừ, cá bon Thái Binh Dương và các loài cá mập khác. Tính độc của các hợp chất thủy ngân trong môi trường sinh thái!"! 1. Hơi thủy ngân kim loại Thúy ngân ở đạng kim loại nguyên chất không độc nhưng đạng hơi vả ion lại rất độc.
Thủy ngân là một chất độc đối với tế bào, tác động của nó rất phức tạp. Thủy ngân gây thoái hóa tổ chức, tạo thành các hợp chất protein rat dé tan làm té liệt chức năng của các nhóm thiol (-SH), các hệ thong men cơ bản và oxi hỏa-khử của tế bảo. Hit, thở không khí có nồng độ thủy ngân lmg.mỶ trong thời gian dài có thể bị nhiễm độc (từ !-3mg.m có thé gây viêm phối cấp). Người tiếp xúc lâu dài với nồng độ thủy ngân 0,1mg.m` có nguy cơ nhiễm độc với triệu chứng cổ điển như run.
Số liệu nghiên cứu khác cho thấy thủy ngân ở nồng độ thấp, từ 0,06-0,lmg.m Ì, gây ra các triệu chimg như mắt ngủ, ăn kém ngon. Người tiếp xúc 8 giờ ngàyÌ trong 225 ngày lao động.năm Ì với nông độ từ 0,1-0.m Ÿ có triệu chứng run, còn với nồng độ khoảng 0,05mg.mŸ chưa gây ra ảnh hưởng đáng kẻ. 6 Khóa luận tắt nghiệp Phan Thanh Tùng 1. Các hợp chất vô cơ của thủy ngân Trong công nghiệp thường gặp các hợp chất thủy ngân sau: Oxit thủy ngân đỏ (HgO) làm chất xúc tác trong công nghiệp pha sơn chống ha bám ngoài tàu, thuyén đi biển.
Cloma thủy ngân I (Hg Cl,) còn gọi là calomel hay thủy ngắn đục, là bột trắng, không mùi vị, làm thuốc tây giun (lãi) dưới dang Santonin-calomel, có thé gây ngộ độc cho người dùng. Clorua thủy ngân II (HgCÌ;) còn gọi là Sublimé ăn mòn. kết tinh trăng, 1a chat độc. Nó có tác dụng ăn mòn và kích ứng.
HgC|; tac dụng với kim loại, có vị cay, làm san da rat dé chịu. Clorua Hg là hợp chất vô cơ của thủy ngân thường gặp, có độc tinh rất cao. Theo Douris, độc tính của clorua thủy ngân qua đưởng miệng như sau: + Từ 1g trở lên, một lần: gây nhiễm độc siêu cắp tính, tử vong nhanh. + Từ 150-200 mg, một lần: gây nhiễm độc cắp tính, thường tử vong.
+ Từ 0,5-1,4 mg, trong 24 giờ: gây nhiễm độc mãn tính. + 0,007 mg trong 24 giờ: có thé gây nhiễm độc cho người kém sức chịu đựng. lotdua thủy ngân I (Hg;l) là bột màu xanh lục. Nitrat thủy ngân II [Hg(NO:);.8H;O] là chất long, ăn da mạnh nên rat nguy hiểm khi thao tác, được dùng trong y khoa để trị mụn nhọt, sử dụng trong công nghệ chế biến lông làm mủ phat.
Xianua thủy ngân [Hg(CN);]} là tinh thể, khan, không màu, mùi vị gây buồn nôn, rat độc. Một người khỏe mạnh cho uống 0,13g xianua thủy ngân có thé chết sau 9 ngày với các triệu chứng nhiễm độc thủy ngân. Sunfua thủy ngân dùng làm bột màu.