Hrátky se rtutí
2. 12. 2009
Rtuť je prapodivný kov. Na rozdíl od všech ostatních je i za pokojové teploty tekutá. Již odedávna vzbuzovala zájem alchymistů, protože věřili, že s její pomocí vytvoří zlato i z jiných kovů pomocí transmutace. My ji známe hlavně od zubaře, protože ve formě slitin s jinými kovy tvoří amalgámy, které se používají jako plomby do našich děravých zubů. S Michaelem si dokážeme, že jako správný kov je rtuť i vynikajícím vodičem, a co se stane, když ji necháme zmrznout a pak znovu roztát.
Michael: Existuje jedno anglické přísloví: ‘To be as mad as a hatter.’
Filip: … být blázen jako kloboučník.
Michael: Tohle přísloví pochází z 19. století, kdy kloboučnictví bylo v Anglii velkým průmyslem.
Filip: Kloboučníci tehdy jevili příznaky šílenství.
Michael: The reason was that the manufacture of felt hats used mercury … and that exposure to mercury vapours led to the mercury poisoning of the hatters.
Co bylo jeho příčinou? Při výrobě plstěných klobouků se používala rtuť. A vdechování rtuťových par vedlo k otravě kloboučníků.
Filip: A jejím prvním příznakem je právě šílenství.
Michael: Ne všechny formy rtuti jsou však jedovaté. Kapalná rtuť je zcela bezpečná, pokud s ní správně zacházíme.
Filip: Je také velice krásná. Podívejte, jak nádherně teče. Jako tekuté stříbro.
Michael: Všechny ostatní přechodové kovy – železo, zlato, stříbro, nikl, platina atd. jsou za pokojové teploty pevné látky.
Filip: A přesto – rtuť je kapalná. Proč?
Tereza: Většina kovů má atomy s mnoha volně vázanými elektrony, které společně sdílejí se sousedními atomy. To vede k velice silným meziatomovým vazbám a vzniká velice tvrdá, pevná, kompaktní látka. Atomy rtuti si své elektrony drží naopak velmi těsně a s okolními atomy se o ně vůbec nedělí.
Michael: Therefore bonding between mercury atoms is relatively weak in comparison to other metals. And it is this weak inter-atomic bonding that makes mercury a liquid.
Proto jsou vazby mezi atomy rtuti ve srovnání s ostatními kovy poměrně slabé. A právě díky této slabé meziatomové vazbě je rtuť kapalinou.
Filip: Stejně jako řada kovů, i rtuť vede elektřinu.
Michael: Tuhle vlastnost můžeme sledovat, když pomocí rtuti propojím jednoduchý obvod. Tady mám baterie a dráty. Jednu stranu, druhou stranu. A tady světelnou diodou. A svítíme.
Filip: Když necháme procházet proud o dostatečně vysokém napětí parami rtuti – jako například v této zářivce, pak vyzařují ultrafialové světlo.
Michael: This principle is used in these modern highly efficient fluorescent light bulbs. The UV light emitted from the mercury is absorbed by a phosphor in the light bulb.
Tento princip využívají vysoce efektivní moderní fluorescenční zářivky. Ultrafialové světlo, vyzařované rtutí, zachycuje fosfor.
Filip: A ten přeměňuje ultrafialové světlo na viditelné, kterým svítíme v našich obydlích.
Michael: But mercury doesn’t just behave interestingly by passing an electrical current through it. It also has a fascinating electrochemistry. Just watch this!
Rtuť se však nechová zajímavě, jen když přes ni pustíte elektrický proud. Má také fascinující elektrochemické vlastnosti. Jen se podívejte.
Filip: Michael teď poprvé v PORTu předvede unikátní pokus s tepajícím rtuťovým srdcem.
Michael: Some mercury, …
Trochu rtuti, …
Michael: Sulphuric acid, some potassium permanganate,…
Kyselina sírová, trochu hypermanganu …
Michael: … and an iron nail.
… a železný hřebík.
Tereza: Michael opatrně přibližuje hrot hřebíku k okraji rtuťové vrstvičky. A ta náhle začíná pulzovat, jako kdyby to byl živý organismus. Pouhý dotek hřebíku provokuje ke vzniku různých tvarů.
Michael: Mezi rtutí a železem dochází k reakci, při níž se vyměňují elektrony. To způsobuje, že rtuť tluče jako srdce.
Filip: Úžasné. Pohyb způsobený elektrochemií. A přitom tu není žádný vnější zdroj.
Tereza: Rtuťové teploměry dnes už nejsou tak běžné, jako dřív. Jejich velká přesnost je založena na rovnoměrném rozpínání kapalné rtuti, reagující na rostoucí teplotu.
Filip: Michael nám ukáže rtuť v pevném stavu. Musí ji ovšem ochladit pomocí suchého ledu – tedy pevného oxidu uhličitého, který má teplotu minus78 stupňů Celsia.
Tereza: Pro měření třeskutých zimních mrazů v Antarktidě by nám však rtuťový teploměr neposloužil. Rtuť totiž zmrzne už při minus 39 stupních Celsia.
Tereza: Ale teď taje zpět do kapalné formy. Taje netypicky – od středu k okrajům.
Michael: Mercury also reacts with non-metals such as carbon, sulphur and oxygen to form organo-mercury compounds.
Rtuť reaguje také s nekovovými látkami, jako je uhlík, síra a kyslík.Takto vznikají sloučeniny organokovové rtuti.
Filip: A právě tyto sloučeniny jsou obzvláště jedovaté.
Michael: Tady mám příklad, který jsem připravil v bezpečí své laboratoře.
Filip: Nezapomeňte, že Michael je profesionální chemik a má pro tyto nebezpečné látky zvláštní respekt a pochopení. Ale tohle doma rozhodně nezkoušejte.
Michael: This white powder is mercury thiocyanate.
Tento bílý prášek je thiokyanát rtuťnatý.
Má ale i druhé jméno: Faraónovi hadi. Když tuto látku smícháme s troškou cukru, který poslouží jako palivo, a zapálíme ji, uvidíte, proč se této látce říká právě Faraónovi hadi.
Filip: Michaele, hořím.
Tereza: Při rozkladu thiokyanátu rtuťnatého a spalování cukru se uvolňují plyny, které se zachycují uvnitř lepkavého popela. Vznikají přitom prapodivné útvary.
Filip: Tak už víte, proč se jim říká Faraónovi hadi?
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough