Амальгама — сплав ртути с металлами¶
Амальгама — это химическое соединение (сплав) ртути с одним или несколькими металлами, в котором ртуть выступает в роли растворителя, образуя с металлами жидкие, пастообразные или твёрдые вещества. Название происходит от латинского amalgama и арабского al-malgham («мягкий металл»). Амальгамы известны с древности и применяются в стоматологии, металлургии, электрохимии и ювелирном деле.
¶Общие сведения
При комнатной температуре ртуть — единственный металл, находящийся в жидком состоянии. Она способна растворять многие металлы: серебро, золото, олово, цинк, кадмий, натрий, калий и другие. Образующиеся при этом соединения называются амальгамами. По концентрации ртути и физическому состоянию амальгамы делятся на:
- жидкие — содержат избыток ртути (например, амальгама натрия);
- пастообразные — используются в стоматологии;
- твёрдые — содержат небольшую долю ртути, например амальгама серебра.
Процесс образования амальгамы называется амальгамированием. Он может быть экзотермическим: при контакте ртути с некоторыми металлами (например, цинком или алюминием) выделяется тепло.
¶Химические свойства
Амальгамы обладают свойствами, отличными от исходных металлов. Многие из них активнее чистых металлов: например, амальгама натрия Na(Hg) используется как восстановитель в органическом синтезе (реакция Вurtцa). Амальгама цинка Zn(Hg) применяется в реакции Клемменсена для восстановления карбонильных групп.
При нагревании или выдержке на воздухе ртуть испаряется, оставляя чистый металл. Этот принцип лёг в основу исторического способа очистки золота и серебра из руды.
¶Применение
¶Стоматология
Наиболее известное применение амальгамы — зубные пломбы. Стоматологическая амальгама представляет собой смесь порошков серебра, олова, меди и иногда цинка с жидкой ртутью. После смешивания компонентов формируется пластичная масса, которая затвердевает в полости зуба за 24 часа, образуя прочный и долговечный материал.
Зубные амальгамные пломбы применяются с XIX века: в 1816 году Траверс предложил использовать серебряно-оловянный сплав с ртутью, а в 1819 году Аугуст Таве внёс усовершенствования. В СССР и России амальгама долгое время была основным пломбировочным материалом. В настоящее время в связи с токсичностью ртути и эстетическими соображениями её доля снижается, однако в ряде стран она по-прежнему применяется.
¶Металлургия и добыча металлов
Исторически амальгамирование было основным способом извлечения золота и серебра из руд. Руду обрабатывали ртутью, образующаяся амальгама собиралась, затем нагревалась: ртуть испарялась, а оставалось чистое золото или серебро. Этот метод применялся в XVI–XVIII веках, в том числе в рудниках Сибири и Центральной Америки. Метод был связан с серьёзным загрязнением окружающей среды и отравлениями работников.
¶Электрохимия
Амальгамный метод электролиза применяется в промышленном производстве щелочных металлов. При электролизе растворов хлорида натрия с использованием ртутного катода натрий образует амальгаму Na(Hg), которую затем разлагают водой с получением гидроксида натрия (едкого натра) и амальгамного водорода. Такой способ был распространён в СССР на химических заводах, однако из-за экологических проблем от него постепенно отказываются.
¶Ювелирное дело и аналитическая химия
В ювелирном производстве амальгамирование использовалось для золочения изделий. В аналитической химии реакции с образованием амальгам применяются для качественного определения некоторых металлов.
¶Токсичность и безопасность
Ртуть и её соединения ядовиты. При нагревании амальгам ртуть испаряется, пары ртути вызывают отравление при вдыхании. В стоматологии вопрос о безопасности амальгамных пломб дискуссионен: Всемирная организация здравоохранения признаёт их безопасными для взрослых, однако в ряде стран (например, в Швеции и Дании) их использование ограничено или запрещено. В России стоматологическая амальгама допущена к применению, но постепенно вытесняется композитными материалами.
¶Интересные факты
- Амальгама ртути с натрием может образовываться даже при комнатной температуре, тогда как чистый натрий реагирует с водой бурно и взрывоопасно.
- В Древнем Риме и средневековой Европе амальгамой золота пытались получить «философский камень» в алхимических опытах.
- Слово «амальгама» в переносном значении означает смесь, объединение разнородных элементов.
¶Источники
- Химическая энциклопедия / Гл. ред. Кнунянц И. Л. — М.: Большая Российская энциклопедия.
- Глинка Н. Л. Общая химия. — М.: Интеграл-Пресс.
- Фрумкин А. Н. Поверхностные явления и электродные процессы. — М.: Наука.
- Справочник химика / Под ред. Б. П. Никольского. — Л.: Химия.