Курсовая работа: Синтез тиоцианата ртути
Тиоцианаты щелочных металлов и аммония получают при улавливании цианистых соединений, содержащихся в коксовом газе, растворами соответствующих полисульфидов. Кроме того, NH4 NCS получают взаимодействием NH3 с CS2 , a KNCS и NaNCS получают сплавлением KCN или NaCN с серой. Другие тиоцианаты синтезируют обменной реакцией сульфатов, нитратов или галогенидов металлов с тиоцианатом Ba, К или Na, или взаимодействием гидроксидов или карбонатов металлов с HNCS. CuSCN получаются из тиоцианатов щелочных металлов, гидросульфита натрия и сульфата меди. Ca(SCN)2 *3H2 O получают действием оксида кальция на тиоцианат аммония.
2. Литературный обзор
2.1. Общая характеристика ртути
Ртуть – один из семи металлов, известных с древнейших времен. В металлическом состоянии Hg - серебристо-белого цвета и при комнатной температуре находится в жидком состоянии и при небольшом нагревании легко переходит в пар. [1]
Ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов (в земной коре ее 4,5*10-6 %. Примерно столько же Hg содержится в изверженных горных породах.) В земной коре Hg преимущественно рассеяна; осаждается из горячих вод, образуя ртутные руды (содержание в них ртути примерно 5-7%), известно 35 рудных минералов. В свободном виде она встречается в виде вкраплений в горные породы, но крайне редко, выделяется из морской воды. [2]
2.1.1 Важнейшие характеристики ртути
| Атомная масса | 200,59 |
| Валентные электроны | 5d10 6s2 |
| Радиус атома Э, нм | 0,160 |
| Радиус иона Э2+ , нм | 0,112 |
| Энергия ионизации эВ | |
| Э→Э+ | 10,44 |
| Э+ →Э2+ | 18,75 |
| Э2+ → Э3+ | 32,4 |
| Сродство к электрону эВ | 1,53 |
| Стандартная энтольпия атомизации | 61,5 (при 250 С) |
| Плотность | 13,546 |
| Температура плавления 0 С | - 38,89 |
| Температура кипения0 С | 356,66 [3] |
| ΔH0 возг,298 , кДж/моль | 61 |
| S0 298 , Дж/(К*моль) | 75,9 [4] |
Особенностью электронного строения атома ртути является полностью сформированная «подвнешняя» d10 оболочка. Наличие замкнутой и поэтому очень стабильной d10 электронной оболочки обуславливается несклонностью ртути проявлять в своих гетерогенных соединениях более высокую степень окисления, чем 2+. Вместе с тем валентные возможности ртути очень обширны, благодаря легкой деформируемости все той же d10 электронной оболочки. Возникающий в результате деформации дополнительный эффект поляризации делает возможным образование ковалентных связей, что резко расширяет круг реализуемых реакций и соединений.[4]
2.1.2 Получение ртути
Промышленным способом ее получают из основного минерала – сульфида (киновари) при окисленном обжиге:
HgS + O2 = Hg + SO2
Обжиговые газы, пройдя пылеуловительную камеру, поступают в трубчатый холодильник из нержавеющей стали или монель-металла. Жидкая ртуть стекает в железные приёмники. Для очистки сырую ртуть пропускают тонкой струйкой через высокий (1 – 1,5 м) сосуд с 10%-ной HNO3 , 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 ртути электролизом сульфидных растворов. [3]
2.1.3 Применение ртути
Ртуть имеет широкое применение. Например:ртутная соль хромовой кислоты– замечательная зеленая краска по керамике; cильный яд сулема HgCl2 , крайне нужна в гальванопластике, в производстве оловянных и цинковых сплавов тонкой структуры, в процессах гравирования и литографии, даже в фотографии. Промышленный катализ тоже не обходится без соединений ртути. Один из способов получения уксусной кислоты и этилового спирта основан на реакции, открытой русским ученым М.Г. Кучеровым. Сырьем служит ацетилен. В присутствии катализаторов – солей двухвалентной ртути – он реагирует с водяным паром и превращается в уксусный альдегид. Окисляя это вещество, получают уксусную кислоту, восстанавливая – спирт. Те же соли помогают получать из нафталина фталевую кислоту – важный продукт основного органического синтеза.Ртутными красками покрывают днища кораблей, чтобы они не обрастали ракушками. Иначе корабль снижает скорость, перерасходуется топливо. Самая известная из красок такого типа делается на основе кислой ртутной соли мышьяковистой кислоты HgHAsO4 . Хотя все ртутные соли ядовиты, многие из них используются медициной, и, пожалуй, это одно из самых древних их применений. Сулема HgCl2 – яд, но и одно из первых антисептических средств. Цианид ртути использовали в производстве антисептического мыла. Желтую окись ртути до сих пор применяют при лечении глазных и кожных заболеваний. Каломель Hg2 Cl2 – общеизвестное слабительное средство. Органические антисептики на основе соединений ртути пригодны даже для обработки слизистых оболочек. Также ртуть используется для создания научных приборов (барометров, термометров, и т. д.) и амальгамирования золота и серебра.Все соли ртути ядовиты, и это требует большой осторожности при работе с ними.
2.1.4 Отравление ртутью и ее соединениями
Отравления ртутью и ее соединениями возможны на ртутных рудниках и заводах, при производстве некоторых измерительных приборов, ламп, фармацевтических препаратов, инсектофунгицидов и др.
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.
Острые отравления ртутью и её 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 дёсен каймы сине-черного цвета; поражение дёсен (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту. При отравлениях органическими соединениями ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтилртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефало-полиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек. [ 5]
2.2 Родан
Родан, диродан, (SCN)2 был впервые получен в свободном состоянии в 1919 году Зёдербекком при действии брома, растворенного в сероводороде, на роданид серебра:
2 AgSCN + Br 2 = 2 AgBr + ( SCN )2
(SCN)2 устойчив только при понижении температуры. Расплав вскоре спонтанно разлагается с выделением желтого дыма и с образованием кирпично-красного аморфного твердого вещества. Немного устойчивее родан в растворах. Хорошо растворим в сероуглероде и четыреххлористом углероде. В органических растворителях происходит разложение, медленно при низких температурах, мгновенно при комнатной. При этом выделяется аморфное вещество, которое получил еще Либих, пытаясь приготовить свободный родан путем окисления цианадов хлором в водных растворах. (SCN)2 тотчас разлагает воду.
3( SCN )2 + 4 H 2 O = HCN + 5 HNCS + H 2 SO 4
В химическом отношении свободный родан очень напоминает йод. Он вступает в реакцию с металлами. (SCN)2 способен вытеснять свободный йод из иодидов и сам может быть вытеснен избытком йода:
I 2 + 2 SCN - = 2 I - + ( SCN )2
Родан взаимодействует с H2 S в эфирном растворе, образуя роданистую серу:
2( SCN )2 + H 2 S = S ( SCN )2 + 2 HSCN
Роданистая сера была обнаружена еще в 1828 году Лассенем, как продукт взаимодействия хлористой серы и роданида ртути:
SCl2 + Hg(SCN)2 = HgCl2 + S(SCN)2 [6]