Mercury
Ettevaatust! Elavhõbe on ohtlik tervisele!
Koostis / struktuur
Keemiline element elavhõbe (Hg, lad. Hydrargyrum = “vesihõbe”, “vedel hõbe”), tahkes olekus romboeedriline kristallvõre.
Omadused
Hõbevalge raske vedelik. Elavhõbe on ainus puhas metall (mitte sulam), mis on toatemperatuuril vedel, ta tahkestub temperatuuril 234,32 K (-38,83 °C) ja keeb temperatuuril 629,88 K (356,73 °C). Toatemperatuuril on elavhõbeda tihedus 13 534 kg/m−3. Elavhõbe on vedelas olekus halva (metallide kohta) elektrijuhtivusega, ta eritakistus on 9,61·10-7 Wm, muutub aga temperatuuril 4,15 K ülijuhiks (oli esimene aine, millel see nähtus avastati). Lineaarse soojuspaisumise tegur 6,04·10-5 K−1. Elavhõbedal on suur pindpinevus, tema pindpinevustegur on 0,4865 N/m (võrrelge vee vastava väärtusega 0,0729 N/m).
Saamine
Elavhõbe oli tuntud juba Muinas-Hiinas, -Indias ja –Egptuses. Vabal kujul looduses praktiliselt ei esine, saadakse elavhõbedamaakidest, millest olulisim on kinnaver (HgS). Elavhõbeda toodang maailmas on tugevasti langenud varude ammendumise tõttu.
Rakendused
Termomeetrites ja baromeetrites (rõhuühik mmHg –“millimeetrit elavhõbedasammast”, normaalrõhu suurus on 760 mmHg). Valgustuses (elavhõbedaauru lambid). Hambaravis (hambaplommide koostises). Elavhõbeda rakendusi piirab oluliselt tema aurude toksilisus.
Näidised
E88.1. Meditsiiniline elavhõbetermomeeter.
E88.2. Elavhõbe kinnijoodetud klaasampullis.
Demod, katsed
D88.1. Teraskuul ujub elavhõbeda pinnal. Pange tähele, et tegelikult ulatub üle elavhõbeda pinna oluliselt suurem osa laagrikuulist, kui see tuleneks ainete tiheduste suhtest (terase tihedus 7 700 … 7 900 kg/m3). Selle põhjuseks on elavhõbeda suur pindpinevus.
D88.2. Teraskuul ei uju elavhõbeda pinnal! Kasutades tugevat magnetit, on võimalik teraskuuli elavhõbedasse siiski uputada, tõmmates ta magneti abil ampulli põhja. Ja sinna ta jääbki – ka pärast magneti eemaldamist! Põhjuseks jällegi pindpinevusjõud, mis püüab kuulikest elavhõbedast välja tõugata, mõjub aga nüüd allapoole. Pinnale tõuseb kuulike alles ampulli raputamise tagajärjel.
Toodud piltidel on näha kuulikest ampulli põhjas altvaates. On täheldatav, et õhukesest kihist klaasi ja teraskuuli vahel nende puutepunkti ümbruses on elavhõbe välja tõrjutud, sinna on moodustunud vaakum (täpsemalt – küllastunud elavhõdeda auruga täidetud ruum).
D88.3. Elavhõbeda soojuspaisumine: meditsiiniline termomeeter. Milline on kapillaari ja reservuaari läbimõõtude suhe? [3]
Meditsiiniline elavhõbedatermomeeter on tegelikult maksimumtermomeeter – kapilaaris reservuaari lähedal on peenike kael, millest elavhõbe ennast paisudes läbi surub. Kokkutõmbumisel aga rebitakse elavhõbedasammas “kaelas” katki (vt foto) ja kapilaari sururud elavhõbe enam reservuaari tagasi ei tõmbu. Tema tagasisaamiseks tuleb termomeetrit raputada, st efektiivselt suurendada raskuskiirendust.
D88.4. Elavhõbe korrodeerib alumiiniumi. Elavhõbe lahustab hästi paljusid metalle (ka alumiiniumi), moodustades nn amalgaame (elavhõbedasulamid). Alumiinium on keemiliselt aktiivne element, mis regeerib energiliselt õhuhapnikuga. Tavatingimustel kattub aga alumiiniumi pind selle tulemusel oksiidikihiga, mis pidurdab hapniku juurdepääsu ja peatab korrosiooniprotsessi. Amalgaamis lahustunud alumiiniumi reageerimisel hapnikuga aga taolist kaitsekihti ei tekki ja oksüdeerunud alumiiniumi asendamiseks lahustub amalgaamis ühe uut alumiiniumi. Alumiiniumkonstruktsioonide jaoks võib selline protsess viia lühikese ajaga katastroofiliste tagajärgedeni. Kõrvaloleval pildil nähtav “korundhabe” on kasvanud 3 mm läbimõõduga alumiiniumtraadi otsa kümnekonna minutiga. Eelnevalt oli lahja soolhappega eemaldatud traadi pinnal oksiidikiht ja viidud traat seejärel kontakti elavhõbedaga (elavhõbedatilk soolahappega katseklaasi põhjas).
D88.5. Elavhõbe annab valgust. Luminestsentslampides on valgusallikaks elektrilahendus elavhõbeda aurudes, selle valguse UV osa transformeeritaks nähtavaks lambikolvi pinnale kaetud luminofooride poolt. Erinevalt hõõglambi pidevast spektrist (pildil paremal) ei ole luminofoorlambi spekter pidev (pildil vasakul): ta sisaldab nii elavhõbeda kiirgusjooni kui luminofooride kiirgusribasid. Aga spektrid ise on saadud täiesti koduste vahenditega: vastava valgusallika ette on asetatud kitsa piluga mask ja digikaameraga on pildistatud pilu peegeldust CD pinnalt, mis toimib valgust dispergeeriva difraktsioonvõrena.
Viited:
- Periodic Table : Scholar edition: mercury : The Essentials [25.11.06].
- Mercury (element) – Wikipedia [25.11.06]
- Tähistame elavhõbeda joonpaisumisteguri a-ga, siis on ta ruumpaisumitegur 3a. Temperatuuri tõusul DT = 1 °C paisub reservuaarist välja elavhõbeda ruumala DV = 3aLRSRDT, kus LR ja SR on vastavalt reservuaari pikkus ja ristlõike pindala. Kapilaaris võtab see hulk elavhõbedat enda alla sama ruumala DV = DLKSK, kus SK on kapillaari läbimõõt ja DLK on 1 °C temperatuuride vahele vastavat skaalakriipsude vahekaugus. Reservuaari ja kapillaari läbimõõtude suhe
DR/DK = (SR/SK)1/2 = (DLK/3aLRDT)1/2. Kasutades andmeid toodud fotolt, saame DR/DK = 63. Kapillaari läbimõõduks annab see umbes 60 mm. Muidugi paistab elavhõbedasmmas kapillaaris oluliselt jämedamana, kuna kapillaar töötab silindrilise (suurendava) kumerläätsena.
Tänu: Inge Ernits
Koostas: JK
