Živa

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Živa
Opšta svojstva
Ime, simbolživa, Hg
Izgledsrebrnobela
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Cd

Hg

Cn
zlatoživatalijum
Atomski broj (Z)80
Grupa, periodagrupa 12, perioda 6
Blokd-blok
Kategorija  postprelazni metal, alternativno se smatra prelaznim metalom
Rel. at. masa (Ar)200,592(3)[1]
El. konfiguracija[Xe] 4f14 5d10 6s2
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 18, 2
Fizička svojstva
Agregatno stanjetečnost
Tačka topljenja234,3210 K ​(−38,8290 °‍C, ​−37,8922 °F)
Tačka ključanja629,88 K ​(356,73 °‍C, ​674,11 °F)
Gustina pri s.t.13,534 g/cm3
Trojna tačka234,3156 K, ​1,65×10−7 kPa
Kritična tačka1750 K, 172,00 MPa
Toplota fuzije2,29 kJ/mol
Toplota isparavanja59,11 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet27,983 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 315 350 393
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 449 523 629
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja2 (merkuri), 1 (merkuro), −2
(blago bazni oksid)
Elektronegativnost2,00
Energije jonizacije1: 1007,1 kJ/mol
2: 1810 kJ/mol
3: 3300 kJ/mol
Atomski radijus151 pm
Kovalentni radijus132±5 pm
Valsov radijus155 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna strukturaromboedarska
Romboedarska kristalna struktura za živa
Brzina zvukaflw.: 1451,4 m/s (na 20 °C)
Topl. širenje60,4 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost8,30 W/(m·K)
Električna otpornost961 nΩ·m (na 25 °C)
Magnetni rasporeddijamagnetik[2]
Magnetna susceptibilnost (χmol)−33,44·10−6 cm3/mol (293 K)[3]
CAS broj7439-97-6
Istorija
Otkrićedrevni Kinezi i Indijci (pre 2000 p. n. e.)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
194Hg syn 444 y ε 194Au
195Hg syn 9,9 h ε 195Au
196Hg 0,15% stabilni
197Hg syn 64,14 h ε 197Au
198Hg 10,04% stabilni
199Hg 16,94% stabilni
200Hg 23,14% stabilni
201Hg 13,17% stabilni
202Hg 29,74% stabilni
203Hg syn 46,612 d β 203Tl
204Hg 6,82% stabilni
referenceVikipodaci

Živa (lat. hydragyrum, iz starogrčkog ὑδρος: hydros što znači voda i άργυρος: árgiros - srebro) prelazni je metal sa simbolom Hg i atomskim brojem 80.[4] Nalazi se u 12. grupi i 6. periodi periodnog sistema elemenata. Ona je jedini metal i pored broma jedini element koji je u normalnim uslovima u tečnom stanju. Zbog svoje velike napetosti površine, živa ne vlaži površinu na kojoj se nalazi, već zbog jake kohezije stvara kapi u obliku sočiva. Ona, kao i svi drugi metali, odlično provodi električnu struju.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Alhemijski simbol za živu

Živa je poznata najmanje iz vremena antike. Tako na primer spomenuta je već u delima Aristotela, Teofrasta iz Erozosa, Plinija Starijeg i drugih antičkih pisaca. U srednjem veku koristila je i kao lekovito sredstvo (mada je zbog svoje otrovnosti delovala suprotno). U to vreme živa se dobijala utrljavanjem cinabarita u sirće ili zagrevanjem cinabarita preko procesa sublimacije. Vitruvije je poznavao legure žive i zlata. To se koristilo za pozlaćivanje predmeta pri čemu je živa isparavala. U 5. veku spoznalo se da je sublimat živa(II) hlorida zapravo živino jedinjenje. Paracelsus je bio prvi lekar koji je izradio bazne živine soli i komplekse i njih koristio kao lekovito sredstvo. Od 16. veka živa postaje sve značajnija, jer je bila neophodna za dobijanje srebra iz srebrenih ruda zbog stvaranja amalgamskih jedinjenja. Holandski fizičar Hejke Kamerling Ones otkrio je 1911. godine po prvi put fenomen superprovodljivosti kod žive.[5] Na temperaturi od 4,2 K (-268,9 °C) potpuno nestaje električni otpor žive.

Etimologija[uredi | uredi izvor]

Kapljice žive u ampuli

Živa je na latinskom nazivana argentum vivum (doslovno živo srebro). U germanskim jezicima (nemačkom, švedskom, danskom i drugima) i danas se njen naziv izvodi iz latinskog (Quecksilber, Kvicksilver), dok je engleski naziv mercury, te slični nazivi u romanskim jezicima povezani su sa rimskim božanstvom Merkurom. Ruski naziv ртуть izveden je iz praslovenskog rьtǫtь u značenju kotrljanja. U južnoslavenskim jezicima njen naziv takođe označava njenu osobinu da teče, da se kreće kao da je živa.

Alhemija[uredi | uredi izvor]

U grčkoj antici živu je simbolizovalo božanstvo Hermes, koji je takođe bio zadužen i za planetu Merkur. Tu mitologiju su preuzeli Rimljani i alhemičari, te su stvorili svoj pandan u obliku božanstva Merkura. Stoga engleski naziv mercury i danas označava oba pojma: živu i planetu Merkur. Kao alternativni naziv za živu u engleskom jeziku koristi se i reč Quicksilver. Za srednjovekovne alhemičare, živa, sumpor i kuhinjska so su bila tri osnovna elementa. Mitološka životinja jednorog je simbolisala živu.

Zastupljenost[uredi | uredi izvor]

Zrnca žive na mineralu cinabaritu

Živa je zastupljena u zemljinoj kori u količini od 0,05 ppm (engl. parts per million). Najvažniji minerali žive su: cinober HgS i kalomel Hg2Cl2.

Živa se može pronaći u čistom obliku u prirodi i jedina je tečna supstanca tradicionalno svrstana u minerale od strane Međunarodne mineraloške asocijacije (IMA).[6] Najveći depoziti rude žive nalaze se između ostalih u Sloveniji, Španiji, Srbiji (rudnik „Šuplja stena” na Avali[7]), Italiji, Kini, Alžiru i Rusiji. Na području Bosne i Hercegovine ruda žive se nekad kopala na području Fojnice u rudniku Čemernica,[8] a ležišta žive nalaze se i u Draževićima u blizini Srednjeg, ali rudnik nije otvoren zbog slabe potražnje na međunarodnom tržištu.[9] Rude žive se uglavnom javljaju u mineralnom obliku kao cinabarit (HgS), najviše na mestima nekadašnje vulkanske aktivnosti. Mnogo ređe, živa se javlja i u samorodnom obliku. U španskom mestu Almaden nalazi se najveće ležište cinabarita na Zemlji. Od 2003. godine njegova eksploatacija je zaustavljena a rudnik je preinačen u turističku atrakciju.[10] U slovenskom gradu Idrija se nalazio drugi po veličini rudnik žive na svetu, ali je nedavno zatvoren. Danas postoji inicijativa da se rudnici u Idriji i španskom Almadenu uvrste na Uneskov spisak svetske baštine.[11] Nešto ređi minerali žive su montrojdit (kao HgO), parašačnerit[12], šačnerit[13], jugenit, luanhajt i mošelandsbergit (svi kao AgHg). Donekle drugačijeg sastava je i mineral belendorfit (kao CuHg).

Živa se uobičajeno skladišti u metalnim posudama (engl. flask) težine 76 funti (oko 34,473 kg), a na berzi metala označava se kao FL (flask). Čista živa se dobija u procesu prženja rude žive odnosno cinabarita (HgS) u prisustvu kiseonika iz vazduha. Kao proizvod reakcije dobijaju se elementarna živa i sumpor-dioksid:[14]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Kovanica (gustine ~7,6 g/cm3) pluta na živi usled kombinacije uzgona i površinskog napona.

Živa je srebrenobeli, tečni teški metal. Još samo ponegde se ubraja u plemenite metale, ali je mnogo reaktivnija od klasičnih plemenitih metala (poput platine i zlata), a nalaze se u istoj periodi. Gradi legure sa brojnim metalima koji se nazivaju amalgami. Živa u odnosu na druge metale dosta slabije provodi električnu struju. Ona je jedini element pored plemenitih gasova koji je jednoatoman na sobnoj temperaturi u gasnoj fazi.[15] Živa je oko 13,5 puta gušća od vode, tako da je po Arhimedovom zakonu njena nosivost 13,5 puta viša od vode. Stoga na živi pliva i željezna kocka (željezo je oko 7,87 puta gušće od vode). Jedna nedavno izvršena Monte Karlo simulacija pokazuje da i gustina žive podleže relativističkim efektima. Nerelativističkim proračunima došlo se do procene gustine od oko 16,1 g/cm3.[16]

Odgovor na pitanje zašto je živa tečna na sobnoj temperaturi može se razmatrati na osnovu veza između atoma žive. Atom žive ima jednu izuzetnu i jedinstvenu konfiguraciju elektrona, koja je ne dopušta nikakve stabilne veze između pojedinih atoma. Atomi svih drugih metala, koji su na sobnoj temperaturi u čvrstom stanju, na okupu drži putem elektrostatike takozvani elektronski gas koji se sastoji iz delokalizovanih elektrona iz spoljnih orbitala atoma. Metalne veze elementarnih metala se javljaju zbog takozvanih modela elektronskih traka, gde su sadržani određeni elektroni nekog energetskog nivoa. Takve trake su neophodne da bi se ispoštovao Paulijev princip. Kod metalnih veza elektroni iskaču iz valentne trake, koja je energetski najviša traka potpuno ispunjena elektronima, te uskaču u provodnu traku, koja nije potpuno ispunjena elektronima, i nazad. Tim procesom od atoma metala nastaje jedna vrsta slabih katjona, koji se drže na okupu putem negativnog naboja udaljenih elektrona, kao i tzv. elektronskog gasa. U isto vreme elektroni su dovoljno pokretljivi da mogu služiti i kao nosioci naboja za električnu struju, što objašnjava i električnu provodljivost metala.

Kao element 12. grupe periodnog sistema elemenata atomi žive imaju potpuno ispunjene s- i d-orbitale, što znači da imaju veoma stabilnu i energetski vrlo povoljnu konfiguraciju. Zbog toga je provodna elektronska traka kod nje prazna. Kod lakših homolognih elemenata poput cinka i kadmijuma koji se nalaze u istoj grupi PSE kao i živa, a na sobnoj temperaturi su ipak u čvrstom stanju, energetske razlike između valentne i provodne trake su dosta manje tako da elektroni bez problema mogu skakati iz valentne u provodnu traku, čime nastaju metalne veze. Posebnost žive je da sa 14 elektrona ima potpuno popunjenu 4f-orbitalu, koja se nalazi i kod cinka i kadmijuma, ali kod njih ona nije popunjena. Dok cink i kadmijum imaju u spoljnoj ljusci po 12 elektrona, živa ima 26. Iz razloga lantanoidne kontrakcije i relativističkog efekta dolazi do porasta masa i manje efikasnog pokrivanja naelektrisanja jezgra. Tek nedavno se došlo do dokaza putem Monte Karlo simulacija da je anomalija niske tačke topljenja kod žive povezana sa relativističkim efektom. Bez tog efekta moglo bi se očekivati da talište žive iznosi oko 105 K iznad onog koje je eksperimentalno dokazano.[16]

Na taj način, zauzeta orbitala se privlači bliže jezgra, kao što je slučaj kod valentne trake kod žive. Nezauzeta orbitala, provodna traka, se ne privlači blizu jezgra, što dovodi do posebno velike razlike u energijama između valentne i provodne trake, koja je značajno manja kod cinka i kadmijuma. Na taj način, valentnu traku elektroni gotovo da ne mogu napustiti, što se manifestira da se metalna veza izuzetno slabo drži. Ovim se može objasniti tekuče stanje kod žive kao i činjenica da ima neuobičajeno slabu električnu provodljivost.

Živa rastvara metale gradeći amalgame. Izuzetak su: gvožđe, platina, volfram i molibden.[17] Poseduje veliku isparljivost, pri temperaturi od 20 °C u vazduhu se nalazi 14 mg Hg m−3 u stanju dinamičke ravnoteže. Prag bezbednosti žive u vazduhu iznosi 0,05 mg Hg m−3 vazduha, zato prosuta živa predstavlja potencijalnu opasnost od trovanja.

Pritisak pare[uredi | uredi izvor]

Temperatura
( °C)
Pritisak pare
(Pa)
Pritisak pare
(torr)
Napomena
-38,8344 0,000165 trojna tačka
0,0000 0,0467 0,000350 [18]
10,0000 0,1030 0,000775 [18]
20,0000 0,2420 0,001820 [18]
30,0000 0,5430 0,004070 [18]
50,0000 2,0000 [19]
100,0000 37,0000 [19]
126,2,000 130,0000 1,00000 [20]
164,8,000 670,0000 5,00000 [20]
204,6,000 2.660,0000 20,00000 [20]
242,0000 8.000,0000 60,00000 [20]
290,7,000 26.700,0000 200,00000 [20]
323,0000 53.300,0000 400,00000 [20]
357,0000 101.325,0000 760,00000 Tačka ključanja
u normalnim uslovima
1476,9,000 174.000.000,0000 kritična tačka

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Poznato je ukupno 34 izotopa žive i 9 nuklearnih izomera sa masenim brojevima između 175 i 208. Sedam ovih izotopa su stabilni, sa masenim brojevima 196, 198, 199, 200, 201, 202 i 204. Od radioaktivnih izotopa jedino izotop 194Hg ima relativno dugo vreme poluraspada od 444 godine (po novijim podacima 520 godina[21]). Drugi izotopi i jezgreni izomeri imaju vremena poluraspada između 1,1 milisekunde i 46,612 dana.

Primena[uredi | uredi izvor]

ruda žive

Živa se koristi za punjenje termometara, barometara, manometara... Velike količine žive se koriste za dobijanje srebra i zlata i za produkciju eksplozivnih materijala.

Jedinjenja žive takođe imaju veliku primenu:

  • Živin(I) hlorid — kalomel, koristi se u medicini, za pravljenje elektroda i kao sredstvo za zaštitu biljaka
  • Živin(II) hlorid — sublimit, služi kao katalizator u organskim sintezama, u metalurgiji, kao sredstvo za dezinfekciju.
  • Hg(CNO)2 ima primenu u proizvodnji detonatora.

Ako živa dospe u vodenu sredinu, mikroorganizmi je prerađuju tako da nastaje metaloorgansko jedinjenje koje se rastvara u mastima.

Mnoge tragične događaje su izazvala baš organska jedinjenja žive — na primer u Japanu, Gvatemali, Iraku, Pakistanu. Svi ti slučajevi su bili izazvani korišćenjem namirnica koje su bile zatrovane živom. U Iraku je 1971—1972 pomrlo preko 3.000 ljudi zbog korišćenja pšenice koja je u sebi sadržala fenil žive. Unošenje alkalnih jedinjenja žive u ljudski organizam živa pomoću krvotoka dolazi do moždanih ćelija onemogućavajući mozgu doliv krvi i izazivajući poremećaje u nervnom sistemu.

Katjoni žive Hg2+ i Hg22+ imaju različite osobine.

Katjon Hg22+ pripada I grupi katjona, a katjon Hg2+ II.

Živa u Srbiji[uredi | uredi izvor]

Nalazišta žive ima na Avali kod Beograda i Deli Jovanu u Istočnoj Srbiji.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ „Magnetic Susceptibility of the Elements And Inorganic Compounds” (PDF). www-d0.fnal.gov. Fermi National Accelerator Laboratory: DØ Experiment (lagacy document). Arhivirano iz originala (PDF) 24. 3. 2004. g. Pristupljeno 18. 2. 2015. 
  3. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Neue Zürcher Zeitung: Unkonventionelle Supraleiter und ihre Parallelen Arhivirano na sajtu Wayback Machine (30. septembar 2007), 28. septembar 2005.
  6. ^ IMA/CNMNC List of Mineral Names Arhivirano na sajtu Wayback Machine (20. mart 2009) (PDF 1,8 MB; str. 184).
  7. ^ Avala živi sa živom na stranici Novosti.rs
  8. ^ dnevni-list.ba
  9. ^ O rudarima u BiH danas[mrtva veza]
  10. ^ Milara, F. J. C. (2011). „The mining park of Almadén”. Urban Research & Practice. 4 (2): 215—218. doi:10.1080/17535069.2011.605847. 
  11. ^ Slovenski rudnik kandidat za UNESCO[mrtva veza]
  12. ^ Mineralienatlas Paraschachnerit
  13. ^ Mineralienatlas Schachnerite (Schachnerit)
  14. ^ Schröter, Werner; K. H. Lautenschläger (1996). Chemie für Ausbildung und Praxis. Thun / Frankfurt am Main: Verlag Harry Deutsch. str. 314. ISBN 978-3-8171-1484-9. 
  15. ^ Greenwood, N. N.; A. Earnshaw (1988). Chemie der Elemente (1 izd.). ISBN 978-3-527-26169-7. Gr
  16. ^ a b Calvo, Florent; Elke Pahl; Michael Wormit; Peter Schwerdtfeger (2013). „Evidence for Low-Temperature Melting of Mercury owing to Relativity”. Angewandte Chemie International Edition. 52. doi:10.1002/anie.201302742. 
  17. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  18. ^ a b v g Measurement of Mercury Vapor Pressure by Means of the Knudsen Pressure Gauge[mrtva veza] u: Phys. Rev. 20, 259 (1922).
  19. ^ a b CRC Handbook of Chemistry and Physics, 76. izdanje, str. 6-77.
  20. ^ a b v g d đ CRC Handbook of Chemistry and Physics, 76. izdanje, str. 6-110.
  21. ^ matpack.de: „80-Hg-194”. Arhivirano iz originala 26. 10. 2010. g. Pristupljeno 12. 06. 2019. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Andrew Scott Johnston, Mercury and the Making of California: Mining, Landscape, and Race, 1840–1890. Boulder, CO: University Press of Colorado, 2013.

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]