మెర్క్యూరీ (Hg) స్టడీ గైడ్: ధర్మాలు, చర్యలు & ఉపయోగాలు

పరిచయం: క్విక్సిల్వర్ మూలకం

మెర్క్యూరీ (Hg), సాంప్రదాయకంగా “క్విక్సిల్వర్” గా ప్రసిద్ధి చెందింది, ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద ద్రవంగా ఉండే ఏకైక లోహ మూలకం. అధిక సాంద్రత మరియు అద్భుతమైన విద్యుత్ వాహకత్వం వంటి దాని ప్రత్యేక ధర్మాలు, పరికరాలు మరియు పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో దీని విస్తృత వినియోగానికి దారితీశాయి. అయితే, దాని గణనీయమైన విషపూరితం కారణంగా దాని వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి మరియు పర్యావరణ కాలుష్యాన్ని తగ్గించడానికి ప్రపంచ ప్రయత్నాలు జరుగుతున్నాయి. మెర్క్యూరీ యొక్క రసాయన ప్రవర్తనను అర్థం చేసుకోవడం దాని పర్యావరణ ప్రభావాన్ని పరిష్కరించడానికి మరియు పోటీ పరీక్షలకు చాలా ముఖ్యం.

CBSE/JEE త్వరిత పునశ్చరణ గమనికలు

• గుర్తు: Hg (హైడ్రార్జిరమ్ నుండి, అంటే “నీరు-వెండి”)
• పరమాణు సంఖ్య: 80
• పరమాణు ద్రవ్యరాశి: 200.59 u
• గ్రూప్: 12 (IIB)
• పీరియడ్: 6
• బ్లాక్: d-బ్లాక్ (నిండిన d-సబ్‌షెల్ కారణంగా తరచుగా పోస్ట్-ట్రాన్సిషన్ మెటల్‌గా పరిగణించబడుతుంది)
• STP వద్ద స్వభావం: ద్రవ లోహం
• సాంద్రత: 25 °C వద్ద 13.534 g/cm³ (చాలా ఎక్కువ)
• ద్రవీభవన స్థానం: -38.83 °C
• మరుగు స్థానం: 356.73 °C
• సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితులు/వాలెన్సీలు: +1 (ద్విరూప Hg₂²⁺, మెర్క్యూరస్ వలె) మరియు +2 (Hg²⁺, మెర్క్యూరిక్ వలె).
• వాహకత్వం: మంచి విద్యుత్ వాహకం, పేలవమైన ఉష్ణ వాహకం (ఇతర లోహాలతో పోలిస్తే).

ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్ & బంధ ప్రవర్తన

• ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²
• ద్రవ స్థితికి కారణం: మెర్క్యూరీ యొక్క ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్, పూర్తిగా నిండిన 5d¹⁰ సబ్‌షెల్ మరియు నిండిన 6s² సబ్‌షెల్ కలిగి ఉండటం వలన బలహీనమైన లోహ బంధం ఏర్పడుతుంది. d ఎలక్ట్రాన్లు సులభంగా ప్రమోట్ చేయబడవు లేదా లోహ బంధంలో పాల్గొనవు, ఇది బలహీనమైన అంతర్-పరమాణు శక్తులకు దారితీస్తుంది మరియు తద్వారా తక్కువ ద్రవీభవన స్థానం ఉంటుంది, దీనివల్ల ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవంగా ఉంటుంది.
• ఆక్సీకరణ స్థితులు:
  • +2 ఆక్సీకరణ స్థితి (మెర్క్యూరిక్): రెండు 6s ఎలక్ట్రాన్‌ల నష్టం ద్వారా ఏర్పడుతుంది, ఇది స్థిరమైన Hg²⁺ అయాన్‌కు దారితీస్తుంది. ఇది అత్యంత సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి.
  • +1 ఆక్సీకరణ స్థితి (మెర్క్యూరస్): ప్రధానంగా ద్విరూప కాటయాన్, Hg₂²⁺ గా ఉంటుంది. ఈ అయాన్‌లో, రెండు Hg⁺ అయాన్‌లు సమయోజనీయంగా బంధించబడి ఉంటాయి (⁺Hg—Hg⁺). ఈ అసాధారణ ద్విరూప రూపం Hg⁺ మరొక Hg⁺ తో జతకట్టడం ద్వారా మరింత స్థిరమైన ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్‌ను సాధించే ధోరణి కారణంగా ఏర్పడుతుంది.
• ఉన్నత స్వభావం: దాని అధిక అయనీకరణ శక్తి మరియు దాని నిండిన ఎలక్ట్రాన్ షెల్‌ల స్థిరత్వం కారణంగా, మెర్క్యూరీ ఇతర పరివర్తన లోహాలతో పోలిస్తే సాపేక్షంగా తక్కువ క్రియాశీలంగా ఉంటుంది.

కీలక రసాయన చర్యలు

1. ఆక్సిజన్/గాలితో చర్య

• మెర్క్యూరీ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆక్సిజన్‌తో సులభంగా చర్య జరపదు.
• వేడి చేసినప్పుడు, అది మెర్క్యూరిక్ ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. 2Hg(l) + O₂(g) → 2HgO(s) (సుమారు 350 °C వద్ద)
• మెర్క్యూరిక్ ఆక్సైడ్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (సుమారు 500 °C) మళ్లీ మెర్క్యూరీ మరియు ఆక్సిజన్‌గా విచ్ఛిన్నమవుతుంది, ఈ చర్యను చారిత్రాత్మకంగా ప్రిస్ట్లీ ఆక్సిజన్‌ను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించాడు. 2HgO(s) → 2Hg(l) + O₂(g) (సుమారు 500 °C వద్ద)

2. ఆమ్లాలతో చర్య

• ఆక్సీకరణం చెందని ఆమ్లాలు (ఉదా., HCl, విలీన H₂SO₄): మెర్క్యూరీ ఈ ఆమ్లాలతో చర్యారహితంగా ఉంటుంది.
• ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలు:
  • విలీన నైట్రిక్ ఆమ్లం: మెర్క్యూరస్ నైట్రేట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. 6Hg(l) + 8HNO₃(dilute) → 3Hg₂(NO₃)₂(aq) + 2NO(g) + 4H₂O(l)
  • గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం: మెర్క్యూరిక్ నైట్రేట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. Hg(l) + 4HNO₃(conc) → Hg(NO₃)₂(aq) + 2NO₂(g) + 2H₂O(l)
  • వేడి గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం: మెర్క్యూరిక్ సల్ఫేట్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. Hg(l) + 2H₂SO₄(conc, hot) → HgSO₄(s) + SO₂(g) + 2H₂O(l)

3. హాలోజన్‌లతో చర్య

• మెర్క్యూరీ హాలోజన్‌లతో నేరుగా చర్య జరిపి హాలైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. ఉత్పత్తి (మెర్క్యూరస్ లేదా మెర్క్యూరిక్) స్టాయికియోమెట్రీ మరియు పరిస్థితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
  • అదనపు మెర్క్యూరీతో: మెర్క్యూరస్ హాలైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. 2Hg(l) + Cl₂(g) → Hg₂Cl₂(s) (మెర్క్యూరస్ క్లోరైడ్, కలోమెల్)
  • అదనపు హాలోజన్‌తో: మెర్క్యూరిక్ హాలైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. Hg(l) + Cl₂(g) → HgCl₂(s) (మెర్క్యూరిక్ క్లోరైడ్, కోరోసివ్ సబ్లిమేట్)

4. సల్ఫర్‌తో చర్య

• మెర్క్యూరీ సల్ఫర్‌తో, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా, చర్య జరిపి మెర్క్యూరిక్ సల్ఫైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ చర్యను మెర్క్యూరీ చిందరవందరను శుభ్రం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. Hg(l) + S(s) → HgS(s) (మెర్క్యూరిక్ సల్ఫైడ్, ఎరుపు రంగులో ఉన్నప్పుడు వెర్మిలియన్)

5. అమల్గమ్ ఏర్పడటం

• మెర్క్యూరీ చాలా లోహాలతో, బంగారం, వెండి మరియు సోడియంతో సహా, అమల్గమ్స్ అని పిలువబడే మిశ్రమలోహాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇనుము మరియు ప్లాటినం గుర్తించదగిన మినహాయింపులు. Hg(l) + Na(s) → Na-Hg (సోడియం అమల్గమ్)

పారిశ్రామిక మరియు జీవ ప్రాముఖ్యత

పారిశ్రామిక ప్రాముఖ్యత

• చారిత్రక ఉపయోగాలు (విషపూరితం కారణంగా తగ్గుతున్నాయి):
  • థర్మామీటర్లు మరియు బారోమీటర్లు: దాని అధిక ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం, అధిక సాంద్రత మరియు తడిని అంటని లక్షణాల కారణంగా.
  • దంత అమల్గమ్స్: దంత పూరకాలకు ఉపయోగించే వెండి, తగరం మరియు రాగితో కూడిన మెర్క్యూరీ మిశ్రమలోహాలు.
  • ఎలక్ట్రికల్ స్విచ్‌లు మరియు రిలేలు: దాని ద్రవ స్థితి మరియు వాహకత్వం దానిని ఉపయోగకరంగా చేస్తాయి.
  • ఫ్లోరోసెంట్ మరియు మెర్క్యూరీ-ఆవిరి దీపాలు: అయనీకరణం చెందినప్పుడు UV కాంతిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది ఫాస్ఫర్‌లను ఉత్తేజపరుస్తుంది.
• క్లోర్-ఆల్కలీ ప్రక్రియ (ఎక్కువగా భర్తీ చేయబడింది): చారిత్రాత్మకంగా, బ్రైన్ నుండి సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ మరియు క్లోరిన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రవహించే కాథోడ్‌గా ఉపయోగించబడింది. అయితే, ఈ ప్రక్రియ గణనీయమైన మెర్క్యూరీ కాలుష్యానికి దారితీసింది.
• బంగారం మరియు వెండి వెలికితీత (అత్యంత నియంత్రిత/పాతది): అమల్గమేషన్ ప్రక్రియ మెర్క్యూరీని ఉపయోగించి బంగారం మరియు వెండి యొక్క సూక్ష్మ కణాలను వాటి ధాతువుల నుండి కరిగించి, అమల్గమ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, దానిని తరువాత వేడి చేసి విలువైన లోహాలను తిరిగి పొందవచ్చు. ఈ పద్ధతి విస్తృతమైన మెర్క్యూరీ కాలుష్యానికి కారణమైంది.
• ఉత్ప్రేరకం: ఎసిటిలిన్ నుండి ఎసిటాల్డిహైడ్ ఉత్పత్తి వంటి కొన్ని నిర్దిష్ట రసాయన సంశ్లేషణలలో ఉపయోగించబడుతుంది (అయితే ఇప్పుడు పల్లాడియం వంటి ఉత్ప్రేరకాలు ప్రాధాన్యతనిస్తాయి).

జీవ ప్రాముఖ్యత

• విషపూరితం: మెర్క్యూరీ మరియు దాని సమ్మేళనాలు సజీవ జీవులకు అత్యంత విషపూరితమైనవి. మానవులలో దీనికి తెలిసిన ప్రయోజనకరమైన జీవ పాత్ర లేదు.
  • మూలక మెర్క్యూరీ (Hg): మెర్క్యూరీ ఆవిరి ఊపిరితిత్తుల ద్వారా సులభంగా గ్రహించబడుతుంది మరియు రక్త-మెదడు అవరోధాన్ని దాటి నాడీ సంబంధిత నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది. ద్రవ మూలక మెర్క్యూరీ నోటి ద్వారా తీసుకుంటే తక్కువగా గ్రహించబడుతుంది.
  • అకర్బన మెర్క్యూరీ సమ్మేళనాలు (ఉదా., HgCl₂, HgS): ప్రధానంగా మూత్రపిండాలు మరియు జీర్ణశయాంతర మార్గాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.
  • సేంద్రీయ మెర్క్యూరీ సమ్మేళనాలు (ఉదా., మిథైల్‌మెర్క్యూరీ, CH₃Hg⁺): అత్యంత ప్రమాదకరమైన రూపం. ఇది లిపిడ్‌లలో బాగా కరుగుతుంది, మెదడులో పేరుకుపోతుంది మరియు ఆహార గొలుసులలో (ఉదా., చేపలు) బయోఅక్యుములేట్ అవుతుంది. ఇది తీవ్రమైన నాడీ సంబంధిత నష్టం, అభివృద్ధిపరమైన అసాధారణతలు మరియు మినమాటా వ్యాధికి కారణమవుతుంది.
• పర్యావరణ ఆందోళన: పర్యావరణంలోకి విడుదలైన మెర్క్యూరీ (పారిశ్రామిక ఉద్గారాలు, బొగ్గు దహనం, మైనింగ్ నుండి) సూక్ష్మజీవుల ద్వారా మిథైల్‌మెర్క్యూరీగా మార్చబడుతుంది, ఇది అప్పుడు జల ఆహార గొలుసులోకి ప్రవేశించి బయోమాగ్నిఫై అవుతుంది, వన్యప్రాణులకు మరియు మానవ ఆరోగ్యానికి తీవ్రమైన ముప్పును కలిగిస్తుంది.