اکسید جیوه

Mercury(II) oxide

اکسید جیوه (II)، که با نام اکسید مرکوریک (HgO) نیز شناخته می‌شود،که از جیوه و اکسیژن به نسبت 1:1 تشکیل شده است. این ترکیب معدنی،نقش مهمی در کاربردهای علمی و صنعتی دارد.

اکسید جیوه (HgO) (II) ، در دو شکل پلی مورف وجود دارد: اکسید جیوه قرمز بلوری و اکسید جیوه زرد آمورف. این دو شکل از نظر ظاهر فیزیکی و ساختار بلوری متفاوت هستند اما ترکیب شیمیایی و خواص مشابهی دارند.

1. اکسید جیوه قرمز بلوری: این شکل از ذرات بلوری با ساختار مشخص تشکیل شده و معمولاً از طریق تجزیه حرارتی نیترات جیوه (Hg(NO₃)₂) تولید می‌شود. این ترکیب به رنگ قرمز روشن است و از نظر ترمودینامیکی نسبت به شکل زرد پایدارتر می‌باشد.

2. اکسید جیوه زرد آمورف: شکل زرد از ذرات ریز و آمورف تشکیل شده و اغلب از روش‌های رسوب‌دهی، مانند واکنش یک نمک جیوه مثلاً کلرید جیوه (II)، با یک محلول قلیایی تولید می‌شود. رنگ زرد آن به دلیل اندازه کوچک‌تر ذرات است، که بر نحوه تعامل نور با ماده تأثیر می‌گذارد.

این دو شکل می‌توانند تحت شرایط خاص مانند حرارت دادن یا آسیاب کردن به یکدیگر تبدیل شوند، زیرا تغییرات در اندازه ذرات و سطح ماده بر رنگ آن تأثیر می‌گذارد. با وجود تفاوت‌های ظاهری، هر دو شکل HgO از نظر واکنش‌پذیری شیمیایی مشابه بوده و هنگام تجزیه حرارتی به جیوه و اکسیژن، رفتار یکسانی نشان می‌دهند.

ساختار مولکولی

ساختار مولکولی اکسید جیوه  (II)، متشکل از یک اتم جیوه  (Hg) بوده، که به اتم اکسیژن  (O) پیوند دارد و یک پیکربندی خطی را ایجاد کرده، که استوکیومتری ساده آن را منعکس می‌کند. جیوه یک فلز واسطه است، که در این ترکیب حالت اکسیداسیون 2+ را نشان میدهد ، که برای تشکیل پیوند Hg-O بسیار اهمیت دارد. پیوند HgO عمدتاً به دلیل تفاوت الکترونگاتیوی قابل توجه، بین جیوه و اکسیژن ماهیت یونی دارد. طول پیوند Hg-O در اکسید جیوه معمولاً حدود 1.95 Å است، که نشان دهنده ویژگی یونی قوی پیوند میباشد، که می تواند تحت تأثیر محیط کوئوردیناسیون یون جیوه قرار گیرد.در هر دو فرم پلی‌مورفیک، اتم‌های جیوه با اتم‌های اکسیژن هماهنگ شده‌اند و یک شبکه تشکیل می‌دهند که در آن پیوندهای Hg-O به دلیل اثرات نسبیتی جیوه تا حدی خاصیت کووالانسی دارند.برای مطالعه این ساختار، تکنیک هایی مانند طیف سنجی مادون قرمز و پراش اشعه ایکس برای روشن کردن ویژگی های پیوند و آرایش کریستالی HgO استفاده می شود. ساختار این ترکیب، اساس رفتار فیزیکی و شیمیایی آن را تشکیل می‌دهد، از جمله تجزیه آن در دماهای بالا به جیوه عنصری و گاز اکسیژن، که این ویژگی آن را به ماده‌ای مهم در ترمودینامیک و شیمی حالت جامد، تبدیل کرده است.

خواص فیزیکی و شیمیایی

از نظر فیزیکی، اکسید جیوه (II) به صورت یک جامد کریستالی قرمز یا زرد روشن ظاهر می شد، که بسته به شکل خاص و روش تهیه، می تواند رنگ آن متفاوت باشد. نقطه ذوب آن تقریباً 500 درجه سانتیگراد میباشد.این ترکیب چگالی نسبتاً بالای در حدود 11.14 گرم بر سانتی متر مکعب را دارد، مشخصه ای که ماهیت فلز سنگین جیوه را نشان می دهد. اکسید جیوه (II) کمی در آب محلول است، اما در حلال های آلی محلول تر میباشد، که نشان دهنده برهمکنش محدود آن با حلال های قطبی بوده، که مشخصه بسیاری از اکسیدهای فلزی است.

از نقطه نظر شیمیایی، اکسید جیوه (II) به دلیل پایداری در شرایط استاندارد، قابل توجه است، با این حال می‌تواند پس از حرارت دادن تجزیه شده و جیوه عنصری و گاز اکسیژن تولید کند:

2 HgO(s) → 2 Hg(l) + O₂(g)

این تجزیه حرارتی پتانسیل خود را به عنوان منبع جیوه عنصری نشان می دهد، که به دلیل  سمی بودن جیوه، موضوعی نگران کننده است. علاوه بر این، اکسید جیوه (II) می‌تواند با اسیدها واکنش داده و نمک‌های جیوه (II) را تشکیل دهد، که به عنوان یک پیش‌ساز در سنتزهای شیمیایی مختلف کاربرد دارد.

این ترکیب به عنوان یک کاتالیزور در واکنش‌های آلی خاص استفاده میشود.علاوه بر این، خواص ردوکس اکسید جیوه، آن را قادر می‌سازد تا در واکنش‌های کاهش اکسیداسیون شرکت کند.

خواص فیزیکی و شیمیایی اکسید جیوه  (II)، آن را به یک ترکیب پر کاربرد در زمینه های مختلف علمی  و صنعتی، تبدیل می کند.

روش های تولید                           

اکسید جیوه (HgO) می‌تواند از چندین روش مختلف، بسته به نوع محصول مورد نظر (اکسید جیوه قرمز یا زرد) تولید شود. در اینجا روش‌های اصلی تولید این ترکیب آورده شده است:

1-حرارت دادن جیوه در هوا (تجزیه حرارتی جیوه): فلز جیوه (Hg) در حضور اکسیژن یا در هوای آزاد در دمای حدود 300 تا 350 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود.این واکنش به طور مستقیم اکسید جیوه (II) تولید می‌کند.محصول تولید شده معمولاً اکسید جیوه قرمز میباشد، زیرا در دمای بالا شکل میگیرد.این واکنش یک واکنش ترکیبی است که در آن دو واکنش‌دهنده با هم ترکیب شده و یک محصول واحد ایجاد می‌کنند.همچنین یک واکنش اکسیداسیون است که در آن جیوه اکسید می‌شود (الکترون از دست می‌دهد) و اکسیژن کاهش می‌یابد (الکترون دریافت می‌کند).

 2- رسوب گیری از محلول‌های نمک جیوه (II): یک محلول نمک جیوه (II) (مانند نیترات جیوه)، با یک باز قوی مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) یا هیدروکسید پتاسیم (KOH) واکنش می‌دهد.اکسید جیوه (II) به صورت یک رسوب نامحلول از محلول جدا می‌شود.اکسید جیوه رسوبی، معمولاً زرد بوده و دارای بافتی پودری می باشد.

3 – تجزیه حرارتی نیترات جیوه (II) : نیترات جیوه (II) در اثر حرارت تجزیه شده و به اکسید جیوه (II)، دی‌اکسید نیتروژن (NO₂) و اکسیژن تبدیل می‌شود.بسته به دما، اکسید جیوه می‌تواند به صورت قرمز یا زرد ظاهر شود.

4- اکسیداسیون جیوه با اسید نیتریک و سپس تجزیه حرارتی : جیوه در اسید نیتریک غلیظ حل می‌شود و نیترات جیوه (II) تولید می‌کند.محلول حاصل تبخیر شده و باقی‌مانده آن، تحت تجزیه حرارتی به اکسید جیوه  (HgO) تبدیل می‌شود.محصولات این واکنش  نیترات جیوه  (II) که یک نمک محلول بوده و دی‌اکسید نیتروژن (NO₂)، که یک گاز قهوه‌ای مایل به قرمز است، که به عنوان محصول جانبی تولید می‌شود، می باشند.این روش معمولاً برای تولید اکسید جیوه قرمز در دماهای بالا در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود.

کاربردهای رایج صنعتی و آزمایشگاهی

‏در آزمایشگاه،  HgO اغلب به عنوان یک معرف در واکنش های شیمیایی مختلف کاربرد دارد و به عنوان منبعی برای یون های جیوه عمل می کند. نقش آن در سنتز سایر ترکیبات جیوه، مانند فولمینات جیوه و سولفید جیوه، در زمینه هایی مانند شیمی معدنی و علم مواد مهم می باشد.

همچنین، این ترکیب در مطالعات ترموشیمی و واکنش‌های اکسایش-کاهش استفاده  می‌شود، زیرا قادر است با گرم شدن به جیوه (Hg) و گاز اکسیژن (O₂) تجزیه شود. این واکنش تجزیه برای درک استوکیومتری واکنش‌ها مهم میباشد و به درک بهتر اکسیدهای فلزات واسطه، کمک می‌کند.علاوه بر این، خواص ترمودینامیکی HgO آن را به یک کاندید مناسب برای مطالعات مربوط به انتقال فاز و پایداری حرارتی تبدیل می‌کند.

در صنعت،  از نظر تاریخی، HgO در تولید کلر و سود سوزآور از طریق فرآیند سلول جیوه استفاده می‌شد، که علیرغم کارایی آن، به دلیل مقررات سختگیرانه با هدف کاهش آلودگی جیوه تا حد زیادی از بین رفته است.

تولید باتری‌های الکتروشیمیایی: اکسید جیوه، به‌عنوان یکی از اجزای اصلی در تولید باتری‌های روی-اکسید جیوه (zinc-mercury oxide) مورد استفاده قرار می‌گیرد. این باتری‌ها به دلیل پایداری، طول عمر بالا، و توان الکتروشیمیایی مناسب در تجهیزات دقیق و حساس مانند ابزارهای پزشکی و دستگاه‌های نظامی به‌کار گرفته می‌شوند.

ساخت ترکیبات جیوه‌ای دیگر: در صنایع شیمیایی، اکسید جیوه به عنوان ماده اولیه در تولید ترکیبات مختلف جیوه‌ای مانند کلرید جیوه  (HgCl₂) و سایر مشتقات آن استفاده می‌شود، که در برخی فرآیندهای صنعتی و پزشکی کاربرد دارند.

ایمنی و خطرات

اکسید جیوه (HgO) ترکیبی شیمیایی است که به دلیل سمیت و خطرات زیست‌محیطی آن نیاز به استفاده و نگهداری با دقت فراوان دارد.

 –سمیت: اکسید جیوه بسیار سمی است و می‌تواند از طریق پوست، استنشاق یا بلع وارد بدن شده و مسمومیت با جیوه را ایجاد کند. قرار گرفتن مستمر در معرض این ماده میتواند منجر به مشکلات تنفسی و استنشاق بخارات جیوه می تواند دستگاه تنفسی را تحریک کرده و علائمی مانند سرفه، تنگی نفس و درد قفسه سینه  را ایجاد کند. جیوه یک نوروتوکسین بوده و حتی قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض آن، می تواند منجر به سردرد، لرزش و تحریک پذیری شود.در طولانی مدت، می تواند بر حافظه، تمرکز و عملکرد شناختی کلی تأثیر بگذارد.تجمع جیوه می تواند منجر به مسمومیت کلیوی و اختلال عملکرد کلیه شود.

–واکنش‌پذیری: در دمای بالا تجزیه می‌شود و بخارات جیوه و اکسیژن آزاد می‌کند، که خطرناک هستند.

خطرات زیست ‌محیطی

اکسید جیوه (II)، به دلیل پتانسیل آلودگی هوا، خاک و آب، به عنوان یک ماده خطرناک طبقه بندی می شود.

ترکیبات جیوه، از جمله اکسید جیوه، برای حیات آبزیان بسیار سمی هستند و در محیط باقی می‌مانند و در موجودات زنده تجمع پیدا کند. جیوه به متیل جیوه تبدیل می شود، یک شکل آلی بسیار سمی که خطرات قابل توجهی برای موجودات آبزی و متعاقباً برای انسان هایی که ماهی های آلوده مصرف می کنند، به همراه دارد.

در محیط با تهویه مناسب یا هود شیمیایی کار کنید.هنگام کار با HgO از دستکش، عینک ایمنی و روپوش آزمایشگاهی استفاده کنید.استفاده، ذخیره‌سازی و دفع آن نیازمند مستندسازی و برچسب‌گذاری مناسب میباشد.این ترکیب باید در ظروف دربسته و دور از گرما، نور خورشید و مواد ناسازگار (مانند عوامل کاهنده) نگهداری شود.

اکسید جیوه  (II) و هر گونه مواد آلوده به آن، باید طبق مقررات مربوط به زباله های خطرناک دفع شوند. بسیار مهم است که هرگز ترکیبات جیوه را در سطل زباله معمولی یا در زهکشی نیندازید.

قیمت و خرید اکسید جیوه

اکسید جیوه، نام قدیمی و جیوه اکسید نام جدید، به رنگ قرمز و نارنجی است. این اکسید کاربردهای زیادی دارد جویا شیمی توانایی تامین این ماده شیمیایی را دارد و برای خرید آن می توانید با شماره های زیر تماس بگیرید: