اکسید جیوه

اکسید جیوه در حالت جامد به صورت پودر سنگین، شکننده و بی‌بو دیده می‌شود. رنگ آن بسته به اندازه ذرات و نحوه تبلور می‌تواند از زرد روشن تا قرمز تیره متغیر باشد. نوع قرمز معمولاً از ذرات بزرگ‌تر و ساختار بلوری ارتورومبیک تشکیل شده و پایداری حرارتی بیشتری دارد، در حالی که نوع زرد دارای ذرات بسیار ریز و ساختار تتراگونال است. این تفاوت بلوری باعث تغییر در ویژگی‌های نوری و الکترونی ماده می‌شود.

این ترکیب در دمای محیط پایدار است، اما با افزایش دما دچار تجزیه می‌شود و به جیوه فلزی و اکسیژن تجزیه می‌گردد. این ویژگی از قرن نوزدهم به عنوان یکی از روش‌های آزمایشگاهی تولید اکسیژن مورد استفاده قرار می‌گرفت.

از نظر رسانایی الکتریکی، اکسید جیوه رفتار یک نیمه‌هادی را نشان می‌دهد و در فناوری‌های جدید به‌عنوان ماده‌ای با توانایی جذب نور و کاربرد در سلول‌های خورشیدی و حسگرهای نوری مورد توجه قرار گرفته است.

۳. ویژگی‌های شیمیایی و واکنش‌پذیری

اکسید جیوه در حالت خالص ماده‌ای نسبتاً پایدار است، اما در تماس با نور شدید، رطوبت و حرارت به تدریج تغییر رنگ می‌دهد و ممکن است تجزیه شود. در آب عملاً نامحلول است، اما در محیط‌های اسیدی به سرعت حل شده و نمک‌های محلول جیوه را ایجاد می‌کند. در تماس با بازهای قوی نیز ترکیباتی از نوع مرکوراتی تولید می‌کند.

از نظر شیمیایی، این ترکیب یکی از عوامل اکسیدکننده در واکنش‌های آلی و معدنی به شمار می‌آید و در بسیاری از سنتزهای شیمیایی برای تبدیل ترکیبات آلی به مشتقات اکسیژنه مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین در واکنش‌های گرماگیر و آزمایش‌های ترموشیمیایی، به عنوان ترکیب مرجع برای مطالعه رفتار اکسیدهای فلزی سنگین استفاده می‌شود.

۴. روش‌های تولید

در مقیاس آزمایشگاهی، متداول‌ترین روش تولید اکسید جیوه حرارت دادن فلز جیوه در حضور اکسیژن یا هوای خشک است. در این فرایند، حرارت باید به گونه‌ای تنظیم شود که تبخیر فلز جیوه به حداقل برسد و واکنش به طور کامل انجام شود. محصول نهایی معمولاً پودر قرمز رنگ است.

در روش‌های مرطوب، می‌توان از واکنش نمک‌های محلول جیوه مانند نیترات یا کلرید آن با محلول‌های قلیایی استفاده کرد که نتیجه آن تشکیل رسوب زرد رنگ اکسید جیوه است.

در صنعت، فرآیند تولید با دقت بیشتری کنترل می‌شود تا اندازه ذرات، رنگ، خلوص و ساختار بلوری مطلوب حاصل شود. در این روش از راکتورهای پیوسته، فیلترهای کنترل بخار و سیستم‌های سردکننده استفاده می‌شود تا از آزاد شدن بخارات سمی جلوگیری گردد.

۵. کاربردهای صنعتی و پژوهشی

اکسید جیوه در طول قرن بیستم یکی از ترکیبات پرکاربرد در صنایع مختلف بود. مهم‌ترین استفاده تاریخی آن در تولید باتری‌های جیوه‌ای بود. در این نوع باتری‌ها، اکسید جیوه به عنوان قطب مثبت عمل می‌کرد و در واکنش با روی، انرژی الکتریکی تولید می‌شد. این باتری‌ها به دلیل پایداری شیمیایی و ولتاژ ثابت، در تجهیزات دقیق و نظامی به کار می‌رفتند. با افزایش آگاهی از اثرات سمی جیوه، تولید و استفاده از آن‌ها در بسیاری از کشورها متوقف شد.

در صنایع شیمیایی، اکسید جیوه در واکنش‌های اکسیداسیون آلی به عنوان کاتالیزور یا عامل واکنش مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده در سنتز برخی ترکیبات دارویی و نیز در تولید مواد آلی فلزی جیوه کاربرد دارد.

در حوزه فناوری‌های نو، نانوذرات اکسید جیوه به دلیل خواص نیمه‌رسانایی، جذب نوری بالا و فعالیت فوتوکاتالیستی، در ساخت حسگرهای گازی، سلول‌های نوری، رنگ‌دانه‌ها و کاتالیزورهای پیشرفته مورد توجه محققان قرار گرفته است. با کنترل اندازه ذرات و ایجاد پوشش‌های پایدار، می‌توان خواص الکترونیکی و شیمیایی این ماده را بهبود داد.

۶. اثرات زیست‌محیطی و ایمنی

جیوه و ترکیبات آن از جمله اکسید جیوه از جمله مواد بسیار سمی و خطرناک برای انسان و محیط زیست هستند. تماس مستقیم، استنشاق بخارات یا جذب از طریق پوست می‌تواند منجر به آسیب‌های شدید عصبی، کلیوی و کبدی شود. این ترکیبات توانایی تجمع در زنجیره غذایی را دارند و در بافت‌های جانوری به‌ویژه در موجودات آبزی تجمع می‌کنند.

در محیط زیست، آزاد شدن بخارات جیوه ناشی از تجزیه یا دفع نامناسب اکسید جیوه می‌تواند موجب آلودگی گسترده خاک و آب شود. برای جلوگیری از این اثرات، سازمان‌های بین‌المللی از جمله سازمان بهداشت جهانی و آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا، دستورالعمل‌هایی دقیق برای نگهداری، حمل، استفاده و دفع ترکیبات جیوه‌ای تدوین کرده‌اند.

کار با اکسید جیوه باید فقط در محیط‌های دارای تهویه مناسب انجام گیرد و استفاده از تجهیزات ایمنی فردی از جمله دستکش مقاوم، ماسک فیلتردار و عینک ایمنی الزامی است. پسماندهای حاوی این ترکیب باید به مراکز تخصصی بازیافت یا امحای مواد سمی تحویل داده شوند.

۷. دفع و بازیافت

به دلیل ارزش اقتصادی فلز جیوه و اهمیت کاهش آلودگی، روش‌های مختلفی برای بازیافت و دفع ایمن اکسید جیوه توسعه یافته است. یکی از روش‌های متداول، تجزیه حرارتی کنترل‌شده در محفظه بسته است که در آن اکسید جیوه به جیوه فلزی و اکسیژن تبدیل می‌شود. جیوه حاصل سپس تقطیر و تصفیه شده و می‌تواند مجدداً در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

در روش‌های نوین‌تر، از فناوری‌های جذب سطحی بر پایه نانومواد، فیلتراسیون یونی و الکترولیز در محیط‌های کنترل‌شده برای جداسازی جیوه استفاده می‌شود. این رویکردها علاوه بر بازیافت فلز، از انتشار بخارات سمی به محیط جلوگیری می‌کنند.

اکسید جیوه، یک ترکیب شیمیایی است که از جیوه و اکسیژن تشکیل شده است. این ترکیب به دو شکل اصلی وجود دارد: اکسید جیوه (II) (HgO) و اکسید جیوه (I) (Hg₂O). به دلیل سمی بودن بسیار زیاد، کاربردهای آن بسیار محدود شده است.

اکسید جیوه (II) (HgO):

• ویژگی‌ها:

  • به صورت جامد و کریستالی با رنگ قرمز یا زرد وجود دارد.

  • بسیار سمی است.

  • با حرارت تجزیه می‌شود و جیوه فلزی و اکسیژن آزاد می‌کند.

• کاربردها (بسیار محدود):

  • در گذشته برای تولید جیوه فلزی استفاده می‌شد.

  • در برخی از باتری‌های خاص.

  • در گذشته برخی کاربردهای دارویی داشته که الان منسوخ شده است.

اکسید جیوه (I) (Hg₂O):

• ویژگی‌ها:

  • بسیار ناپایدار است.

  • بسیار سمی است.

خطرات و نکات ایمنی:

• سمیت: اکسید جیوه بسیار سمی است و می‌تواند باعث آسیب جدی به سیستم عصبی، کلیه‌ها و سایر اندام‌ها شود.

• استنشاق: استنشاق گرد و غبار یا بخارات اکسید جیوه بسیار خطرناک است.

• تماس پوستی: تماس با پوست می‌تواند باعث تحریک و سوختگی شود.

• اقدامات ایمنی:

  • باید با احتیاط بسیار زیاد و فقط توسط افراد آموزش دیده در محیط‌های کنترل شده استفاده شود.

  • هنگام کار با اکسید جیوه، باید از تجهیزات حفاظتی مناسب مانند دستکش، ماسک و عینک ایمنی استفاده کرد.

  • باید در ظروف در بسته و در مکانی امن و دور از دسترس کودکان نگهداری شود.

  • زباله های حاوی جیوه باید طبق قوانین مخصوص مواد خطرناک دفع شوند.

به دلیل خطرات جدی، استفاده از اکسید جیوه به شدت محدود شده و در بسیاری از موارد، جایگزین‌های ایمن‌تر پیدا شده است.