Реакция алюминия со ртутью

Существует много причин, по которым не нужно иметь дело с ртутью ни при каких обстоятельствах. Мало того, что она токсична и может привести к эмоциональным и умственным расстройствам человека, так она еще может привести к разрушению алюминиевой конструкции самолета и авиакатастрофе! Как такое может быть?

rtut

Химия – современное колдовство

Как это может быть, чтобы самолет, который сделан, чтобы выдерживать ускорения до скоростей больше тысячи километров в час, мог разломаться на куски от разбитого термометра?

Химически, вот как. Химия – это современный вариант колдовства. «О, просто добавь ХХХХ-ата в YYYY-ид, и они быстро сожрут один другого с образованием пара, который убьет всех в комнате». Такого рода фразы, наверное, бормотали ведьмы, когда помешивали котелок со снадобьем на крысиной шерсти. Не зря многие считают, что  профессор химии в наше время также опасен, как ведьма в Средневековье.

Оксид алюминия и железная ржавчина

Алюминий в наше время применяют везде: от пивных банок до самолетов. Дело в том, что алюминий является хорошим выбором между другими материалами для многих ситуаций. Он легкий, прочный и имеет покрытие, сравниться с которым по твердости может только алмаз. Железо – точнее сталь – обладает большой прочностью и пока не заменимо, например, в строительстве. Однако, если заставить это железо-сталь летать на морем каждый день, то оно быстро заржавеет. Когда железо ржавеет, это оно соединяется с кислородом. При этом железо превращается в легкие, красные хлопья, которые легко счищаются с поверхности железа. В отличие от железа алюминий при взаимодействии с кислородом образует оксид алюминия – невероятно твердое вещество, которое очень трудно поцарапать.

То резкое различие поведения железа и алюминия при взаимодействии с кислородом только подтверждает эту мысль, что «химия – это колдовство». Оксид алюминия не отслаивается от алюминия, как ржавчина от железа. Наоборот, пленка из оксида алюминия герметизирует оставшийся алюминий и предотвращает дальнейшее его «ржавление». Это – то, что надо для алюминиевой конструкции, которая летает в воздухе и, часто, над морями-океанами.

Ртуть и свежий алюминий

Ртуть разбивает всю это прекрасное совершенство алюминия. Или, по крайней мере, может разбить, если попадет на алюминиевую деталь со свежей царапиной. Если это случается, то ртуть активно соединяется с алюминием, вырывая для этого его из алюминиевой конструкции. Конечно, когда алюминий и ртутная амальгама попадают на воздух, то алюминий тут же соединяется с кислородом с образованием того же сверхпрочного оксида алюминия. Просто это все происходит не в том месте в виде растущих перьев и столбов, которые поднимаются их жидкой ртути.

Этот выход оксида алюминия из первичной царапины дает ртути возможность прорываться сквозь алюминий до тех пор пока вся ртуть не испарится  в воздух. Поэтому даже небольшое количество ртути может причинить большие разрушения.

Химия взаимодействия алюминия и ртути

Если на алюминии отсутствует оксидный слой, то ртуть образует с ним амальгаму – сплав металла со ртутью. Свежий алюминий с амальгамой на его поверхности бурно реагирует с влагой в воздухе – реагирует очень активно, особенно в дни с высокой влажностью:

Al(т) + 3H2O(ж) =>  Al(OH3)(т) + 3/2H2(г)
H = -418 кДж/моль.

В результате этой реакции алюминия с водой образуется гидроксид алюминия, который растет в виде перьев. До тех пор, пока не закончится весь алюминий или вся ртуть уйдет на образование амальгамы.

Как и большинство спонтанных процессов, образование гидроксида алюминия является экзотермической реакцией и идет с повышением температуры.  Температура быстро достигает максимума, а затем реакция может еще продолжаться несколько часов.

Ртуть на алюминии – оружие диверсантов

Говорят, что во Вторую Мировую войну диверсанты пытались повреждать вражеские самолеты, размазывая по ним ртуть. Более достоверными выглядят истории о том, как кто-то разламывал ртутный термометр на чем-то алюминиевом, например, на алюминиевой скамейке в парке. На следующий день, говорят,  можно было видеть огромные дыры, которые ртуть проедала в этой скамейке.

Мораль всего, что было выше заключается в том, чтобы не приносить в самолет никакой ртути. Никогда. Если, конечно, вы не являетесь каким-нибудь супер-злодеем. В таком случае против вас найдется свой супер-герой – Бэтман или даже кто-нибудь покруче.

Источник: http://io9.com