looduskalender.ee

Hydrargyrum. Elavhõbe. Keemilise sümbolina Hg.Otsetõlkes ladina keelest siis “vesihõbe” või “vedel hõbe”, mis võtab kokku selle aine silmatorkavad omadused (joon 1). Elavhõbe on ainus elementaarne metall, mis on toatemperatuuril vedelas olekus (mitme metalli sulameid on selliseid küll teisigi). Elavhõbedat on inimkond tundnud juba suht ammu – metall oli teada juba Muinas-Hiinas, -Indias ja -Egiptuses. Ja pole ka midagi imestada, et alkeemikutel oli elavbõbeda märgiks planeedi Merkuuri (jumalate käskjalg, kiire Hermes-Mercurius) märk (joonisel 1 all paremal).

 

 

Normaaltingimustel on elavhõbe (tihedus 13,5 g/cm³) kõige tihedam vedelik. Nii näiteks ujub terasest laagrikuul (tihedus 7,9 g/cm³) elavhõbeda pinnal ega lähe põhja (joon 2). Tähelepanelikul vaatlejal võib seda pilti vaadates siiski tekkida üks küsimus, millest pisut allpool.

 

 

Elavhõbe on inimestele andnud kaks olulist mõõteriista – termomeetri ja baromeetri. Aastal 1643 tegi Itaalia füüsik Evangelista Torricelli järgmise katse: täitis ühes otsast suletud klaastoru elavhõbedaga ja asetas selle lahtise otsaga elavhõbedavanni (joon 3). Elavhõbesammas vajus torus allapoole, selle kohale moodustus tühjus (täpsemalt muidugi elavhõbedaaurudega täidetud ruum), samba kõrguseks üle vannis oleva elavhõbeda pinna jäi aga umbes 760 mm. Kui palju täpselt, sõltub õhurõhust. Nii sündis elavhõbebaromeeter. Ja siit ka õhurõhu levinud mõõt – millimeetrit elavhõbedasammast (mmHg). Vaadates joonist, peame hindama Torricelli julgust (võiks ka öelda – kõigi ohutustehnika reeglite eiramist) – aga tollal olid teadmised elavhõbedaaurude mürgisest toimest tänapäevastega võrreldes hoopis nigelamad.

Elavhõbeda soojuspaisumine on leidnud kasutust termomeetrites. Küllap teavad aga kõik ühte erinevust akna taga välistemperatuuri näitava piiritustermomeetri ja kraadiklaasi vahel, millega ema meil palavikku mõõtis. Kui kuumale suvepäevale järgneb jahe öö, siis langeb piiritusesammas alla – just nii palju, kui õhk jahtub.

 

 

Palavikupügal jääb aga kraadiklaasile püsima, selle algseisu viimiseks tuleb kraadiklaasi raputada (sellist termomeetrit nimetatakse maksimumtermomeetriks). Kui tähelepanelikult vaadelda kraadiklaasi “kaela”, siis võib näha, et sellisel jahtunud kraadiklaasil on elavhõbedasammas kõige peenemas osas katkenud (joon 4). Mis rebis samba katki? Tuleme mõistmiseks tagasi joonise 2 juurde. Vaataja ehk märkas, et tegelikult on laagrikuulist uppunud märksa väiksem osa, kui see järeldub tiheduste erinevusest (seetõttu võiks elavhõbedast väljas olla vaevalt pool kuulist).

 

 

Veel suurem üllatus võib vaatlejat tabada siis, kui kuidagi siiski õnnestub kuul katseklaasi põhja elavhõbeda sissu suruda. Rauast kuuli korral saab seda suht hõlpsalt ja ohtult teha näiteks asetades elavhõbedaga kolvi alla magneti. Kui nüüd magnet ettevaatlikult eemaldada, siis kuulike … jääbki kolvi põhja! Ja seal ta tõesti istub – nagu alt vaadates (joon 5) ilusti näha on. Nii kuulikese kui katkenud elavhõbedasamba mõistatuse vastus on üks – pindpinevus. Elavhõbedal on see vee omast ligi 7 korda suurem. Me teame, et veest tihedamad väikesed esemed, mida vesi ei märga, võivad veepinnal ujuda – pindpinevusjõud suruvad neid veest välja (joon 6).

 

 

Rauda elavhõbe ei märga – seetõttu ujub kuulike pinnal elavhõbedasse pea vajumata. Ja vastupidi – kui kuulike on juba põhjas, siis suruvad pindpinevusjõud ta vastu põhja laskmata kerkida.

 

Pindpinevusjõududega seotud pinnaenergia on võrdeline pinna suurusega – seetõttu on ka elavhõbedasambal kraadiklaasi kapillaari kaelas “kasulik” katkeda – moodustub küll kaks uut pinda, kahaneb aga oluliselt elavhõbeda puutepind klaasiga.

 

Aga elavhõbe pole ohtlik mitte ainult inimesele vaid ka … alumiiniumile. Kuigi alumiinium on keemiliselt vägagi aktiivne element, kaitseb teda ulatuslikuma korrodeerumise eest metalli pinnale moodustunud tihe oksiidikiht (Al₂O₃). See piirab õhuhapniku juurdepääsu metallile. Kui seda kaitsekihti aga vigastada ja viia sellise vigastuse kohas alumiinium kontakti elavhõbedaga (piisab pea mikroskoopilisest tilgakesest), algab kohe intensiivne korrosioon.

 

 

Väliselt näeb see välja imeõrnade sulgjate oksiidikristallide moodustumisena (joon 7), mille vähemgi õhuliikumine võib purustada. Nende moodustumist aga ei pidurda miski niikaua, kui alumiinium on kontaktis elavhõbedaga.

 

Mis siis toimub?

 

Alumiinum, nagu paljud teisedki metallid (aga mitte raud – viitega meie joonistele 2 ja 4) lahutub hästi elavhõbedas, tulemusena moodustuvad nn amalgaamid. Elavhõbedatilga pinnale aga oksiidset kaitsekilet ei moodustu – alumiinumi aatomite kontaktist õhuhapnikugakasvavad seal haprad oksiidikristallid. Ja sedakaudu tilgast välja läinud alumiiniumi asemele lahustub järjest uut ja uut. Elavhõbedat ennast selles protsessis ei kulu, ta annab vaid sobiva keskkonna. Seega veel üks mõjuv põhjus (peale mürgisuse) mitte lubada lennukisse tuua elavhõbedat sisaldavaid riistu!

 

 

Leideni Ülikool Hollandis. Aasta 1911. Heike Kammerlingh-Onnes (joon 8) uurib metallide elektrijuhtivust madalatel temperatuuridel. Elavhõbeda mõõtmised annavad jahmatava tulemuse: elavhõbedasamba temperatuuri langemisel alla 4,2 K kaob samba elektritakistus hüppeliselt täielikult. Elavhõbe on inimkonnale kinkinud uue nähtuse – ülijuhtuvuse, selle avastajale aga kiiresti saadud (1913) Nobeli preemia. Tänapäeval on ülijuhtivus avastatud ka paljude teiste ainete korral ja ka märksa kõrgematel temperatuuridel. Sellest aga ehk kunagi juba eraldi teemas.

 

 

Elavhõbedat leidub looduses ka puhtal kujul, kuigi mitte sellises koguses, nagu vene ulmkirjaniku Ivan Jefremovi jutustuses “Mäevaimud järv” (kogumikus “Viis rumbi”), tegemist on pea mikroskoopiliste tilgakestega mõnedes elahõbedat sisaldavates kivimites. Elavhõbeda tööstuslikuks allikaks on tema sulfiid (HgS) – kinaver (joon 9). Elavhõbeda tootmine teeb maailmas aga vähikäiku nii nõudluse vähenemise kui ka varude ammendumise tõttu. Elavhõbeda(aurude) mürgisus on olnud põhjuseks, miks paljud elavhõbedal baseerunud riistad (termomeetrid, baromeetrid) on asendatud teistsuguste tehniliste lahendustega. Selle arusaama hinnaks on aga olnud paljud ja paljud mürgitusjuhtumid, mõned neist vägagi massilised. Teemaga seotud hea ülevaate (ja muudki huvitavat elavhõbeda kohta) leiab huviline lugeja Hergi Kariku suurepärases raamatust “Leiutised ja avastused keemias” Ometigi on üks rakendusvaldkond, kus elavõbedat sisaldav lahendus on välja tõrjumas “elavhõbedavabat”. Jutt on hõõglampe asendavatest luminofoorsetest säästulampidest (joon 10).

 

 

Tõsi, selline lamp sisaldab vaid imeväikese koguse (ca 5 mg) elavhõbedat ja energiaprobleemid kimbutavad inimkonda järjest tõsisemalt.

 

Ning lisainformatsiooni jällegi “Materjalimaailmast” – artiklist “Elavhõbe”.