Postup, který jste popsal, by bylo vhodnější nazvat „redukce rtuti(II) na elementární rtuť“.Bohužel trik s železem pravděpodobně nebude fungovat (něco inertnějšího, jako je měď, by však bylo lepší volbou).
Oxid rtuťnatý(II) je slabě zásaditý, takže soli rtuti obecně by ve vodném roztoku snadno podléhaly hydrolýze a vytvářely zásadité oxosalty, pokud by nebyly okyseleny.Dusičnan rtuťnatý(II) po zředění nebo přidání zásady rychle hydrolyzuje na špatně rozpustný žlutý oxid rtuťnatý(II):
$$\ce{Hg(NO3)2(s) + H2O(l) -> HgO(s) + 2 HNO3(aq)}\značka{rxn:R1}\tag{R1}$$
který může být převeden zpět na dusičnan přidáním nadměrného množství kyseliny dusičné, což zase nedá šanci železu, aby nebylo oxidováno, takže nakonec máte v roztoku oba kovy.
Nechtěl jsem se nořit hluboko do diskuse o tom, jak hydrolyzují soli rtuti(II), a nechat to jednoduché, ale poté, co jsem obdržel kritiku od Maurice, který tvrdí, že $\ce{Hg(OH)NO3}$ je „skutečný“ produkt, myslím, že si dovolím přidat jeden nebo dva odstavce.Studie Ramanovy spektroskopie a rozptylu rentgenového záření koncem roku 1960 ukázaly, že hydrolýzou solí rtuti(II) vzniká řada vícejaderných oxomřížkových forem typu $\ce{Hg2OH(H2O)2^3+},$\ce{Hg3O(H2O)3^4+}$ nebo $\ce{Hg4O(OH)(H2O)3^5+}$ .Tvorba dusičnanu hydroxidu rtuťnatého(II) $\ce{Hg(OH)NO3}$ jako produktu hydrolýzy se vyučovala v letech 1940-1950 a uvízla v několika později vydaných učebnicích pravděpodobně proto, že je uvedena ve všech vydáních Paulingovy Obecné chemie až do roku 1988, ale nejenže je příliš zjednodušená (uznávám, že reakce \eqref{rxn:R1} je také příliš zjednodušená v tom smyslu, že jde o mezní případ), ale je to i nesprávný pojem.
Nejnovější shrnutí toho, co se skutečně děje, když se $\ce{Hg(NO3)2}$ rozpouští ve vodě, najdete v Příručce o rtuti :
$\ce{Hg(NO3)2}$ roztoky jsou stabilní pouze v přítomnosti určitého množství kyseliny dusičné, která zabraňuje hydrolýze. $\ce{Hg(NO3)2}$ v přebytku vody rychle hydrolyzuje a vytváří sraženinu $\ce{Hg3O2(NO3)2 – H2O}$ nebo při varu ve zředěných roztocích tvoří oxid rtuťnatý(II) $(\ce{HgO}).$
Co se týče redukce rtuti(II), existují dvě cesty: $\ce{Hg^0}$ lze získat z dusičnanu rtuťnatého(II) suchou nebo mokrou metodou.
Mluvíme-li o suché metodě, nejjednodušší způsob získání kovové rtuti z dusičnanu je zahřátí $\ce{Hg(NO3)}$ v destilačním přístroji (b.p. rtuti je 357 °C).Při teplotě nad $\pu{400 °C}$ se snadno rozkládá:
$$\ce{Hg(NO3)2(l) -> Hg(g) + 2 NO2(g) + O2(g)}\značka{rxn:R2}\tag{R2}$
\eqref{rxn:R2} je brutto-reakce; dusičnan se při nižších teplotách nejprve rozkládá na červený oxid rtuťnatý(II) (který se zase rozkládá na prvky):
$$\ce{2 Hg(NO3)2(l) -> 2 HgO(s) + 4 NO2(g) + O2(g)}\tag{R3}$$
Mokrá metoda naznačuje mírné podmínky a reakci v roztoku.Například kyselina mravenčí (používaná také při rafinaci stříbra), která je silným redukčním činidlem, by z amoniakálního roztoku dusičnanu rtuťnatého(II) způsobila sraženinu.
Protože oxid dusičitý, výpary rtuti i soli a oxidy rtuti jsou vysoce toxické, musí se reakce provádět v digestoři, což ji činí nevhodnou pro talentovou soutěž.Vzhledem k možným rizikům a vaší úrovni či připravenosti (bez urážky) bych důrazně doporučoval dbát zvýšené opatrnosti při provádění chemie se rtutí a vyhnout se veřejným demonstracím, dokud nebudete zkušenější.
Poznámka: chemické reakce jsou převzaty z
- Cooney, R.; Hall, J. Raman Spectra of Mercury(II) Nitrate in Aqueous Solution and as the Crystalline Hydrate. Aust. J. Chem. 1969, 22 (2), 337. https://doi.org/10/b6t3h2.
- Johansson, G.; Haugsten, K.; Rasmussen, S. E.; Svensson, S.; Koskikallio, J.; Kachi, S. An X-Ray Investigation of the Hydrolysis Products of Mercury(II) in Solution. Acta Chem. Scand. 1971, 25, 2787-2798. https://doi.org/10/bn5j2g. (PDF)
- Kozin, L. F.; Hansen, S.; Kit, M. Mercury Handbook: Chemistry, Applications and Environmental Impact; RSC Publ: Cambridge, 2013. ISBN 978-1-84973-409-7.
- R. A. Lidin, V. A. Molochko, and L. L. Andreeva, Reactivity of Inorganic Substances, 3rd ed.; Khimia: Moskva, 2000. (rusky)