Kuvaamaasi prosessia kutsuttaisiin osuvammin nimellä ”elohopea(II)n pelkistäminen alkuainelohopeaksi”.Valitettavasti temppu raudan kanssa ei todennäköisesti toimi (jokin inertimpi kuten kupari olisi kuitenkin parempi valinta).
Hopea(II)-oksidi on heikosti emäksistä, joten elohopeasuolat yleensä hydrolysoituisivat helposti ja muodostaisivat emäksisiä oksasuoloja vesiliuoksessa, ellei niitä hapoteta.Elohopea(II)nitraatti hydrolysoituu nopeasti heikosti liukenevaksi keltaiseksi elohopea(II)oksidiksi laimennettaessa tai alkalia lisättäessä:
$$$\ce{Hg(NO3)2(s) + H2O(l) -> HgO(s) + 2 HNO3(aq)}\label{rxn:R1}\tag{R1}$$
joka voidaan muuttaa takaisin nitraatiksi lisäämällä liiallinen määrä typpihappoa, joka puolestaan ei jätä raudalle mitään mahdollisuutta olla hapettumatta, joten lopputuloksena on molemmat metallit liuoksessa.
En halunnut sukeltaa syvälle keskusteluun siitä, miten elohopea(II)suolat hydrolysoituvat ja jättää sen yksinkertaiseksi, mutta saatuani kritiikkiä Mauricelta, joka väittää $\ce{Hg(OH)NO3}$:n olevan ”oikea” tuote, taidan sallia itselleni lisätä kappaleen tai kaksi.Raman-spektroskopia- ja röntgensirontatutkimukset osoittivat vuoden 1960 lopulla, että elohopea(II)suolojen hydrolyysi tuottaa sarjan moniytimisiä okso-hidastettuja lajeja, jotka ovat tyypiltään $\ce{Hg2OH(H2O)2^3+},$ $\ce{Hg3O(H2O)3^4+}$ tai $\ce{Hg4O(OH)(H2O)3^5+}$ .Elohopea(II)-hydroksidinitraatin $\ce{Hg(OH)NO3}$ muodostumista hydrolyysituotteena opetettiin 1940-1950-luvuilla, ja se jäi useisiin myöhemmin julkaistuihin oppikirjoihin, luultavasti siksi, että se on lueteltu kaikissa Paulingin Yleisen kemian painoksissa vuoteen 1988 asti.Se ei kuitenkaan ole vain liian yksinkertaistettu (myönnettäköön, että reaktio \eqref{rxn:R1} on myös liiallinen yksinkertaistaminen siinä mielessä, että kyse on rajatapauksesta), vaan se on myös väärä käsite.
Aikein yhteenveto siitä, mitä todella tapahtuu, kun $\ce{Hg(NO3)2}$ liuotetaan veteen, löytyy Mercuryn käsikirjasta :
$\ce{Hg(NO3)2}$-liuokset ovat stabiileja vain, jos läsnä on tietty määrä typpihappoa, joka estää hydrolyysin. $\ce{Hg(NO3)2}$ hydrolysoituu nopeasti ylimääräisessä vedessä ja tuottaa saostuman $\ce{Hg3O2(NO3)2 – H2O}$ tai laimeissa liuoksissa keitettynä muodostaa elohopea(II)oksidia $(\ce{HgO}).$
Elohopea(II):n pelkistyksessä on kaksi reittiä: $\ce{Hg^0}$ voidaan saada elohopea(II)nitraatista kuiva- tai märkämenetelmällä.
Kuivamenetelmästä puhuttaessa suoraviivaisin tapa saada metallista elohopeaa nitraatista on lämmittää $\ce{Hg(NO3)}$:a tislauslaitteessa (b.elohopean p. on 357 °C).Yli $\pu{400 °C}$ se hajoaa helposti:
$$$\ce{Hg(NO3)2(l) -> Hg(g) + 2 NO2(g) + O2(g)}\label{rxn:R2}\tag{R2}$$
\eqref{rxn:R2} on bruttoreaktio; nitraatti hajoaa ensin matalammissa lämpötiloissa punaiseksi elohopea(II)oksidiksi (joka puolestaan hajoaa alkuaineiksi):
$$$\ce{2 Hg(NO3)2(l) -> 2 HgO(s) + 4 NO2(g) + O2(g)}\tag{R3}$$$
Kostea metodi viittaa miedompiin olosuhteisiin ja reaktioon liuoksessa.Esimerkiksi muurahaishappo (jota käytetään myös hopeanjalostuksessa), joka on voimakas pelkistävä aine, aiheuttaisi saostuksen ammoniakkisesta elohopea(II)nitraattiliuoksesta.
Koska typpidioksidi, elohopeahöyryt sekä elohopean suolat ja oksidit ovat erittäin myrkyllisiä, reaktiot on suoritettava huurresuojassa, mikä tekee siitä huonosti kyvykkyysnäytöksessä käytettävän.Ottaen huomioon mahdolliset riskit ja tasosi tai valmistautumisesi (ei millään pahalla), kehottaisin noudattamaan äärimmäistä varovaisuutta elohopeakemian tekemisessä ja välttämään julkisia demonstraatioita, kunnes olet kokeneempi.
Huomautus: kemialliset reaktiot on omaksuttu lähteestä
- 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 ja L. L. Andreeva, Reactivity of Inorganic Substances, 3rd ed.; Khimia: Moskova, 2000. (venäjänkielinen)