Gull ← Kvikksølv → Tallium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Komplett tabell • Utvidet tabell | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Generell informasjon | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
navn , symbol , nummer | Merkur, Hg, 80 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kjemisk serie | overgangsmetaller | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gruppe , punktum , blokk | 12 , 6 , d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atommasse | $ 200,59 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfigurasjon | [ Xe ] 4 f 14 5 d 10 6 s 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mohs hardhet | 1.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
elektroner per nivå | 2, 8, 18, 32, 18, 2 ( bilde ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Utseende | Sølv Hvit | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomiske egenskaper | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
middels radius | 150 p.m. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
elektronegativitet | 2,00 ( Pauling-skala ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius (kalk) | 171 pm ( Bohr radius ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kovalent radius | 149 p.m. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
van der Waals radius | 155 p.m. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksidasjonstilstand(er) | 4, 2 , 1 (litt grunnleggende ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. ioniseringsenergi | 1007,1 kJ /mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. ioniseringsenergi | 1810 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. ioniseringsenergi | 3300kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spektrallinjer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
fysiske egenskaper | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
vanlig stat | Væske | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tetthet | 13534kg / m3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Smeltepunkt | 234,32 K (−39 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kokepunkt | 629,88K (357 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
fordampningsentalpi | 59,229 kJ /mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
fusjonsentalpi | 2295 kJ /mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Damptrykk | 0,0002 Pa ved 234K _ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Flere | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
krystallstruktur | romboedral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spesifikk varme | 140 J / ( K kg ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termisk ledningsevne | 8,34W /(Km) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lydens hastighet | 1407m /s ved 293,15K (20 ° C ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
mer stabile isotoper | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hovedartikkel: Isotoper av kvikksølv | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verdier i SI og normale forhold for trykk og temperatur , med mindre annet er angitt. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kvikksølv er et kjemisk grunnstoff med symbolet Hg og atomnummer 80 . I gammel litteratur ble det ofte betegnet som flytende sølv og også som kvikksølv eller hydrargyrium . [ 1 ] Element med sølv utseende, tungmetall som tilhører blokk D i det periodiske system , kvikksølv er det eneste flytende metalliske grunnstoffet under standard laboratorieforhold ; det eneste andre grunnstoffet som er flytende under disse forholdene er brom (et ikke-metall), selv om andre metaller som cesium , gallium og rubidium smelter ved litt høyere temperaturer.
Kvikksølv forekommer i forekomster over hele verden, først og fremst som cinnaber ( kvikksølvsulfid ). Det røde pigmentet kalt vermilion oppnås ved å male naturlig cinnober eller kvikksølvsulfid oppnådd ved syntese.
Kvikksølv brukes i termometre , barometre , manometre , blodtrykksmålere , noen typer ventiler som vakuumpumper , kvikksølvbrytere , lysrør og andre enheter, selv om bekymring for elementets toksisitet har ført til at kvikksølvtermometre og blodtrykksmålere i stor grad er faset ut kliniske innstillinger til fordel for andre alternativer, for eksempel glasstermometre som bruker alkohol eller galinstan , termistorer eller elektroniske instrumenter basert på måling av infrarød stråling . Tilsvarende har mekaniske trykkmålere og elektroniske strain gauge sensorer erstattet kvikksølv sfygmomanometre. Kvikksølv er fortsatt i bruk i vitenskapelige forskningsapplikasjoner og i tannamalgamer , fortsatt brukt i noen land. Det brukes også i fluorescerende lys, der elektrisitet som passerer gjennom en lampe som inneholder lavtrykkskvikksølvdamp produserer kortbølget ultrafiolett stråling , som igjen får fosforet som belegger røret til å fluorescere , og produsere synlig lys.
Kvikksølvforgiftning kan skyldes eksponering for vannløselige former for kvikksølv (som kvikksølvklorid eller metylkvikksølv ) , innånding av kvikksølvdamp eller inntak av noen av dets former.
Kvikksølv er et sølvfarget tungmetall som er en luktfri væske ved romtemperatur . Det er ikke en god varmeleder sammenlignet med andre metaller , selv om det er en god leder av elektrisitet . Det er lett legert med mange andre metaller som gull eller sølv som produserer amalgamer , men ikke med jern . Det er uløselig i vann og løselig i salpetersyre . Når temperaturen stiger -over 40 °C-, produserer den giftige og etsende damper , tyngre enn luft , og det er grunnen til at den fordamper og skaper tusenvis av partikler i dampen som, når den avkjøles, legger seg igjen. Det er skadelig ved innånding , svelging og kontakt: det er et svært irriterende produkt for hud , øyne og luftveier . Det er uforenlig med konsentrert salpetersyre , acetylen , ammoniakk , klor og metaller .
Kvikksølv er et unormalt grunnstoff i flere av sine egenskaper. Det er et edelmetall, siden dets redokspotensial Hg 2+ /Hg er positivt (+0,85 V), sammenlignet med det negative til kadmium Cd (-0,40 V), dets umiddelbare gruppenabo. Det er et unikt metall med noe likhet med kadmium , men mer beslektet med gull og tallium. Det er det eneste overgangsmetallet med en så høy tetthet, 13,53 g/cm³; en søyle på 76 cm definerer en atmosfære, mens med vann trengs en søyle på 10 m høyde. Dens flytende tilstand under standardforhold indikerer at dens metalliske binding er svak og er rettferdiggjort av den lave deltakelsen av elektronene på 6s² i elektronisk delokalisering i det metalliske systemet ( relativistiske effekter ).
Den har den høyeste første ioniseringsenergien av alle metaller (10,4375 eV ) [ 2 ] av samme grunn som ovenfor. I tillegg har Hg 2+ en svært lav hydreringsentalpi sammenlignet med sink Zn 2+ og kadmium Cd 2+ , med en preferanse for koordinasjon to i Hg(II)-komplekser, som isoelektronisk gull Au(I). Dette har den konsekvensen at redokspotensialene til disse er negative og at kvikksølv er edel (positiv).
Den lave reaktiviteten til kvikksølv i oksidative prosesser er rettferdiggjort av de relativistiske effektene på de sterkt sammentrukne elektronene på 6s² mot kjernen og av styrken til dens edle elektroniske pseudogasstruktur.
Det er også det eneste elementet i gruppen som presenterer +1-tilstanden, i form av den dinukleære arten Hg 2 2+ , selv om den generelle tendensen til å stabilisere de lave oksidasjonstilstandene er motsatt i overgangsgruppene: dannelse av Hg-forbindelser (I) med klynger av Hg-Hg-par. Denne rike kovalensen kan også sees i Hg(II)-forbindelser, hvor mange av disse Hg(II)-forbindelsene sees å være flyktige som HgCl 2 , et molekylært fast stoff med Cl-Hg-Cl-enheter i fast stoff, damp og til og med i vandig løsning. Resistensen til kvikksølvamider, imider og metallorganiske forbindelser mot hydrolyse og oksygen i omgivelsene er også bemerkelsesverdig, noe som indikerer den store styrken til bindingen med karbon Hg-C. Også svovel S og fosfor P er egnede donoratomer: effektive myke ligander for myke syrer som Hg i oksidasjonstilstander null, I og II.
Den høyeste oksidasjonstilstanden til kvikksølv er II på grunn av dens eksterne elektroniske konfigurasjon d 10 s² , siden summen av de tre første ioniseringsenergiene er for høy til at oksidasjonstilstander III eller høyere kan genereres under standardforhold. I 2007 ble det imidlertid oppdaget at ved svært lave temperaturer, i størrelsesorden -260 °C (det vil si gjennomsnittstemperaturen i rommet), eksisterer den i oksidasjonstilstand IV, og kan assosieres med fire fluoratomer og dermed oppnå den grad av ytterligere oksidasjon. Denne formen kalles kvikksølvtetrafluorid (HgF 4 ); [ 3 ] strukturen er plan-firkantet, den mest stabile for en d8 - art fra et '' 5d'' metall . Denne oppførselen er forventet, gitt at kvikksølv har en større relativistisk utvidelse av sine 5d-orbitaler i forhold til sine gruppe 12-homologer, slik at fluor, det mest oksiderende elementet i det periodiske systemet, kan generere kovalente bindinger under ekstreme forhold. Muligheten for å syntetisere dette kvikksølvfluoridet, HgF 4 , ble teoretisk forutsagt i 1994 i henhold til modellene angitt ovenfor. Av samme grunn kan muligheten for oksidasjonstilstand III for dette metallet vurderes, og en kompleks art er effektivt blitt isolert, i et spesielt medium og ved elektrokjemisk oksidasjon, hvor det komplekse kationet [Hg cyclam] 3+ opptrer ; cyclam er en chelatligand som stabiliserer kvikksølv i denne sjeldne oksidasjonstilstanden (1,4,8,11-Tetraazacyclotetradecane= cyclam). Med alt dette må det konkluderes med at kvikksølv må vurderes på nytt for å inngå som et overgangsmetall, siden det genererer arter med indre d -orbitaler som er tomme, så det er en gunstig stabiliseringsenergi for ligandfeltet. (EECL). [ 4 ]
Kvikksølv er et tungt, sølvhvitt metall. Sammenlignet med andre metaller er det en dårlig leder av varme, men en god leder av elektrisitet. [ 5 ] Den har et størkningspunkt på -38,83 °C og et kokepunkt på 356,73 °C, [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] som begge er eksepsjonelt lave for et metall. Dessuten er kvikksølvs kokepunkt på 629,88 Kelvin (356,7 °C) det laveste av noe metall. [ 9 ] En fullstendig forklaring av dette faktum går dypt inn i kvantefysikkens rike , men kan oppsummeres som følger: Merkur har en unik elektronkonfigurasjon , der elektroner dekker alle tilgjengelige 1s-nivåer, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d , 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d og 6s. Fordi denne konfigurasjonen i stor grad motstår frigjøring av et elektron, oppfører kvikksølv seg på samme måte som edelgassene , som danner svake bindinger og dermed smelter ved lave temperaturer. Ved frysing synker kvikksølvvolumet med 3,59 % og dets tetthet endres fra 13,69 g/cm³ i flytende tilstand til 14,184 g/cm³ når det størkner. Den volumetriske ekspansjonskoeffisienten er 181,59x10 -6 ved 0 °C, 181,71x10 -6 ved 20 °C og 182,50x10 -6 ved 100 °C (per °C).
Stabiliteten til 6s-orbitalen skyldes tilstedeværelsen av det fylte 4f-nivået. F-skallet skjermer svakt den effektive kjerneladningen , og øker tiltrekningen på grunn av Coulomb-kraften mellom 6s-nivået og kjernen (se lantanidsammentrekning ). Fraværet av et overfylt indre f -nivå er årsaken til den noe høyere smeltetemperaturen til kadmium og sink , selv om disse to metallene også smelter lett og dessuten har uvanlig lave kokepunkter.
På den annen side har gull , som opptar en plass til venstre for kvikksølv i det periodiske systemet, atomer med ett elektron færre i 6s-skallet enn kvikksølv. Disse elektronene frigjøres lettere og deles mellom gullatomene, som danner en relativt sterk metallisk binding . [ 6 ] [ 7 ]
Kvikksølv reagerer ikke med de fleste syrer, som fortynnet svovelsyre , selv om oksiderende syrer som konsentrert svovelsyre og salpetersyre eller aqua regia løser det opp for å gi sulfat , nitrat og klorid . Som sølv reagerer kvikksølv med atmosfærisk hydrogensulfid . Det reagerer også med faste svovelflak, som brukes i utstyr for å absorbere kvikksølv ved søl ( aktivert kull og pulverisert sink brukes også til samme formål). [ 10 ]
AmalgamerKvikksølv løser opp mange andre metaller som gull og sølv for å danne amalgamer . Jern er et unntak, så jernkar har tradisjonelt blitt brukt til kvikksølvhandelen. Flere andre grunnstoffer i den første raden av overgangsmetallene (med unntak av mangan , kobber og sink ) er motvillige til å danne amalgamer. Andre elementer som ikke lett danner amalgamer med kvikksølv inkluderer platina . [ 11 ] [ 12 ] Natriumamalgam er et vanlig reduksjonsmiddel i organisk syntese , og brukes også i lamper til høytrykksnatriumdamplamper .
Kvikksølv kombineres lett med aluminium for å danne et aluminiumamalgam når de to rene metallene kommer i kontakt. Dette amalgamet ødelegger laget av aluminiumoksid som beskytter metallisk aluminium fra å oksidere i dybden (som skjer med jern i vann). Selv små mengder kvikksølv kan alvorlig korrodere aluminium. Av denne grunn er kvikksølv under de fleste omstendigheter ikke tillatt om bord på et fly, på grunn av faren for sammenslåing med utsatte aluminiumsdeler av flyet. [ 13 ]
Kvikksølvangrep på aluminium er en av de vanligste typene for sprøhet av flytende metall .
Det er syv stabile isotoper av kvikksølv, med202
Hg er den mest tallrike (29,86%). De lengstlevende radioisotopene er194
Hg med en halveringstid på 444 år, og203
Hg med en halveringstid på 46 612 dager. De fleste av de gjenværende radioisotopene har halveringstid som er mindre enn en dag.199
Hg og201
Hg er de aktive kjernene som oftest studeres ved bruk av kjernemagnetisk resonans , med spinn på henholdsvis 1 ⁄ 2 og 3 ⁄ 2 . [ 5 ]
Hg er det moderne kjemiske symbolet for stenografi for kvikksølv. Det kommer fra hydrargyrum , en latinisert form av det greske uttrykket ὑδράργυρος ( hydrargyros ), som er et sammensatt ord som betyr "vann-sølv" (fra ὑδρ- hydr- , roten til ὕδωρ, "vann" argyρρρογ, " vann " ), siden det er flytende som vann og skinnende som sølv. Han deler navnet med den romerske guden Merkur , kjent for sin hurtighet og bevegelighet. Av samme grunn er den også assosiert med planeten Merkur . Det astrologiske symbolet for planeten er også det alkymistiske symbolet for metall; sanskritordet for alkymi er Rasavātam , som bokstavelig talt betyr "kvikksølvs vei". [ 14 ] Merkur er det eneste metallet som dets alkymiske planetnavn ble det vanlige navnet på. [ 15 ]
Merkur finnes i gamle egyptiske graver som dateres tilbake til 1500 f.Kr. c. [ 16 ]
I Kina og Tibet ble bruk av kvikksølv anbefalt for å forlenge livet, helbrede brudd og opprettholde generell god helse, selv om eksponering for kvikksølvdamp nå er kjent for å føre til alvorlige uheldige helseeffekter. [ 17 ] Kinas første keiser, Qin Shi Huang (som angivelig ble gravlagt i det såkalte " Qin Shi Huang-mausoleet ", som inneholdt rennende elver av kvikksølv som gjenskapte en modell av den herskede jorden som skildrer elvene i Kina) døde av å ha drukket en blanding av kvikksølv og pulverisert jade foreskrevet av Qin-dynastiets alkymister (som forårsaker leversvikt , kvikksølvforgiftning og hjernedød ) som var ment å gi ham evig liv. [ 18 ] [ 19 ] Khumarawayh ibn Ahmad ibn Tulun , den andre Tulunid - herskeren av Egypt (r. 884-896), kjent for sin ekstravaganse og ekstravaganse ifølge datidens krøniker, bygde en beholder fylt med kvikksølv, i den som lå på toppen av luftfylte puter og vugget i søvn. [ 20 ]
I november 2014 ble "store mengder" kvikksølv oppdaget i et 60 fots kammer under et 1800 år gammelt tempel kjent som " Pyramid of the Feathered Serpent ", "den tredje største pyramiden i Teotihuacán ", Mexico, sammen med "jade-statuer, vaktsomme jaguarer, en boks full av utskårne skjell og gummikuler." [ 21 ]
I antikkens Hellas ble kvikksølv brukt i salver; Egyptiske og romerske kvinner brukte det i kosmetikk . I Lamanai (i dagens Belize), en storby i Maya-sivilisasjonen , ble det funnet et kvikksølvpøl under en markør på en ballbane. [ 22 ] [ 23 ] Ved rundt 500 ble kvikksølv brukt til å lage amalgam (fra middelalderens latinske amalgam , "legering av kvikksølv") med andre metaller. [ 24 ]
Alkymister tenkte på kvikksølv som råmaterialet , hvorfra alle metaller ble dannet. De mente at forskjellige metaller kunne produseres ved å variere kvaliteten og kvantiteten av svovel inneholdt i kvikksølv. Den reneste av disse var gull, og kvikksølv ble brukt i forsøk på å forvandle uedle (eller urene) metaller til gull, som var målet for mange alkymister. [ 15 ]
Gruvene Almadén (Spania), Monte Amiata (Italia) og Idrija (nå Slovenia ) dominerte kvikksølvproduksjonen fra åpningen av Almadén-gruven for 2500 år siden, til nye forekomster dukket opp på slutten av 1800-tallet. [ 25 ]
Kvikksølv er et ekstremt sjeldent grunnstoff i jordskorpen , med en vektgjennomsnittlig overflod på så lite som 0,08 deler per million. [ 26 ] Fordi det ikke blandes geokjemisk med de grunnstoffene som utgjør størstedelen av jordskorpen, er kvikksølvmalm ekstraordinært konsentrert med tanke på grunnstoffets overflod i vanlig bergart. De rikeste kvikksølvmalmene inneholder opptil 2,5 vekt% kvikksølv, og selv de fattigste konsentrerte forekomstene inneholder minst 0,1% kvikksølv (12 000 ganger gjennomsnittlig overflod i jordskorpen). Det finnes enten som det (sjeldne) innfødte metallet eller i form av cinnaber , corduroite , livingstonite og andre mineraler , med cinnabar (HgS) som den mest tallrike malmen. [ 27 ] Kvikksølvforekomster finnes generelt i områder med nyere orogenese , hvor bergarter med høy tetthet presses ut av jordskorpen, drevet av varme kilder eller av aktiviteten til visse vulkanske områder . [ 28 ]
Fra og med 1558, med oppfinnelsen av terrasseprosessen for å utvinne sølv fra malmen ved hjelp av kvikksølv, ble dette metallet en viktig ressurs i økonomien til Spania og dets amerikanske kolonier. Kvikksølv ble brukt til å utvinne sølv i de lukrative gruvene i New Spain og Peru . Opprinnelig forsynte gruvene til den spanske kronen i Almadén (som ligger sør i det sentrale Spania) alt kvikksølvet som trengs i koloniene, [ 29 ] inntil nye forekomster ble oppdaget i den nye verden, og mer enn 100 000 tonn kvikksølv ble utvunnet. fra Huancavelica -regionen, Peru (spesielt fra Santa Bárbara -gruven ), i løpet av de tre århundrene etter oppdagelsen av deres forekomster i 1563. Terrasseprosessen først og deretter pan-sammenslåingsprosessen skapte en stor etterspørsel etter kvikksølv etter behandling av sølvmalm frem til slutten av 1800 -tallet . [ 30 ]
Gamle gruver i Italia, USA og Mexico, som en gang produserte en stor del av verdens forsyning, har vært fullstendig oppbrukt eller, i tilfellet Slovenia ( Idrija ) og Spania ( Almadén ), måtte stenge på grunn av fallende priser. kvikksølv pris. McDermitt -gruven i delstaten Nevada , den siste kvikksølvoperasjonen i USA, stengte i 1992. Prisen på kvikksølv har vært svært ustabil de siste årene og i 2006 var den $650 per 76-pund pott (34,46 kg). [ 31 ]
Kvikksølv utvinnes ved å varme kanel i en luftstrøm og kondensere dampen. Ligningen for denne ekstraksjonen er:
HgS + O2 → Hg + SO2I 2005 var Kina den ledende produsenten av kvikksølv med nesten to tredjedeler av verdensandelen, etterfulgt av Kirgisistan . [ 32 ] Andre land antas å opprettholde uregistrert kvikksølvproduksjon fra kobberelektrodeavsetningsprosesser og gjenvinning av avløp.
På grunn av den høye toksisiteten til kvikksølv, er både kanelgruvedrift og kvikksølvraffinering farlige og historiske årsaker til forgiftning. [ 33 ] I Kina ble fengselsarbeid brukt av et privat gruveselskap, så sent som på 1950-tallet, for å utvikle nye sinobergruver. Tusenvis av fanger ble brukt av gruveselskapet Luo Xi til å grave ut nye gallerier. [ 34 ] Helsen til gruvearbeidere i utnyttede gruver er utsatt for høy risiko.
EU-direktivet som påbyr obligatorisk bruk av kompaktlysrør fra 2012 har oppfordret Kina til å gjenåpne sine kanelgruver for å få tak i kvikksølvet som trengs for å produsere denne typen lyspærer. Miljøfarer har vært en bekymring, spesielt i de sørlige byene Foshan og Guangzhou , og i Guizhou - provinsen , som ligger i landets sørvest. [ 34 ]
Prosessanlegg ved forlatte kvikksølvgruver inneholder ofte svært farlig avfallsansamlinger av kalsinert kanel. Avrenningsvann på disse stedene er en anerkjent kilde til økologisk skade. Gamle kvikksølvgruver kan være egnet for konstruktiv gjenbruk. For eksempel kjøpte County of Santa Clara, California i 1976 den historiske Almaden Quicksilver -gruven og opprettet en County Park etter å ha utført en omfattende sikkerhetsstudie og miljøanalyse av eiendommen. [ 35 ]
Nei. | Land | Produksjon | (tm) |
---|---|---|---|
1 | Kina | 1600 | |
to | Kirgisistan | 100 | |
3 | Chili | femti | |
4 | Russland | femti | |
5 | Peru | Fire fem | |
6 | Tadsjikistan | Fire fem | |
7 | Marokko | 32 | |
(Årgang 2013. Kilde: IndexMundi ) |
Historisk sett opplevde verdensproduksjonen av kvikksølv en kontinuerlig vekst (først hovedsakelig knyttet til gull- og sølvgruvedrift i den nye verden , og fra begynnelsen av 1900 -tallet også knyttet til industriell produksjon av klor ), med en progressiv nedgang til fra kl. 1980-tallet, da miljørisikoen ved den tilfeldige bruken begynte å bli tydelig. For eksempel, på 1970-tallet ble det anslått at Almadén-gruvene hadde produsert rundt 200 000 tonn kvikksølv gjennom hele levetiden, og at de fortsatt huset ytterligere 200 000 tonn inne. Fra slutten av andre verdenskrig til 1970-tallet steg den årlige verdensproduksjonen fra 3200 tonn i 1948 til 8650 tonn i 1965, og stabiliserte seg i et tiår på 9000-10000 tonn per år. [ 36 ]
Fra 1990-tallet, både av økonomiske årsaker (fallet i metallprisen tvang til nedleggelse av mange av hovedgruvene i vestlige land, som ikke lenger var lønnsomme), og miljømessige årsaker (produksjonen var konsentrert i land med mindre lovlige restriksjoner i forhold til miljøet), har Kina tatt et hjørne på verdensmarkedet, med mer enn 80 % av den totale produksjonen i de første årene av det 21. århundre .
Verdensproduksjonen i 2013 [ 37 ] var i størrelsesorden 1900 tonn (praktisk talt en femtedel av dets historiske maksimum, registrert som allerede påpekt på 1970-tallet), med Kina på en fremtredende førsteplass (se figur 1). tabell), med Kirgisistan og Chile andre og tredje produsent, med mye lavere prosentandeler.
1. | Kina | 3600 |
to. | Tadsjikistan | 100 |
3. | Mexico | 63 |
Fire. | Argentina | femti |
5. | Peru | 40 |
6. | Norge | tjue |
7. | Kirgisistan | femten |
Kilde: USGS . MERK: Upubliserte amerikanske data.
Kvikksølv finnes i to hovedoksidasjonstilstander, I og II. Høyere oksidasjonstilstander er sjeldne (for eksempel kvikksølv(IV) fluorid , HgF
4), og har bare blitt oppdaget under ekstraordinære forhold. [ 38 ]
I motsetning til sine lettere naboer kadmium og sink, har kvikksølv en tendens til å danne stabile forbindelser med enkle metall-til-metall-bindinger. De fleste kvikksølv(I)-forbindelser er diamagnetiske og inneholder det dimere kationet, Hg2+
2. Stabile derivater inkluderer klorid og nitrat. Behandling av komplekse Hg(I)-forbindelser med sterke ligander som sulfid eller cyanid induserer en disproporsjonering til Hg2+
og dannelsen av elementært kvikksølv. [ 39 ] Kvikksølv(I)klorid , et fargeløst faststoff også kjent som kalomel , er faktisk forbindelsen med formelen Hg 2 Cl 2 , med strukturen Cl-Hg-Hg-Cl, en standard innen elektrokjemi som reagerer med klor for å gi kvikksølvklorid HgCl 2 , som motsetter seg ytterligere oksidasjon. Kvikksølv(I)hydrid , en fargeløs gass, har formelen HgH, som ikke inneholder noen Hg-Hg-bindinger.
Et tegn på deres tendens til å holde seg til seg selv er polykationformene av kvikksølv , som består av lineære kjeder med kvikksølvsentre, toppet med en positiv ladning. Et eksempel er Hg2+
3(AsF−
6)
to. [ 40 ]
Kvikksølv (II) er den vanligste oksidasjonstilstanden og derfor den hyppigste i naturen. Alle de fire halogenidene av kvikksølv, som danner tetraedriske komplekser med andre ligander, er kjent, men halogenidene bruker lineær koordinasjonsgeometri, noe som Ag + . Den mest kjente er kvikksølv(II)klorid , et hvitt, lett sublimerbart fast stoff . HgCl 2 danner komplekser som typisk er tetraedriske, for eksempel HgCl2-4
_.
Kvikksølv(II) oksid , det viktigste oksidet av kvikksølv, dannes når metallet utsettes for luft i lange perioder ved høye temperaturer. Grunnstoffene skilles igjen hvis oksidet varmes opp til omtrent 400°C, som Joseph Priestley viste i en av de første syntesene av rent oksygen . [ 10 ] Kvikksølvhydroksider er dårlig karakterisert, det samme er deres naboelementer gull og sølv.
Som et mykt metall for pH-formål, danner kvikksølvderivater svært stabile kombinasjoner med de tyngre kalkogenene. Den mest tallrike formen er kvikksølv(II)sulfid , HgS, som forekommer i naturen som mineralet kanel, brukt som et knallrødt pigment under navnet vermilion . Som ZnS krystalliserer HgS i to former , den rødlige kubiske formen og den svarte formen med en blandingslignende konfigurasjon . [ 5 ] Kvikksølv (II) selenid ( HgSe ) og kvikksølv (II) tellurid (HgTe) er også kjent, i tillegg til forskjellige derivater, som kvikksølvkadmiumtellurid og kvikksølvsinktellurid. , som er halvledere som er nyttige som infrarøde sensormaterialer . [ 41 ]
Kvikksølv(II)-salter danner en rekke forbindelser avledet fra ammoniakk . Disse inkluderer Millons base (Hg 2 N + ), en endimensjonal polymer (salter av ( HgNH)+
2)
n), og et "smeltbart hvitt bunnfall" ([Hg(NH3 ) 2 ] Cl2 ) . Kjent som Nesslers reagens, kaliumtetrajodomerkurat (II) ( HgI2-4
_) brukes fortsatt noen ganger for testen for ammoniakk, på grunn av dens tendens til å danne det intenst fargede
Millons basejodidsalt .
Kvikksølv (II) fulminat er en mye brukt detonator i eksplosiver . [ 5 ]
Oksidasjonstilstander større enn 2 i en uladet art er ekstremt sjeldne, selv om et syklisk kvikksølv (IV) kation, med tre substituenter, kan være et mellomprodukt i oksymerkureringsreaksjoner. [ 42 ] [ 43 ] I 2007 ble det publisert en rapport som rapporterte syntesen av en kvikksølv(IV)forbindelse, kvikksølv(IV) fluorid . [ 44 ] På 1970-tallet var det en påstand om syntesen av en kvikksølv(III)forbindelse, men dette antas nå å være falsk. [ 45 ]
Organiske kvikksølvforbindelser er historisk viktige i utviklingen av kjemi, men i den vestlige verden har de liten industriell verdi. Kvikksølv(II)-salter er et sjeldent eksempel på enkle metallkomplekser som reagerer direkte med aromatiske ringer. Organokviksølvforbindelser er alltid toverdige og generelt todimensjonale og lineære i geometri. I motsetning til organokadmiumforbindelser og organosinkforbindelser , reagerer ikke organokviksølvforbindelser med vann. De har generelt formelen HgR2 , som ofte er flyktige, eller HgRX, som ofte er faste, hvor R er aryl eller alkyl og X vanligvis er halogenid eller acetat. Metylkvikksølv , en fellesbetegnelse for forbindelser med formelen CH 3 HgX , danner en familie av farlige forbindelser som ofte finnes i forurenset vann . [ 46 ] De oppstår ved en prosess kjent som biometylering.
Kvikksølv(II) danner komplekser med nitrogen-, fosfor- og svoveldonorligander, men motstår kompleksdannelse med oksygengivere; det genererer også svært stabile komplekser med brom, jod og klor som det sømmer seg for en myk kation. Stabiliteten til kvikksølv (II)-komplekser er større enn for de to andre elementene i gruppen sink og kadmium, fordi i tillegg til σ -bindinger med passende hybridiseringer av metallet, vil π -bindinger gripe inn på grunn av den større utvidelsen av 5d av kvikksølv ( relativistiske effekter ), som injiserer ladning inn i de tomme d-orbitalene til liganden: et resonantsystem vil bli skapt som er kompatibelt med kvanteassosiasjonen til det fylte 5d 10 -subnivået , samtidig som det forsterker ML-bindingene ved tilbakedonasjon. Dette er uvanlig, siden de minste ionene normalt danner de beste kompleksene. Komplekser med π -ligander , slik som CO, NO eller alkener, er ikke kjent. Sinkkomplekser er fargeløse, men kvikksølvkomplekser, og i mindre grad kadmiumkomplekser, farges på grunn av ladningsoverføring fra metall til ligand ( ladningsoverføringsabsorpsjoner ), og fra ligand til metall som er mer tydelig i kvikksølvet som angitt ovenfor ( ekspansjon ). 5d>4d ).
De fleste Hg(II)-komplekser er forvrengte oktaedriske, med to korte bindinger og fire lange bindinger. Det ekstreme tilfellet av denne forvrengningen er dannelsen av bare 2 bindinger, et eksempel på dette er forbindelsene Hg(CN) 2 og Hg(SCN) 2 , og komplekset [Hg(NH 3 ) 2 ]Cl 2 ; sistnevnte inneholder det lineære ion [H 3 N-Hg-NH 3 ] 2+ . Kvikksølv (II) danner også tetraedriske komplekser som [Hg(SCN) 4 ] 2- og K 2 [HgI 4 ]. Sistnevnte er det såkalte Nessler-reagenset for bestemmelse av ammoniakk i løsning; konsentrasjoner så lave som 1 ppm påvises og et gult eller brunt bunnfall dannes, [Hg 2 NI.H 2 O] ({Hg 2 N} + enheter som gir tetraedrisk miljø av Hg for N og lineært for Hg (II), en polymer kation med en 3D -kupritt- lignende struktur , Cu 2 O eller anti-β-cristobalite.
Andre eksempler på kvikksølv (II) komplekser hvor forskjellige koordinasjonsmiljøer kan sees er:
Kvikksølv brukes først og fremst til å lage industrielle kjemikalier eller til elektriske applikasjoner og brukes i enkelte termometre, spesielt de som brukes til å måle forhøyede temperaturer. En økende mengde brukes som gassformig kvikksølv i lysrør , mens de fleste andre applikasjoner sakte fases ut på grunn av helse- og sikkerhetsforskrifter, og erstattes i noen applikasjoner med mindre giftige, men betydelig dyrere, materialer, som Galinstan- legeringen . [ 47 ]
Kvikksølv og dets forbindelser har blitt brukt i medisin , selv om de er mye mindre vanlige i dag enn de en gang var, fordi de giftige effektene av kvikksølv og dets forbindelser er bedre forstått. Den første utgaven av Merck Manual , i 1899, inkluderte mange av følgende kvikksølvforbindelser som medikamenter: [ 48 ]
Kvikksølv er en ingrediens i dental amalgam . Thiomersal ( kalt thiomersal , i USA) er en organisk forbindelse som brukes som konserveringsmiddel i vaksiner , selv om denne bruken er i tilbakegang. [ 49 ] Tiomersal metaboliseres til etylkvikksølv . Selv om sikkerheten til tiomersal har blitt mye diskutert ( se: Tiomersal -kontrovers ) og det antydes at dette kvikksølvbaserte konserveringsmidlet kan forårsake eller utløse autisme hos barn, har vitenskapelige studier ikke vist noen bevis som støtter disse påstandene. [ 50 ] Imidlertid har tiomersal blitt trukket tilbake eller redusert til små mengder i alle vaksiner anbefalt for barn i USA opp til 6 år, med unntak av inaktivert influensavaksine . [ 51 ]
En annen kvikksølvforbindelse, merbromin ( mercurochrome ), er et aktuelt antiseptisk middel som brukes for mindre kutt og skraper som fortsatt er i bruk i enkelte land. [ referanse nødvendig ]
Kvikksølv i form av et av dets vanligste mineraler, cinnaber , brukes i ulike eldgamle og tradisjonelle medisiner, spesielt tradisjonell kinesisk medisin (se også Tommaso Campailla [ 52 ] ). Vurderinger av sikkerheten har funnet ut at kanel kan føre til betydelig kvikksølvforgiftning når den varmes opp, overdoseres eller tas på lang sikt, og kan ha negative effekter ved terapeutiske doser, selv om effekter ved terapeutiske doser er vanligvis reversible. Selv om denne formen for kvikksølv ser ut til å være mindre giftig enn andre former, er bruken i tradisjonell kinesisk medisin ennå ikke rettferdiggjort, og det terapeutiske grunnlaget for bruken er uklart. [ 53 ]
I dag er bruken av kvikksølv i medisin sterkt redusert i alle henseender, spesielt i utviklede land. Kvikksølvholdige termometre og sfygmomanometre ble oppfunnet på henholdsvis tidlig 1700- og slutten av 1800-tallet. På begynnelsen av det 21. århundre er bruken avtagende og har blitt forbudt i enkelte land av statene selv og deres medisinske institusjoner. I 2002 vedtok det amerikanske senatet lovgivning for å fase ut salget av kvikksølvtermometre. I 2003 ble delstatene Washington og Maine de første til å forby blodtrykksapparater som bruker kvikksølv. [ 54 ] Kvikksølvforbindelser kan fortsatt finnes i enkelte reseptfrie medisiner , inkludert aktuelle antiseptika , avføringsmidler , bleieutslettsalver , øyedråper og i nesespray . Food and Drug Administration (FDA) uttaler at "dataene deres er utilstrekkelige til å etablere generell anerkjennelse av sikkerheten og effekten" til kvikksølvingrediensene i disse produktene. [ 55 ] Kvikksølv brukes fortsatt i enkelte diuretika, selv om det allerede finnes erstatninger for de fleste terapeutiske bruksområder.
Klor produseres fra natriumklorid ( vanlig salt, NaCl) ved hjelp av elektrolyse for å skille metallisk natrium fra klorgass. Salt løses vanligvis i vann for å produsere en saltlake. Biproduktene av denne klor-alkali-prosessen er hydrogen (H 2 ) og natriumhydroksid (NaOH), som vanligvis er kjent som kaustisk soda . Den desidert største bruken av kvikksølv [ 56 ] [ 57 ] på slutten av 1900- tallet var i kvikksølvcelleprosessen (også kalt Castner-Kellner-prosessen ), der metallisk natrium dannes som et amalgam i en katode laget av kvikksølv. Dette natriumet omsettes med vann for å produsere natriumhydroksid. [ 58 ] Mye av de industrielle kvikksølvutslippene på 1900 -tallet kom fra denne prosessen, selv om moderne planter hevdet å være trygge i denne henseende. [ 57 ] Etter ca. 1985 brukte alle nye klor-alkali-produksjonsanlegg som ble bygget i USA osmoseteknologier for å produsere klor.
Noen termometre, spesielt de med høy temperatur, inneholder kvikksølv; selv om de gradvis forsvinner. I USA har kvikksølvtermometre vært forbudt å selge uten resept siden 2003. [ 59 ]
Kvikksølv brukes også i flytende speilteleskoper .
Noen transitteleskoper bruker en beholder med kvikksølv for å danne et helt horisontalt, flatt speil, nyttig for å bestemme en absolutt vertikal eller vinkelrett referanse. Konkave horisontale parabolske speil kan dannes ved å rotere flytende kvikksølv i en sylindrisk beholder: væsken antar dermed en parabolsk form, slik at innfallende lys kan reflekteres og fokuseres. Disse teleskopene er billigere enn store konvensjonelle speilteleskoper med opptil en faktor 100, men det flytende kvikksølvspeilet kan ikke vippes og må alltid peke rett frem. [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]
Flytende kvikksølv er en del av den populære sekundære referanseelektroden (kalt en calomel-elektrode ) i elektrokjemi , som et alternativ til standard hydrogenelektrode . Calomel-elektroden brukes til å beregne elektrodepotensialet til halvcellene . [ 63 ] Sist, men ikke minst, er trippelpunktet for kvikksølv, -38,8344 °C, et fast punkt som brukes som temperaturstandard for International Temperature Scale ( ITS-90 ). [ 5 ]
Elektrodene som brukes i polarografi [ 64 ] [ 65 ] bruker elementært kvikksølv. Denne bruken gjør at en ny, uforurenset elektrode er tilgjengelig for hver måling eller for hvert nytt eksperiment.
Gassformig kvikksølv brukes i kvikksølvdamplamper og lysrør og i noen reklamepåstander av typen " neonskilt " . Disse lavtrykkslampene sender ut lys med spektralt svært smale linjer, som tradisjonelt brukes i spektroskopi for kalibrering av spektrale posisjoner. Kommersielle kalibreringslamper selges til dette formålet; Å analysere lys fra et taklysrør i et spektrometer er en vanlig kalibreringspraksis. [ 66 ] Gassformig kvikksølv finnes også i enkelte elektroniske rør , inkludert ignitroner , tyratroner og kvikksølvbuelikerettere . [ 67 ] Den brukes også i spesialiserte helselamper for soling og desinfeksjon av huden. [ 68 ] Gassformig kvikksølv tilsettes kaldekatodelamper som inneholder argon for å øke ionisering og elektrisk ledningsevne . En kvikksølvfri argonfylt lampe vil ha matte flekker og vil ikke lenger lyse ordentlig. Belysningssystemer som inneholder kvikksølv kan varmebehandles kun én gang. Når kvikksølvdamp tilsettes neonfylte rør , vil lyset som produseres vise inkonsekvente røde/blå flekker inntil den første termiske prosessen er fullført; til slutt vil en enkelt farge lyse opp, [ 69 ] som til slutt viser en sammenhengende matt blå farge.
Den dype fiolette gløden fra en kvikksølvdamputladning i en bakteriedrepende lampe , hvis spektrum er rikt på usynlig ultrafiolett stråling.
Hudbruningsenhet som inneholder en lavtrykks kvikksølvdamplampe og to infrarøde lamper, som fungerer som både en lyskilde og en elektrisk ballast .
Varierte typer lysrør.
Kvikksølv, i form av tiomersal , er mye brukt til fremstilling av mascara . I 2008 ble Minnesota den første staten i USA som forbød bevisst tilsatt kvikksølv i kosmetikk, som er en tøffere regel enn den føderale regjeringen. [ 70 ]
En geometrisk gjennomsnittlig undersøkelse av kvikksølvkonsentrasjon i urin identifiserte en tidligere ukjent kilde til uorganisk kvikksølveksponering blant innbyggere i New York : hudpleieprodukter. Populasjonsbaserte bioovervåkingsstudier viste også at kvikksølvkonsentrasjonen er høyere blant forbrukere av fisk og skalldyr. [ 71 ]
En kvikksølvforbindelse kalt " kvikksølvfulminat " ble først og fremst brukt i slaghetter som detonator for pulverladningen i patroner som tjener som ammunisjon til skytevåpen.
Mange historiske anvendelser benytter seg av de særegne fysiske egenskapene til kvikksølv, spesielt som en tett væske og som et flytende metall:
Andre bruksområder gjør bruk av kvikksølvs kjemiske egenskaper:
Kvikksølv(I)klorid (også kjent som kalomel eller kvikksølvklorid) har blitt brukt i tradisjonell medisin som et vanndrivende middel , lokalt desinfeksjonsmiddel og avføringsmiddel . Kvikksølv (II) klorid (også kjent som kvikksølvklorid eller etsende sublimat) ble en gang brukt til å behandle syfilis (sammen med andre kvikksølvforbindelser), selv om det er så giftig at symptomene på toksisiteten noen ganger forveksles med de på syfilis som man trodde. å behandle. [ 93 ] Det brukes også som et desinfeksjonsmiddel. " Blå masse" , en pille eller sirup der kvikksølv er hovedingrediensen, ble foreskrevet gjennom hele 1800 -tallet for en rekke plager, inkludert forstoppelse, depresjon, infertilitet og hodepine. [ 94 ] På begynnelsen av 1900- tallet ble kvikksølv gitt til små barn som et avføringsmiddel og vermifuge , og ble brukt i tannpulver til spedbarn. Merbromin , et kvikksølvholdig organohalogenid (noen ganger solgt som mercurochrome), er fortsatt mye brukt, men har blitt forbudt i noen land som USA. [ 95 ]
Kvikksølv og de fleste av dets forbindelser er ekstremt giftige og må håndteres med forsiktighet; i tilfeller av søl relatert til kvikksølv (for eksempel i tilfelle av ødelagte termometre eller lysstoffrør som inneholder metallet eller dets damper), er det spesifikke oppryddingsprosedyrer for å unngå eksponering og forhindre spredning av det. [ 96 ] Protokoller for fysisk å samle de minste dråpene som er avsatt på harde overflater, slik at de kan samles opp med en øyedråper, eller for å skyve sølet forsiktig inn i en engangsbeholder. Støvsugere og koster forårsaker ytterligere spredning av kvikksølv og bør ikke brukes. Deretter drysses flak av svovel , sink eller annet pulverisert materiale som lett danner en amalgam (legering) med kvikksølv ved vanlige temperaturer over området som er berørt av utslippet , før de samles opp og deponeres på riktig måte. Rengjøring av porøse overflater og klær er ikke effektivt for å fjerne alle spor av kvikksølv, og derfor anbefales det å kaste slike gjenstander når de har vært utsatt for kvikksølvsøl.
Kvikksølv kan absorberes gjennom hud og slimhinner, og kvikksølvdamp kan inhaleres ved et uhell, så kvikksølvbeholdere må være godt forseglet for å forhindre søl eller fordampning. Oppvarming av kvikksølv eller dets forbindelser, som kan frigjøre det ved oppvarming, bør gjøres med tilstrekkelig ventilasjon for å minimere eksponering for kvikksølvdamp. De giftigste formene for kvikksølv er dets organiske forbindelser , som dimetylkvikksølv og metylkvikksølv . Kvikksølv kan forårsake både kronisk og akutt forgiftning, inkludert kvikksølvforgiftning .
Kronisk eksponering påvirker hovedsakelig sentralnervesystemet og nyrene. Nefrotoksisitet skyldes den høye affiniteten mellom kvikksølvioner og reduserte sulfhydryl (-SH) grupper, kvikksølvkonjugater med albumin, L-cystein, homocystein og glutation er de biologisk viktige formene for Hg 2+ i sirkulasjon. [ 97 ]
Både de organiske og uorganiske formene for kvikksølv fanges opp og akkumuleres i nyrebarken, utenfor den ytre medulla, hovedsakelig langs de tre segmentene av den proksimale tubuli, og uttrykker dermed toksisiteten på nyrenivå. Uorganiske arter er de med størst nefrotoksisk relevans, tvert imot, når det gjelder organiske arter, er det nødvendig med høye doser og flere eksponeringer for å produsere nyresvikt.
Den mest følsomme delen av nefronet for de toksiske effektene forårsaket av disse forbindelsene er den proksimale tubuli, spesielt S3-segmentet.
Nefrotoksisiteten forårsaket av dette metallet avhenger av eksponeringstiden, hvis eksponeringen er kort, oppstår akutt tubulær nekrose, men hvis eksponeringen er langvarig, oppstår glomerulonefritt. [ 98 ]
Pre-industriell avsetning av kvikksølv fra atmosfæren kan være omtrent 4 ng/(1 l isavsetning). Selv om det kan betraktes som et naturlig eksponeringsnivå, har regionale eller globale kilder betydelige effekter. Vulkanutbrudd kan øke det atmosfæriske nivået mellom 4 og 6 ganger. [ 99 ]
Naturlige kilder, som vulkaner , er ansvarlige for omtrent halvparten av kvikksølvutslippene til atmosfæren. Forurensning forårsaket av menneskelig aktivitet kan deles inn i følgende estimerte prosenter: [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ]
De ovennevnte prosentene er estimater av globale menneskeskapte kvikksølvutslipp i 2000, unntatt forbrenning av biomasse, en betydelig kilde i enkelte regioner. [ 100 ]
Nylig atmosfærisk forurensning av kvikksølv i utendørs urbane miljøer ble målt med verdier mellom 0,01-0,02 mg/m³. I 2001 ble kvikksølvnivåene målt og studert ved 12 innendørs boligsteder valgt for å representere et tverrsnitt av konstruksjonsklasser, beliggenhet og bygningsalder i New York-området. Denne studien fant forhøyede kvikksølvkonsentrasjoner inne i boliger betydelig høyere enn de som er registrert utendørs, fra 0,0065 til 0,523 mg/m³. Gjennomsnittet var 0,069 g/m³. [ 104 ]
Kvikksølv kommer også inn i miljøet gjennom feil deponering (for eksempel på søppelfyllinger og forbrenningsanlegg) av visse kvikksølvholdige produkter, som: bildeler, batterier og celler, lysrør, medisinske produkter, termometre og termostater. [ 105 ] På grunn av helsemessige bekymringer (se nedenfor), blir kvikksølv i disse produktene faset ut eller utfaset. For eksempel falt mengden kvikksølv i termostater solgt i USA fra 14,5 tonn i 2004 til 3,9 tonn i 2007. [ 106 ]
De fleste termometre bruker nå farget alkohol i stedet for kvikksølv, og galinstan- legeringstermometre er også et tilgjengelig alternativ. Kvikksølvtermometre brukes fortsatt av og til i det medisinske feltet da de er mer nøyaktige enn alkoholtermometre, selv om begge ofte blir erstattet av elektroniske termometre og sjeldnere av de nevnte galinstan-termometre. . Kvikksølvtermometre er fortsatt mye brukt til visse vitenskapelige bruksområder på grunn av deres større nøyaktighet og arbeidsområde.
Historisk sett skjedde en av de største utgivelsene ved Colex Industrial Plant, et litiumisotopseparasjonsanlegg som ligger i Oak Ridge, Tennessee . Anlegget opererte på 1950- og 1960-tallet. Registreringene er ufullstendige og uklare, men regjeringskommisjoner har anslått at det er ukjent hvor rundt 900 tonn kvikksølv befinner seg. [ 107 ]
En alvorlig industriell katastrofe var utslipp av kvikksølvforbindelser i Minamata Bay i Japan. Det er anslått at mer enn 3000 mennesker led av forskjellige alvorlige deformiteter, symptomer på kvikksølvforgiftning eller død, i det som er kjent som Minamata-sykdommen på grunn av kvikksølvforgiftning . [ 108 ] [ 109 ]
Mer nylig, i flere samfunn i delstaten Querétaro , Mexico , har tilstedeværelsen av kvikksølv blitt oppdaget i matvarer av animalsk og vegetabilsk opprinnelse og i vann, og nivåene av forurensning av dette elementet "overstiger opptil tusen prosent av det maksimalt tillatte , som innebærer alvorlige helserisikoer». [ 110 ]
global forurensningKvikksølvutslipp til atmosfæren er distribuert globalt og forurenser alle økosystemer. [ 112 ] Som allerede nevnt kommer kvikksølv fra menneskelige aktiviteter (forbrenning av kull, direkte utvinning av kvikksølv, sølv og gull) og naturlige aktiviteter (vulkanisme, for eksempel). Utslippene produserer hovedsakelig Hg 0 , med mindre mengder Hg 2+ . Avsatt kvikksølv kan sendes ut på nytt til atmosfæren gjennom utveksling mellom havet og luft eller biomasseforbrenning. [ 113 ] [ 114 ]
Kvikksølvet som er lagret i isen på Mount Logan (5 340 meter over havet; Yukon, Canada) fra år 1400 til 1998 er nøyaktig målt. [ 111 ] Mesteparten av den 600-årige menneskeskapte akkumuleringen av kvikksølv skjedde ved Mount Logan i løpet av det 20. århundre og spesielt mellom 1940 og 1975. Økningen mellom 1993 og 1998 (slutten av prøvetakingen) kan reflektere økningen i luftutslipp fra kullforbrenning i Asia og småskala gruvedrift i utviklingsland, som har blitt anslått å fortsette til i dag. [ 115 ] [ 116 ] Innsamling og studie av nye isprøver haster på grunn av den akselererte forsvinningen av isbreer. [ 117 ]
På grunn av helseeffektene av kvikksølveksponering, er dets industrielle og kommersielle bruk regulert i mange land. Verdens helseorganisasjon , OSHA og NIOSH behandler kvikksølv som en yrkesmessig fare, og spesifikke yrkeseksponeringsgrenser er etablert. Utslipp og avhending av miljømessig kvikksølv er regulert i USA primært av Environmental Protection Agency .
Epidemiologiske studier har funnet en rekke skadelige effekter av kvikksølv, som skjelvinger, svekkede kognitive evner og søvnforstyrrelser hos arbeidere med kronisk eksponering for kvikksølvdamp, selv ved lave konsentrasjoner (i området 0,7 til 42 mg/m³. [ 118 ]) [ 119 ] En studie har vist at punktlig eksponering (4-8 timer) for beregnede nivåer av elementært kvikksølv mellom 1,1 og 44 mg / m³ resulterte i brystsmerter, dyspné , hoste, hemoptyse , nedsatt lungefunksjon og tegn på pneumonitt . 120 ] Akutt interstitiell eksponering for kvikksølvdamp har vist seg å gi dype effekter på sentralnervesystemet, inkludert psykotiske reaksjoner preget av delirium, hallusinasjoner og suicidalitet Yrkeseksponering har resultert i et bredt spekter av funksjonelle forstyrrelser, inkludert eretisme , irritabilitet, nervøsitet, overdreven sjenanse og søvnløshet Med fortsatt eksponering, utvikler en lett skjelving, som kan bli til voldsomme muskelspasmer. Skjelvingen involverer først hendene, og sprer seg deretter til øyelokkene, leppene og tungen. På lang sikt har eksponering på lavt nivå blitt assosiert med mer subtile symptomer på eretisme, inkludert tretthet, irritabilitet, hukommelsestap, livlige drømmer og depresjon. [ 121 ] [ 122 ]
Skadelige effekter av kvikksølv kan overføres fra mor til foster, og inkluderer hjerneskade, mental retardasjon, koordinasjonssvikt, blindhet, anfall og manglende evne til å snakke. Barn med kvikksølvforgiftning kan utvikle problemer med nerve- og fordøyelsessystemet og nyreskader. [ 123 ]
Forskning på behandling av kvikksølvforgiftning og forgiftning er begrenset. For tiden tilgjengelige medisiner for å behandle akutt kvikksølvforgiftning inkluderer N-acetyl-D chelatorer, L- penicillamin (PAN), Dimercaprol , 2,3-dimerkapto-1-propansulfonsyre (DMPS) og dimerkaptosuccinsyre (DMSA). I en liten studie inkludert 11 bygningsarbeidere utsatt for elementært kvikksølv, ble pasienter behandlet med DMSA og NAP. [ 124 ] Keleringsterapi med begge legemidlene resulterte i mobilisering av en liten brøkdel av det estimerte totale kvikksølv i kroppen. DMSA var i stand til å øke kvikksølvutskillelsen i større grad enn NAP. [ 125 ]
Fisk og skalldyr har en naturlig tendens til å konsentrere kvikksølv i kroppen, ofte i form av metylkvikksølv , en svært giftig organisk forbindelse. Fiskearter som er en del av de høyere nivåene i næringskjeden , som haier , sverdfisk , makrell , tunfisk eller albacore inneholder høyere konsentrasjoner av kvikksølv enn andre. Fordi kvikksølv og metylkvikksølv er fettløselige, akkumuleres de først og fremst i innvollene , selv om de også avsettes i muskelvevet. [ 126 ] Når en fisk blir konsumert av et rovdyr, bygges kvikksølvnivået opp. Siden fisk er ineffektive til å fjerne opphopning av metylkvikksølv, øker konsentrasjonene i vevet deres over tid. Derfor akkumulerer arter høyere opp i næringskjeden en kroppsbelastning av kvikksølv som kan være ti ganger høyere enn arten de spiser. Denne prosessen kalles biomagnifisering . Denne typen kvikksølvforgiftning skjedde på denne måten i Minamata , Japan , og ga opphav til den såkalte Minamata-sykdommen .
Det transporteres i flytende tilstand , i samsvar med den europeiske koden for ADR-avtalen : [2809-80-8-8,Â66° c)]. [ 127 ] Beholdere må være hermetisk forseglet. Beholdere laget av stål , rustfritt stål , jern , plast , glass eller porselen kan brukes . Beholdere laget av bly , aluminium , kobber , tinn og sink bør unngås . [ 128 ]
Oppbevares på kjølige, tørre, godt ventilerte områder, vekk fra solstråling og varme- og/eller antennelseskilder, siden det ved temperaturer over 40 °C produserer damp. Det bør være unna konsentrert salpetersyre , acetylen og klor . Den må lagres i uknuselige beholdere laget av kompatible og korrosjonsbestandige materialer.
Kvikksølv kan ved et uhell blande seg med edle metaller som gull, og produsere flekker på overflaten. Gitt at kvikksølv fordamper ved ca. 360 °C (faktisk må det oppbevares ved en temperatur som ikke overstiger 40 °C for å unngå utslipp av damper), er det mulig å fjerne en flekk (for eksempel fra noen smykker) ved å plassere den i flammen til en lighter og deretter polering. Hvis flekken er veldig stor, kan juvelen legges i konsentrert salpetersyre eller konsentrert svovelsyre (juvelen må være gull eller platina, ellers går den i oppløsning). Syrer reagerer med kvikksølv, så det bør bemerkes at disse reaksjonene er eksoterme og frigjør giftige damper. [ 129 ]
I henhold til EU-lovgivningen må R-setningene være inkludert på etiketten : R 23 ("Giftig ved innånding") og R 33 ("Fare for kumulative effekter"). S-setningene må også inkluderes : S 1/2 ("Oppbevares innelåst og oppbevares utilgjengelig for barn"), S 7 ("Hold beholderen tett lukket") og S 45 ("Ved ulykke eller hvis du føl deg uvel, kontakt lege (vis etiketten hvis mulig)").
Totalt 140 land ble enige om i Minamata-konvensjonen om kvikksølv FNs miljøprogram (UNEP) for å unngå farlige utslipp. [ 130 ] Avtalen ble signert 10. oktober 2013. [ 131 ]
I EU forbyr direktivet om begrensning av bruken av visse farlige stoffer i elektrisk og elektronisk utstyr (se RoHS ) kvikksølv fra visse elektriske og elektroniske produkter, og begrenser mengden kvikksølv i andre produkter til mindre enn 1000 ppm . [ 132 ] Det er også lagt restriksjoner på konsentrasjonen av kvikksølv i emballasje (grensen er 100 ppm for summen av kvikksølv, bly , seksverdig krom og kadmium ) og i batterier (grensen er 5 ppm). [ 133 ] I juli 2007 forbød EU også kvikksølv i ikke-elektriske måleenheter, som termometre og barometre. Forbudet gjelder kun for nye apparater, og inneholder unntak for helsesektoren og to års utsettelsesperiode for barometerprodusenter. [ 134 ]
Norge vedtok et totalforbud mot bruk av kvikksølv i produksjon og import/eksport av kvikksølvprodukter 1. januar 2008. [ 135 ] I 2002 ble flere innsjøer i Norge funnet å være i dårlig forfatning på grunn av forurensning av kvikksølv, med et overskudd på 1 µg/g kvikksølv i sedimentene. [ 136 ] I 2008 uttalte den norske utviklingsministeren Erik Solheim at: "Kviksølv er en av de farligste miljøgiftene. Det finnes allerede tilfredsstillende alternativer til kvikksølv i produkter, så det er hensiktsmessig å innføre et forbud. " . [ 137 ]
Kvikksølvholdige produkter ble forbudt i Sverige i 2009. [ 138 ] [ 139 ]
I 2008 forbød Danmark også dentalt kvikksølvamalgam, bortsett fra å fylle tyggeoverflaten på permanente tenner, for eksempel voksne molarer. [ 137 ]
I USA har Environmental Protection Agency (EPA) ansvaret for å regulere og håndtere kvikksølvforurensning. Ulike lover gir EPA denne myndigheten. I tillegg avvikler regelverket i "Lov om kvikksølvholdig og oppladbart batterihåndtering" , godkjent i 1996, bruken av kvikksølv i batterier, og sørger for effektiv og lønnsom avhending av de mange typene brukte batterier. [ 140 ] Nordamerikanske land bidro med omtrent 11 % av de totale globale menneskeskapte utslippene av kvikksølv i 1995. [ 141 ]
" Clean Air Act" (1990), vedtatt i 1990, satte kvikksølv på en liste over giftige forurensninger som må kontrolleres i størst mulig grad. Derfor har industrier som frigjør høye konsentrasjoner av kvikksølv i miljøet blitt enige om å installere maksimal oppnåelige kontrollteknologier (MACT). I mars 2005 vedtok EPA en forskrift [ 142 ] som la kraftverk til listen over kilder som må kontrolleres og innførte et nasjonalt kvotehandelssystem . Det ble gitt en frist på november 2006 for å innføre strengere kontroller, men etter juridiske utfordringer fra flere stater ble regelverket slått ned av en føderal appelldomstol 8. februar 2008. Regelen anses ikke som tilstrekkelig til å beskytte helsen til mennesker som bor i nærheten av kull -brennende kraftverk, gitt de negative effektene dokumentert i EPA-studierapporten til kongressen fra 1998. [ 143 ] Nye data publisert i 2015 viste imidlertid at etter innføringen av strengere kontroller av kvikksølv ble kvikksølv dramatisk redusert, noe som indikerer at ren luft Act hadde ønsket effekt. [ 144 ]
EPA kunngjorde nye regler for kullkraftverk 22. desember 2011. [ 145 ] Sementovner som brenner farlig avfall holdes på et mindre strengt kontrollnivå enn standard forbrenningsanlegg for farlig avfall , så de er en uforholdsmessig kilde til kvikksølvforurensning. . [ 146 ]