Prix, occurrence, extraction et utilisations du mercure

Le mercure (du grec ancien Hydrargyros, argent liquide ', dérivé du latin hydrargyrum (Hg), ainsi nommé par Dioscurides ; latin argentum vivum et mercurius ; anglais mercure et vif-argent) est un élément chimique portant le symbole Hg et le numéro atomique 80. Bien qu'il ait une coquille d fermée, il est souvent compté parmi les métaux de transition. Dans le tableau périodique, il appartient au 2e sous-groupe ou au 12e groupe IUPAC, également appelé groupe du zinc. C'est le seul métal et, outre le brome, le seul élément liquide dans les conditions normales. En raison de sa tension superficielle élevée, le mercure ne mouille pas sa base inerte, mais forme plutôt des gouttes lenticulaires en raison de sa forte cohésion. Comme tout autre métal, il est électriquement conducteur.

étymologie

Mercure signifie à l'origine "argent guilleret", c'est-à-dire rapide - voir anglais quick - ou argent mobile ou vivant (de ahd. Quëcsilabar, quëchsilper, mhd. Quëcsilber, këcsilber au germanique kwikw, [quick] vif') comme traduction du synonyme latin argentum vivum, « l'argent vivant », par exemple B. Pline

Les alcools de soufre sont connus sous le nom de mercaptans ("capteurs de mercure") car ils peuvent réagir avec le mercure pour former des sulfures de mercure.

Histoire

Mercure est connu au moins depuis l'Antiquité. Il est déjà mentionné dans les ouvrages d'Aristote, de Théophraste d'Eresus, de Pline l'Ancien et d'autres écrivains de l'Antiquité. De l'Antiquité au XXe siècle, il était utilisé comme médicament (en raison de sa toxicité, qui a été signalée pour la première fois par le médecin et empiriste Herakleides de Tarente, mais avec les conséquences négatives correspondantes).

Dans l'Antiquité, le mercure était obtenu en frottant du cinabre avec du vinaigre ou en chauffant du cinabre par sublimation. Vitruve connaissait déjà l'alliage du mercure avec l'or. Cela a été utilisé pour les objets de dorure au feu, où le mercure s'est évaporé. Au 5ème siècle après JC, le sublimé (chlorure de mercure (II)) était connu comme un composé du mercure. Paracelse fut le premier médecin à fabriquer des précipités et des sels basiques de mercure et à les utiliser comme remèdes. À partir du XVIe siècle, le mercure est devenu économiquement important car il était nécessaire pour extraire l'argent des minerais d'argent par la formation d'amalgames.

À la fin du XIXe siècle, le mercure était considéré comme un médicament approprié pour les problèmes gynécologiques, c'est pourquoi il était parfois administré en quantités toxiques.

De la fin du XVe au début du XXe siècle, des préparations à base de mercure telles que la pommade au mercure gris ou l'asurol ont été largement utilisées pour traiter la syphilis (plus récemment également en combinaison avec des composés d'arsenic tels que l'arsphénamine ; voir aussi chimie biométallique organique). Pour une cure au mercure, le mercure était généralement appliqué sur la peau, injecté ou parfois même inhalé, ce qui, dans de nombreux cas, entraînait des symptômes d'empoisonnement. La syphilis était considérée comme une maladie populaire et des allusions aux symptômes de la syphilis et à l'empoisonnement au mercure associé peuvent être trouvées dans de nombreuses œuvres littéraires de l'époque.

Au cours de la même période, le mercure métallique a été utilisé pour traiter les obstructions dans l'intestin. Le patient a ingéré plusieurs kilogrammes de mercure métallique par voie orale afin de surmonter l'obstacle dans l'intestin. S'il survivait au traitement, le métal quitterait naturellement son corps sans autre symptôme d'intoxication.

Dans le passé, le chlorure de mercure (I) était utilisé en externe, par exemple contre les taches cornéennes ou les verrues génitales, et souvent en interne et jusqu'aux années 1990 comme spermicide sous forme de suppositoires vaginaux pour la contraception. Dans le passé, presque toutes les préparations Merfen, y compris les pastilles, contenaient comme ingrédient actif le composé organique du mercure, le phénylmercure borate, dont l'efficacité a été découverte vers 1951, alors qu'aujourd'hui, elles sont toutes sans mercure. Merbromin a également eu un effet antiseptique dans Mercurochrome, qui n'a été approuvé que jusqu'en 2003.

Le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes a découvert le phénomène de la supraconductivité dans le mercure pour la première fois en 1911. La résistance électrique disparaît complètement en dessous de 4,183 Kelvin (−268,967°C). La proximité du point d'ébullition de l'hélium a contribué à la découverte, mais c'est une pure coïncidence.

Dans la Grèce antique, le mercure symbolisait à la fois le dieu Hermès et la planète qui lui appartenait. Cela a ensuite été adopté par les Romains et les alchimistes pour le dieu assimilé Mercurius. Par conséquent, en latin mercurius et en anglais mercure, à la fois le nom de mercure et celui de la planète et du dieu. En anglais, cependant, le vif-argent est également utilisé comme terme alternatif pour le métal.

Le mercure était utilisé en alchimie pour affiner les métaux. Par exemple, l'ajout de mercure devrait transformer le cuivre en argent. Le but était aussi de solidifier le mercure, la fixatio mercurii par exemple (décrite au XVe siècle par Hans Kluge) par traitement physico-chimique d'un mélange de mercure avec du vitriol auquel d'autres additifs comme le tartre, le salpêtre et la poudre de verre étaient ajoutée.

Occurrence

Le mercure se présente naturellement sous sa forme pure et est la seule substance liquide traditionnellement reconnue comme un minéral par l'IMA. Le mercure est également un minéral compagnon dans la houille.

Il existe des gisements de mercure en Serbie, en Italie, en Chine, en Algérie, en Russie et en Espagne, entre autres. On le trouve principalement sous forme de minéral sous forme de cinabre (HgS) dans les zones d'ancienne activité volcanique. Le mercure est également moins fréquent que la normale. Les plus grands gisements de cinabre sur terre sont situés près de la ville espagnole d'Almadén. La production a pris fin en 2003 et la mine d'Almadén a été convertie en mine à visiteurs. Les minéraux de mercure beaucoup plus rares sont la montroydite (HgO), la paraschachnérite, la schachnérite, l'eugénite, la luanheit et la moschellandsbergite (tous AgHg). Un autre minéral est Belendorffit (CuHg).

De grandes quantités de mercure sont également liées dans la biomasse gelée des sols de pergélisol de l'hémisphère nord. Environ deux fois plus de mercure y est stocké que dans tous les autres sols, l'atmosphère et les océans réunis. Si le pergélisol dégelait plus intensément, comme le laisse présager le réchauffement climatique d'origine humaine, des processus de dégradation biologique s'installeraient, par lesquels le mercure serait éventuellement libéré dans l'environnement, où il pourrait nuire aux écosystèmes arctiques, à la vie aquatique des océans et la santé humaine, entre autres.

Le mercure se négocie traditionnellement en barils métalliques (en anglais « flask ») de 76 livres (34,473 kg) et coté à la bourse des matières premières dans l'unité « FL » = flask.

En raison de la longue durée de vie atmosphérique du mercure élémentaire de plusieurs mois à un an, les émissions dans l'air conduisent à une concentration atmosphérique médiane de 1,2 à 1,8 ng/m3 dans l'hémisphère nord et autour de 1,0, ce qui est relativement constant sur l'ensemble de l'atmosphère terrestre. .3 ng/mXNUMX dans l'hémisphère sud.

Extraction et présentation

Le mercure pur est obtenu en laissant le minerai de mercure cinabre (HgS) réagir avec l'oxygène (procédé de torréfaction). Les produits de réaction sont du mercure élémentaire et du dioxyde de soufre :

Environ un million de tonnes de mercure métallique ont été extraites du cinabre et d'autres minerais dans le monde au cours des cinq derniers siècles. Environ la moitié de cela s'est produit avant 1925 (à partir de 2000).

Propriétés

Le mercure est un métal lourd liquide blanc argenté. Il est parfois encore compté parmi les métaux précieux, mais est beaucoup plus réactif que les métaux précieux classiques (par exemple le platine, l'or), qui sont de la même période. Il forme des alliages avec de nombreux métaux, appelés amalgames. Le mercure est un mauvais conducteur d'électricité par rapport aux autres métaux. En dehors des gaz rares, c'est le seul élément monoatomique en phase gazeuse à température ambiante.

Avec une densité de 13,5 g/cm3, le mercure est environ 13,5 fois plus dense que l'eau, de sorte que, selon le principe d'Archimède, sa capacité de charge est également 13,5 fois plus élevée ; ainsi un cube de fer (densité 7,9 g/cm3) flotte également dans le mercure. Des simulations de Monte Carlo récemment effectuées montrent que la densité du mercure est également sujette à des effets relativistes. Des calculs non relativistes suggéreraient une densité de 16,1 g/cm3.
conductivité

La liaison métallique dans le mercure est créée par des électrons délocalisés. Ces électrons occupent certains niveaux d'énergie discrets dans des bandes créées par l'élargissement des états atomiques par interaction. Il n'y a pas de structure périodique dans les métaux liquides comme le mercure. Par conséquent, la quasi-impulsion n'est pas un bon nombre quantique et la configuration de la bande électronique ne peut pas être représentée dans la zone de Brillouin, comme c'est habituel pour les métaux solides. En raison du principe de Pauli, les électrons remplissent progressivement les états énergétiques, seule la bande de conduction reste incomplètement occupée. Les électrons de cette bande sont délocalisés et forment le gaz d'électrons. La conductivité électrique s'explique aussi classiquement par ces électrons.

L'état physique

La réponse à la question de savoir pourquoi le mercure est liquide à température ambiante peut être trouvée dans l'examen de la liaison entre les atomes de mercure. Tout d'abord, le mercure a une configuration électronique très particulière. En tant qu'élément du 12e groupe du PSE, les atomes de mercure ont complètement rempli les orbitales des atomes s et d, ce qui signifie une constellation très stable et énergétiquement favorable. La bande de conduction est ainsi vide. Dans le cas des homologues plus légers zinc et cadmium, qui sont dans le même groupe de PSE que le mercure, mais sont solides à température ambiante, la différence énergétique entre la bande de valence et la bande de conduction est si faible que les électrons peuvent facilement sauter de la bande de valence à la bande de conduction, créant une liaison métallique se produit.

La particularité du mercure réside dans l'orbitale 14f qui est complètement remplie de 4 électrons. En raison de la contraction des lanthanides et de l'effet relativiste, il y a une augmentation de la masse et un blindage moins efficace de la charge nucléaire. Ce n'est que récemment qu'il a été possible de démontrer à l'aide d'une simulation de Monte Carlo que l'anomalie du point de fusion du mercure est en réalité due à des effets relativistes. Sans effets relativistes, on s'attendrait à un point de fusion supérieur de 105 K à celui observé expérimentalement.

Les orbitales occupées sont ainsi rapprochées du noyau, tout comme la bande de valence du mercure. Cependant, les orbitales inoccupées telles que la bande de conduction ne sont pas décalées vers le noyau, ce qui conduit à une différence d'énergie particulièrement importante entre la valence et la bande de conduction, qui est nettement plus faible pour le zinc et le cadmium. Pratiquement aucun électron ne peut quitter la bande de valence et atteindre la bande de conduction, ce qui rend la liaison métallique inhabituellement faible. Ceci explique aussi la volatilité et la mauvaise conductivité atypique du mercure pour les métaux.

isotope

Un total de 34 isotopes et 9 isomères nucléaires avec des nombres de masse de 175 à 208 sont connus du mercure. Sept de ces isotopes sont stables (avec des numéros de masse 196, 198, 199, 200, 201, 202 et 204). Parmi les isotopes radioactifs, seul 194Hg a une demi-vie relativement longue de 444 ans (520 ans selon les données les plus récentes). Les autres isotopes et isomères du noyau n'ont des demi-vies qu'entre 1,1 milliseconde et 46,612 jours.

Utiliser

Par rapport à d'autres liquides, la dilatation thermique du mercure est légèrement inférieure d'un ordre de grandeur, mais ne montre qu'environ 0 % d'erreurs de linéarité dans la plage comprise entre 180 ° C et 2 ° C :

De plus, le mercure ne mouille pas le verre et est facile à détecter visuellement. Il convient donc pour une utilisation dans les thermomètres à liquide et les thermomètres à contact. En tant que thermomètre d'extérieur dans les régions très froides, il ne peut cependant être utilisé que de manière limitée en raison de son point de fusion (−38,83°C).

En raison de sa toxicité élevée, son utilisation est aujourd'hui limitée au domaine scientifique ; Selon la plage de température, le mercure peut être partiellement remplacé par des garnitures colorées à base d'alcool, de pétrole, de carbonate de propylène, de pentane, de toluène, de créosote, de benzoate d'isosamyle, d'huile minérale hydrogénée ou de galinstan ainsi que des thermomètres électroniques.

Le premier thermomètre à mercure utilisable a été développé par Daniel Gabriel Fahrenheit vers 1720. Un thermomètre contient en moyenne 150 mg de mercure. Dans un thermomètre médical, la quantité peut aller jusqu'à 1 g. Cela correspond à peu près à un bourrelet d'un diamètre de 5,2 mm.

Depuis le 3 avril 2009, la mise sur le marché de nouveaux thermomètres, baromètres et tensiomètres médicaux contenant du mercure est interdite au sein de l'UE ; Ceci ne s'applique pas aux appareils de mesure à usage scientifique ou médical ainsi qu'aux appareils anciens et usagés.

Manomètre / baromètre

La conception classique d'un manomètre ("compteur de pression différentielle") est un tube en U dont les extrémités sont reliées aux deux atmosphères de pression par des conduites. À ce jour, le mercure est largement utilisé comme liquide de manomètre. Les avantages du mercure sont : une densité élevée, le non-mouillage du verre et la pression de vapeur négligeable. Le mercure est incolore mais opaque.

La conception la plus simple et la plus ancienne du baromètre est un tube de verre fermé unilatéral stable d'un diamètre intérieur d'environ 4 à 6 mm, qui est rempli à ras bord de mercure avec l'extrémité fermée vers le bas, puis fermé avec le pouce, dressé à l'envers et avec le pouce sous le niveau de mercure dans une large tasse à moitié pleine est plongé avant que le pouce révèle l'ouverture ci-dessous.

La colonne de mercure dans le tuyau ne coule que jusqu'à ce que la force de la pression de l'air à l'extérieur du tuyau et le poids du mercure dans le tuyau soient en équilibre. A pression normale (1 atmosphère), il s'agit d'une "colonne de mercure" de 760 mm. L'ancienne spécification dans l'unité de mesure Torr pour la pression atmosphérique correspond à la hauteur de la colonne de mercure en millimètres, 1 mm de colonne de mercure correspond à 133,21 Pascal.

Changer

En raison de sa conductivité électrique et de la tension superficielle très élevée (0,476 N/m à 20°C), le mercure est idéal pour une utilisation comme matériau de contact dans les interrupteurs à mercure précédemment utilisés. En raison du problème d'élimination des déchets électroniques, l'utilisation de mercure dans les interrupteurs est interdite dans la plupart des domaines d'application dans l'UE (directive « RoHS ») depuis 2005. Dans des applications spéciales, des contacts mouillés au mercure sont encore utilisés aujourd'hui afin d'obtenir des résistances de contact particulièrement faibles ou pour empêcher les contacts de rebondir (par exemple les relais Hg).

Grâce à la gravité, les interrupteurs à bascule au mercure fonctionnent de la même manière que le niveau à bulle sur un niveau à bulle ; Une goutte de mercure mobile dans un tube de verre courbe ou droit ouvre et ferme le contact électrique entre deux broches métalliques fondues dans le verre, selon l'inclinaison. De tels commutateurs d'inclinaison se trouvent parfois dans les anciens interrupteurs horaires d'éclairage d'escalier, dans les thermostats de chaudières, dans les pressostats de pompes à eau domestique et comme protection anti-bruit dans les machines à laver. Dans les turbo-onduleurs précédemment utilisés, un faisceau de mercure était utilisé comme « doigt de commutation ».

Lampes à vapeur de mercure

Partie visible du spectre du mercure. La ligne violette est à peine visible à l'œil nu. Des lignes particulièrement fortes se trouvent dans les UV invisibles suivants (à gauche).

Tube à décharge de gaz Hg

Le mercure est utilisé dans les récipients à décharge (lampes à vapeur de mercure) des lampes à décharge de gaz (lampes fluorescentes, "lampes à économie d'énergie", tubes à cathode froide, lampes à vapeur de mercure haute et ultra-haute pression, lampes solaires, lampes à quartz, dites "noires lampes lumineuses").

Amalgame

Le mercure forme spontanément des alliages avec de nombreux autres métaux appelés amalgames. Les amalgames sont z. B. utilisé comme produit de comblement dentaire. Un mélange de mercure et de poudre de métaux tels que l'argent peut être pressé dans une ouverture forée dans la dent pendant un certain temps et durcit rapidement pour former un amalgame. Alors que le matériau dentaire rétrécit au fil des ans en raison d'une attaque chimique bactérienne, l'amalgame a tendance à se dilater plastiquement en raison d'une pression de mastication élevée en tant que métal et a pour effet secondaire d'inhiber la croissance des bactéries. Si un morceau de papier d'aluminium est fermement pressé sur une garniture d'amalgame pendant la mastication - peut-être accidentellement, comme c'est typiquement le cas pour les emballages de chocolat - un élément galvanique se forme et un courant électrique continu correspondant circule, ce qui est perçu comme un stimulus métallique désagréable dans la dent nerf.

En mars 2017, un règlement a été adopté au Parlement européen qui restreint considérablement l'utilisation de l'amalgame. A partir de juillet 2018, les jeunes de moins de 15 ans ainsi que les femmes enceintes et allaitantes ne seront plus autorisées à recevoir des obturations dentaires à base d'amalgame. Fondamentalement, dès lors, des mélanges prémélangés doivent également être utilisés afin de maintenir la teneur en mercure optimale. Des séparateurs d'amalgame sont alors également nécessaires dans la conduite d'eaux usées d'ordination. Une étude devrait préciser d'ici 2020 si l'amalgame doit être complètement interdit en dentisterie d'ici 2030. Des restrictions ont également été imposées à l'utilisation industrielle du mercure.

Étant donné que le mercure détruit la peau protectrice d'oxyde de l'aluminium par la formation d'amalgames d'aluminium, le transport d'appareils contenant du mercure (par exemple des thermomètres médicaux) dans les avions n'est pas interdit, mais limité conformément à la réglementation IATA sur les marchandises dangereuses (1 pièce/passager et obligatoire dans un couverture - DGR 2.3 ). Le mercure est affecté à la classe de marchandises dangereuses 8 - matières corrosives. Il existe un effet corrosif lié à presque tous les métaux, y compris le zinc, le magnésium et l'aluminium, qui sont utilisés dans la construction aéronautique.

Désinfectants et agents de décapage

Dans le mercurochrome désinfectant pour plaies, l'ingrédient actif était un sel de mercure organique. La solution de mercuchrome iodée disponible aujourd'hui est une solution de povidone iodée. Merfen, un autre désinfectant, contenait autrefois du borate de phénylmercure. HgCl2 (sublimé) était auparavant utilisé comme désinfectant dans les hôpitaux. Le thimérosal est un composé organique du mercure qui est utilisé à de très faibles concentrations comme bactéricide pour conserver les vaccins.

L'agriculture conventionnelle utilise des composés du mercure comme agent d'habillage des semences. C'est interdit en Allemagne depuis 1984. En Irak, il y a eu des intoxications massives de 1971 à 1972 à la suite de la consommation de graines.

Le chlorure de mercure (II) était auparavant utilisé comme désinfectant et agent de décapage ainsi que pour la préservation du bois et la préservation des cadavres.

électrolyse

En termes de quantité, le mercure a joué un rôle majeur dans la production de soude caustique et de chlore par électrolyse chlore-alcali selon le procédé d'amalgame. Pendant l'électrolyse, le sodium métallique réduit est transféré sous forme d'un amalgame, un alliage sodium-mercure, dans une cellule séparée, le décomposeur, afin d'empêcher la formation du chlore gazeux explosif et du monooxochlorate de sodium indésirable (hypochlorite de sodium) dans le cellule d'électrolyse. Actuellement, une grande partie des installations allemandes et européennes travaillant avec le procédé d'amalgame sont en cours de conversion vers des procédés alternatifs sans mercure (procédés membranaires) afin de réduire les émissions de mercure.

Lavage d'or

Un processus d'extraction de l'or utilise du mercure pour détacher la fine poussière d'or, créant un amalgame d'or (voir amalgame). Comme le mercure devient liquide à basse température, il forme des alliages qui fondent particulièrement facilement. Pendant le lavage et le recuit ultérieur pour récupérer l'or pur, le mercure est libéré dans l'environnement. C'est la principale raison du niveau élevé de pollution environnementale causée par ce type d'extraction de l'or (voir également les émissions environnementales, ci-dessous). Des alternatives au processus d'amalgame devraient être promues. L'or des ducats d'or fluviaux allemands frappés entre le XVIIe et le XIXe siècle était également extrait ou purifié par amalgame afin de le fondre.

Art

On dit qu'il y avait des rivières de mercure dans la tombe du premier empereur chinois Qin Shihuangdi. Le sol de la région a été scientifiquement examiné et une teneur en mercure anormalement élevée a été trouvée. Mais cela seul n'est pas une preuve de l'exactitude de la légende.

Des archéologues mexicains ont trouvé du mercure liquide sous la pyramide du temple maya de Quetzalcoatl. Les chercheurs soupçonnent qu'il s'agit de la représentation rituelle de la rivière souterraine maya - comparable à l'ancien Styx grec.

L'artiste américain Alexander Calder a construit une fontaine à mercure en 1937 pour commémorer les victimes de l'extraction du mercure. Vers l'an 1000, il y avait des bassins remplis de mercure dans les palais des califes de Cordoue (Medina az-Zahra), du Caire et de Bagdad, qui servaient à jouer avec les effets de la lumière, ainsi que des bassins de mercure enchâssés dans de grandes coquilles de porphyre. (pour Le Caire, 50 coudées sont en Carré, soit environ 26 m × 26 m).

La dorure au feu a longtemps été utilisée dans l'artisanat. Comme dans l'extraction de l'or, la formation facile d'amalgames et la séparation thermique de l'or et du mercure ont été utilisées ici. Cette méthode peut également être utilisée pour dorer des feuilles de cuivre, qui ont été utilisées, par exemple, pour les dômes de la cathédrale Saint-Isaac à Saint-Pétersbourg au XIXe siècle.

Autres utilisations

• Le métal est utilisé dans les piles boutons et les piles. Entre-temps, cependant, il n'y a qu'un seul producteur à Taïwan; l'importation dans l'UE n'est plus autorisée.
• Le redresseur de vapeur de mercure émet de la lumière pendant le fonctionnement
• Dans le passé, il était également utilisé dans certains tubes électroniques tels que les redresseurs à vapeur de mercure, les ignitrons, les excitrons et les thyratrons.
• En astronomie, le mercure est utilisé pour construire des télescopes relativement peu coûteux avec une grande surface de miroir (voir miroir liquide) : le mercure est rempli dans un support de miroir aérodynamique en forme de plaque, qui est ensuite mis en rotation. Du fait de la rotation, le mercure se répartit sur toute la surface du support du miroir en une couche mince et forme un miroir parabolique presque parfait. Un inconvénient de ces télescopes est qu'ils ne peuvent regarder que verticalement vers le haut (zénith), car ce n'est qu'alors qu'un paraboloïde de rotation approprié apparaît en raison de la gravité. Sans rotation du miroir, les miroirs au mercure étaient utilisés en métrologie comme étalon de planéité.
• La propriété du mercure de se comporter comme un liquide non mouillant (exceptions : les formateurs d'amalgames tels que le cuivre, l'argent, l'or, l'aluminium) est à la base de la porosimétrie au mercure. Ici, le mercure est pressé sous pression (0 à 4000 bar) dans des pores de différentes tailles. Des déclarations peuvent être faites sur la nature, la forme, la distribution et la taille des pores et des cavités via la pression appliquée et la quantité de mercure requise. Cette méthode est utilisée, entre autres, en minéralogie, en pharmacie et dans les sciences céramiques.
• Autrefois, les sels de mercure étaient utilisés par les chapeliers, notamment pour confectionner des chapeaux de ricin en fourrure de castor, très à la mode au XVIIIe siècle. L'expression anglaise « mad as a hatter » (« fou comme un chapelier ») (voir aussi syndrome du chapelier) remonte probablement à l'application. Il a également été popularisé par le personnage du Chapelier fou dans Alice au pays des merveilles de Lewis Carroll.
• Dans le passé, le mercure était utilisé avec l'eau comme milieu de travail dans les centrales à vapeur. La vapeur du métal atteint une température de 500°C sous une pression de 10 bars. Malgré ses avantages thermodynamiques, le procédé n'a pas été accepté en raison de la toxicité du métal.
• Les premiers réacteurs nucléaires de type surgénérateur étaient refroidis au mercure (par exemple le réacteur Clémentine à Los Alamos / USA 1946-1952 et des réacteurs similaires en Union soviétique). Cependant, en raison de problèmes de corrosion majeurs et de la manipulation difficile du mercure toxique, l'entreprise est rapidement passée au sodium liquide. Alors que le réacteur Clémentine a été démantelé en 1970, celui-ci est toujours en suspens pour les réacteurs russes refroidis au mercure, qui ont été déclassés il y a plus de 50 ans.
• On sait depuis un certain nombre d'années qu'à partir de 1955 environ, du mercure bouillant a été utilisé dans le projet militaire HERMEX pour séparer le plutonium de qualité militaire des éléments combustibles des réacteurs usés. Plus de 1000 XNUMX tonnes de mercure contenant du plutonium provenant de ce projet HERMEX déclassé sont toujours stockées dans le laboratoire national d'Oak Ridge.
• Toujours dans le laboratoire national d'Oak Ridge, un vaste projet d'extraction de tritium pour les bombes à hydrogène utilisant environ 1950 1963 tonnes de mercure a été réalisé de 11.000 à 3. Environ XNUMX % du mercure a été rejeté dans l'environnement.
• Le mercure est (ou était principalement utilisé dans le passé) comme fluide de travail dans les pompes à diffusion pour générer un vide poussé sans huile.
• La vapeur de mercure a été utilisée pour développer l'image dans le daguerréotype, le premier procédé de photographie réalisable. La photo résultante consistait en un précipité de mercure sur une plaque de cuivre argentée.
• A la fin du XVIIe siècle, le médecin Anton Nuck introduisit l'injection de mercure dans les pièces anatomiques.
• Le mercure est utilisé dans les sources de spallation à haute puissance comme cible pour générer des neutrons, par ex. B. SNS/USA ou JSNS/Japon. Environ 20 tonnes de mercure sont bombardées avec un faisceau de protons d'une énergie de particules d'environ 1 GeV. Les noyaux atomiques de mercure sont brisés et une vingtaine de neutrons sont libérés pour chaque proton irradié. La source européenne de spallation ESS prévue à Lund (Suède) ne devrait pas utiliser de mercure.

Repousser l'application et l'extraction

Le Protocole d'Aarhus sur les métaux lourds à la Convention de 1979 de la CEE-ONU sur la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance est entré en vigueur en 2003 et vise à réduire les émissions de métaux lourds comme le plomb, le cadmium et le mercure.

Du 9 (jour de la pharmacie) au 25 octobre 2007, lors d'une campagne menée par le ministère de la Vie et la Chambre des pharmaciens d'Autriche, un million de thermomètres à mercure ont été collectés auprès de ménages privés via des pharmacies et apportés à un entrepôt souterrain en Allemagne via des produits pharmaceutiques. grossistes et la société d'élimination des déchets Saubermacher. Cette quantité correspond à une tonne de mercure. En guise d'incitation, il y avait un thermomètre médical numérique (d'une valeur d'environ 1 €) pour chaque article retourné. Les initiateurs n'attendaient que 50.000 200.000 thermomètres et devaient livrer XNUMX XNUMX thermomètres numériques.

En 2009, la Suède a décidé d'interdire l'utilisation du mercure en général. L'interdiction signifie que l'utilisation d'amalgames dans les obturations dentaires cessera et que les produits contenant du mercure ne seront plus autorisés à être commercialisés en Suède. Selon le ministère suédois de l'Environnement, l'interdiction est « un signal fort pour les autres pays et la contribution de la Suède aux objectifs de l'UE et de l'ONU de réduire l'utilisation et les émissions de mercure ». en Norvège. Une conférence de l'ONU s'est tenue à Stockholm en 2008 sur ce sujet. En Suisse, les quantités de mercure importées ont fortement baissé après 2010, passant de plus de 2008 kg à environ 3000 kg par an sur la période 600-2009 et encore à 2013 kg en 70. Le mercure destiné aux produits dentaires en constitue la majorité.

La « Stratégie communautaire pour le mercure » de l'UE du 28 janvier 2005 vise à réduire les émissions, l'offre et la demande de mercure. Les quantités existantes doivent être gérées, les personnes protégées contre l'exposition, la compréhension créée et les mesures promues. Selon la directive de l'UE de septembre 2006, la teneur en mercure des piles et accumulateurs était limitée à 0,0005 % en poids (les piles bouton, cependant, 2 %).

Le règlement CE du 22 octobre 2008 sur l'interdiction de l'exportation de mercure et de certains composés ainsi que sur le stockage sûr du mercure a interdit l'exportation de mercure et contenant du mercure - avec des exceptions - en provenance de l'UE depuis le 15 mars 2011. A la même date, le mercure, qui a été mis hors d'usage dans l'industrie du chlore-alcali notamment en raison de l'évolution des procédés, doit être traité comme un déchet dangereux et être stocké et surveillé dans des zones de haute sécurité souterraines, comme le sel abandonné mines. Jusqu'à présent, l'Europe a été le principal producteur de mercure au monde. Le stock de mercure, notamment dans l'électrolyse chlore-alcali concentrée en Allemagne, est d'environ 1000 t.

La production mondiale de mercure a diminué de son maximum en 1970 avec 10.000 1992 t/a jusqu'en 3.000 de XNUMX XNUMX t/a.

Dans son Conseil d'administration du Programme des Nations Unies pour l'environnement, les Nations Unies ont placé le mercure sur la liste des substances réglementées de la pollution mondiale depuis 2001.

Dix ans après l'impulsion de la Suisse et de la Norvège, 140 États ont signé le 19 janvier 2013 à Genève la Convention de Minamata après de longues négociations, premier accord contraignant pour restreindre l'extraction et le confinement des émissions de mercure. La convention réglemente la production, l'utilisation et le stockage du mercure et le traitement des déchets contenant du mercure ; la conformité est contrôlée par une commission consultative. De nouvelles mines ne sont pas autorisées à être construites, les mines existantes doivent être fermées dans les 15 ans, de sorte que le mercure ne soit alors disponible que pour le recyclage. Les humains ont doublé la concentration de mercure dans les 100 premiers mètres des océans au cours des 100 dernières années, selon un rapport de l'ONU.

Élimination

Le mercure renversé peut être ramassé avec des pinces à mercure spéciales ou en pelletant deux feuilles de papier convenablement auge l'une contre l'autre. Les petits résidus peuvent être amalgamés avec une plaque de zinc ou de la poudre de zinc ou convertis en sulfure avec du soufre, puis balayés ensemble et solidifiés. Les déchets de mercure doivent être collectés en tant que déchets dangereux et spécialement éliminés.

Dans la pratique du laboratoire, il faut éviter que le mercure s'écoule dans les fissures du sol, d'où il serait rejeté dans l'environnement par évaporation au fil des ans.

Liens

Les composés du mercure (I) (également de la diquecurie (I)) ou du mercure (II) sont importants ici :

• Diméthylmercure
• Acétate de mercure (II)
• Chlorure d'amide de mercure (II) (D0602Z)
• Chlorure de mercure (I) (calomel minéral)
• Chlorure de mercure (II) (sublimé)
• Mercure (II) fulminate (mercure ardent)
• Iodure de mercure (II) (réaction de Neßler)
• Nitrate de mercure (II)
• Oxyde de mercure (II)
• Sulfure de mercure (II) (cinnabarite minérale, cinabre)

Analytik

• Réactions de détection classiques et inorganiques
• Échantillon d'amalgame
• Échantillon d'amalgame

Les sels de mercure peuvent être détectés à l'aide de l'échantillon d'amalgame. La solution d'acide chlorhydrique est versée sur une feuille de cuivre et il reste une tache d'amalgame solide et argentée. Les ions argent peuvent interférer avec la détection et sont donc précipités sous forme d'AgCl.

Échantillon de tube de préchauffage

Une autre preuve de mercure est l'échantillon de tube incandescent. La substance à analyser est mélangée avec approximativement la même quantité de carbonate de sodium (soude) et enflammée dans la sorbonne. Le mercure élémentaire se dépose sous la forme d'un miroir métallique sur la paroi du tube à essai.

Preuve qualitative dans le processus de séparation

Dans le processus de séparation qualitative, le mercure peut être détecté à la fois dans le groupe HCl et dans le groupe H2S. Après avoir ajouté HCl, il se forme du calomel, Hg2Cl2, qui réagit au mercure finement divisé et au chlorure d'amido de mercure (II) après l'ajout d'une solution d'ammoniac. Après l'introduction de H2S, le mercure divalent précipite sous forme de cinabre noir, HgS, et peut être détecté à l'aide de l'échantillon d'amalgame.

Analyse instrumentale du mercure

Un certain nombre de méthodes sont disponibles pour l'analyse des traces de mercure et de ses dérivés organiques. Cependant, des méthodes nouvelles ou améliorées sont constamment présentées dans la littérature. La préparation des échantillons est un problème qui ne doit pas être sous-estimé.

Spectrométrie d'absorption atomique (AAS)

Parmi les différentes techniques AAS, les techniques du tube de quartz et du tube de graphite fournissent les meilleurs résultats pour les composés inorganiques et organométalliques du mercure. Une cuvette en quartz est chauffée électriquement à plus de 900°C et l'échantillon est atomisé. L'absorption est alors mesurée à 253,7 nm. Un exemple est une limite de détection pour CH3HgCl de 100 µg/L. Une autre technique populaire pour la détection de mercure élémentaire ou d'organylène de mercure est la génération de vapeur froide en liaison avec l'AAS. A de très faibles concentrations, les espèces d'analytes volatiles sont initialement enrichies par la formation d'amalgames sur des surfaces d'or ou d'argent qui ont été placées dans une cuvette en graphite. Il est ensuite atomisé à 1400°C et l'absorption mesurée. Une limite de détection de 0,03 ng a ainsi été atteinte.

Spectrométrie d'émission atomique (AES)

Dans l'AES, le plasma induit par micro-ondes (MIP) et le plasma à couplage inductif (ICP) ont fait leurs preuves pour l'atomisation. Avec cette méthode également, la détection a lieu à 253,65 nm et 247,85 nm. Avec l'aide du MIP-AES, des limites de détection absolues de 4,4 ng/g d'échantillon ont été trouvées. L'ICP-AES a une limite de détection de 20 à 50 ng/mL.

Spectrométrie de masse (MS)

Mercure a un total de sept isotopes stables d'abondance différente. Pour la spectrométrie de masse, cependant, souvent, seuls 201Hg (13,22 %) et 202Hg (29,80 %) sont pertinents. À l'aide de l'ICP-MS, les composés inorganiques du mercure et les organyles du mercure tels que le méthylmercure, CH3Hg, peuvent être déterminés avec des limites de détection allant jusqu'à 2,6 ng / g.

Analyse d'activation neutronique (AAN)

Le NAA est basé sur la réaction nucléaire AHg (n, γ) A + 1Hg (irradiation du mercure par des neutrons). Cela crée des nucléides de mercure radioactifs. L'intensité du rayonnement gamma caractéristique résultant est déterminée avec un détecteur au germanium de haute pureté. Il est proportionnel au nombre de noyaux activés présents et des déclarations quantitatives peuvent être faites grâce à un étalonnage interne. Souvent, 197 mHg sont détectés avec une demi-vie de 2,7 jours à 77,3 keV.

voltamétrie

La voltampérométrie par stripping anodique (ASV) est la mieux adaptée pour la détermination électrochimique des traces de Hg. La mesure voltamétrique est précédée d'une période d'enrichissement réductif sur l'électrode de mesure en or. La détermination réelle suit alors en mesurant le courant d'oxydation lors du balayage d'une fenêtre de tension de 0 V à 600 mV. La hauteur du pic d'oxydation à 500 mV est en corrélation avec la quantité de mercure présente. Des limites de détection de 12 pM (2,4 ng/l) de mercure ont été atteintes dans l'eau de mer après un temps d'enrichissement de 2 minutes. De plus, la voltamétrie inverse sur électrodes en or, platine ou carbone peut être utilisée.

Analyse automatisée

Il existe maintenant des analyseurs automatisés pour l'analyse de routine du mercure. Ils sont généralement basés sur le principe de la décomposition thermique, suivie d'une fusion et d'une mesure ultérieure de l'absorption atomique (voir AAS). Avec de tels appareils d'analyse, des échantillons solides et liquides peuvent être examinés pour leur teneur en mercure en quelques minutes. Ces dispositifs disponibles dans le commerce sont très sensibles et répondent aux exigences des normes nationales d'assurance qualité telles que la méthode US EPA 7473 et la méthode ASTM D-6722-01.

Émissions environnementales

Le mercure est rejeté en grande quantité par les activités humaines. On estime qu'environ 2200 2010 tonnes de mercure sont rejetées dans l'atmosphère sous forme de mercure gazeux chaque année, ainsi que des quantités importantes dans le sol et l'eau. Les émissions totales dans l'environnement dues aux activités humaines depuis l'aube de la civilisation jusqu'en 1,1 ont été estimées entre 2,8 et XNUMX millions de tonnes.

Les principales sources d'émissions sont :

• l'extraction d'or (à petite échelle) (Artisanal Small Scale Mining). Selon les estimations, 20 à 30 pour cent de l'or extrait dans le monde est obtenu par prospection non industrielle, c'est-à-dire par des chercheurs d'or. Si tous les chercheurs d'or du monde utilisaient le procédé respectueux de l'environnement au borax, l'émission d'environ 1.000 30 tonnes de mercure, soit environ XNUMX % des émissions mondiales de mercure, pourrait être évitée.
• L'industrie de l'énergie, en particulier les centrales électriques au charbon : Les émissions de mercure de l'industrie de l'énergie pour 2010 sont estimées à environ 859 tonnes dans le monde, dont environ 86 % proviennent de la combustion du charbon. L'expansion continue des centrales électriques au charbon en Chine signifiera que la combustion du charbon deviendra le plus gros émetteur à l'avenir. Le mercure n'est présent qu'à l'état de traces dans la houille et le lignite, mais la grande quantité de charbon brûlé dans le monde entraîne des taux de rejet considérables. En Allemagne, l'industrie énergétique émet environ 1995 tonnes de mercure à un rythme constant depuis 7.
• Cimenteries (en raison du mercure dans le calcaire et lors de l'utilisation de déchets/boues d'épuration comme combustible),
• Fonderies de métaux non ferreux (en raison du mercure dans les minerais, en particulier dans l'extraction de l'or, du cuivre, du zinc et du plomb),
• Production d'acier (en particulier lors de l'utilisation de ferraille),
• Production de chlore, d'hydrogène et de soude caustique (électrolyse chlore-alcali avec procédé d'amalgame).

Dans les émissions de mercure côté piste de l'Allemagne (10257 2013 kg en 68), l'industrie de l'énergie avait une part de 6961 % (11 kg) en raison des centrales électriques au charbon, de la fonte des métaux 1080 % (6 kg) et de l'industrie du ciment et des minéraux. 609% (10kg). Avec environ XNUMX tonnes d'émissions de mercure, l'Allemagne, avec la Pologne et la Grèce, est le leader en Europe.

En janvier 2016, une étude commanditée par les Verts montrait que les valeurs limites de mercure en vigueur aux USA pour 2015 1100 centrales au charbon depuis avril 1,5 ne sont respectées par aucune centrale au charbon en Allemagne, car il n'y a pas d'exigences légales strictes correspondantes. Si les mêmes valeurs limites pour les émissions de mercure devaient s'appliquer qu'aux USA (en moyenne mensuelle convertie environ 4,4 µg/m³ pour les centrales à charbon et 53 µg/m³ pour les centrales au lignite), sur les 1 centrales au charbon déclarables centrales en Allemagne, seule la centrale électrique qui a été fermée depuis pourrait être utilisée. Les dates (bloc 3 à 3) restent sur le net. Depuis plusieurs années, l'Agence fédérale de l'environnement recommande d'abaisser la valeur limite des gaz d'échappement des centrales électriques au charbon à 1 µg/m³ en moyenne journalière et 2012 µg/m³ en moyenne annuelle. Lors de la mise en œuvre de la directive européenne sur les émissions industrielles, le gouvernement fédéral et la majorité du Bundestag ont décidé fin octobre 30 pour les centrales au charbon d'avoir des valeurs limites de 2019 µg / m³ en moyenne journalière et (pour la puissance existante plantes à partir de 10) 15 µg/m³ en moyenne annuelle. Lors de l'audition d'experts en commission de l'environnement du Bundestag le 2012 octobre 2015, un ajustement des valeurs limites américaines a été recommandé. En juin 1, un groupe de travail dirigé par la Commission européenne avec des représentants des États membres, des associations industrielles et environnementales a déterminé que des valeurs moyennes annuelles d'émission de mercure inférieures à 1 µg / m³ peuvent être atteintes dans les centrales électriques au charbon avec des technologies spécifiques au mercure. . De faibles émissions de mercure peuvent être obtenues en ajoutant du charbon actif, en utilisant un précipitant dans le laveur de gaz de combustion ou des modules de filtrage spéciaux. Les catalyseurs et l'ajout de sels de brome peuvent améliorer les rejets de mercure car ils convertissent le mercure élémentaire en mercure ionique. L'augmentation des coûts de production d'électricité associée à ces procédés est estimée à moins de XNUMX %.

Par exemple, la centrale au charbon de Lünen-Stummhafen, la centrale au charbon de Wilhelmshaven, la centrale au charbon de Werne, la centrale au charbon de Hamm-Uentrop, la centrale au charbon de Hamm-Uentrop, Power l'usine de Großkrotzenburg près de Hanau et la centrale électrique au lignite d'Oak Grove (Texas / USA).

Les produits contenant du mercure sont interdits en Norvège depuis 2008 et en Suède depuis 2009.

En raison des dangers connus des rejets de mercure, le Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE) a élaboré un accord international (« Accord de Minamata »), qui a été signé en octobre 2013 par 140 pays. L'objectif est de réduire les émissions de mercure provenant de l'exploitation minière, des processus de production, des produits et des déchets dans le monde entier. L'accord est devenu contraignant avec la ratification du 50e État signataire le 18 mai 2017 et est entré en vigueur le 16 août 2017.

L'American Blacksmith Institute a déterminé le top 2006 des endroits les plus contaminés sur terre depuis 10. Ici, le mercure est souvent l'un des polluants dans les lieux « nommés ».

L'exportation de mercure ou de substances contenant du mercure avec une concentration de plus de 95 % de mercure de l'UE vers des pays tiers est interdite.

Dommages à la santé causés par le mercure

Le mercure est un métal lourd toxique qui dégage des vapeurs même à température ambiante. Le mercure métallique pur est comparativement inoffensif lorsqu'il est absorbé par le tube digestif, mais les vapeurs inhalées sont hautement toxiques.

Cependant, les composés organiques du mercure sont extrêmement toxiques car, contrairement au mercure élémentaire, ils sont liposolubles. Ils peuvent être ingérés avec de la nourriture, mais aussi à travers la peau. Ils pénètrent facilement dans la plupart des gants de protection. Ils sont presque complètement absorbés et incorporés dans les tissus adipeux. Ils surviennent dans la chaîne alimentaire par biométhylation du mercure (ou des sels de mercure) en méthylmercure. La principale source d'exposition humaine au méthylmercure est la consommation de poissons marins. L'empoisonnement aux composés organiques du mercure est devenu connu dans le monde entier au milieu des années 1950 grâce à des rapports sur la maladie de Minamata. En ce qui concerne l'exposition au mercure inorganique, les principales sources sont l'ingestion par les aliments et par les amalgames dentaires.

Selon l'apport, des intoxications aiguës et chroniques sont possibles. La chute du navire anglais Triumph en 1810, sur lequel plus de 200 personnes se sont empoisonnées lors de la fuite d'un baril de mercure, peut servir d'exemple. En 2007 et 2015, les remèdes ayurvédiques à forte teneur en mercure ont attiré l'attention.

 

Prix ​​du mercure

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