Mercurio (elemento)

iso = isotopo
NA = abbondanza in natura
TD = tempo di dimezzamento
DM = modalità di decadimento
DE = energia di decadimento in MeV
DP = prodotto del decadimento

Il mercurio, noto anticamente anche come argentovivo e hydrargirium, è un elemento chimico della tavola periodica con simbolo Hg e numero atomico 80. È un metallo di transizione pesante, di colore argenteo; è anche uno dei soli tre elementi liquidi a temperatura ambiente (gli altri due sono il bromo e il gallio).

Indice

1 Caratteristiche fisiche

2 Caratteristiche chimiche

3 Chimica nucleare

4 Cenni storici

5 Usi del mercurio

6 Abbondanza e disponibilità

7 Metodi di preparazione

8 Tossicità

9 Composti

9.1 Composti mercurosi
9.2 Composti mercurici

10 Vedi anche

11 Citazioni letterarie

12 Collegamenti esterni

Caratteristiche fisiche

Il mercurio è un (relativamente) cattivo conduttore di calore, ma conduce molto bene l'elettricità.
Ha una tensione superficiale di 505 dine/cm.
Lo spettro visibile mostra una linea intensa sul verde di 5461 Å.
Forma facilmente leghe con quasi tutti i metalli più comuni, compresi l'oro e l'argento, ma non con il ferro; Con il tellurio forma una lega che si converte lentamente nel tempo in composto chimico, il tellururo di mercurio. Tutte le leghe del mercurio con altri metalli sono chiamate amalgame.

Questo metallo ha inoltre una espansione termica omogenea, è meno reattivo dello zinco e del cadmio e non sposta l'idrogeno dagli acidi. Gli stati di ossidazione più comuni del mercurio sono +1 e +2; in rari casi, può formare composti chimici in cui prende lo stato di ossidazione +3.

Caratteristiche chimiche

A normale temperatura non viene intaccato dall'aria, ma se riscaldato forma ossido, a temperature ancora più alte è instabile.

Non viene intaccato da acqua, dagli alcali e dagli acidi riducenti.
Non viene intaccato dall'acido cloridrico e solforico diluiti a temperatura ambiente. Con acido solforico concentrato dà anidride solforosa. Con acido nitrico reagisce rapidamente, anche a freddo. Se l'acido nitrico è in difetto si ottiene nitrato mercurioso

6 Hg + 8 HNO₃ → 3 Hg₂(NO₃)₂ + 2 NO + 4 H₂O

Con acido concentrato ed in eccesso si forma nitrato mercurico

Hg + 4 HNO₃ → Hg(NO₃)₂ + 2 NO₂ + 2 H₂O

In soluzione, lo ione mercuroso è stabile solo con eccesso di mercurio metallico, altrimenti si disproporziona in ione mercurico e mercurio metallico.

Chimica nucleare

Esistono sette isotopi stabili del mercurio, di cui Hg-202 è il più comune (29.72% del totale). I radioisotopi a vita più lunga sono Hg-194 con emivita di 444 anni e Hg-203 con emivita di 46,612 giorni. Il resto dei radioisotopi ha un tempo di dimezzamento che non supera il giorno.

Cenni storici

Il mercurio era già noto nell'antichità ai Cinesi e agli indù; è stato rinvenuto in tombe egizie datate intorno al 1500 AC. Dal 500 AC inizia il suo uso come amalgamante per altri metalli. I greci antichi lo usavano come pigmento per i dipinti, e i romani lo impiegavano nei cosmetici. Secondo gli alchimisti medievali era la materia da cui tutto il resto era stato formato, e pensavano che una volta indurito si tramutasse in oro. Nel XVIII e XIX secolo, si usava nitrato di mercurio per togliere i peli dalle pelli usate per confezionare cappelli: questo provocò molti casi di danni cerebrali fra chi fabbricava questi copricapi, portando addirittura alla coniazione del detto matto come un cappellaio e ispirò a Lewis Carroll il personaggio del Cappellaio Matto in Alice nel paese delle Meraviglie.

Fu battezzato dagli alchimisti con il nome del dio romano Mercurio; Il suo simbolo Hg viene dal termine hidrargirum, forma latinizzata del Greco antico hydrargyros, che è una parola composta dalle radici per 'acqua' e 'argento'. Il mercurio è uno dei pochi elementi che hanno un simbolo alchemico.

La produzione estrattiva si misura in "bottiglie" (una bottiglia contiene 34,5 kg di mercurio e deriva da un'antica misura spagnola).

Usi del mercurio

La maggior parte del mercurio viene usato nella chimica industriale o per applicazione nell'elettrotecnica e nell'elettronica. Si usa anche per la costruzione di termometri, soprattutto per la misura di alte temperature. Altri usi:

Per la facilità con cui si amalgama con l'oro, viene usato per l'estrazione di questo metallo dal minerale.
Oltre che nei termometri, si usa nei barometri, nelle pompe di diffusione e in molti altri strumenti di laboratorio.
Il punto triplo del mercurio è -38.8344 °C; questo parametro viene usato come standard di temperatura nella International Temperature Scale (ITS-90).
Il mercurio gassoso si usa in lampade speciali per insegne pubblicitarie.
I composti di mercurio sono usati come conservanti in vaccini e inchiostri per tatuaggi.
Il calomelano, un sale di mercurio, viene utilizzato nella preparazione di elettrodi standard.

Altri usi minori sono in relè e interruttori al mercurio, pesticidi, nella preparazione di amalgama odontoiatrica, celle al mercurio per la produzione di idrossido di sodio e cloro, additivi per vernici, come elettrodo in certi tipi di elettrolisi, nelle pile al mercurio e come catalizzatore nell'industria farmaceutica.

Abbondanza e disponibilità

Il mercurio è un elemento raro nella crosta terrestre; la litosfera contiene il 2,7×10^-6% di mercurio, ma è facilmente estraibile perché si trova in depositi concentrati. Si trova sia come metallo nativo (raramente) o più spesso in minerali come il cinabro (solfuro HgS cristallino romboedrico, di gran lunga il più comune), la corderite, la livingstonite, la metacinnabarite (HgS monometrico) e altri. Circa il 50% del mercurio estratto nel mondo viene dalla Toscana e da Almaden in Spagna; la maggior parte del resto da Idria in Slovenia, dalla Russia e dal Messico.

Metodi di preparazione

Per arrostimento del solfuro si ottengono SO₂ e vapori di mercurio che poi devono essere condensati. Si ha una perdita notevole (10% circa) per le difficoltà di condensazione e per il metallo che passa nelle acque acide di condensa.
Per riscaldamento con ferro o calce, ottenendo solfuro di ferro e mercurio nel primo caso, e solfuro di calcio, solfato di calcio e mercurio nel secondo.

Il mercurio vaporizzato viene trascinato dai gas di combustione in tubi verticali di condensa di argilla, immersi in acqua inferiormente ed aperti in alto. Nell'acqua si forma la fuliggine mercuriale (sali di mercurio, fuliggine, catrame, mercurio metallico); il mercurio viene spillato, la fuliggine mercuriale pressata con calce viva ed il residuo nuovamente arrostito. Infine, in una colonna di acido nitrico al 5% alta 1,5 m avviene la distillazione finale per sgocciolamento o sottovuoto.

Tossicità

frasi R: R 23-33-50/53
frasi S: S 1/2-7-45-60-61

Le sostanze chimiche
vanno manipolate con cautela.
Leggi il disclaimer

Allo stato puro liquido, il mercurio è solo leggermente tossico; i suoi vapori, i suoi sali e i suoi composti invece sono tutti molto velenosi e provocano danni diretti al fegato e al sistema nervoso centrale, sia per inalazione che per ingestione o per semplice contatto fisico. Per questo motivo (anche se i rischi sono stati molto ingigantiti dai media) la maggior parte dei termometri clinici oggi usa alcool colorato al posto del mercurio, a parte alcuni modelli a cui è richiesta una maggiore precisione.

Il pericolo principale posto dal mercurio liquido è che in condizioni ambientali standard (STP) tende a formare ossido (II) di mercurio, e se viene fatto cadere o agitato forma una serie di goccioline finissime, aumentando molto la superficie esposta all'aria e accelerando il processo. Inoltre, se ingerito forma composti organici all'interno dell'organismo, soprattutto metilmercurio, che si concentra negli organismi viventi seguendo la catena alimentare e raggiunge concentrazione pericolose nelle specie al vertice della piramide, come il tonno. Negli esseri umani l'avvelenamento da mercurio è il risultato di un consumo prolungato di alimenti contaminati. Il composto più pericoloso è il dimetilmercurio: è tanto velenoso che sono sufficienti pochi milligrammi a contatto con la pelle per uccidere.

Il mercurio è una tossina bioaccumulativa che viene assorbita facilmente attraverso la pelle, l'apparato respiratorio e quello gastrointestinale. La malattia di Minamata è una forma di avvelenamento da mercurio. Il mercurio attacca il cervello e il sistema nervoso centrale nel suo complesso, e anche i tessuti della bocca, delle gengive e dei denti. È anche un grave rischio per i feti, cui può provocare malformazioni; a temperatura ambiente, il mercurio evapora lentamente raggiungendo concentrazioni molto superiori alla soglia massima tollerabile, nonostante il suo alto punto di ebollizione. Il pericolo cresce al crescere della temperatura ambiente.

Per questi motivi, il mercurio dovrebbe essere maneggiato con grande attenzione: i contenitori di mercurio devono essere sempre coperti per evitare versamenti accidentali ed evaporazione; il riscaldamento di mercurio o di suoi composti andrebbe sempre fatto sotto una cappa aspirante ben ventilata e dotata di filtri. Inoltre, alcuni ossidi di mercurio possono decomporsi spontaneamente in mercurio liquido puro, che evapora istantaneamente in modo non avvertibile. Un buon antidoto è rappresentato dal BAL (British antilewisite).

Composti

Con gli alogeni e con lo zolfo si combina rapidamente dando alogenuri e cinabro nero.
Dà due serie di composti, in corrispondenza dei numeri di ossidazione +1 (mercurosi), +2 (mercurici). Nei primi lo ione Hg₂⁺⁺ ha legame covalente.

Composti mercurosi

Bromuro mercuroso
Cloruro mercuroso o calomelano, usato raramente in medicina.
Ioduro mercuroso
Nitrato mercuroso
Solfato mercuroso

Composti mercurici

Si ottengono generalmente per ossidazione dei composti mercurosi; il potenziale Hg₂/2Hg⁺⁺ è pari a 0,911 V.

Cianuro mercurico
Cloruro mercurico o sublimato corrosivo, è un veleno molto potente.
Fluoruro mercurico
Ioduro mercurico
Nitrato mercurico
Solfuro mercurico, usato come pigmento per vernici (rosso vermiglio).
Fulminato di mercurio, un esplosivo molto sensibile usato spesso come detonatore.

Sono molto importanti anche i composti organici del mercurio; inoltre prove sperimentali hanno dimostrato che una scarica elettrica provoca la reazione dei gas nobili con vapori di mercurio, con la formazione di composti chimici (HgNe, HgAr, HgKr, HgXe) tenuti insieme da forze di van der Waals. Il metilmercurio è un composto molto pericoloso, che si trova spesso come inquinante in laghi, fiumi e altre risorse idriche.

Vedi anche

Mercurio-ammonico

Citazioni letterarie

Al mercurio è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.

Collegamenti esterni

in inglese