Preço, ocorrência, extração e usos de mercúrio

Mercúrio (grego antigo ὑδράργυρος Hydrargyros, prata líquida ', derivado dele latim hydrargyrum (Hg), assim chamado por Dioscurides; latim argentum vivum e mercurius; mercúrio inglês e mercúrio) é um elemento químico com o símbolo Hg e o número atômico 80. Embora tenha uma concha d fechada, costuma ser contado entre os metais de transição. Na tabela periódica, está no 2º subgrupo ou no 12º grupo IUPAC, também chamado de grupo do zinco. É o único metal e, além do bromo, o único elemento que é líquido nas condições padrão. Devido à sua alta tensão superficial, o mercúrio não molha sua base inerte, mas forma gotas lenticulares por causa de sua forte coesão. Como qualquer outro metal, é eletricamente condutor.

etimologia

Mercúrio significa originalmente "prata alegre", ou seja, rápido - veja o inglês rápido - ou prata móvel ou viva (de ahd. Quëcsilabar, quëchsilper, mhd. Quëcsilber, këcsilber para germânico kwikw, [rápido] vivaz ') como uma tradução do sinônimo latino argentum vivum, "prata viva", por exemplo B. Plínio

Os álcoois de enxofre são conhecidos como mercaptanos ("necrófagos de mercúrio") porque podem reagir com o mercúrio para formar sulfetos de mercúrio.

História

Mercúrio é conhecido pelo menos desde os tempos antigos. Já é mencionado nas obras de Aristóteles, Teofrasto de Ereso, Plínio, o Velho e outros escritores da antiguidade. Desde a antiguidade até ao século XX foi utilizado como medicamento (devido à sua toxicidade, que foi inicialmente relatada pelo médico e empirista Herakleides de Taranto, mas com correspondentes consequências negativas).

Nos tempos antigos, o mercúrio era obtido esfregando cinábrio com vinagre ou aquecendo o cinábrio por meio de um processo de sublimação. Vitruvius já estava familiarizado com a liga de mercúrio com ouro. Isso era usado para objetos dourados de fogo, por meio dos quais o mercúrio evaporava. No século 5 DC, o sublimado (cloreto de mercúrio (II)) era conhecido como um composto de mercúrio. Paracelso foi o primeiro médico a fazer precipitados e sais básicos de mercúrio e usá-los como remédios. A partir do século 16, o mercúrio tornou-se economicamente importante porque era necessário para extrair prata dos minérios de prata por meio da formação de amálgama.

No final do século XIX, o mercúrio era considerado um medicamento adequado para problemas ginecológicos, por isso às vezes era administrado em quantidades tóxicas.

Do final do século 15 ao início do século 20, as preparações de mercúrio, como a pomada de mercúrio cinza ou asurol, foram amplamente utilizadas para tratar a sífilis (mais recentemente, também em combinação com compostos de arsênio, como arsfenamina; ver também química biometálica orgânica). Para a cura do mercúrio, o mercúrio era geralmente aplicado na pele, injetado ou ocasionalmente até inalado, o que em muitos casos resultava em sintomas de envenenamento. A sífilis era considerada uma doença popular e alusões aos sintomas da sífilis e ao envenenamento por mercúrio associado podem ser encontradas em muitas obras literárias da época.

Durante o mesmo período, o mercúrio metálico foi usado para tratar obstruções no intestino. O paciente ingeriu vários quilos de mercúrio metálico por via oral para superar o obstáculo no intestino. Se ele sobrevivesse ao tratamento, o metal sairia naturalmente de seu corpo sem mais sintomas de intoxicação.

No passado, o cloreto de mercúrio (I) era usado externamente, por exemplo, contra manchas na córnea ou verrugas genitais, e freqüentemente internamente e até a década de 1990 como espermicida na forma de supositórios vaginais para contracepção. No passado, quase todas as preparações de Merfen, incluindo pastilhas, tinham como ingrediente ativo o composto orgânico de mercúrio fenil mercúrio borato, que foi descoberto para ser eficaz por volta de 1951, ao passo que hoje são todos livres de mercúrio. O Merbromin também teve um efeito anti-séptico no Mercurocromo, que só foi aprovado até 2003.

O físico holandês Heike Kamerlingh Onnes descobriu o fenômeno da supercondutividade em mercúrio pela primeira vez em 1911. A resistência elétrica desaparece completamente abaixo de 4,183 Kelvin (−268,967 ° C). A proximidade com o ponto de ebulição do hélio contribuiu para a descoberta, mas é mera coincidência.

Na Grécia antiga, o mercúrio simbolizava tanto o deus Hermes quanto o planeta que pertencia a ele. Isso foi mais tarde adotado pelos romanos e alquimistas para o deus igualado Mercúrio. Portanto, em latim mercurius e em inglês mercúrio, tanto o nome de mercúrio quanto de planeta e deus. Em inglês, entretanto, mercúrio também é usado como um termo alternativo para o metal.

O mercúrio foi usado na alquimia para refinar metais. Por exemplo, a adição de mercúrio deve transformar cobre em prata. Pretendia-se também solidificar o mercúrio, o fixatio mercurii, por exemplo (descrito no século XV por Hans Kluge) por tratamento físico-químico de uma mistura de mercúrio com vitríolo à qual eram adicionados outros aditivos como tártaro, salitre e pó de vidro adicionado.

ocorrência

O mercúrio ocorre naturalmente em sua forma pura e é a única substância líquida tradicionalmente reconhecida como mineral pelo IMA. O mercúrio também é um mineral companheiro no carvão mineral.

Existem depósitos de mercúrio na Sérvia, Itália, China, Argélia, Rússia e Espanha, entre outros. É encontrado principalmente como um mineral na forma de cinábrio (HgS) em áreas com atividade vulcânica anterior. Mercúrio também é menos comum que o normal. Os maiores depósitos de cinábrio do planeta estão localizados perto da cidade espanhola de Almadén. A produção terminou em 2003 e a mina de Almadén foi convertida em mina de visitantes. Minerais de mercúrio muito mais raros são montroydite (HgO), paraschachnerite, schachnerite, eugenite, luanheit e moschellandsbergite (todos AgHg). Outro mineral é Belendorffit (CuHg).

Grandes quantidades de mercúrio também são retidas na biomassa congelada dos solos permafrost do hemisfério norte. Cerca de duas vezes mais mercúrio é armazenado nestes do que em todos os outros solos, a atmosfera e os oceanos combinados. Se o permafrost for descongelado mais intensamente, como é esperado do aquecimento global antropogênico, ocorrerão processos de degradação biológica, através dos quais o mercúrio é possivelmente liberado no meio ambiente, onde poderia prejudicar os ecossistemas árticos, a vida aquática nos oceanos e saúde humana, entre outras coisas.

O mercúrio é tradicionalmente negociado em barris de metal (inglês "flask") de 76 libras (34,473 kg) e cotado na bolsa de commodities na unidade "FL" = frasco.

Devido à longa vida atmosférica do mercúrio elementar de vários meses a um ano, as emissões no ar levam a uma concentração média de ar de 1,2 a 1,8 ng / m3 no hemisfério norte e cerca de 1,0, que é relativamente constante em toda a atmosfera terrestre .3 ng / mXNUMX no hemisfério sul.

Extração e apresentação

O mercúrio puro é obtido permitindo que o minério de mercúrio cinabre (HgS) reaja com o oxigênio (processo de torrefação). Os produtos da reação são mercúrio elementar e dióxido de enxofre:

Cerca de um milhão de toneladas de mercúrio metálico foi extraído do cinabre e de outros minérios em todo o mundo nos últimos cinco séculos. Cerca de metade disso ocorreu antes de 1925 (em 2000).

Propriedades

O mercúrio é um metal pesado líquido, branco-prateado. Às vezes ainda é contado entre os metais preciosos, mas é muito mais reativo do que os metais preciosos clássicos (por exemplo, platina, ouro), que estão no mesmo período. Forma ligas com muitos metais, os chamados amálgamas. O mercúrio é um mau condutor de eletricidade em comparação com outros metais. Além dos gases nobres, é o único elemento que é monoatômico na fase gasosa à temperatura ambiente.

Com densidade de 13,5 g / cm3, o mercúrio é cerca de 13,5 vezes mais denso que a água, de forma que, segundo o princípio de Arquimedes, sua capacidade de carga também é 13,5 vezes maior; assim, um cubo de ferro (densidade 7,9 g / cm3) também flutua no mercúrio. Simulações de Monte Carlo realizadas recentemente mostram que a densidade do mercúrio também está sujeita a efeitos relativísticos. Cálculos não relativísticos sugeririam uma densidade de 16,1 g / cm3.
condutividade

A ligação metálica no mercúrio é criada por elétrons deslocalizados. Esses elétrons ocupam certos níveis de energia discretos em bandas que são criadas pela ampliação dos estados atômicos por meio da interação. Não há estrutura periódica em metais líquidos como o mercúrio. Portanto, o quase pulso não é um bom número quântico e a configuração da banda eletrônica não pode ser representada na zona de Brillouin, como é usual para metais sólidos. Devido ao princípio de Pauli, os elétrons gradualmente preenchem os estados de energia, apenas a banda de condução permanece ocupada de forma incompleta. Os elétrons nesta banda são deslocalizados e formam o gás do elétron. A condutividade elétrica também pode ser explicada classicamente por esses elétrons.

estado físico

A resposta à pergunta de por que o mercúrio é líquido à temperatura ambiente pode ser encontrada na consideração da ligação entre os átomos de mercúrio. Em primeiro lugar, o mercúrio tem uma configuração eletrônica muito especial. Como um elemento do 12º grupo do PSE, os átomos de mercúrio preencheram completamente os orbitais dos átomos s e d, o que significa uma constelação muito estável e energeticamente favorável. A banda de condução está, portanto, vazia. No caso dos homólogos mais leves de zinco e cádmio, que estão no mesmo grupo de PSE do mercúrio, mas são sólidos à temperatura ambiente, a diferença energética entre a banda de valência e a banda de condução é tão pequena que os elétrons podem facilmente pular do banda de valência para a banda de condução, criando uma ligação metálica.

A peculiaridade do mercúrio está no orbital 14f, que é completamente preenchido com 4 elétrons. Devido à contração dos lantanídeos e ao efeito relativístico, ocorre um aumento da massa e uma blindagem menos eficiente da carga nuclear. Só recentemente foi possível demonstrar, usando uma simulação de Monte Carlo, que a anomalia do ponto de fusão do mercúrio é na verdade devido a efeitos relativísticos. Sem efeitos relativísticos, seria esperado um ponto de fusão 105 K maior do que o observado experimentalmente.

Os orbitais ocupados são, portanto, atraídos para mais perto do núcleo, assim como a banda de valência do mercúrio. No entanto, orbitais desocupados, como a banda de condução, não são deslocados em direção ao núcleo, o que leva a uma diferença de energia particularmente grande entre a valência e a banda de condução, que é significativamente menor para zinco e cádmio. Quase nenhum elétron pode deixar a banda de valência e alcançar a banda de condução, o que torna a ligação metálica excepcionalmente fraca. Isso também explica a volatilidade e a baixa condutividade atípica do mercúrio para metais.

isótopo

Um total de 34 isótopos e 9 isômeros nucleares com números de massa de 175 a 208 são conhecidos de mercúrio. Sete desses isótopos são estáveis ​​(com números de massa 196, 198, 199, 200, 201, 202 e 204). Dos isótopos radioativos, apenas 194Hg tem meia-vida relativamente longa de 444 anos (520 anos de acordo com dados mais recentes). Os outros isótopos e isômeros do núcleo têm apenas meia-vida entre 1,1 milissegundos e 46,612 dias.

Usar

Em comparação com outros líquidos, a expansão térmica do mercúrio está um pouco abaixo de uma ordem de magnitude menor, mas mostra apenas cerca de 0 por cento de erros de linearidade na faixa entre 180 ° C e 2 ° C:

Além disso, o mercúrio não molha o vidro e é fácil de detectar visualmente. Portanto, é adequado para uso em termômetros de líquido e termômetros de contato. No entanto, como termômetro externo em regiões muito frias, ele só pode ser usado de forma limitada devido ao seu ponto de fusão (-38,83 ° C).

Devido a sua alta toxidade, seu uso hoje se limita ao campo científico; Dependendo da faixa de temperatura, o mercúrio pode ser parcialmente substituído por recheios coloridos feitos de álcool, petróleo, carbonato de propileno, pentano, tolueno, creosoto, benzoato de isosamila, óleo mineral hidrogenado ou Galinstan, bem como termômetros eletrônicos.

O primeiro termômetro de mercúrio utilizável foi desenvolvido por Daniel Gabriel Fahrenheit por volta de 1720. Um termômetro contém em média 150 mg de mercúrio. Em um termômetro clínico, a quantidade pode ser de até 1 g. Isso corresponde aproximadamente a um cordão com diâmetro de 5,2 mm.

Desde 3 de abril de 2009, a colocação no mercado de novos termômetros clínicos, barômetros e monitores de pressão arterial contendo mercúrio foi proibida na UE; Isso não se aplica a dispositivos de medição para uso científico ou médico, bem como a dispositivos antigos e usados.

Manômetro / barômetro

O design clássico de um manômetro (“medidor de pressão diferencial”) é um tubo em U, cujas extremidades são conectadas às duas atmosferas de pressão por meio de linhas. Até hoje, o mercúrio é amplamente utilizado como líquido para manômetro. As vantagens do mercúrio são: alta densidade, o vidro não molha e a pressão de vapor desprezível. Mercúrio é incolor, mas opaco.

O design mais simples e mais antigo do barômetro é um tubo de vidro fechado de um lado, estável e com um diâmetro interno de cerca de 4-6 mm, que é preenchido até a borda com mercúrio com a extremidade fechada voltada para baixo e, em seguida, fechado com o polegar, colocado de cabeça para baixo e com o polegar abaixo do nível do mercúrio em um copo largo e meio cheio, é mergulhado antes que o polegar revele a abertura abaixo.

A coluna de mercúrio no tubo apenas afunda até que a força da pressão do ar fora do tubo e o peso do mercúrio no tubo estejam em equilíbrio. À pressão normal (1 atmosfera), trata-se de uma "coluna de mercúrio" de 760 mm. A antiga especificação na unidade de medida Torr para a pressão do ar corresponde à altura da coluna de mercúrio em milímetros, 1 mm da coluna de mercúrio corresponde a 133,21 Pascal.

interruptor

Devido à sua condutividade elétrica e à altíssima tensão superficial (0,476 N / ma 20 ° C), o mercúrio é ideal para uso como material de contato nas chaves de mercúrio usadas anteriormente. Por causa do problema com o descarte de sucata eletrônica, o uso de mercúrio em interruptores foi proibido na maioria das áreas de aplicação na UE (diretiva “RoHS”) desde 2005. Em aplicações especiais, os contatos umedecidos com mercúrio ainda são usados ​​hoje a fim de atingir resistências de contato particularmente baixas ou para evitar que os contatos saltem (por exemplo, relés de Hg).

Graças à gravidade, os interruptores de inclinação de mercúrio funcionam de maneira semelhante ao nível de bolha de ar; Uma gota móvel de mercúrio em um tubo de vidro curvo ou reto abre e fecha o contato elétrico entre dois pinos de metal fundidos no vidro, dependendo da inclinação. Esses interruptores de inclinação às vezes são encontrados em interruptores de luz de escada antigos, em termostatos de caldeiras, em interruptores de pressão de bombas de água domésticas e como proteção contra ruídos em máquinas de lavar. Nos turboinversores usados ​​anteriormente, um feixe de mercúrio era usado como um "dedo de interruptor" circular.

Lâmpadas de vapor de mercúrio

Parte visível do espectro de mercúrio. A linha roxa mal é visível a olho nu. Linhas particularmente fortes estão no UV invisível subsequente (à esquerda).

Tubo de descarga de gás Hg

O mercúrio é usado em vasos de descarga (lâmpadas de vapor de mercúrio) de lâmpadas de descarga de gás (lâmpadas fluorescentes, "lâmpadas economizadoras de energia", tubos catódicos frios, lâmpadas de vapor de mercúrio de alta e ultra-alta pressão, lâmpadas solares, lâmpadas de quartzo, as chamadas "pretas lâmpadas de luz ").

Amálgama

O mercúrio forma ligas espontaneamente com muitos outros metais chamados amálgamas. Os amálgamas são z. B. usado como preenchimento dentário. Uma mistura de mercúrio e pó de metais como prata pode ser pressionada em uma abertura perfurada no dente por um período de tempo e logo endurece para formar um amálgama. Enquanto o material dentário encolhe com o passar dos anos devido ao ataque químico-bacteriano, o amálgama tende a se expandir plasticamente como resultado da alta pressão de mastigação como um metal e tem o efeito colateral de inibir o crescimento de bactérias. Se um pedaço de folha de alumínio é pressionado firmemente sobre um recheio de amálgama durante a mastigação - possivelmente acidentalmente, como é típico de embalagens de chocolate - um elemento galvânico é formado e uma corrente elétrica contínua correspondente flui, que é percebida como um estímulo metálico desagradável no dente nervo.

Em março de 2017, foi aprovado um regulamento no Parlamento Europeu que restringe significativamente o uso de amálgama. A partir de julho de 2018, jovens menores de 15 anos, bem como mulheres grávidas e lactantes, não poderão mais receber obturações dentárias feitas de amálgama. Basicamente, a partir de então, misturas pré-misturadas também devem ser usadas para manter o teor de mercúrio ideal. Os separadores de amálgama também são necessários na linha de águas residuais de ordenação. Um estudo deve esclarecer até 2020 se o amálgama deve ser completamente banido da odontologia até 2030. Restrições também foram impostas ao uso industrial de mercúrio.

Uma vez que o mercúrio destrói a película protetora de óxido do alumínio através da formação de amálgama de alumínio, transportar dispositivos contendo mercúrio (por exemplo, termômetros clínicos) em aviões não é proibido, mas limitado de acordo com os Regulamentos de Mercadorias Perigosas da IATA (1 peça / passageiro e obrigatório em um equipamento de proteção tampa - DGR 2.3). O mercúrio é classificado como mercadoria perigosa classe 8 - materiais corrosivos. Existe um efeito corrosivo em relação a quase todos os metais, incluindo zinco, magnésio e alumínio, que são usados ​​na construção de aeronaves.

Desinfetantes e agentes de decapagem

No desinfetante de feridas, o mercurocromo, o ingrediente ativo era um sal de mercúrio orgânico. A solução de iodo mercuchrome disponível hoje é uma solução de iodo povidona. Merfen, outro desinfetante, costumava conter borato de fenil mercúrio. HgCl2 (sublimado) era usado anteriormente como desinfetante em hospitais. O timerosal é um composto orgânico de mercúrio usado em concentrações muito baixas como bactericida para preservar vacinas.

A agricultura convencional usa compostos de mercúrio como agente de cobertura para sementes. Isso foi proibido na Alemanha desde 1984. No Iraque, houve envenenamento em massa de 1971 a 1972 como resultado do consumo de sementes.

O cloreto de mercúrio (II) foi usado anteriormente como desinfetante e agente de decapagem, bem como para preservação de madeira e de cadáveres.

eletrólise

Em termos de quantidade, o mercúrio desempenhou um papel importante na produção de soda cáustica e cloro por eletrólise de cloro e álcali usando o processo de amálgama. Durante a eletrólise, o sódio metálico reduzido é transferido como um amálgama, uma liga de sódio-mercúrio, para uma célula separada, o decompositor, a fim de evitar a formação do gás cloro explosivo e do indesejado monoclorato de sódio (hipoclorito de sódio) no célula de eletrólise. Uma grande parte das instalações alemãs e europeias que trabalham com o processo de amálgama estão atualmente sendo convertidas para processos alternativos sem mercúrio (processos de membrana) a fim de reduzir as emissões de mercúrio.

Lavagem de ouro

Um processo de mineração de ouro usa mercúrio para soltar o pó de ouro fino, criando amálgama de ouro (ver amálgama). Como o mercúrio se torna líquido em baixas temperaturas, ele forma ligas que derretem com facilidade. Durante a lavagem e o recozimento subsequente para recuperar o ouro puro, o mercúrio é liberado no meio ambiente. Essa é a principal razão para o alto nível de poluição ambiental causada por esse tipo de mineração de ouro (ver também emissões ambientais, abaixo). Alternativas ao processo de amálgama devem ser promovidas. O ouro para os ducados de ouro do rio alemão cunhado entre os séculos 17 e 19 foi removido ou limpo por amalgamação para derretê-lo.

arte

Diz-se que havia rios de mercúrio na tumba do primeiro imperador chinês Qin Shihuangdi. O solo na área foi examinado cientificamente e um teor de mercúrio anormalmente alto foi encontrado. Mas isso por si só não é prova da correção da lenda.

Arqueólogos mexicanos encontraram mercúrio líquido sob a pirâmide do templo maia de Quetzalcoatl. Os pesquisadores suspeitam que seja a representação ritual do rio do submundo maia - comparável ao antigo Estige grego.

O artista americano Alexander Calder construiu uma fonte de mercúrio em 1937 para homenagear as vítimas da mineração de mercúrio. Por volta do ano 1000 havia tanques cheios de mercúrio nos palácios dos califas de Córdoba (Medina az-Zahra), Cairo e Bagdá, que eram usados ​​para brincar com os efeitos da luz, assim como tanques de mercúrio colocados em grandes conchas de pórfiro (para Cairo, 50 côvados são quadrados, ou seja, aproximadamente 26 m × 26 m).

A douradura a fogo foi usada por muito tempo no artesanato. Como na mineração de ouro, a fácil formação de amálgama e separação térmica de ouro e mercúrio foram usadas aqui. Este método também pode ser usado para dourar folhas de cobre, que foram usadas, por exemplo, para as cúpulas da Catedral de Santo Isaac em São Petersburgo no século XIX.

Outros usos

• O metal é usado em células-botão e baterias. Nesse ínterim, no entanto, há apenas um produtor em Taiwan; a importação para a UE já não é permitida.
• O retificador de vapor de mercúrio emite luz durante a operação
• No passado, ele também foi usado em alguns tubos eletrônicos, como retificadores de vapor de mercúrio, ignitrons, excitrons e tiratrons.
• Na astronomia, o mercúrio é usado para construir telescópios relativamente baratos com uma grande superfície de espelho (veja espelho líquido): Mercúrio é colocado em um porta-espelhos em forma de placa, que é colocado em rotação. Como resultado da rotação, o mercúrio se distribui por toda a superfície do suporte do espelho em uma camada fina e forma um espelho parabólico quase perfeito. Uma desvantagem desses telescópios é que eles só podem olhar verticalmente para cima (zênite), pois só então um parabolóide de rotação adequado surge como resultado da gravidade. Sem rotação do espelho, os espelhos de mercúrio foram usados ​​em metrologia como um padrão de planura.
• A propriedade do mercúrio de se comportar como um líquido não umectante (exceções: formadores de amálgama como cobre, prata, ouro, alumínio) é a base para a porosimetria de mercúrio. Aqui, o mercúrio é pressionado sob pressão (0 a 4000 bar) em poros de tamanhos diferentes. Podem ser feitas declarações sobre a natureza, forma, distribuição e tamanho dos poros e cavidades por meio da pressão aplicada e da quantidade de mercúrio necessária. Este método é usado, entre outras coisas, em mineralogia, farmácia e ciências cerâmicas.
• No passado, os sais de mercúrio eram usados ​​pelos chapeleiros, principalmente para fazer os chapéus de mamona de pele de castor, que estiveram na moda no século XVIII. A expressão inglesa “mad as a hatter” (“crazy like a hatter”) (ver também a síndrome do chapeleiro) provavelmente remete ao aplicativo. Ele também foi popularizado pelo personagem do Chapeleiro Maluco em Alice no País das Maravilhas de Lewis Carroll.
• No passado, o mercúrio era usado junto com a água como meio de trabalho em usinas a vapor. O vapor do metal atingiu a temperatura de 500 ° C à pressão de 10 bar. Apesar de suas vantagens termodinâmicas, o processo não ganhou aceitação devido à toxidade do metal.
• Os primeiros reatores nucleares do tipo reprodutor rápido foram resfriados com mercúrio (por exemplo, reator Clementine em Los Alamos / EUA 1946–1952 e reatores semelhantes na União Soviética). No entanto, devido aos principais problemas de corrosão e às dificuldades de manuseio do mercúrio venenoso, a empresa logo mudou para o sódio líquido. Embora o reator Clementine tenha sido desmontado em 1970, isso ainda está pendente para os reatores russos refrigerados a mercúrio, que foram desativados há mais de 50 anos.
• É sabido há vários anos que, por volta de 1955, o mercúrio em ebulição foi usado no projeto militar HERMEX para separar o plutônio para armas dos elementos de combustível do reator usado. Mais de 1000 toneladas de mercúrio contendo plutônio deste projeto HERMEX desativado ainda estão armazenados no Laboratório Nacional de Oak Ridge.
• Também no Laboratório Nacional de Oak Ridge, um extenso projeto para a extração de trítio para bombas de hidrogênio usando aproximadamente 1950 toneladas de mercúrio foi realizado de 1963 a 11.000. Cerca de 3% do mercúrio foi lançado no meio ambiente.
• O mercúrio é (ou foi usado principalmente no passado) como meio de trabalho em bombas de difusão para gerar alto vácuo sem óleo.
• O vapor de mercúrio foi usado para desenvolver a imagem no daguerreótipo, o primeiro processo fotográfico praticável. A foto resultante consistia em um precipitado de mercúrio em uma placa de cobre folheado a prata.
• No final do século 17, o médico Anton Nuck introduziu a injeção de mercúrio em peças anatômicas.
• O mercúrio é usado em fontes de fragmentação de alta potência como um alvo para a geração de nêutrons, por ex. B. SNS / EUA ou JSNS / Japão. Aproximadamente 20 toneladas de mercúrio são bombardeadas com um feixe de prótons com uma energia de partícula de aproximadamente 1 GeV. Os núcleos atômicos de mercúrio são estilhaçados e cerca de 20 nêutrons são liberados para cada próton irradiado. A European Spallation Source ESS planejada em Lund (Suécia) não deve usar mercúrio.

Empurrando de volta o aplicativo e extração

O Protocolo de Metais Pesados ​​de Aarhus à Convenção UNECE de 1979 sobre Poluição Atmosférica Transfronteiriça de Longo Alcance entrou em vigor em 2003 e visa reduzir as emissões de metais pesados ​​chumbo, cádmio e mercúrio.

De 9 (o dia da farmácia) a 25 de outubro de 2007 em uma campanha do Ministério da Vida e da Câmara dos Farmacêuticos da Áustria, um milhão de termômetros de mercúrio foram coletados de residências por meio de farmácias e levados a um depósito subterrâneo na Alemanha por meio de produtos farmacêuticos atacadistas e a empresa de eliminação de resíduos Saubermacher. Esse montante corresponde a uma tonelada de mercúrio. Como incentivo, havia um termômetro clínico digital (no valor de aproximadamente € 1) para cada item devolvido. Os iniciadores esperavam apenas 50.000 termômetros e tinham que entregar 200.000 termômetros digitais.

Em 2009, a Suécia decidiu proibir o uso de mercúrio em geral. A proibição significa que o uso de amálgama em obturações dentárias cessará e que os produtos que contêm mercúrio não poderão mais ser comercializados na Suécia. De acordo com o Ministério do Meio Ambiente da Suécia, a proibição é "um forte sinal para outros países e a contribuição da Suécia para os objetivos da UE e da ONU de reduzir o uso e as emissões de mercúrio." na Noruega. Uma conferência da ONU foi realizada em Estocolmo em 2008 sobre este assunto. Na Suíça, as quantidades de mercúrio importadas caíram drasticamente depois de 2010 de mais de 2008 kg para cerca de 3000 kg por ano no período de 600-2009 e posteriormente para 2013 kg em 70. O mercúrio destinado a produtos odontológicos representa a maior parte disso.

A “Estratégia da Comunidade para o Mercúrio” da UE, de 28 de janeiro de 2005, visa reduzir as emissões, a oferta e a demanda de mercúrio. As quantidades existentes devem ser administradas, as pessoas protegidas da exposição, a compreensão criada e as medidas promovidas. De acordo com a diretiva da UE de setembro de 2006, o teor de mercúrio das baterias e acumuladores foi limitado a 0,0005 por cento por peso (células-botão, no entanto, 2%).

O regulamento da CE sobre a proibição da exportação de mercúrio e certos compostos, bem como o armazenamento seguro de mercúrio de 22 de outubro de 2008, proibiu a exportação de mercúrio e contendo mercúrio - com exceções - da UE desde 15 de março de 2011. Na mesma data, o mercúrio, que ficou fora de serviço na indústria de cloro e álcalis, em particular pela mudança de processos, deve ser tratado como resíduo perigoso e armazenado e monitorado em áreas subterrâneas de alta segurança, como sal abandonado minas. Até agora, a Europa tem sido o principal produtor de mercúrio do mundo. O estoque de mercúrio, especialmente na eletrólise de cloro e álcalis concentrada na Alemanha, é de cerca de 1000 t.

A produção mundial de mercúrio diminuiu de seu máximo em 1970 com 10.000 t / a até 1992 em 3.000 t / a.

Em seu Conselho de Administração do Programa Ambiental das Nações Unidas, as Nações Unidas colocaram o mercúrio na lista de substâncias regulamentadas de poluição global desde 2001.

Dez anos após o impulso da Suíça e da Noruega, 140 países assinaram o Acordo de Minamata em Genebra, em 19 de janeiro de 2013, após longas negociações, o primeiro acordo vinculativo para restringir a extração e contenção das emissões de mercúrio. A convenção regula a produção, uso e armazenamento de mercúrio e o manuseio de resíduos contendo mercúrio; o cumprimento é monitorado por uma comissão consultiva. Não é permitida a construção de novas minas, as existentes têm de ser encerradas no prazo de 15 anos, para que o mercúrio só fique disponível para reciclagem. Os humanos dobraram a concentração de mercúrio nos 100 m do topo dos oceanos nos últimos 100 anos, de acordo com um relatório da ONU.

disposição

O mercúrio derramado pode ser coletado com uma pinça especial de mercúrio ou com uma pá de duas folhas de papel devidamente calçadas uma contra a outra. Pequenos resíduos podem ser amalgamados com uma placa de zinco ou zinco em pó ou convertidos em sulfeto com enxofre e então solidificados por varrimento. Resíduos de mercúrio devem ser coletados como resíduos perigosos e especialmente descartados.

Na prática laboratorial, deve-se evitar que o mercúrio flua para as fissuras do piso, de onde seria liberado para o meio ambiente por evaporação ao longo dos anos.

Conexões

Os compostos de mercúrio (I) (também diquecúrio (I)) ou mercúrio (II) são importantes aqui:

• Dimetil mercúrio
• Acetato de mercúrio (II)
• Cloreto de amida de mercúrio (II) (D0602Z)
• Cloreto de mercúrio (I) (calomelo mineral)
• Cloreto de mercúrio (II) (sublimado)
• Mercúrio (II) fulminato (mercúrio ardente)
• Iodeto de mercúrio (II) (reação de Neßler)
• Nitrato de mercúrio (II)
• Óxido de mercúrio (II)
• Sulfeto de mercúrio (II) (mineral cinabarita, cinábrio)

Analytik

• Reações de detecção inorgânicas clássicas
• Amostra de amálgama
• Amostra de amálgama

Os sais de mercúrio podem ser detectados com a ajuda da amostra de amálgama. A solução de ácido clorídrico é vertida sobre uma folha de cobre e permanece uma mancha sólida de amálgama prateada. Os íons de prata podem interferir na detecção e, portanto, são precipitados como AgCl.

Amostra de tubo de brilho

Outra prova de mercúrio é a amostra de tubo incandescente. A substância a ser analisada é misturada com aproximadamente a mesma quantidade de carbonato de sódio (refrigerante) e inflamada na hotte. O mercúrio elementar é depositado como um espelho metálico na parede do tubo de ensaio.

Prova qualitativa no processo de separação

No processo de separação qualitativa, o mercúrio pode ser detectado tanto no grupo HCl quanto no grupo H2S. Após a adição de HCl, calomelano, Hg2Cl2, é formado, o qual reage ao mercúrio finamente dividido e ao cloreto de amido de mercúrio (II) após a adição da solução de amônia. Após a introdução do H2S, o mercúrio divalente precipita na forma de cinábrio preto, HgS, e pode ser detectado com a ajuda da amostra de amálgama.

Análise instrumental de mercúrio

Vários métodos estão disponíveis para análise de traços de mercúrio e seus derivados orgânicos. No entanto, métodos novos ou aprimorados são constantemente apresentados na literatura. A preparação da amostra é um problema que não deve ser subestimado.

Espectrometria de absorção atômica (AAS)

Das várias técnicas de AAS, as técnicas de tubo de quartzo e tubo de grafite fornecem os melhores resultados para compostos de mercúrio inorgânicos e organometálicos. Uma cubeta de quartzo é aquecida eletricamente a mais de 900 ° C e a amostra é atomizada. A absorção é então medida a 253,7 nm. Um exemplo é um limite de detecção para CH3HgCl de 100 µg / L. Outra técnica popular para a detecção de mercúrio elementar ou organileno de mercúrio é a geração de vapor frio em conexão com o AAS. Em concentrações muito baixas, as espécies de analitos voláteis são inicialmente enriquecidas com a formação de amálgamas em superfícies de ouro ou prata que foram colocadas em uma cubeta de grafite. Em seguida, é atomizado a 1400 ° C e a absorção medida. Um limite de detecção de 0,03 ng foi alcançado desta forma.

Espectrometria de emissão atômica (AES)

Em AES, plasma induzido por microondas (MIP) e plasma indutivamente acoplado (ICP) provaram seu valor para atomização. Também com este método, a detecção ocorre a 253,65 nm e 247,85 nm. Com a ajuda do MIP-AES, foram encontrados limites de detecção absolutos de 4,4 ng / g de amostra. O ICP-AES tem um limite de detecção de 20 a 50 ng / mL.

Espectrometria de Massa (MS)

Mercúrio tem um total de sete isótopos estáveis ​​de diferentes abundâncias. Para espectrometria de massa, no entanto, muitas vezes apenas 201Hg (13,22%) e 202Hg (29,80%) são relevantes. Com a ajuda de ICP-MS, compostos inorgânicos de mercúrio e organilos de mercúrio, como metilmercúrio, CH3Hg, podem ser determinados com limites de detecção de até 2,6 ng / g.

Análise de ativação de nêutrons (NAA)

O NAA é baseado na reação nuclear AHg (n, γ) A + 1Hg (irradiação de mercúrio com nêutrons). Isso cria nuclídeos de mercúrio radioativo. A intensidade da radiação gama característica resultante é determinada com um detector de germânio de alta pureza. É proporcional ao número de núcleos ativados presentes e as declarações quantitativas podem ser feitas por meio de calibração interna. Freqüentemente, 197mHg é detectado com meia-vida de 2,7 dias a 77,3 keV.

voltammetry

A voltametria de redissolução anódica (ASV) é mais adequada para a determinação eletroquímica de traços de Hg. A medição voltamétrica é precedida por um período de enriquecimento redutivo no eletrodo de medição de ouro. A determinação real segue medindo a corrente de oxidação ao escanear uma janela de tensão de 0 V a 600 mV. A altura do pico de oxidação a 500 mV se correlaciona com a quantidade de mercúrio presente. Limites de detecção de 12 pM (2,4 ng / l) de mercúrio foram alcançados na água do mar após um tempo de enriquecimento de 2 minutos. Além disso, a voltametria inversa em eletrodos de ouro, platina ou carbono pode ser usada.

Análise automatizada

Agora existem analisadores automatizados para a análise de rotina de mercúrio. Geralmente, baseiam-se no princípio da decomposição térmica, seguida de amalgamação e subsequente medição da absorção atômica (ver AAS). Com esses dispositivos de análise, as amostras sólidas e líquidas podem ser examinadas quanto ao seu conteúdo de mercúrio em poucos minutos. Esses dispositivos disponíveis comercialmente são muito sensíveis e atendem aos requisitos dos padrões nacionais de garantia de qualidade, como o método US EPA 7473 e o método ASTM D-6722-01.

Emissões ambientais

O mercúrio é liberado em grandes quantidades por meio de atividades humanas. Estima-se que cerca de 2200 toneladas de mercúrio são lançadas na atmosfera como mercúrio gasoso todos os anos, além de quantidades significativas no solo e na água. As emissões totais para o meio ambiente das atividades humanas desde o início da civilização até 2010 foram estimadas em 1,1–2,8 milhões de toneladas.

Fontes significativas de emissões são:

• a (pequena escala) mineração de ouro (Mineração Artesanal de Pequena Escala). Segundo estimativas, 20 a 30 por cento do ouro extraído em todo o mundo é obtido por meio de prospecção não industrial, ou seja, por garimpeiros. Se todos os garimpeiros do mundo utilizassem o processo de bórax, que não agride o meio ambiente, a emissão de cerca de 1.000 toneladas de mercúrio, cerca de 30% das emissões globais de mercúrio, poderia ser evitada.
• A indústria de energia, especialmente usinas movidas a carvão: As emissões de mercúrio da indústria de energia em 2010 são estimadas em cerca de 859 toneladas em todo o mundo, das quais cerca de 86% vêm da queima de carvão. A expansão em andamento das usinas termelétricas a carvão na China significará que a combustão do carvão se tornará o maior emissor no futuro. O mercúrio ocorre apenas em vestígios de carvão e linhita, mas a grande quantidade de carvão queimado em todo o mundo leva a taxas de liberação consideráveis. Na Alemanha, a indústria de energia tem emitido cerca de 1995 toneladas de mercúrio a uma taxa constante desde 7.
• Obras de cimento (devido ao mercúrio no calcário e ao usar resíduos / lodo de esgoto como combustível),
• Fundições de metais não ferrosos (devido ao mercúrio nos minérios, especialmente na extração de ouro, cobre, zinco e chumbo),
• Produção de aço (especialmente ao usar sucata),
• Produção de cloro, hidrogênio e soda cáustica (eletrólise cloro-álcali com processo de amálgama).

Nas emissões de mercúrio do lado ar da Alemanha (10257 kg em 2013), a indústria de energia teve uma participação de 68% (6961 kg) devido às usinas a carvão, fundição de metal 11% (1080 kg) e a indústria de cimento e mineral 6% (609 kg). Com cerca de 10 toneladas de emissões de mercúrio, a Alemanha, junto com a Polônia e a Grécia, é a primeira colocada na Europa.

Em janeiro de 2016, um estudo encomendado pelos Verdes mostrou que os valores-limite de mercúrio que estão em vigor nos EUA para 2015 usinas a carvão desde abril de 1100 não são cumpridos por nenhuma usina a carvão na Alemanha, visto que não existem requisitos legais estritos correspondentes. Se fossem aplicados os mesmos valores-limite para as emissões de mercúrio que nos EUA (na média mensal convertida cerca de 1,5 µg / m³ para usinas de carvão duro e 4,4 µg / m³ para usinas de lignito), das 53 usinas de carvão relatáveis usinas na Alemanha, apenas a usina que foi desligada poderia ser usada. As datas (bloco 1–3) permanecem na rede. Há vários anos, a Agência Ambiental Federal recomendou reduzir o valor limite dos gases de exaustão das usinas a carvão para 3 µg / m³ como média diária e 1 µg / m³ como média anual. Ao implementar a Diretiva Europeia de Emissões Industriais, o governo federal e a maioria do Bundestag decidiram no final de outubro de 2012 que as usinas termelétricas a carvão tivessem valores limites de 30 µg / m³ como uma média diária e (para a energia existente usinas de 2019) 10 µg / m³ em média anual. Na audiência pericial no Comitê de Meio Ambiente do Bundestag em 15 de outubro de 2012, foi recomendado um ajuste aos valores-limite dos EUA. Em junho de 2015, um grupo de trabalho liderado pela Comissão Europeia com representantes dos estados membros, associações industriais e ambientais determinou que os valores de emissão média anual de mercúrio abaixo de 1 µg / m³ podem ser alcançados em usinas movidas a carvão com tecnologias específicas de mercúrio . Baixas emissões de mercúrio podem ser alcançadas adicionando carvão ativado, usando um precipitante no purificador de gases de combustão ou módulos de filtro especiais. Os catalisadores e a adição de sais de bromo podem melhorar a descarga de mercúrio porque convertem o mercúrio elementar em mercúrio iônico. O aumento nos custos de geração de eletricidade associados a esses processos é estimado em menos de 1 por cento.

Por exemplo, a usina de carvão duro em Lünen-Stummhafen, a usina de carvão duro em Wilhelmshaven, a usina de carvão duro em Werne, a usina de carvão duro em Hamm-Uentrop, a usina de carvão duro em Hamm-Uentrop, Power planta em Großkrotzenburg perto de Hanau e a usina de linhita em Oak Grove (Texas / EUA).

Produtos que contêm mercúrio foram proibidos na Noruega desde 2008 e na Suécia desde 2009.

Devido aos conhecidos perigos do mercúrio liberado, o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma) elaborou um acordo internacional ("Acordo de Minamata"), que foi assinado em outubro de 2013 por 140 países. O objetivo é reduzir as emissões de mercúrio da mineração, processos de produção, produtos e resíduos em todo o mundo. O acordo tornou-se vinculativo com a ratificação do 50º estado signatário em 18 de maio de 2017 e entrou em vigor em 16 de agosto de 2017.

O American Blacksmith Institute determinou os 2006 lugares mais contaminados do planeta desde 10. Aqui, o mercúrio costuma ser um dos poluentes nos locais “indicados”.

A exportação de mercúrio ou de substâncias que contenham mercúrio com uma concentração de mais de 95% de mercúrio da UE para países não pertencentes à UE é proibida.

Danos à saúde causados ​​pelo mercúrio

O mercúrio é um metal pesado venenoso que emite vapores mesmo em temperatura ambiente. O mercúrio metálico puro é comparativamente inofensivo quando absorvido pelo trato digestivo, mas os vapores inalados são altamente tóxicos.

No entanto, os compostos orgânicos de mercúrio são extremamente tóxicos porque, ao contrário do mercúrio elementar, são solúveis em gordura. Eles podem ser ingeridos com os alimentos, mas também pela pele. Eles penetram facilmente na maioria das luvas de proteção. Eles são quase completamente absorvidos e incorporados ao tecido adiposo. Eles surgem na cadeia alimentar por meio da biometilação do mercúrio (ou sais de mercúrio) em metilmercúrio. A principal fonte de exposição humana ao metilmercúrio é o consumo de peixes marinhos. O envenenamento por composto orgânico de mercúrio tornou-se conhecido mundialmente em meados da década de 1950 por meio de relatos da doença de Minamata. No que diz respeito à exposição ao mercúrio inorgânico, as principais fontes são a ingestão por meio de alimentos e do amálgama dentário.

Dependendo da ingestão, tanto o envenenamento agudo quanto o crônico são possíveis. A queda do navio inglês Triumph em 1810, no qual mais de 200 pessoas se envenenaram quando um barril de mercúrio vazou, pode servir de exemplo. Em 2007 e 2015, os remédios ayurvédicos com altos níveis de mercúrio chamaram a atenção.

 

Preços de mercúrio

Preço de Mercúrio -> Preços Estratégicos de Metais