Precio, presencia, extracción y usos del mercurio

Mercurio (griego antiguo ὑδράργυρος Hydrargyros, plata líquida ', derivado del latín hydrargyrum (Hg), así llamado por Dioscurides; latín argentum vivum y mercurius; inglés mercurio y mercurio) es un elemento químico con el símbolo Hg y el número atómico 80. Aunque tiene una capa D cerrada, a menudo se cuenta entre los metales de transición. En la tabla periódica se encuentra en el segundo subgrupo o en el duodécimo grupo de la IUPAC, que también se denomina grupo del zinc. Es el único metal y, además del bromo, el único elemento líquido en condiciones estándar. Debido a su alta tensión superficial, el mercurio no moja su base inerte, sino que forma gotas lenticulares debido a su fuerte cohesión. Como cualquier otro metal, es conductor de electricidad.

etimología

Mercurio originalmente significa "plata alegre", es decir, rápido - ver inglés rápido - o plata en movimiento o viva (de ahd. Quëcsilabar, quëchsilper, mhd. Quëcsilber, këcsilber al germánico kwikw, [rápido] vivo ') como traducción del sinónimo latino argentum vivum, "plata viva", p. ej. B. Plinio

Los alcoholes de azufre se denominan mercaptanos ("captadores de mercurio") porque pueden reaccionar con el mercurio para formar sulfuros de mercurio.

Historia

El mercurio se conoce al menos desde la antigüedad. Ya se menciona en las obras de Aristóteles, Teofrasto de Ereso, Plinio el Viejo y otros escritores de la antigüedad. Desde la antigüedad hasta el siglo XX se utilizó como medicamento (debido a su toxicidad, que fue reportada por primera vez por el médico y empirista Herakleides de Tarento, pero con las correspondientes consecuencias negativas).

En la antigüedad, el mercurio se obtenía frotando cinabrio con vinagre o calentando cinabrio mediante un proceso de sublimación. Vitruvio ya estaba familiarizado con la aleación de mercurio con oro. Esto se usó para objetos de dorado al fuego, por lo que el mercurio se evaporó. En el siglo V d.C., el sublimado (cloruro de mercurio (II)) se conocía como un compuesto de mercurio. Paracelso fue el primer médico que hizo precipitados y sales básicas de mercurio y las usó como remedios. A partir del siglo XVI, el mercurio se volvió económicamente importante porque era necesario para extraer plata de los minerales de plata mediante la formación de amalgamas.

A finales del siglo XIX, el mercurio se consideraba un fármaco adecuado para problemas ginecológicos, por lo que en ocasiones se administraba en cantidades tóxicas.

Desde finales del siglo XV hasta principios del siglo XX, las preparaciones de mercurio como la pomada de mercurio gris o el asurol se utilizaron ampliamente para tratar la sífilis (más recientemente también en combinación con compuestos de arsénico como la arsfenamina; véase también química biometálica orgánica). Para una cura de mercurio, el mercurio generalmente se aplicaba a la piel, se inyectaba o incluso se inhalaba ocasionalmente, lo que en muchos casos provocaba síntomas de intoxicación. La sífilis se consideraba una enfermedad popular y en muchas obras literarias de la época se pueden encontrar alusiones a los síntomas de la sífilis y la intoxicación por mercurio asociada.

Durante el mismo período, se utilizó mercurio metálico para tratar obstrucciones en el intestino. El paciente ingirió por vía oral varios kilogramos de mercurio metálico para superar el obstáculo en el intestino. Si sobrevivía al tratamiento, el metal naturalmente dejaría su cuerpo sin más síntomas de intoxicación.

En el pasado, el cloruro de mercurio (I) se usaba externamente, por ejemplo, contra manchas de la córnea o verrugas genitales, y a menudo internamente y hasta la década de 1990 como espermicida en forma de supositorios vaginales para la anticoncepción. En el pasado, casi todas las preparaciones de Merfen, incluidas las pastillas, tenían el compuesto orgánico de mercurio fenil mercurio borato, que se descubrió que era efectivo alrededor de 1951, como ingrediente activo, mientras que en la actualidad todos estos productos no contienen mercurio. Merbromin también tuvo un efecto antiséptico en Mercurochrome, que solo fue aprobado hasta 2003.

El físico holandés Heike Kamerlingh Onnes descubrió el fenómeno de la superconductividad en el mercurio por primera vez en 1911. La resistencia eléctrica desaparece completamente por debajo de 4,183 Kelvin (-268,967 ° C). La proximidad al punto de ebullición del helio contribuyó al descubrimiento, pero es pura coincidencia.

En la antigua Grecia, el mercurio simbolizaba tanto al dios Hermes como al planeta que le pertenecía. Esto fue adoptado más tarde por los romanos y los alquimistas para el dios equiparado Mercurio. Por lo tanto, en latín mercurius y en inglés mercury, tanto el nombre de mercurio como del planeta y dios. En inglés, sin embargo, azogue también se usa como un término alternativo para el metal.

El mercurio se utilizó en alquimia para refinar metales. Por ejemplo, la adición de mercurio debería convertir el cobre en plata. El objetivo era también solidificar el mercurio, la fixatio mercurii, por ejemplo (descrita en el siglo XV por Hans Kluge) mediante el tratamiento físico-químico de una mezcla de mercurio con vitriolo al que se añadieron otros aditivos como el tártaro, el salitre y el polvo de vidrio. adicional.

Ocurrencia

El mercurio se produce naturalmente en su forma pura y es la única sustancia líquida que tradicionalmente ha sido reconocida como mineral por la IMA. El mercurio también es un mineral compañero en la hulla.

Hay depósitos de mercurio en Serbia, Italia, China, Argelia, Rusia y España, entre otros. Se encuentra principalmente como mineral en forma de cinabrio (HgS) en áreas con actividad volcánica anterior. El mercurio también es menos común de lo normal. Los depósitos de cinabrio más grandes del mundo se encuentran cerca de la ciudad española de Almadén. La producción finalizó en 2003 y la mina de Almadén se convirtió en una mina visitante. Los minerales de mercurio mucho más raros son montroydita (HgO), paraschachnerita, schachnerita, eugenita, luanheit y moschellandsbergita (todos AgHg). Otro mineral es Belendorffit (CuHg).

También se unen grandes cantidades de mercurio a la biomasa congelada de los suelos de permafrost del hemisferio norte. En ellos se almacena aproximadamente el doble de mercurio que en todos los demás suelos, la atmósfera y los océanos combinados. Si el permafrost se descongela más intensamente, como se espera del calentamiento global provocado por el hombre, se producirían procesos de degradación biológica, a través de los cuales el mercurio posiblemente se libera al medio ambiente, donde podría dañar los ecosistemas árticos, la vida acuática en los océanos y salud humana, entre otras cosas.

El mercurio se comercializa tradicionalmente en barriles de metal ("frasco" en inglés) de 76 libras (34,473 kg) y se cotiza en la bolsa de productos básicos en la unidad "FL" = frasco.

Debido a la larga vida útil atmosférica del mercurio elemental de varios meses a un año, las emisiones al aire conducen a una concentración atmosférica media de 1,2 a 1,8 ng / m3 en el hemisferio norte y alrededor de 1,0, que es relativamente constante en toda la atmósfera terrestre. .3 ng / mXNUMX en el hemisferio sur.

Extracción y presentación.

El mercurio puro se obtiene al permitir que el mineral de mercurio cinabrio (HgS) reaccione con el oxígeno (proceso de tostado). Los productos de reacción son mercurio elemental y dióxido de azufre:

Alrededor de un millón de toneladas de mercurio metálico se han extraído del cinabrio y otros minerales en todo el mundo durante los últimos cinco siglos. Aproximadamente la mitad de esto ocurrió antes de 1925 (a partir de 2000).

Propiedades

El mercurio es un metal pesado líquido de color blanco plateado. A veces todavía se cuenta entre los metales preciosos, pero es mucho más reactivo que los metales preciosos clásicos (por ejemplo, platino, oro), que se encuentran en el mismo período. Forma aleaciones con muchos metales, las llamadas amalgamas. El mercurio es un mal conductor de electricidad en comparación con otros metales. Aparte de los gases nobles, es el único elemento monoatómico en fase gaseosa a temperatura ambiente.

Con una densidad de 13,5 g / cm3, el mercurio es alrededor de 13,5 veces más denso que el agua, por lo que, según el principio de Arquímedes, su capacidad de carga también es 13,5 veces más alta; por tanto, un cubo de hierro (densidad 7,9 g / cm3) también flota en mercurio. Simulaciones de Monte Carlo realizadas recientemente muestran que la densidad del mercurio también está sujeta a efectos relativistas. Los cálculos no relativistas sugerirían una densidad de 16,1 g / cm3.
conductividad

El enlace metálico en el mercurio se crea mediante electrones deslocalizados. Estos electrones ocupan ciertos niveles de energía discretos en bandas que se crean mediante la ampliación de los estados atómicos a través de la interacción. No existe una estructura periódica en los metales líquidos como el mercurio. Por lo tanto, el cuasipulso no es un buen número cuántico y la configuración de la banda electrónica no se puede representar en la zona de Brillouin, como es habitual en los metales sólidos. Debido al principio de Pauli, los electrones llenan gradualmente los estados de energía, solo la banda de conducción permanece ocupada de manera incompleta. Los electrones de esta banda están deslocalizados y forman el gas de electrones. La conductividad eléctrica también se puede explicar clásicamente por estos electrones.

estado físico

La respuesta a la pregunta de por qué el mercurio es líquido a temperatura ambiente se puede encontrar en la consideración del enlace entre los átomos de mercurio. En primer lugar, el mercurio tiene una configuración electrónica muy especial. Como elemento del 12º grupo del PSE, los átomos de mercurio tienen orbitales de átomos syd completamente llenos, lo que significa una constelación muy estable y energéticamente favorable. Por tanto, la banda de conducción está vacía. En el caso de los homólogos más ligeros zinc y cadmio, que están en el mismo grupo de PSE que el mercurio, pero son sólidos a temperatura ambiente, la diferencia energética entre la banda de valencia y la banda de conducción es tan pequeña que los electrones pueden saltar fácilmente desde la banda de valencia a la banda de conducción, se produce la creación de un enlace metálico.

La peculiaridad del mercurio radica en el orbital 14f, que está completamente lleno de 4 electrones. Debido a la contracción del lantánido y al efecto relativista, hay un aumento de masa y un blindaje menos eficiente de la carga nuclear. Solo recientemente fue posible demostrar usando una simulación de Monte Carlo que la anomalía del punto de fusión del mercurio en realidad se debe a efectos relativistas. Sin efectos relativistas, se esperaría un punto de fusión que sería 105 K más alto que el observado experimentalmente.

Los orbitales ocupados se acercan más al núcleo, al igual que la banda de valencia del mercurio. Sin embargo, los orbitales desocupados, como la banda de conducción, no se desplazan hacia el núcleo, lo que conduce a una diferencia de energía particularmente grande entre la valencia y la banda de conducción, que es significativamente menor para el zinc y el cadmio. Casi ningún electrón puede salir de la banda de valencia y alcanzar la banda de conducción, lo que hace que el enlace metálico sea inusualmente débil. Esto también explica la volatilidad y la mala conductividad atípica del mercurio para los metales.

isótopo

Se conocen del mercurio un total de 34 isótopos y 9 isómeros nucleares con números de masa de 175 a 208. Siete de estos isótopos son estables (con números de masa 196, 198, 199, 200, 201, 202 y 204). De los isótopos radiactivos, solo 194 Hg tiene una vida media relativamente larga de 444 años (520 años según datos más recientes). Los otros isótopos e isómeros del núcleo solo tienen vidas medias entre 1,1 milisegundos y 46,612 días.

Utilizar

La expansión térmica del mercurio es casi un orden de magnitud menor en comparación con otros líquidos, pero muestra solo errores de linealidad del 0 por ciento en el rango entre 180 ° C y 2 ° C:

Además, el mercurio no moja el vidrio y es fácil de detectar visualmente. Por tanto, es adecuado para su uso en termómetros de líquidos y termómetros de contacto. Sin embargo, como termómetro para exteriores en regiones muy frías, solo se puede utilizar de forma limitada debido a su punto de fusión (-38,83 ° C).

Debido a su alta toxicidad, su uso hoy en día se limita al campo científico; Dependiendo del rango de temperatura, el mercurio puede ser reemplazado parcialmente por rellenos de color hechos de alcohol, petróleo, carbonato de propileno, pentano, tolueno, creosota, benzoato de isosamilo, aceite mineral hidrogenado o Galinstan, así como termómetros electrónicos.

El primer termómetro de mercurio utilizable fue desarrollado por Daniel Gabriel Fahrenheit alrededor de 1720. Un termómetro contiene un promedio de 150 mg de mercurio. En un termómetro clínico, la cantidad puede ser de hasta 1 g. Esto corresponde aproximadamente a una cuenta con un diámetro de 5,2 mm.

Desde el 3 de abril de 2009, la comercialización de nuevos termómetros clínicos, barómetros y monitores de presión arterial que contienen mercurio está prohibida en la UE; Esto no se aplica a los dispositivos de medición para uso científico o médico, así como a los dispositivos viejos y usados.

Manómetro / barómetro

El diseño clásico de un manómetro ("medidor de presión diferencial") es un tubo en U, cuyos extremos están conectados a las dos atmósferas de presión a través de líneas. Hasta el día de hoy, el mercurio se usa ampliamente como líquido para manómetros. Las ventajas del mercurio son: alta densidad, la no humectación del vidrio y la presión de vapor insignificante. El mercurio es incoloro pero opaco.

El diseño más simple y antiguo del barómetro es un tubo de vidrio cerrado, estable, de una cara, con un diámetro interno de aproximadamente 4-6 mm, que se llena hasta el borde con mercurio con el extremo cerrado hacia abajo y luego se cierra con el pulgar. se pone boca abajo y con el pulgar debajo del nivel de mercurio en una taza ancha y medio llena se sumerge antes de que el pulgar revele la abertura de abajo.

La columna de mercurio en la tubería solo se hunde hasta que la fuerza de la presión del aire fuera de la tubería y el peso del mercurio en la tubería estén en equilibrio. A presión normal (1 atmósfera) se trata de una "columna de mercurio" de 760 mm. La antigua especificación en la unidad de medida Torr para la presión del aire corresponde a la altura de la columna de mercurio en milímetros, 1 mm de columna de mercurio corresponde a 133,21 Pascal.

Cambiar

Debido a su conductividad eléctrica y la tensión superficial muy alta (0,476 N / ma 20 ° C), el mercurio es ideal para su uso como material de contacto en los interruptores de mercurio utilizados anteriormente. Debido al problema con la eliminación de desechos electrónicos, el uso de mercurio en interruptores está prohibido en la mayoría de las áreas de aplicación en la UE (directiva “RoHS”) desde 2005. En aplicaciones especiales, los contactos humedecidos con mercurio todavía se utilizan hoy en día para lograr resistencias de contacto particularmente bajas o para evitar que los contactos reboten (por ejemplo, relés de Hg).

Gracias a la gravedad, los interruptores de inclinación de mercurio funcionan de manera similar al nivel de burbuja en un nivel de burbuja; Una gota móvil de mercurio en un tubo de vidrio curvo o recto abre y cierra el contacto eléctrico entre dos clavijas de metal fundidas en el vidrio, según la inclinación. Estos interruptores de inclinación se encuentran a veces en interruptores de luz de escalera antiguos, en termostatos de calderas, en interruptores de presión de bombas de agua domésticas y como protección contra ruidos en lavadoras. En los turboinversores utilizados anteriormente, se utilizó un rayo de mercurio como un "dedo interruptor" circular.

Lámparas de vapor de mercurio

Parte visible del espectro de mercurio. La línea violeta es apenas visible a simple vista. Las líneas particularmente fuertes se encuentran en el UV invisible posterior (izquierda).

Tubo de descarga de gas Hg

El mercurio se utiliza en los recipientes de descarga (lámparas de vapor de mercurio) de las lámparas de descarga de gas (lámparas fluorescentes, "lámparas de ahorro de energía", tubos de cátodo frío, lámparas de vapor de mercurio de alta y ultra alta presión, lámparas solares, lámparas de cuarzo, las denominadas "negras lámparas de luz ").

Amalgama

El mercurio forma espontáneamente aleaciones con muchos otros metales llamados amalgamas. Las amalgamas son z. B. utilizado como relleno dental. Una mezcla de mercurio y polvo de metales como la plata se puede presionar en una abertura perforada en el diente durante un período de tiempo y pronto se endurece para formar una amalgama. Mientras que el material dental se encoge con el paso de los años como resultado del ataque químico-bacteriano, la amalgama tiende a expandirse plásticamente como resultado de la alta presión de masticación como metal y tiene el efecto secundario de inhibir el crecimiento de bacterias. Si un trozo de papel de aluminio se presiona firmemente sobre un empaste de amalgama mientras se mastica, posiblemente accidentalmente, como es típico en el empaque de chocolate, se forma un elemento galvánico y fluye una corriente eléctrica continua correspondiente, que se percibe como un estímulo metálico desagradable en el diente. nervio.

En marzo de 2017, se aprobó un reglamento en el Parlamento Europeo que restringe significativamente el uso de amalgama. A partir de julio de 2018, los jóvenes menores de 15 años, así como las mujeres embarazadas y en período de lactancia, ya no podrán recibir empastes dentales hechos con amalgama. Básicamente, a partir de entonces, también se deben utilizar mezclas premezcladas para mantener el contenido de mercurio óptimo. Los separadores de amalgama también se requieren en la línea de aguas residuales de ordenación. Un estudio debería aclarar para 2020 si la amalgama debería estar completamente prohibida en la odontología para 2030. También se han impuesto restricciones al uso industrial del mercurio.

Dado que el mercurio destruye la capa protectora de óxido del aluminio a través de la formación de amalgama de aluminio, no se prohíbe el transporte de dispositivos que contienen mercurio (por ejemplo, termómetros clínicos) en los aviones, pero se limita de acuerdo con las Regulaciones de Mercancías Peligrosas de la IATA (1 pieza / pasajero y obligatorio en un cubierta - DGR 2.3). El mercurio está asignado a la clase 8 de mercancías peligrosas: materiales corrosivos. Existe un efecto corrosivo en relación con casi todos los metales, incluidos el zinc, el magnesio y el aluminio, que se utilizan en la construcción de aviones.

Desinfectantes y decapantes

En el mercurocromo desinfectante de heridas, el ingrediente activo era una sal de mercurio orgánica. La solución de yodo de mercucromo disponible en la actualidad es una solución de yodo de povidona. Merfen, otro desinfectante, solía contener borato de fenil mercurio. El HgCl2 (sublimado) se usaba anteriormente como desinfectante en hospitales. El timerosal es un compuesto orgánico de mercurio que se usa en concentraciones muy bajas como bactericida para preservar las vacunas.

La agricultura convencional utiliza compuestos de mercurio como aderezo para las semillas. Esto está prohibido en Alemania desde 1984. En Irak hubo un envenenamiento masivo entre 1971 y 1972 como resultado del consumo de semillas.

El cloruro de mercurio (II) se utilizaba anteriormente como desinfectante y agente de decapado, así como para la conservación de la madera y la conservación de cadáveres.

electrólisis

En términos de cantidad, el mercurio desempeñó un papel importante en la producción de sosa cáustica y cloro mediante electrólisis cloro-alcalina mediante el proceso de amalgama. Durante la electrólisis, el sodio metálico reducido se transfiere como una amalgama, una aleación de sodio-mercurio, a una celda separada, el descomponedor, para evitar la formación del gas de cloro explosivo y el monooxoclorato de sodio no deseado (hipoclorito de sodio) en el celda de electrólisis. Actualmente, una gran parte de las instalaciones alemanas y europeas que trabajan con el proceso de amalgama se están convirtiendo a procesos alternativos sin mercurio (procesos de membrana) para reducir las emisiones de mercurio.

Lavado de oro

Un proceso de extracción de oro utiliza mercurio para aflojar el polvo de oro fino, creando una amalgama de oro (ver fusión). Dado que el mercurio se vuelve líquido a bajas temperaturas, forma aleaciones que se funden con especial facilidad. Durante el lavado y el recocido posterior para recuperar oro puro, el mercurio se libera al medio ambiente. Esta es la razón principal del alto nivel de contaminación ambiental causado por este tipo de extracción de oro (ver también emisiones ambientales, más abajo). Deben promoverse alternativas al proceso de amalgama. El oro de los ducados de oro de los ríos alemanes acuñados entre los siglos XVII y XIX también se extraía o purificaba mediante amalgama para fundirlo.

arte

Se dice que había ríos de mercurio en la tumba del primer emperador chino Qin Shihuangdi. El suelo de la zona ha sido examinado científicamente y se ha encontrado un contenido de mercurio anormalmente alto. Pero esto por sí solo no es prueba de la veracidad de la leyenda.

Los arqueólogos mexicanos han encontrado mercurio líquido debajo de la pirámide del templo maya de Quetzalcoatl. Los investigadores sospechan que es la representación ritual del río del inframundo maya, comparable al antiguo Styx griego.

El artista estadounidense Alexander Calder construyó una fuente de mercurio en 1937 para conmemorar a las víctimas de la minería de mercurio. Hacia el año 1000 existían estanques llenos de mercurio en los palacios de los califas de Córdoba (Medina az-Zahra), El Cairo y Bagdad, que se utilizaban para jugar con los efectos de la luz, así como estanques de mercurio incrustados en grandes conchas de pórfido. (para El Cairo, 50 codos son en cuadrado, es decir, aproximadamente 26 m × 26 m).

El dorado al fuego se utilizó durante mucho tiempo en la artesanía. Al igual que en la minería de oro, aquí se utilizó la fácil formación de amalgamas y la separación térmica del oro y el mercurio. Este método también se puede utilizar para dorar láminas de cobre, que se utilizó, por ejemplo, para las cúpulas de la Catedral de San Isaac en San Petersburgo en el siglo XIX.

Otros usos

• El metal se utiliza en pilas de botón y baterías. Mientras tanto, sin embargo, solo hay un productor en Taiwán; ya no se permite la importación a la UE.
• El rectificador de vapor de mercurio emite luz durante el funcionamiento
• En el pasado también se usó en algunos tubos electrónicos como rectificadores de vapor de mercurio, ignitrones, excitrones y tiratrones.
• En astronomía, el mercurio se utiliza para construir telescopios relativamente económicos con una gran superficie de espejo (ver espejo líquido): el mercurio se llena en un portador de espejo con forma de placa que lleva aire, que luego se pone en rotación. Como resultado de la rotación, el mercurio se distribuye sobre toda la superficie del soporte del espejo en una capa delgada y forma un espejo parabólico casi perfecto. Una desventaja de estos telescopios es que solo pueden mirar verticalmente hacia arriba (cenit), ya que solo entonces surge un paraboloide de rotación adecuado como resultado de la gravedad. Sin rotación del espejo, los espejos de mercurio se utilizaron en metrología como estándar de planitud.
• La propiedad del mercurio de comportarse como un líquido no humectante (excepciones: formadores de amalgamas como cobre, plata, oro, aluminio) es la base de la porosimetría del mercurio. Aquí, el mercurio se presiona (0 a 4000 bar) en poros de diferentes tamaños. Se pueden hacer declaraciones sobre la naturaleza, forma, distribución y tamaño de los poros y cavidades a través de la presión aplicada y la cantidad de mercurio requerida. Este método se utiliza, entre otras cosas, en mineralogía, farmacia y ciencias cerámicas.
• En el pasado, los fabricantes de sombreros utilizaban las sales de mercurio, especialmente para fabricar sombreros de ricino de piel de castor, que estaban muy de moda en el siglo XVIII. La expresión en inglés "loco como un sombrerero" ("loco como un sombrerero") (ver también síndrome del fabricante de sombreros) probablemente se remonta a la aplicación. También fue popularizado por el personaje del Sombrerero Loco en Alicia en el país de las maravillas de Lewis Carroll.
• En el pasado, el mercurio se utilizaba junto con el agua como medio de trabajo en las centrales eléctricas de vapor. El vapor del metal alcanzó una temperatura de 500 ° C a una presión de 10 bar. A pesar de sus ventajas termodinámicas, el proceso no ganó aceptación debido a la toxicidad del metal.
• Los primeros reactores nucleares del tipo reproductor rápido se enfriaron con mercurio (por ejemplo, el reactor Clementine en Los Alamos / EE. UU. 1946-1952 y reactores similares en la Unión Soviética). Sin embargo, debido a los importantes problemas de corrosión y al difícil manejo del mercurio venenoso, la empresa pronto cambió al sodio líquido. Si bien el reactor Clementine fue desmantelado en 1970, esto aún está pendiente para los reactores rusos refrigerados por mercurio, que fueron desmantelados hace más de 50 años.
• Se sabe desde hace varios años que, desde alrededor de 1955, se utilizó mercurio hirviendo en el proyecto militar HERMEX para separar el plutonio apto para armas de los elementos combustibles de los reactores gastados. Más de 1000 toneladas de mercurio que contiene plutonio de este proyecto HERMEX clausurado todavía se almacenan en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
• También en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, se llevó a cabo un extenso proyecto para la extracción de tritio para bombas de hidrógeno utilizando aproximadamente 1950 toneladas de mercurio entre 1963 y 11.000. Aproximadamente el 3% del mercurio se liberó al medio ambiente.
• El mercurio es (o se utilizó principalmente en el pasado) como medio de trabajo en bombas de difusión para generar un alto vacío sin aceite.
• Se utilizó vapor de mercurio para desarrollar la imagen en el daguerrotipo, el primer proceso fotográfico practicable. La foto resultante consistió en un precipitado de mercurio sobre una placa de cobre plateada.
• A finales del siglo XVII, el médico Anton Nuck introdujo la inyección de mercurio en muestras anatómicas.
• El mercurio se utiliza en fuentes de espalación de alta potencia como objetivo para generar neutrones, p. Ej. B. SNS / EE. UU. O JSNS / Japón. Aproximadamente 20 toneladas de mercurio se bombardean con un haz de protones con una energía de partículas de aproximadamente 1 GeV. Los núcleos atómicos de mercurio se rompen y se liberan alrededor de 20 neutrones por cada protón irradiado. No se espera que el ESS de la fuente de espalación europea previsto en Lund (Suecia) utilice mercurio.

Retrasando la aplicación y la extracción

El Protocolo de Aarhus sobre metales pesados ​​del Convenio de la CEPE sobre contaminación atmosférica transfronteriza a larga distancia de 1979 entró en vigor en 2003 y tiene como objetivo reducir las emisiones de metales pesados ​​plomo, cadmio y mercurio.

Desde el 9 (el día de la farmacia) hasta el 25 de octubre de 2007, en una campaña del Ministerio de la Vida y la Cámara de Farmacéuticos de Austria, se recogieron un millón de termómetros de mercurio de hogares privados a través de farmacias y se llevaron a un almacén subterráneo en Alemania a través de productos farmacéuticos. mayoristas y la empresa de eliminación de residuos Saubermacher. Esta cantidad corresponde a una tonelada de mercurio. Como incentivo, había un termómetro clínico digital (con un valor aproximado de 1 €) por cada artículo devuelto. Los iniciadores solo esperaban 50.000 termómetros y tenían que entregar 200.000 termómetros digitales.

En 2009 Suecia decidió prohibir el uso de mercurio en general. La prohibición significa que cesará el uso de amalgama en los empastes dentales y que ya no se permitirá la comercialización de productos que contengan mercurio en Suecia. Según el Ministerio de Medio Ambiente de Suecia, la prohibición es "una fuerte señal para otros países y la contribución de Suecia a los objetivos de la UE y la ONU de reducir el uso y las emisiones de mercurio". Esto fue precedido por una prohibición de 2008 sobre el uso de mercurio. en Noruega. En 2010 se celebró una conferencia de la ONU en Estocolmo sobre este tema. En Suiza, las cantidades de mercurio importadas cayeron drásticamente después de 2008 de más de 3000 kg a alrededor de 600 kg por año en el período 2009-2013 y más allá de los 70 kg en 2016. El mercurio destinado a productos dentales constituye la mayor parte de esto.

La “Estrategia comunitaria para el mercurio” de la UE del 28 de enero de 2005 tiene como objetivo reducir las emisiones, la oferta y la demanda de mercurio. Se deben gestionar las cantidades existentes, proteger a las personas de la exposición, crear un entendimiento y promover medidas. Según la directiva de la UE de septiembre de 2006, el contenido de mercurio de las pilas y acumuladores se limitó al 0,0005 por ciento en peso (pilas de botón, sin embargo, al 2%).

El reglamento de la CE sobre la prohibición de la exportación de mercurio y ciertos compuestos, así como el almacenamiento seguro de mercurio del 22 de octubre de 2008, ha prohibido la exportación de mercurio y que contiene mercurio, con excepciones, desde la UE desde el 15 de marzo de 2011. En la misma fecha, el mercurio, que ha quedado fuera de servicio en la industria cloroalcalina en particular por procesos cambiantes, se tratará como residuo peligroso y se almacenará y supervisará en zonas subterráneas de alta seguridad, como la sal abandonada. minas. Hasta ahora, Europa ha sido el principal productor de mercurio del mundo. El inventario de mercurio, especialmente en la electrólisis cloroalcalina concentrada en Alemania, ronda las 1000 t.

La producción mundial de mercurio ha disminuido desde su máximo en 1970 con 10.000 t / a hasta 1992 en 3.000 t / a.

En su Consejo de Administración del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, las Naciones Unidas han colocado al mercurio en la lista de sustancias reguladas de la contaminación mundial desde 2001.

Diez años después del impulso de Suiza y Noruega, 140 estados firmaron el Convenio de Minamata el 19 de enero de 2013 en Ginebra después de largas negociaciones, el primer acuerdo vinculante para restringir la extracción y contención de las emisiones de mercurio. La convención regula la producción, uso y almacenamiento de mercurio y el manejo de desechos que contienen mercurio; el cumplimiento es supervisado por una comisión asesora. No se permite la construcción de nuevas minas, las existentes deben cerrarse en un plazo de 15 años, de modo que el mercurio solo esté disponible para su reciclaje. Los seres humanos han duplicado la concentración de mercurio en los 100 m superiores de los océanos durante los últimos 100 años, según un informe de la ONU.

disposición

El mercurio derramado puede recogerse con unas tenazas especiales para mercurio o colocando dos hojas de papel con un canal adecuado una contra la otra. Los residuos pequeños se pueden amalgamar con una placa de zinc o polvo de zinc o convertir en sulfuro con azufre y luego barrer juntos solidificados. Los desechos de mercurio deben recolectarse como desechos peligrosos y eliminarse especialmente.

En la práctica de laboratorio, debe evitarse que el mercurio fluya hacia las grietas del piso, desde donde se liberaría al medio ambiente por evaporación a lo largo de los años.

Conexiones

Los compuestos de mercurio (I) (también diquecurio (I)) o de mercurio (II) son importantes aquí:

• Dimetilmercurio
• Acetato de mercurio (II)
• Cloruro de amida de mercurio (II) (D0602Z)
• Cloruro de mercurio (I) (calomelano mineral)
• Cloruro de mercurio (II) (sublimado)
• Mercurio (II) fulminato (mercurio ardiente)
• Yoduro de mercurio (II) (reacción de Neßler)
• Nitrato de mercurio (II)
• Óxido de mercurio (II)
• Sulfuro de mercurio (II) (mineral cinabarita, cinabrio)

Analítica

• Reacciones clásicas de detección inorgánica
• Muestra de amalgama
• Muestra de amalgama

Las sales de mercurio se pueden detectar con la ayuda de la muestra de amalgama. La solución de ácido clorhídrico se vierte sobre una lámina de cobre y queda una mancha de amalgama sólida y plateada. Los iones de plata pueden interferir con la detección y, por lo tanto, se precipitan como AgCl.

Muestra de tubo incandescente

Otra prueba de mercurio es la muestra del tubo incandescente. La sustancia a analizar se mezcla con aproximadamente la misma cantidad de carbonato de sodio (sosa) y se enciende en la campana de humos. El mercurio elemental se deposita como un espejo metálico en la pared del tubo de ensayo.

Prueba cualitativa en el proceso de separación.

En el proceso de separación cualitativa, el mercurio se puede detectar tanto en el grupo HCl como en el grupo H2S. Después de agregar HCl, se forma calomelanos, Hg2Cl2, que reacciona con el mercurio finamente dividido y el cloruro de amido de mercurio (II) después de agregar una solución de amoníaco. Después de la introducción de H2S, el mercurio divalente precipita en forma de cinabrio negro, HgS, y puede detectarse con la ayuda de la muestra de amalgama.

Análisis instrumental de mercurio

Hay varios métodos disponibles para el análisis de trazas de mercurio y sus derivados orgánicos. Sin embargo, en la literatura se presentan constantemente métodos nuevos o mejorados. La preparación de muestras es un problema que no debe subestimarse.

Espectrometría de absorción atómica (AAS)

De las diversas técnicas de AAS, las técnicas de tubo de cuarzo y tubo de grafito proporcionan los mejores resultados para compuestos de mercurio inorgánicos y organometálicos. Una cubeta de cuarzo se calienta eléctricamente a más de 900 ° C y la muestra se atomiza. A continuación, se mide la absorción a 253,7 nm. Un ejemplo es un límite de detección de CH3HgCl de 100 µg / L. Otra técnica popular para la detección de mercurio elemental u organileno de mercurio es la generación de vapor frío en conexión con el AAS. A concentraciones muy bajas, las especies de analitos volátiles se enriquecen inicialmente con la formación de amalgamas sobre superficies de oro o plata que se han colocado en una cubeta de grafito. Luego se atomiza a 1400 ° C y se mide la absorción. De esta forma se alcanzó un límite de detección de 0,03 ng.

Espectrometría de emisión atómica (AES)

En AES, el plasma inducido por microondas (MIP) y el plasma acoplado inductivamente (ICP) han demostrado su valor para la atomización. También con este método, la detección tiene lugar a 253,65 nm y 247,85 nm. Con la ayuda del MIP-AES, se encontraron límites de detección absolutos de 4,4 ng / g de muestra. El ICP-AES tiene un límite de detección de 20 a 50 ng / mL.

Espectrometría de masas (MS)

Mercurio tiene un total de siete isótopos estables de diferente abundancia. Sin embargo, para la espectrometría de masas, a menudo solo son relevantes 201 Hg (13,22%) y 202 Hg (29,80%). Con la ayuda de ICP-MS, los compuestos inorgánicos de mercurio y los organilos de mercurio, como el metilmercurio, CH3Hg, pueden determinarse con límites de detección de hasta 2,6 ng / g.

Análisis de activación de neutrones (NAA)

El NAA se basa en la reacción nuclear AHg (n, γ) A + 1Hg (irradiación de mercurio con neutrones). Esto crea nucleidos de mercurio radiactivo. La intensidad de la radiación gamma característica resultante se determina con un detector de germanio de alta pureza. Es proporcional al número de núcleos activados presentes y se pueden realizar declaraciones cuantitativas mediante calibración interna. A menudo se detectan 197 mHg con una vida media de 2,7 días a 77,3 keV.

voltametría

La voltamperometría de separación anódica (ASV) es la más adecuada para la determinación electroquímica de trazas de Hg. La medición voltamétrica está precedida por un período de enriquecimiento reductor en el electrodo de medición de oro. La determinación real sigue luego midiendo la corriente de oxidación cuando se escanea una ventana de voltaje de 0 V a 600 mV. La altura del pico de oxidación a 500 mV se correlaciona con la cantidad de mercurio presente. Se alcanzaron límites de detección de mercurio 12 pM (2,4 ng / l) en agua de mar después de un tiempo de enriquecimiento de 2 minutos. Además, se puede utilizar voltamperometría inversa sobre electrodos de oro, platino o carbono.

Analítica automatizada

Ahora existen analizadores automáticos para el análisis de rutina del mercurio. Por lo general, se basan en el principio de descomposición térmica, seguido de la fusión y la medición posterior de la absorción atómica (ver AAS). Con estos dispositivos de análisis, las muestras sólidas y líquidas pueden examinarse para determinar su contenido de mercurio en unos pocos minutos. Estos dispositivos disponibles comercialmente son muy sensibles y cumplen con los requisitos de las normas nacionales de garantía de calidad, como el método 7473 de la EPA de EE. UU. Y el método D-6722-01 de la ASTM.

Emisiones ambientales

El mercurio se libera en grandes cantidades a través de las actividades humanas. Se estima que alrededor de 2200 toneladas de mercurio se liberan a la atmósfera en forma de mercurio gaseoso cada año, así como cantidades significativas en el suelo y el agua. Las emisiones totales al medio ambiente derivadas de las actividades humanas desde los albores de la civilización hasta 2010 se han estimado en 1,1–2,8 millones de toneladas.

Las fuentes importantes de emisiones son:

• la minería de oro (en pequeña escala) (Minería Artesanal en Pequeña Escala). Según las estimaciones, del 20 al 30 por ciento del oro extraído en todo el mundo se obtiene mediante prospección no industrial, es decir, por buscadores de oro. Si todos los mineros de oro del mundo utilizaran el proceso de bórax respetuoso con el medio ambiente, se podría evitar la emisión de alrededor de 1.000 toneladas de mercurio, alrededor del 30% de las emisiones mundiales de mercurio.
• La industria de la energía, especialmente las centrales eléctricas de carbón: Las emisiones de mercurio de la industria de la energía para 2010 se estiman en alrededor de 859 toneladas en todo el mundo, de las cuales alrededor del 86% provienen de la quema de carbón. La expansión en curso de las centrales eléctricas de carbón en China significará que la combustión de carbón se convertirá en el mayor emisor en el futuro. El mercurio solo se encuentra en trazas en la hulla y el lignito, pero la gran cantidad de carbón que se quema en todo el mundo conduce a tasas de liberación considerables. En Alemania, la industria energética ha estado emitiendo alrededor de 1995 toneladas de mercurio a un ritmo constante desde 7.
• Trabajos de cemento (debido al mercurio en la piedra caliza y cuando se utilizan residuos / lodos de depuradora como combustible),
• Fundiciones de metales no ferrosos (debido al mercurio en los minerales, especialmente en la extracción de oro, cobre, zinc y plomo),
• Producción de acero (especialmente cuando se usa chatarra),
• Producción de cloro, hidrógeno y sosa cáustica (electrólisis cloroalcalina con proceso de amalgama).

En las emisiones de mercurio en el lado del aire de Alemania (10257 kg en 2013), la industria energética tuvo una participación del 68% (6961 kg) debido a las centrales eléctricas de carbón, la fundición de metales el 11% (1080 kg) y la industria del cemento y los minerales. 6% (609 kg). Con alrededor de 10 toneladas de emisiones de mercurio, Alemania, junto con Polonia y Grecia, es líder en Europa.

En enero de 2016, un estudio encargado por los Verdes mostró que los valores límite de mercurio que han estado en vigor en los EE. UU. Para 2015 centrales eléctricas de carbón desde abril de 1100 no se cumplen en ninguna central eléctrica de carbón en Alemania. ya que no existen requisitos legales estrictos correspondientes. Si se aplicaran los mismos valores límite para las emisiones de mercurio que en los EE. UU. (En la media mensual convertida alrededor de 1,5 µg / m³ para las centrales eléctricas de carbón duro y 4,4 µg / m³ para las centrales eléctricas de lignito), de las 53 centrales eléctricas de carbón notificables centrales eléctricas en Alemania, solo se puede utilizar la central eléctrica que se ha cerrado desde entonces. Las fechas (bloque 1-3) permanecen en la red. Desde hace varios años, la Agencia Federal del Medio Ambiente ha recomendado reducir el valor límite en los gases de escape de las centrales eléctricas de carbón a 3 µg / m³ como promedio diario y 1 µg / m³ como promedio anual. Al implementar la Directiva europea sobre emisiones industriales, el gobierno federal y la mayoría del Bundestag decidieron a fines de octubre de 2012 que las centrales eléctricas de carbón tuvieran valores límite de 30 µg / m³ como promedio diario y (para la energía existente plantas a partir de 2019) 10 µg / m³ como promedio anual. En la audiencia de expertos en el Comité de Medio Ambiente del Bundestag el 15 de octubre de 2012, se recomendó un ajuste a los valores límite estadounidenses. En junio de 2015, un grupo de trabajo encabezado por la Comisión Europea con representantes de los estados miembros, asociaciones industriales y medioambientales determinó que se pueden alcanzar valores medios anuales de emisión de mercurio por debajo de 1 µg / m³ en centrales eléctricas de carbón con tecnologías específicas de mercurio. . Se pueden lograr bajas emisiones de mercurio agregando carbón activado, usando un precipitante en el depurador de gases de combustión o módulos de filtro especiales. Los catalizadores y la adición de sales de bromo pueden mejorar la descarga de mercurio porque convierten el mercurio elemental en mercurio iónico. Se estima que el aumento de los costos de generación de electricidad asociados con estos procesos es inferior al 1 por ciento.

Por ejemplo, la central de hulla en Lünen-Stummhafen, la central de hulla en Wilhelmshaven, la central de hulla en Werne, la central de hulla en Hamm-Uentrop, la central de hulla en Hamm-Uentrop, Power en Großkrotzenburg cerca de Hanau y la central de lignito en Oak Grove (Texas / EE. UU.).

Los productos que contienen mercurio están prohibidos en Noruega desde 2008 y en Suecia desde 2009.

Debido a los peligros conocidos del mercurio liberado, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) elaboró ​​un acuerdo internacional ("Acuerdo de Minamata"), que fue firmado por 2013 países en octubre de 140. El objetivo es reducir las emisiones de mercurio de la minería, los procesos de producción, los productos y los desechos en todo el mundo. El acuerdo se convirtió en vinculante con la ratificación del 50 ° estado signatario el 18 de mayo de 2017 y entró en vigor el 16 de agosto de 2017.

El American Blacksmith Institute ha determinado los 2006 lugares más contaminados del mundo desde 10. Aquí, el mercurio es a menudo uno de los contaminantes en los lugares "nominados".

Está prohibida la exportación de mercurio o sustancias que contienen mercurio con una concentración superior al 95% de mercurio desde la UE a países no pertenecientes a la UE.

Daño a la salud por mercurio

El mercurio es un metal pesado venenoso que emite vapores incluso a temperatura ambiente. El mercurio metálico puro es comparativamente inofensivo cuando se absorbe a través del tracto digestivo, pero los vapores inhalados son altamente tóxicos.

Sin embargo, los compuestos orgánicos de mercurio son extremadamente tóxicos porque, a diferencia del mercurio elemental, son liposolubles. Pueden ingerirse con los alimentos, pero también a través de la piel. Penetran fácilmente la mayoría de los guantes protectores. Se absorben y se incorporan casi por completo al tejido graso. Surgen en la cadena alimentaria a través de la biometilación del mercurio (o sales de mercurio) a metilmercurio. La principal fuente de exposición humana al metilmercurio es el consumo de pescado marino. La intoxicación por compuestos orgánicos de mercurio se hizo conocida en todo el mundo a mediados de la década de 1950 a través de informes sobre la enfermedad de Minamata. En lo que respecta a la exposición al mercurio inorgánico, las principales fuentes son la ingestión a través de los alimentos y a través de la amalgama dental.

Dependiendo de la ingesta, es posible que se produzcan intoxicaciones tanto agudas como crónicas. La caída del barco inglés Triumph en 1810, en el que más de 200 personas se envenenaron al derramar un barril de mercurio, puede servir como ejemplo. En 2007 y 2015, los remedios ayurvédicos con altos niveles de mercurio llamaron la atención.

 

Precios del mercurio

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