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Mercurio

Proprietà e composti del mercurio

Il mercurio, il cui nome deriva dal greco hydràrgyros che significa "argento liquido", è un elemento noto fin dall'antichità e costituisce circa il 5·10-5 % della crosta terrestre.

E' un metallo bianco argenteo, l'unico liquido e notevolmente volatile a temperatura ambiente.

Presenta bassa viscosità, elevate densità e tensione superficiale, mentre le conducibilità termica ed elettrica, per quanto elevate, risultano notevolmente inferiori rispetto a quelle degli altri metalli.

Molti metalli (per esempio piombo, zinco, cadmio, gallio, sodio, potassio, calcio, magnesio) si disciolgono nel mercurio formando amalgame, costituite in alcuni casi da vere e proprie soluzioni liquide o solide e in altri da composti intermetallici.

Il mercurio si comporta chimicamente quasi come un metallo nobile.

Infatti a temperatura ambiente è stabile in aria secca o in ossigeno, non viene attaccato dalle soluzioni acquose degli acidi non ossidanti e degli alcali, non reagisce con idrogeno, azoto, fosforo, carbonio, ammoniaca, acidi fluoridrico e cloridrico anidri.

Viene peraltro attaccato a freddo dall'acido nitrico, dagli alogeni, dagli acidi bromidrico e iodidrico anidri, dall'ozono e da alcune soluzioni saline.

A temperature più elevate si ossida all'aria formando l'ossido mercurico, viene facilmente attaccato dall'acido solforico concentrato e reagisce con lo zolfo.

Alla temperatura di 20°C la densità del mercurio è pari a 13354 kg/m3; alla stessa temperatura, il peso specifico del mercurio vale 131003 N/m3.

mercurio

Mercurio.

Composti del mercurio

Il mercurio forma composti corrispondenti al suo stato di ossidazione +2 (composti mercurici), che sono generalmente di tipo covalente e solo raramente di tipo ionico e forma inoltre anche composti corrispondenti allo stato +1 (composti mercurosi) nei quali due atomi di mercurio sono legati a formare lo ione Hg22+, sia allo stato solido che in soluzione.

Molti composti mercurosi però non esistono, data la grande tendenza al disproporzionamento:
Hg22+ → Hg + Hg2+

Tra gli ossidi l'unico composto noto è l’ossido mercurico (HgO), solido di colore giallo o rosso (a seconda delle dimensioni dei cristalli), di natura covalente, che può esistere nella forma rombica e in quella esagonale. Può essere preparato per riscaldamento del mercurio all'aria o per pirolisi del nitrato mercurico a circa 350°C:

2 Hg + O2 → 2HgO

2 Hg(NO3)→ 2 HgO + 4 NO2 + O2

L'HgO è notevolmente reattivo infatti al di sopra di 500°C si decompone nuovamente negli elementi, ed è in grado di ossidare molte sostanze riducenti (idrogeno, diossido di zolfo, formaldeide) con formazione di mercurio metallico. Con perossido di idrogeno forma il perossido di mercurio (HgO2), di colore rosso, esplosivo.

Gli alogenuri di mercurio (I) (alogenuri mercurosi) sono tutti composti ionici e con la medesima struttura cristallina. Sono poco solubili in acqua (tranne il fluoruro mercuroso Hg2F2 che però in essa si idrolizza.

Tra di essi importante è il cloruro mercuroso (Hg2Cl2), presente anche in natura come minerale (calomelano). Può essere preparato trattando con cloruro di sodio una soluzione di nitrato mercurico, oppure da mercurio metallico e cloruro mercurico.

È un solido bianco, insolubile in acqua e negli alcoli, che tende a disproporzionare per azione del calore, della luce o in ambiente acquoso alcalino.

Con ammoniaca annerisce poiché forma mercurio metallico e diversi derivati azotati. Il cloruro mercuroso, che ha tuttora alcuni impieghi in campo farmaceutico, è utilizzato nel cosiddetto elettrodo a calomelano.

Tra gli alogenuri di mercurio (II) (alogenuri mercurici) il solo fluoruro mercurico (HgF2) è un composto ionico, solubile in acqua, nella quale si idrolizza pressoché completamente anche a freddo. Gli altri alogenuri sono composti covalenti molecolari, poco solubili in acqua, nella quale risultano praticamente indissociati.

Il più importante è il cloruro mercurico HgCl2 (detto anche sublimato corrosivo perché facilmente sublimabile e molto tossico): è un solido bianco, mediamente solubile in acqua, che si può preparare per sintesi diretta dagli elementi.

È utilizzato come catalizzatore, intermedio per la sintesi di molti composti del mercurio, disinfettante (in soluzione molto diluita), fungicida e in fotografia. 

Lo ioduro mercurico (HgI2) è un solido rosso che può essere preparato per aggiunta di ioduro di potassio a una soluzione di HgCl2. È insolubile in acqua ma solubile nelle soluzioni di ioduri alcalini con formazione dello ione complesso tetraiodomercurato (II) [HgI4]2-.

La soluzione del sale iodo-mercurato di potassio K2[HgI4]·2H2O costituisce il reattivo di Nessler, utilizzato per riconoscere tracce di ammoniaca con le quali provoca una colorazione giallo-bruna.

Il cianuro mercurico [Hg(CN)2] è un composto incolore, solubile in acqua senza apprezzabile dissociazione.

Il fulminato di mercurio [Hg(CNO)2] è un sale dell'acido fulminico HONC.

È un solido cristallino giallognolo, insolubile in acqua che detona violentemente per urto o riscaldamento, e pertanto ha applicazioni come componente di esplosivi.

Può essere preparato disciogliendo il mercurio in acido nitrico concentrato, e quindi trattando con alcol etilico la soluzione.

Il solfuro mercurico (HgS) esiste in due forme, la rossa, trigonale (cinabro), e la nera, cubica, ottenibile per azione di solfuro di idrogeno gassoso su una soluzione acquosa acida di HgCl2. È insolubile in acqua e nella maggior parte degli acidi, a eccezione di acido bromidrico e acido  iodidrico con i quali forma ioni complessi tetraalogenomercurato (II).

Il solfato mercurico (HgSO4) si può ottenere da mercurio metallico e acido solforico concentrato. È un sale poco solubile in acqua, nella quale si idrolizza facilmente.

Riducendo il solfato mercurico con diossido di zolfo o mercurio, è possibile ottenere il solfato mercuroso (Hg2SO4), che trova impiego nella produzione delle pile standard tipo Clark e Weston.

Il nitrato mercurico [Hg(NO3)2allo stato anidro può essere preparato per reazione tra HgO e tetrossido didiazoto: è un composto molto solubile in acqua nella quale si idrolizza con facilità a caldo.

Per quanto riguarda i composti di coordinazione, sia nello stato di ossidazione +1 sia in quello +2 il mercurio forma diversi complessi, stabili sia in soluzione sia allo stadio solido.

cinabro

Cinabro

Utilizzo del mercurio

Una volta molto utilizzato, il mercurio trova sempre meno applicazioni a causa della sua tossicità.

Metodo di produzione del mercurio

Il minerale di cinabro, che contiene generalmente lo 0,3-3% di mercurio, dopo macinazione ed eventuale concentrazione per flottazione, viene trattato in forni continui (o in storte discontinue riscaldate esternamente) a 600-700°C in corrente di aria:

HgS + O2 → SO2 + Hg

Il mercurio distilla e, dopo passaggio attraverso appositi separatori di polvere, viene condensato per raffreddamento.

In altri processi, utilizzati nel caso di minerali molto ricchi in mercurio o contenenti zolfo libero, l'arrostimento del cinabro viene effettuato in presenza di calce (o ferro) e in assenza di aria. Per esempio con calce si ha:

4 HgS + 4 CaO → CaSO4 + 3 CaS + 4 Hg

Con questi processi si ottiene mercurio con una purezza di circa il 99,5%, già utilizzabile commercialmente in numerosi casi. Un'ulteriore purificazione (fino a un titolo di circa il 99,95%) viene eventualmente effettuata per distillazione a pressione ridotta.

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