Mercure

Propriétés, utilisations et occurrence

Le mercure était connu en Égypte et aussi probablement en Orient dès 1500 avant notre ère. Le nom mercure trouve son origine dans l’alchimie du VIe siècle, dans laquelle le symbole de la planète était utilisé pour représenter le métal ; le symbole chimique Hg dérive du latin hydrargyrum, « argent liquide ». Bien que sa toxicité ait été reconnue très tôt, sa principale application était à des fins médicales.

Le mercure est le seul métal élémentaire qui est liquide à température ambiante. (Le césium fond à environ 28,5 °C, le gallium à environ 30 °C et le rubidium à environ 39 °C). Le mercure est blanc argenté, ternit lentement dans l’air humide et gèle en un solide mou comme l’étain ou le plomb à -38,87 °C (-37,97 °F). Il bout à 356,9 °C (674 °F).

Il s’allie au cuivre, à l’étain et au zinc pour former des amalgames, ou alliages liquides. Un amalgame avec de l’argent est utilisé comme plombage en dentisterie. Le mercure ne mouille pas le verre et n’y adhère pas, et cette propriété, associée à son expansion volumique rapide et uniforme dans toute sa gamme de liquides, le rend utile dans les thermomètres. Les baromètres et les manomètres utilisent sa haute densité et sa faible pression de vapeur. L’or et l’argent se dissolvent facilement dans le mercure et, dans le passé, cette propriété était utilisée pour l’extraction de ces métaux de leurs minerais.

La bonne conductivité électrique du mercure le rend exceptionnellement utile dans les interrupteurs et relais électriques scellés. Une décharge électrique à travers la vapeur de mercure contenue dans un tube ou une ampoule de silice fondue produit une lueur bleutée riche en ultraviolets, un phénomène exploité dans les lampes à ultraviolet, fluorescentes et à vapeur de mercure haute pression. La section efficace de capture des neutrons thermiques (360 barns) et la bonne conductivité thermique du mercure le rendent applicable comme bouclier et liquide de refroidissement dans les réacteurs nucléaires. On utilise beaucoup de mercure dans la préparation de produits pharmaceutiques et de fongicides agricoles et industriels.

L’utilisation du mercure dans la fabrication du chlore et de la soude caustique (hydroxyde de sodium) par électrolyse de la saumure dépend du fait que le mercure employé comme pôle négatif, ou cathode, dissout le sodium libéré pour former un amalgame liquide. Une application intéressante, bien que sans grande signification commerciale, est l’utilisation de la vapeur de mercure à la place de la vapeur dans certaines centrales électriques, le point d’ébullition plus élevé du mercure offrant une plus grande efficacité dans le cycle thermique.

Le mercure est présent dans la croûte terrestre à raison d’environ 0,08 gramme (0,003 once) par tonne de roche en moyenne. Le principal minerai est un sulfure rouge, le cinabre. Le mercure natif est présent sous forme de gouttes isolées et parfois dans des masses fluides plus importantes, généralement avec du cinabre, près des volcans ou des sources chaudes. Plus des deux tiers de l’approvisionnement mondial en mercure proviennent de la Chine, la plupart du reste provenant du Kirghizstan et du Chili ; il s’agit souvent d’un sous-produit de l’extraction de l’or. Le cinabre est extrait dans des puits ou des mines à ciel ouvert et raffiné par flottation. La plupart des méthodes d’extraction du mercure reposent sur la volatilité du métal et sur le fait que le cinabre se décompose facilement à l’air ou à la chaux pour donner le métal libre. En raison de la toxicité du mercure et de la menace d’un contrôle rigide de la pollution, l’attention se porte sur des méthodes plus sûres d’extraction du mercure. Celles-ci reposent généralement sur le fait que le cinabre est facilement soluble dans des solutions d’hypochlorite de sodium ou de sulfure, à partir desquelles le mercure peut être récupéré par précipitation avec du zinc ou de l’aluminium ou par électrolyse. (Pour le traitement de la production commerciale de mercure, voir le traitement du mercure ; pour les propriétés minéralogiques, voir l’élément natif .)

Des alliages naturels extrêmement rares de mercure ont également été trouvés : la moschellandsbergite (avec l’argent), la potarite (avec le palladium) et l’amalgame d’or. Le mercure est extrait du cinabre en le grillant à l’air, puis en condensant la vapeur de mercure. Le mercure est toxique. Une intoxication peut résulter de l’inhalation de la vapeur, de l’ingestion de composés solubles ou de l’absorption de mercure par la peau.

Le mercure naturel est un mélange de sept isotopes stables : 196Hg (0,15 %), 198Hg (9,97 %), 199Hg (16,87 %), 200Hg (23,10 %), 201Hg (13,18 %), 202Hg (29,86 %) et 204Hg (6,87 %). Comme étalon de longueur d’onde et pour d’autres travaux de précision, du mercure isotopiquement pur constitué uniquement de mercure-198 est préparé par bombardement neutronique de l’or naturel, l’or-197.