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| Général | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nom, Symbole, Numéro | Mercure, Hg, 80 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Série chimique | métaux de transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Groupe, Période, Bloc | 12, 6, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Masse volumique, Dureté | 13579.04 kg/m3, 1.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Couleur | Argenté blanc | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés atomiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Masse atomique | 200.59 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon atomique (calc) | 150 (171) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon de covalence | 149 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Rayon de van der Waals | 155 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuration électronique | [Xe]44f145d106s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Électrons par niveau d'énergie | 2, 8, 18, 32, 18, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| États d'oxydation (Oxyde) | 2, 1 faiblement basique | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Structure cristalline | Rhombohèdrale | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriétés physiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| État de la matière | solide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Température de fusion | 234.32 K(-37.89°F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Température de vaporisation | 629.88 K (674.11 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume molaire | 14.09 ×1010-6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Énergie de vaporisation | 59.229 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Énergie de fusion | 2.295 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pression de la vapeur | 0.0002 Pa à 234 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Vélocité du son | 1407 m/s à 293.15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Divers | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Électronégativité | 2.00 (Échelle de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Capacité calorique spécifique | 138.8 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivité électrique | 1.04 106/m ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivité thermique | 8.34 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1er Potentiel d'ionisation | 1007.1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2e Potentiel d'ionisation | 1810 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3e Potentiel d'ionisation | 3300 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotopes les plus stables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Connu depuis l'Antiquité, le mercure est un métal de couleur argent brillant. Les alchimistes l'appelaient parfois le "vif-argent" et le représentaient grâce au symbole de la planète Mercure d'où le nom actuel. Son symbole Hg est quant à lui issu du mot latin "hydrargyrum" qui signifie "argent liquide".
On trouve le mercure sous forme naturelle ou oxydée. Ce métal a eu de tout temps de nombreuses utilisations.
Sous les conditions normales de température et de pression, c'est le seul métal à l'état liquide. Notons également qu'il s'agit du seul métal dont la température d'ébullition est inférieure à 650°C.
Le point triple du mercure, à -38.8344C, est un point fixe de l'échelle internationale des température (ITS-90).
Les vapeurs de mercure sont nocives. La pression de vapeur saturante P* du mercure est donnée en kilopascals par les formules suivantes :
Propriétés physiques et chimiques
Le mercure forme facilement des alliages avec presque tous les métaux communs à l'exception du fer, du nickel et du cobalt. L'alliage est également difficile avec le cuivre, le platine et l'antimoine.
Ces alliages sont communément appelés amalgames. Cette propriété du mercure a de nombreux usages.
L'élément mercure n'est pas oxydé à l'air sec. Cependant, en présence d'humidité, le mercure subit une oxydation. Les oxydes formés sont Hg2O à température ambiante, HgO entre 573 K (300°C) et 749 K (476°C).
L'acide chlorhydrique (HCl) et l'acide sulfurique (H2SO4) dilué n'attaquent pas le mercure élémentaire. Par contre, l'action de l'acide nitrique (HNO3) sur le mercure Hg produit HgNO3. L'eau régale attaque également le mercure : du mercure corrosif HgCl2 est alors produit.
Citons cependant la mine d'Almaden en Espagne dont le minerai extrait au XIXe siècle contenait plus de 20% de mercure (pour environ 2% aujourd'hui) ! Cette mine conserve encore des quantités très importantes de mercure qui ne sont mises sur le marché qu'en fonction des besoins. De ce fait, la production de mercure de première fusion peut varier notablement d'une année à l'autre. Le mercure est habituellement vendu sous forme de flacon en fer d'à peu près 34,5 kg.
Le mercure n'est pour l'instant plus un métal stratégique. La production mondiale tend à diminuer. En 1991, les réserves connues représentaient 593 400 tonnes (90 années de consommation). Ces réserves se répartissaient alors comme suit entre les principaux pays producteurs :
Minerai et métallurgie
Le mercure : mines, réserves, enjeux
Il se trouve principalement sous forme naturelle comme sulfure de mercure (HgS) de couleur rouge vermillon appelé aussi cinabre. A titre indicatif, la concentration en mercure du minerai des mines exploitées varie entre 0,5% et 5%.L'exploitation du mercure en France
Il n'y a aujourd'hui en France aucune mine de mercure. Des petits gisements ont été exploités par le passé : Mesnildot-La Chapelle (près de St Lô), la Mure, Pannières, Chalanches et Allemont en Isère
Remarque. Dans leur grande majorité, les piles boutons utilisent de l'oxyde d'argent à la place de l'oxyde de mercure ; elles contiennent entre 0,5 et 1 % de mercure.
Bien qu'issus de sources fiables, les chiffres donnés ci-dessous le sont à titre indicatif et ne sauraient être considérés comme les plus récents.
Naturellement la principale source de mercure est le dégazage progressif de la croûte terrestre. Ce phénomène est responsable du relargage de quantités importantes de mercure. Néanmoins, du fait de son universalité, à un endroit donné, ce phénomène joue un rôle mineur. Plus localement, les phénomènes volcaniques peuvent aussi être à l'origine d'émission atmosphérique de mercure.
Les activités humaines par contre tendent à bouleverser le cycle biogéochimique du mercure. On a donné en 1988 les chiffres suivants :
Les émissions atmosphériques de mercure proviennent principalement des centrales électriques au charbon, des incinérateurs, des cimenteries et des aciéries car les combustibles fossiles notamment peuvent contenir des concentrations non négligeables de mercure. Le mercure atmosphérique est presque entièrement lessivé par la pluie. Le temps de résidence moyen du mercure dans l'atmosphère a été estimé à 11 jours.
Cet élément est polluant car il s'évapore facilement et ses vapeurs sont aisément assimilées par l'organisme. De plus, l'absorption simultané de cuivre, de zinc ou de plomb tend à accroître le pouvoir nocif du mercure.
On distinguera les effets du mercure élémentaire Hg des effets des composés organiques du mercure (méthylmercure CH3Hg notamment) beaucoup plus toxique.
Il semblerait que l'apport supplémentaire de mercure lié aux plombages reste faible : on a parlé d'environ 10 µg/jour. Il n'y a donc pas de danger induit par les plombages et ce d'autant plus que leur dégradation ne libère pas de mercure organique (forme la plus toxique). Cependant, par mesure de précaution, il est maintenant obligatoire d'utiliser des capsules prédosées en mercure pour la fabrication des amalgames dentaires. De plus, de manière à limiter les rejets de mercure dans l'environnement, en France, un arrêté du 30/03/1998 impose aux dentistes de séparer les déchets d'amalgames dentaires des autres.
Nous nous attarderons ici sur la situation française mais les problèmes posés par les thermomètres à mercure sont vraisemblablement les mêmes partout.
A cette date, il y avait probablement plus de 15 millions de thermomètres à mercure chez les particuliers ! Il faudra plusieurs années pour que ce parc soit progressivement remplacé par des thermomètres électroniques ou à infrarouge.
Cependant, en ce qui concerne les thermomètres hospitaliers, la situation est radicalement différente : on considère que la durée de vie moyenne d'un thermomètre n'y excède pas deux mois ! (dans ces conditions, il faut compter au moins 6 thermomètres par lit et par an !)
Au final, on consommait en France près de 5 millions de thermomètres à mercure par an. 9 accidents sur 10 avait lieu dans les hôpitaux.
Le risque lié à ces vaccins est très vraisemblablement négligeable voir nul. Il convient de ne pas arrêter un programme de vaccination pour cette raison.
Au cours de l'histoire, on peut malheureusement dénombrer de nombreux autres cas d'empoisonnement au mercure.
Le traitement des semences à l'aide de composés mercuriques est interdit depuis 1982 en Europe de l'Ouest.
Les composés utilisés pour le traitement étaient notamment : le chlorophénylmercure, l'acétate de phénylmercure, le chlorure de méthylmercure, le phosphate d'éthylmercure, ...
De manière générale, il convient par précaution d'éviter que les femmes enceintes et les enfants de moins de 2 ans consomment plusieurs fois par mois des gros poissons de haute mer (éviter daurade, espadon, marlin, requin et thon) : un poison contaminé peut contenir 23 mg de mercure par kilo de poids humide soit près de 100 000 fois la concentration de l'eau environnante . Attention, les poissons prédateurs d'eau douce peuvent également être contaminés. Par contre, la consommation de mollusques bivalves ne semble pas poser problème.
L'OMS fixe la dose hebdomadaire maximale de mercure à 5 µg par kg de poids corporel et par semaine.
Il convient en milieu industriel de ne pas dépasser une concentration de 0,05 mg/m3 de mercure. Attention cependant, la limite est abaissée à 0,01 mg/m3 pour les formes organiques du mercure.
On ne doit pas dépasser une concentration de 0,3 µg/m3 pendant 24 heures consécutives pour l'air ambiant. Cette valeur limite impose de surveiller attentivement les rejets atmosphériques industriels.
L'eau potable ne doit pas contenir plus de 1 µg/l de mercure.
Pour l'adulte, les premiers effets visibles d'une intoxication au mercure ont lieu pour une concentration minimum de 100 µg/l de sang. La valeur limite pour les travailleurs exposés est généralement fixée à 15 µg/l de sang, 5 µg/l de sang pour la population générale ( soit 5 µg/g de créatine pour l'urine).
L'utilisation de cet élément polluant est aujourd'hui proscrite, son rejet est contrôlé. Malgré cela, son utilisation dans la prospection aurifère pose de graves problèmes de santé publique.
Traitement du sulfure de mercure HgS
Extraction
Dans une première étape, on récupère le mercure par grillage du sulfure de mercure à l'air vers 700°C :
HgS + 02 -> Hg + SO2
Δ H = -189,7 kJ/mol
Les gaz résultants sont condensés. La suie contient alors près de 80% de Hg.
Purification
Cette étape s'effectue maintenant principalement par distillation sous vide. Auparavant, on procédait à un premier lavage par une solution d'acide nitrique HNO3 diluée, ce qui éliminait les métaux plus oxydables que le mercure. Cette pratique est aujourd'hui limité car elle pose des problèmes environnementaux.
Les autres minerais de mercure
On dénombre plus de 20 autres espèces minérales. Leur intérêt économique est moindre. Citons cependant :
On trouve parfois du mercure en association avec le réalgar (AsS), l'orpiment (As2S3),...Récupération du mercure lors d'autres métallurgies
Le mercure est régulièrement trouvé en compagnie d'autres minerais sulfurés tel la blende (ZnS). On trouve aussi du mercure dans les mines d'or et d'argent. Ces productions de mercure sont loin d'être annexes. Utilisations passées
Utilisations actuelles
Elles ont longtemps contenu du mercure à hauteur de 0,6 % pour les piles salines, 0,025% pour les autres.
Elles mettent parfois en jeu le couple Zn2+/Zn à la cathode (-) et Hg2+/Hg à l'anode (+). La réaction en fonctionnement est :
Zn + HgO + HAspects environnementaux et toxicologiques
Le mercure et l'environnement
Le mercure dans l'air
Le mercure dans les sols et les rivières
Des microorganismes transforment le mercure Hg en méthylmercure CH3Hg. Cette biotransformation est favorisée par un pH élevé. En milieu acide, on assiste davantage à une réduction du mercure sous forme d'ions Hg2+.
Le mercure et les animaux
Le mercure se concentre au fur et à mesure qu'il remonte la chaîne alimentaire. On parle de bioaccumulation. Recyclage du mercure
Détection du mercure dans l'environnement
Le mercure et la santé
Le mercure est dangereux pour la santé, il affecte principalement les fonctions cérébrales et rénales, il est soupçonné d'être la cause de certains cancers. A l'époque romaine, les criminels condamnés à travailler dans les mines de sulfate de Mercure (HgS) avaient une courte espérance de vie. Au Ier siècle après Jésus-Christ, Pline l'Ancien décrivait déjà les symptômes de l'empoisonnement au mercure. Ce problème reste actuel : Aux États-Unis, aujourd'hui, près de 12% des femmes en âge de procréer ont un taux de mercure sanguin supérieur aux recommandations de l'EPA.Le mercure et la médecine
Le mercure et la syphilis
Dès 1527, Paraclèse préconisait déjà le mercure en poudre comme principe actif d'onguent (pommade grise) pour guérir la syphilis. Ce remède a malheureusement été plus ou moins utilisé jusqu'à l'arrivée de la pénicilline.
Le mercure et les amalgames dentaires
On se sert aussi du mercure pour la fabrication des amalgames dentaires (plombages). Ces amalgames contiennent près de 50% de mercure. On s'est donc posé la question de la toxicité à long terme (effet cumulatif du mercure) de ces alliages par ailleurs très utiles. Dans la bouche, le plombage subit peu à peu une usure physique et une corrosion électrochimique. Thermomètre et tensiomètre à mercure
Un thermomètre domestique classique utilisé pour mesurer la fièvre contient de 0,5 à 2 grammes de mercure.
Un arrêté du 24/12/1998 interdit à la vente les thermomètres médicaux à mercure destinés à mesurer la température interne de l'homme. Et une circulaire ministérielle interdit l'utilisation de thermomètres à mercure dans les hôpitaux depuis septembre 1999.Conservateur mercuriel dans les vaccins
On utilise depuis les années 1930 le thiomersal (ou ((Ethylmercuri)thio)2 benzoate de sodium) comme agent conservateur dans les vaccins. Aucun effet secondaire courant n'a été signalé. Cependant, à titre de précaution, on tend aujourd'hui à limiter au maximum son usage au profit d'autres conservateurs. Les vaccins pour nourrissons sont spécialement concernés.Le mercurochrome
Le mercurochrome a longtemps été utilisé comme antiseptique. Cependant, des craintes vis à vis de sa toxicité, font qu'on lui préfère des molécules plus récentes.Le mercure comme poison
Les maladies professionnelles
On a utilisé des solutions de nitrate de mercure pour préserver et traiter les peaux en vu de la fabrication de chapeaux. Il a même été dit que cela a inspiré Lewis Carroll pour le personnage du chapelier fou dans "Alice aux pays des merveilles".Les intoxications aiguës accidentelles
La consommation de semences empoisonnées
On a utilisé dès 1890 des composés à base de mercure pour une meilleure conservation des semences. Cette pratique s'est généralisé à partir de 1915. Cela a donné lieu depuis à de nombreux accidents. Des personnes furent empoisonnées en consommant par erreur des semences traités. Voici les exemples connus :
La consommation de poissons intoxiqués
Citons par exemple la tragédie de la baie de Minamata au Japon. Intoxication par contact
Seuils de précaution
Sauf précisions, on parle ici de mercure inorganique. Les valeurs concernant les formes organiques du mercure pouvant être inférieur. Les valeurs ne sont données qu'à titre indicatifs.Sources
Citons notamment en français :
En anglais :
