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Mercure (élément)

Connu depuis l'Antiquité, le mercure est un métal de couleur argent brillant.

Or - Mercure - Thallium Cd Hg Uub       Table Complète
Général
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]4f145d106s2
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
Température de vaporisation	629,88 K
Volume molaire	14,09 ×10-6 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 ohm/m
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
iso AN demi-vie MD Ed MeV PD 194Hg {syn.} 444 ans ε 0,040 194Au 196Hg 0,15 % Hg est stable avec 116 neutrons 198Hg 9,97% Hg est stable avec 118 neutrons 199Hg 16,87% Hg est stable avec 119 neutrons 200Hg 23,1% Hg est stable avec 120 neutrons 201Hg 13,18% Hg est stable avec 121 neutrons 202Hg 29,86% Hg est stable avec 122 neutrons 204Hg 6,87% Hg est stable avec 124 neutrons
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Présentation

Les alchimistes l'appelaient parfois le « vif-argent » et le représentaient grâce au symbole de la planète Mercure, d'où son 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.

Propriétés physiques et chimiques

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 -38,8344 °C, 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 :

• log P* = 7,149 - 3212,5/T entre 273 et 423 K
• log P* = 7,003 - 0,000197(T-273) - 3141.33/T entre 423 et 673 K

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. En revanche, 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.

Minerai et métallurgie du mercure

Utilisations passées

• On a utilisé un amalgame de mercure et d'étain pour la fabrication de miroirs.

• Du fait de la densité élevée de ce métal, Torricelli utilisa du mercure pour la création de son baromètre en 1643.

• Grâce à son coefficient de dilatation thermique élevé, le mercure fut, dès le XVII^e siècle, utilisé pour la fabrication des thermomètres. Cela pose d'ailleurs des problèmes de santé publique : Cf. Thermomètre et tensiomètre à mercure
• Le mercure est également utilisé par les chercheurs d'or pour amalgamer les paillettes d'or. L'amalgame est ensuite chauffé vers 400-500 °C, ce qui conduit à l'évaporation du mercure. Ce procédé reste très artisanal et concerne 10 % de la production mondiale d'or. Il pose de graves problèmes de pollution notamment des rivières en Amazonie.
• L'amalgame de mercure et d'or est utilisé dans l'artisanat d'art pour réaliser la dorure de différents objets, notamment les bronzes.

• L'anglais Howard fut le premier à utiliser, en 1799, le fulminate de mercure (Hg(ONC)₂) comme détonateur. Cet usage a perduré jusqu'à récemment.

• Des composés à base de mercure ont été utilisés pour le traitement des semences : Cf. La consommation de semences empoisonnées

Utilisations actuelles

• Des composés mercuriques servent comme fongicides et bactéricides. Cf. la consommation de semences empoisonnées

• La synthèse du chlore en Europe passe souvent par l'utilisation de cellules à cathode de mercure.
• Les lampes fluorescentes à vapeur de mercure contiennent environ 15 mg de mercure gazeux.

• Le mercure est utilisé pour la fabrication des amalgames dentaires couramment appelés plombages (bien que ne contenant pas de plomb).

• Certaines piles contiennent du mercure.

Les piles salines et alcalines ont longtemps contenu du mercure à hauteur de 0,6 % pour les piles salines, 0,025% pour les autres. Quant aux piles boutons, elles mettent parfois en jeu les couples Zn²⁺/Zn et Hg²⁺/Hg. La réaction en fonctionnement est :

Zn + HgO + H2O + 2 KOH --> Hg + [Zn(OH)4]K2

On notera que le mercure est initialement sous forme d'oxyde. Pour les piles de « type bouton » répondant à ce modèle, 1/3 du poids de la pile est du mercure ! Dans leur grande majorité cependant, les piles boutons utilisent de l'oxyde d'argent à la place de l'oxyde de mercure ; elles contiennent alors entre 0,5 et 1 % de mercure.

Aspects environnementaux

Aspects toxicologiques

Sources

Citons notamment en français :

• Données industrielles, économiques, géographiques sur les principaux produits chimiques, métaux et matériaux
• Précis de médecine du travail - chapitre « Mercure » - 4e édition
• Atlas de la chimie - Hans Breuer
• Publications du Centre de Toxicologie du Québec
• Articles de la revue Prescrire
• Techniques de l'Ingénieur, traité Matériaux métalliques, M 2 395 - « Métallurgie du mercure »

En anglais :

• Pesticide Timeline: Organomercury Poisonings