Kvikksølv

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Kvikksølv
Kvikksølvs plass i periodesystemet
Basisdata
Navn	Kvikksølv
Symbol	Hg
Atomnummer	80
Utseende	sølvhvit
Plass i periodesystemet
Gruppe	12
Periode	6
Blokk	d
Kjemisk serie	transisjonsmetall
Atomegenskaper
Atomvekt	200,59 u
Empirisk atomradius	150 pm
Kalkulert atomradius	171 pm
Kovalent atomradius	149 pm
van der Waal-radius	155 pm
Elektronkonfigurasjon	[Xe] 4f14 5d10 6s2
Elektroner per energinivå	2, 8, 18, 32, 18, 2
Oksidasjonstilstander	1, 2, 4
Krystallstruktur	rombisk
Fysiske egenskaper
Stofftilstand	væske
Smeltepunkt	-38,83 °C
Kokepunkt	356,73 °C
Molart volum	14,09 · 10-6 m3/mol
Tetthet	13 546 kg/m3
Hardhet
Kritisk temperatur	1 750 K
Kritisk trykk	172 MPa
Kritisk tetthet
Fordampningsvarme	59,229 kJ/mol
Smeltevarme	2,295 kJ/mol
Damptrykk	0,0002 Pa ved 234 K
Lydfart	1 407 m/s
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen	2,00
Spesifikk varmekapasitet	140 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne	1,04 · 106 S/m
Termisk ledningsevne	8,3 W/(m · K)
Første ionisasjonspotensiale	1 007,1 kJ/mol
Andre ionisasjonspotensiale	1 810 kJ/mol
Tredje ionisasjonspotensiale	3 300 kJ/mol
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi – legg gjerne inn.

Kvikksølv er et metallisk grunnstoff med kjemisk symbol Hg og atomnummer 80.

Innhold 1 Historie 2 Egenskaper 2.1 Isotoper 3 Forekomst 4 Forbindelser 5 Anvendelse 5.1 Historisk anvendelse 5.2 Anvendelser under utfasing 5.3 Anvendelse i dag 6 Miljøskade og utslipp 6.1 Naturlige utslipp 6.2 Menneskeskapte utslipp 6.2.1 Minamata-ulykken 6.2.2 U-864 utenfor Fedje 6.2.3 Oak Ridge-utslippet 7 Kvikksølvforgiftning 7.1 Behandling 8 Restriksjoner 9 Referanser

[rediger] Historie

Kvikksølv var kjent i oldtidens Kina. I Kina, India, og Tibet trodde man at kvikksølv forlenget livet, leget benbrudd og opprettholdt god helse. Kinas første keiser, Qin Shi Huang Di ble ifølge legenden gravlagt i et gravkammer som hadde elver av flytende kvikksølv. Han ble rammet av sinnssykdom og døde av kvikksølvforgiftning da han tok kvikksølvtabletter som var ment å gi ham evig liv. De gamle grekerne brukte kvikksølv i salver, og romerne brukte det i kosmetikk. Før 500 f.Kr. ble kvikksølv brukt for å lage amalgam. Det indiske ordet for alkymi er Rasavātam, som betyr veien av kvikksølv. Alkymister trodde at kvikksølv var «Prima materia», basisen for alle stoff. I følge denne teorien skulle de forskjellige metaller kunne bli fremstilt ved å variere kvaliteteten og kvantiteteten av svovel i kvikksølv.

Hg er det moderne kjemiske symbolet for kvikksølv. Det stammer fra hydrargyrum, en latinisering av det greske ordet `Υδραργυρος, hydrargyros, som er en kombinasjon av ordene vann og sølv - siden det er flytende som vann og har et utseende som ligner sølv. Grunnstoffets engelske navn mercury kommer fra den romersk guden Merkur, budbringeren. Det er også forbundet med planeten Merkur. Det astrologiske symbolet for planeten er det samme som det alkymistiske tegnet for kvikksølv.

Ordet «kvikksølv» stammer fra norrønt, kviksilfr ^[1][2] Dette ordet har den samme betydningen som gresk `Υδραργυρος (hydrargyros, betyr flytende sølv) og latin argentum vivum (betyr levende sølv).

[rediger] Egenskaper

Kvikksølv er et tungt, sølvhvitt transisjonsmetall, og er sammen med brom det eneste grunnstoffet som er flytende ved normal romtemperatur og trykk^[3]. Det regnes som tungmetall, og legeres lett med mange metaller (jern er et unntak). Disse legeringene kalles amalgamer. Kvikksølv er en dårlig elektrisk leder og fordampning skjer allerede ved romtemperatur. Kvikksølvs egenvekt er større enn jerns, noe som ifølge Arkimedes' lov betyr at jern vil flyte i et kvikksølvbad.

Kvikksølv løser seg opp og former amalgamer med gull, sink og mange andre metaller. Siden jern er et unntak, har beholdere av jern tradisjonelt blitt brukt til å transportere kvikksølv. Kvikksølv inngår lett kjemiske forbindelser (amalgam) med aluminium, noe som hindrer aluminium i å danne et passiviserende oksidsjikt. Resultatet er at aluminiumet blir korrodert vekk etter en stund. Kvikksølv er derfor forbudt å ta med ombord i fly, siden flyskrog for en stor del er konstruert av aluminium. Ved oppvarming reagerer kvikksølv med oksygen i luften og danner kvikksølvoksid. Kvikksølv reagerer ikke med fortynnet svovelsyre, men oksiderende syrer som for eksempel konsentrert svovelsyre, saltsyre eller kongevann vil løse det opp. Kvikksølv reagerer også med rent svovel, og svovel-flak blir benyttet for å samle opp kvikksølv hvis det søles utover.

Rent kvikksølv og mange av kvikksølvforbindelsene er giftige, men kvikksølv er ufarlig så lenge det ikke er i vannløselig form, som i kvikksølvsulfid. Trippelpunktet til kvikksølv er -38,8344 °C ved 0,2 MPa, og brukes som fikspunkt for den internasjonale temperaturstandarden (ITS-90).

[rediger] Isotoper

Naturlig forekommende kvikksølv består av 7 stabile isotoper: ¹⁹⁶Hg (0,15%), ¹⁹⁸Hg (9,97%), ¹⁹⁹Hg (16,87%), ²⁰⁰Hg (23,1%), ²⁰¹Hg (13,18%), ²⁰²Hg (29,86%) og ²⁰⁴Hg (6,87%). I tillegg finnes 33 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper hvorav de mest stabile er ¹⁹⁴Hg med halveringstid 444 år, ²⁰³Hg med halveringstid 46,612 døgn, ¹⁹⁷Hg med halveringstid 64,14 timer og ^195m1Hg med halveringstid 41,6 timer. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.^[4]

CAS-nummer: 7439-97-6

[rediger] Forekomst

Kvikksølv kan i sjeldne tifeller forekomme i ren form naturlig, men finnes hovedsaklig i mineralet sinober (HgS). Dette mineralet forekommer vanligvis i områder med tidligere vulkansk aktivitet. Andelen av kvikksølv i jordskorpen er omtrent 0,08 ppm. Forekomster finnes blant annet i Serbia, Italia, Kina, Algerie, Kirgisistan og Spania. De rikeste kvikksølv-malmene kan inneholde opptil 2,5% kvikksølv.

Den vanligste fremstillingsmetoden av kvikksølv er ved kjemisk reduksjon av mineralet Sinober med oksygen (O₂). I 2007 var Kina verdens ledende produsent med 1 100 tonn fulgt av Kirgisistan med 250 tonn. På verdensbasis er det anslått at verdensproduksjonen i 2007 var 1 500 tonn.^[5]

Mer enn 100 000 tonn kvikksølv ble utvunnet i Huancavelica i Peru i over 300 år etter oppdagelsen av forekomstene i 1563; kvikksølv fra Huancavelica var avgjørende for sølvproduksjonen i de spanske koloniene i Sør-Amerika.

[rediger] Forbindelser

De viktigste kvikksølvforbindelsene er:

• Kvikksølvklorid (kalomel, Hg₂Cl₂) brukes av og til i medisin og akustiske og optiske filtre.
• Kvikksølvklorid (HgCl₂, som er veldig korrosiv, sublimerende og er meget giftig.
• Kvikksølvfulminat (Hg(ONC)₂), brukes i fenghetter.
• Kvikksølvoksid, hovedoksid av kvikksølv.
• Kvikksølvsulfid (sinober, HgS) brukes fremdeles i orientalsk medisin og i vermillon, som er et orangerødt fargestoff).
• Kvikksølvselenid, en halvleder.
• Kvikksølvtellurid, en halvleder.
• Kvikksølvkadmiumtellurid og Kvikksølvsinktellurid som brukes i infrarøde detektorer.

Laboratorietester har vist at elektriske utladninger kan føre til at edelgasser danner kjemiske forbindelser med kvikksølvdamp. Disse forbindelsene holdes sammen med van der Waals-krefter, og resulterer i Hg·Ne, Hg·Ar, Hg·Kr, og Hg·Xe. Organiske kvikksølvforbindelser er også viktige. Metylkvikksølv er en miljøgift som forekommer i vassdrag og i havet.

[rediger] Anvendelse

[rediger] Historisk anvendelse

• Impregnering av trevirke
• Fremkalleling av tidlige fotografier (daguerrotypi)
• Forsølving av speil
• Grohemmende maling (før 1990)
• Ugressmiddel (før 1995)
• Kvikksølv ble en gang brukt som rensemiddel for geværløp.
• Rengjøring
• Kvikksølv forbindelser har blitt brukt som antiseptika, avføringsmiddel, antidepressiva, og mot syfilis.
• Alexander Calder bygde en kvikksølvfontene for den Spanske Paviljong ved Verdensutstillingen (året 1937) i Paris. Fontenen er nå utstilt ved Fundació Miró i Barcelona.
• I hattemaker-yrket ble kvikksølvnitrat benyttet, noe som førte til at hattemakere ofte ble kvikksølvforgiftet. De psykologiske symptomene forbundet med kvikksølvforgiftning kan ha vært opprinnelsen til det engelske uttrykket «(as) mad as a hatter» norsk: «gal som en hattemaker» som betyr «sprøyte gal».
• Medisinsk bruk. Kvikksølv og kvikksølvforbindelser var tidligere brukt i medisiner, men nå som de giftige virkningene er mer kjent og forstått, har denne bruken nesten opphørt.
  • Kvikksølvklorid, Hg₂Cl₂, (også kjent som kalomel) ble brukt tradisjonelt som vanndrivende middel, desinfeksjonsmiddel, og avføringsmiddel.
  • Kvikksølvklorid, HgCl₂, (også kjent som korrosiv sublimat) ble brukt for å behandle syfilis (også sammen med andre kvikksølv forbindelser)
  • Blue mass, en tablett eller sirup som hadde kvikksølv som hovedbestanddelen, ble gitt på resept gjennom hele det 19. århundre mot flere problemer som forstoppelse, depresjon, fødsel, og tannpine.^[6]
  • I begynnelsen av 20. århundre ble kvikksølv gitt til barn som avførinsmiddel og middel mot innvollsorm.

[rediger] Anvendelser under utfasing

• Produksjon av klor og natriumhydroksid (natronlut) ved hjelp av den såkalte «Castner-Kellner prosessen».
• Tannfyllinger av amalgam. Norge har fra 1. januar 2008 innført forbud mot all bruk av kvikksølv i produkter, herunder kvikksølvamalgam som tannfyllingsmateriale.
• Antiseptikumet merbromin, som inneholder kvikksølv, brukes fremdeles, men er forbudt i flere land.
• I noen vaksiner har konserveringsmiddelet thimerosal (som inneholder etylkvikksølv) vært benyttet siden 1930-årene.^[7] Det har lenge vært mistanker om at dette konserveringsmiddelet kan utløse autisme hos barn som allerede er genetisk disponert for det;^[8] men medisinsk forskning har ikke kunnet påvise noen sammenheng.^[9]
• Kvikksølvmalmen sinober er fremdeles en viktig del av tradisjonell kinesisk og tibetansk medisin. Siden mange land forbyr disse medisinene, blir mindre giftige alternativer produsert.
• Kvikksølv har vært brukt i gull- og sølvutvinning. Denne forurensende praksisen er fremdeles brukt av los garimpeiros (gullgruvarbeiderne) rundt Amazonaselva i Brasil.
• Flytende kvikksølv har vært brukt som kjølevæske for atomreaktorer. På grunn av kvikksølvs høye egenvekt er det energikrevende å sirkulere det, og derfor har natrium vært foreslått som erstatning.

[rediger] Anvendelse i dag

Kvikksølv blir brukt i termometre, barometre, manometre, blodtrykksmålere, flottørbrytere og andre vitenskapelige instrumenter. Bekymringer knyttet til kvikksølvets giftighet, har ført til en utfasing av bruken av grunnstoffet til fordel for alkoholfylte, digitale eller termistorbaserte instrumenter. Et alternativ til kvikksølv i medisinske termometre er legeringen «Galinstan» (etter Gallium, Indium, Stannum (tinn)) som har smeltepunkt på -19 °C. Kvikksølv har imidlertid fortsatt en rekke bruksområder, spesielt innen forskning og til vitenskapelige instrumenter.

• Kvikksølv er brukt hovedsaklig ved produksjon av industrikjemikalier og i elektriske og elektroniske produkter. Det blir brukt i noen termometre, særlig de som brukes for å ta mål av høye temperaturer.
• Blodtrykksapparat.
• Barometre, diffusjonspumper, coulometre, og flere andre laboratorieinstrumenter. Som ugjennomsiktig væske med høy tetthet og nesten lineær varmeutvidelse er kvikksølv ideelt for disse brukene.
• I noen gassfylte elektronrør og lysbuelikerettere.
• Kvikksølv brukes i kvikksølvdamp-lamper, neonlys, og lysrør.
• Kvikksølvbryter, elektrisk bryter i gamle brannvarslere, bryter i termostater, bevegelsesbrytere
• Elektroder i noen slags elektrolyse, akkumulatorceller, i produksjon av natriumhydroksid og klor
• Alkaliske akkumulatorer
• Katalysatorer
• Insektdrepende middel
• Flytende speil i teleskoper

Et nytt atomur, som benytter kvikksølv istedenfor cesium, har blitt utviklet. Nøyaktighet er ventet å være omkring et sekund pr 100 000 000 år.^[10][11]

[rediger] Miljøskade og utslipp

Kvikksølvforbindelser finnes i atmosfæren og i vann som følge av både industrielle og naturlige utslipp. Som mange andre tungmetall akkumuleres det i levende organismer, noe som fører til at konsentrasjonen øker jo høyere i næringskjeden det kommer. Rovdyr som lever av dyr i havet, som for eksempel isbjørn, sel, hai, makrellstørje og sverdfisk er, sammen med muslinger, særlig utsatt.

[rediger] Naturlige utslipp

Naturlige utslipp har hovedsaklig kommet som følge av vulkanutbrudd. Disse utslippene står for omtrent halvparten av atmosfærisk kvikksølv.

[rediger] Menneskeskapte utslipp

Menneskeskapte utslipp kommer fra kullkraftverk, raffinering av gull og andre industrielle virksomheter. Avsig fra søppelfyllinger er også en kilde til forurensing av grunnvann og vassdrag.

[rediger] Minamata-ulykken

Et av de verste tilfellene av kvikksølvrelaterte helseskader var dumpingen av kvikksølv i Minamata-bukten i Japan. Chisso Corporation, en petrokjemisk industribedrift, ble funnet skyldig i å ha dumpet 27 tonn kvikksølv i perioden fra 1932 til 1968. Det er anslått at over 3 000 mennesker fikk varige misdannelser, alvorlige symptomer på kvikksølvforgiftning eller døde, i det som senere ble kjent som Minamata-ulykken.

[rediger] U-864 utenfor Fedje

Utenfor kysten av Fedje i Hordaland ligger vraket av den tyske ubåten U-864 fra andre verdenskrig. Den ble senket i februar 1945, og ifølge tyske historiske kilder hadde den en last på mellom 65 og 70 tonn kvikksølv. Norsk institutt for vannforskning (NIVA) har undersøkt havbunnen rundt vraket, og funnet ut at det er forurenset av kvikksølv.^[12]

[rediger] Oak Ridge-utslippet

Et av historiens største industri-utslipp av kvikksølv var fra Colex-anlegget, et litiumisotop separasjonsanlegg i Oak Ridge i Tennessee, USA. Anlegget var i drift på 1950- og 1960-tallet. Opptegnelsene er ufullstendige, men regjeringskommisjoner har anslått at omkring 900 tonn kvikksølv ikke er gjort rede for^[13].

[rediger] Kvikksølvforgiftning

Kvikksølvforgiftning kan være både akutt og kronisk. Symptomer omfattet skjelving, følelsesmessig ustabilitet, søvnløshet, demens, og hallusinasjon. Undersøkelser har vist at akutt eksponering (4-8 timer) for rent kvikksølv i konsentrasjoner fra 1,1 til 44 mg/m³ førte til brystsmerter, dyspné, hoste, blodspytting, problemer med lungefunksjon, og bevis på lungebetennelse.^[14]

Eksponering for kvikksølvsdamper kan føre til alvorlige problemer med sentralnervesystemet, inklusivt psykotiske reaksjoner som delirium, hallusinasjoner, og tendens til selvmordstanker.

Akutt kvikksølvforgiftning kan føre til funksjonelle forstyrrelser, som omfatter irritabilitet, opphisselse, blyghet, og søvnløshet. Ved fortsatt eksponering utvikles en muskelskjelving som kan foreverres til voldsomme muskelkramper. Skjelvingen starter først i hender og senere i øyelokkene, leppene, og tungen. Langtidseksponering av lavere konsentrasjoner kvikksølv har blitt forbundet med svakere symptomer av tretthet, irritabilitet, hukommelsessvikt, sterke drømmer, og depresjon.^{[15] [16]}

[rediger] Behandling

Forskning på behandling av kvikksølvforgiftning er begrenset. Medisiner som er tilgjengelig for akutt kvikksølvforgiftning omfatter chelater N-acetyl-D, L-penicillamin (NAP), dimercaprol (britisk anti-Lewisite (BAL)), dimerkaptopropansulfonsyre (DMPS), og dimerkaptoravsyre (DMSA).

[rediger] Restriksjoner

På grunn av de helseskadelige effektene av kvikksølveksponering, er industri- og handelsbruk av stoffet regulert i mange land. Verdens helseorganisasjon, USAs Occupational Safety and Health Administration og NIOSH (blant andre) anser kvikksølv som yrkesrisiko, og har satt grenser for kvikksølvkonsentrasjonen i arbeidsmiljøet.

I Norge ble det fra 1. januar 2008 innført et generelt forbud mot bruk og import av kvikksølv, med mindre spesiell tillatelse foreligger.^[17]

EU vedtok i 2003 RoHS-direktivet (Restriction of Hazardous Substances Directive). Dette direktivet begrenser (blant annet) kvikksølvinnholdet i salgsvarer til 0,01%.

Regjeringen i USA vedtok i 1990 «Clean Air Act», en lov som setter kvikksølv på en liste over miljøgifter som krever ekstra streng kontroll. Som en følge av loven måtte industribedrifter som slipper ut mye kvikksølv, gå med på å montere utstyr for utslippsovervåking (maximum achievable control technologies (MACT)). I mars 2005^[18] ble kraftverk føyd til listen over virksomheter som skulle kontrolleres.

[rediger] Referanser