Quecksilber als Element - Technische Daten

Chemische Eigenschaften

Quecksilber ist ein metallisches Element aus der 2. Nebengruppe des Periodensystems. Es existiert eine Reihe natürlicher Isotope (¹⁹⁶Hg – ²⁰⁴Hg). Daneben bildet Quecksilber künstliche Isotope (¹⁷⁸Hg bis ²⁰⁶Hg) mit Halbwertszeiten zwischen 0,26 Sekunden und 520 Jahren, von denen ¹⁹⁷Hg und ²⁰³Hg in der Tumordiagnostik Anwendung finden. Quecksilber tritt in den Oxidationsstufen +1 und +2 auf. In "einwertigem" Quecksilber findet man nur in den Hg–Hg-Bindungen enthaltenden Diquecksilber-Verbindungen. Zweiwertiges Quecksilber bildet bevorzugt kovalente Bindungen. Die wasserlöslichen und giftigen Quecksilber(II)-Verbindungen sind am beständigsten. Die chemische Verwandtschaft mit den im Periodensystem senkrecht über dem Quecksilber stehenden Metallen Cadmium und Zink ist nicht sehr ausgeprägt. Quecksilber ist das einzige bei Zimmertemperatur flüssige Metall. Es zeigt lebhaften Silberglanz (festes Quecksilber bildet rhomboedrische Kristalle). Quecksilber zeichnet sich durch sehr gute elektrische und Wärmeleitfähigkeit aus. Durch elektrische Entladung wird Quecksilber-Dampf zu intensivem Leuchten eines an Ultraviolettstrahlung reichen Lichtes angeregt.
In luftfreier Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure löst sich Quecksilber nicht auf, weil es wie die Edelmetalle in der Spannungsreihe rechts vom Wasserstoff steht (aus diesem Grund wird Quecksilber oft zu den Edelmetallen gerechnet). Quecksilber löst sich in oxidierenden Säuren (Königswasser, Salpetersäure usw.) und konz. heißer Schwefelsäure. Mit vielen Metallen bildet Quecksilber Amalgame, die je nach Zusammensetzung flüssig, teigig oder fest sein können. Eisen ist in Quecksilber unlöslich und dient deshalb als Behältermaterial. Die Oberflächenspannung von Quecksilber ist etwa 6mal so groß wie die von Wasser: Quecksilber wird deshalb von Wasser nicht benetzt.
Wegen der Gefährlichkeit von Quecksilberdämpfen ist es besonders wichtig, auch kleinste Mengen an Quecksilber so schnell wie möglich unschädlich zu machen. Hat sich das verschüttete Quecksilber sehr fein zerteilt, so kann man sich behelfen durch Aufstreuen Quecksilber-bindender Stoffe, Schwefel-Blumen (drückt den Quecksilber-Dampfdruck).

Physiologie

Quecksilberdämpfe wirken im Gegensatz zum flüssigen Quecksilber stark toxisch, ebenso wie zahlreiche Quecksilber-Verbindungen, wobei Verbindungen des zweiwertigen Quecksilber generell giftiger sind als die des einwertigen. Die Giftigkeit von anorganischen Quecksilber-Verbindungen nimmt mit zunehmender Löslichkeit der Substanz zu, bleibt jedoch unter der von organischen Verbindungen im besonderen unter der von Methylquecksilber-Verbindungen. Akute Vergiftungen, die durch Einatmen von Quecksilberdampf, Quecksilber-haltigem Staub, durch orale Aufnahme größerer Mengen Quecksilber-Verbindungen oder durch Aufnahme über die Haut zustandekommen, äußern sich in schweren Magen- und Darmkoliken, lokalen Schleimhautverätzungen, einem dunklen Saum von HgS im Zahnfleisch und ggf. in Nierenversagen. Chronische Quecksilber-Vergiftungen äußern sich anfänglich durch Entzündungen der Mundschleimhaut, leichte Erregbarkeit und feines Zittern der Hände (sog. Quecksilber-Zittern) und führen zu Gedächtnisschwäche oder sogar zu Verblödung und Tod durch Gewebserkrankungen. Auf dem Wege über die natürlichen Nahrungsketten kann Quecksilber auch in die menschlichen Nahrungsmittel und damit in den Organismus gelangen. Quecksilber-Verbindungen spielen heute in der Medizin als Diuretika, Desinfektionsmittel und Antiseptika eine immer geringere Rolle. Zum Depigmentieren der Haut sind Quecksilber-Verbindungen verboten.

Vorkommen

Quecksilber gehört zu den seltenen Elementen der Erde. Sein Anteil an der obersten Erdkruste wird auf 5·10^–5 Prozent geschätzt. Es steht damit hinsichtlich der natürlichen Häufigkeit der chemischen Elemente an 62. Stelle (zwischen Thallium und Iod). Das bei weitem wichtigste Quecksilber-Mineral ist der Zinnober. Gelegentlich kommen auch kleine Quecksilber-Tröpfchen gediegen vor. Seltene, technisch bedeutungslose Quecksilber-Minerale sind: Coloradoit, Tiemannit, Kalomel, Coccinit. Wichtige Quecksilber-Lager befinden sich in devonischen Ablagerungen von Almadén (Südspanien), im Monte Amiata (erloschener Vulkan) der Provinz Siena und im alpinen Triasgestein von Idria (etwa 250 km nördlich von Triest). In natürlichen, nicht verunreinigten Wässern ist Quecksilber in Konzentrationen zwischen 0,5–15 (Meerwasser) und 1–5 (Flußwasser) ng/l enthalten.
Jährlich gelangen durch Vulkanismus und Verwitterung 500–5000 t Quecksilber in die Hydrosphäre, 25000–150000 t entweichen gasförmig aus der Erdkruste, 23000 t aus dem Meer und 3800 t stammen aus Flüssen und Gletschern. Selbst 2000 Jahre alte Fische und 1000 Jahre altes Grönlandeis weisen einen überhöhten Quecksilber-Gehalt auf. Zu den natürlichen Quecksilber-Emissionen (55000–180000 t/Jahr) addieren sich 8000–38000 t/Jahr aus anthropogenen Quellen.

Herstellung

Die Herstellung von Quecksilber erfolgt durch Erhitzen vonZinnober im Luftstrom bei Temperaturen über 400°C oder vereinzelt auch mit Eisen-Feilspänen oder gebranntem Kalk und anschließende Verdichtung der Quecksilberdämpfe in wassergekühlten Steinzeugröhren oder in Röhren aus säurefesten Legierungen. Bei der technischen Herstellung fällt Quecksilber im allgemeinen bereits mit einem Reinheitsgrad von 99,9% an

Verwendung

Quecksilber findet Verwendung zur Füllung von Barometern (Luftdruck-Angaben in mmHg) und Thermometern (lineare Wärmeausdehnung zwischen 0 und 100°C), zum Herauslösen von Gold und Silber aus edelmetallhaltigen Sanden, als Sperrflüssigkeit beim Auffangen von Gasen, in Quecksilber-Diffusionspumpen, Manometern, Blutdruckmessern, Gasanalyse-Apparaten, in Neonröhren, Quecksilberdampflampen, Gleichrichtern, Tropfelektroden, als Kathodenmaterial bei der Chloralkalielektrolyse, als Katalysator, zur Herstellung von fungiziden und antiseptischen Quecksilber-Verbindungen und von Dental-Legierungen (Ag-, Sn-, Cu- u.a. Amalgamen) und zur Herstellung von Knallquecksilber für Zünder. (Hg,Cd)- und (Hg,Zn)-Telluride sind neue Materialien für Infrarot-Detektoren. Quecksilberspritzmittel (Pflanzenschutzmittel) auf der Basis von Phenylquecksilber- u.a. Quecksilber-organischen Verbindungen sind in der BRD seit 1980 verboten.

Geschichtliches

Quecksilber gehört zu den 7 im Altertum bekannten Metallen. Die Quecksilber-Gewinnung aus Zinnober wurde 315 v.Chr. von Thephrastus beschrieben, und arabische Edelleute sollen in ihren Gärten Quecksilber-Teiche als besondere Attraktion gehabt haben. Auch Amalgame wurden im Rom der Kaiserzeit bereits benutzt, wie sich an der Feuervergoldung der Pferdequadriga von San Marco in Venedig zeigen lässt. Das chem. Symbol Quecksilber ist von lat.: hydrargyrum (aus griech.: hydor = Wasser und argyros = Silber, "Wassersilber") abgeleitet. Das dtsch. Wort geht auf das althochdtsch.: quecsilabar = lebendiges Silber zurück. Die Bezeichnung in anderen Sprachen leiten sich meist von dem Planeten Merkur und dem "geschäftigen" Handelsgott ab, denen das Metall im Mittelalter zugeordnet wurde. Im Mittelalter repräsentierte das "philosophische Quecksilber" das Flüssigkeitsprinzip. Bereits 1527 beschrieb Paracelsus Salben mit fein verteiltem Quecksilber oder HgO als Heilmittel (graue Salbe) gegen Syphilis.