Caractéristiques
Utilisations [1-13]
Le mercure métal est utilisé principalement :
- Dans l'industrie chimique comme cathode liquide dans les cellules d'électrolyse du chlorure de sodium (production de chlore et de soude) ; il est également utilisé pour la synthèse de dérivés mercuriels minéraux ou organiques ;
- Dans l'industrie électrique comme constituant de piles, de lampes, de tubes fluorescents avec certaines restrictions réglementaires sur les teneurs en mercure présent dans ces produits ;
- Dans la dentisterie pour la préparation d'amalgames (les amalgames au mercure sont interdits dans certains pays comme la Suisse, la Suède, la Norvège et le Danemark...)
- Dans l'extraction des métaux précieux (surtout l'or et aussi l'argent) : procédé d'amalgamation utilisé dans des installations artisanales (Amazonie).
Le mercure a été très utilisé dans la fabrication d'instruments de mesure ; désormais, le règlement (UE) N° 847/2012 fixe les restrictions de mise sur le marché de ces dispositifs de mesure renfermant du mercure.
Les composés minéraux du mercure trouvent de nombreux usages, notamment dans les domaines suivants :
- Composants de piles sèches ou électrolytes pour accumulateurs (chlorure mercurique, oxyde mercurique, sulfate mercurique) avec certaines restrictions réglementaires sur les teneurs en mercure présent dans ces produits, électrodes au calomel (chlorure mercureux) ;
- Catalyseurs en synthèse organique (oxyde mercurique, sulfate mercurique) ;
- Intermédiaires pour la préparation de dérivés organo-mercuriels (chlorure mercurique) ;
- Réactifs de laboratoire (sulfate mercurique) ;
- Pigments (oxyde mercurique, sulfure mercurique, chlorure mercureux).
Globalement, les utilisations du mercure sont en déclin.
Propriétés physiques [1-7, 10-20]
Le mercure est le seul métal liquide à température ordinaire. Ce liquide blanc argenté, brillant, inodore, très dense et très mobile, est pratiquement insoluble dans l'eau comme dans les solvants organiques usuels. Il présente un coefficient de dilatation thermique élevé, ce qui explique que l'on ait fait largement usage du mercure dans les thermomètres.
Malgré une tension de vapeur faible, il émet, dès la température ordinaire, des vapeurs en quantité appréciable (à 20 °C, concentration de vapeur saturante = 13,18 mg/m3).
L'oxyde mercurique, qui existe sous deux variétés (jaune et rouge) d'une même espèce cristalline (orthorhombique), est très peu soluble dans l'eau ; il se décompose, sous l'effet de la lumière ou de hautes températures (début de décomposition vers 400 °C), en mercure et oxygène.
Le sulfure mercurique existe sous deux formes cristallines : cinabre (rouge) et métacinabre (noire) ; il est pratiquement insoluble dans l'eau.
Le chlorure mercurique, qui se présente sous forme de cristaux nacrés à saveur métallique désagréable, est facilement soluble dans l'eau, dans l'oxyde de diéthyle et dans l'acétate d'éthyle, très soluble dans les alcools et l'acétone. Les solutions aqueuses sont légèrement acides par suite de l'hydrolyse du sel. Les cristaux émettent des vapeurs dès la température ordinaire.
Le sulfate mercurique, poudre cristalline blanche noircissant à la lumière, s'hydrolyse dès qu'il est en contact avec l'eau, avec formation d'acide sulfurique et de sulfate basique jaune insoluble.
| Nom Substance | Formule | N° CAS | Etat Physique | Solubilité | Masse molaire | Point de fusion | Point d'ébullition | Densité | Densité gaz / vapeur | Pression de vapeur |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mercure |
Hg |
7439-97-6 |
Liquide |
à 20 °C : 0,02-0,0567 mg/L à 100 °C : 0,6 mg/L |
200,59 |
- 38,87 °C à - 38,48 °C |
356,7 °C - 356,9 °C |
13,45 |
6,93 |
0,16-0,17 Pa à 20 °C 0,3 Pa à 30 °C 1,7 Pa à 50 °C |
| Oxyde mercurique |
HgO |
21908-53-2 |
Solide |
à 20 °C : 3 mg/L à 25 °C à 100 °C : 395 mg/L |
216,61 |
décomposition à 500 °C |
- |
11 - 11,29 (rouge) 11,03 à 27,5 °C (jaune) |
- |
30,8 kPa à 400 °C |
| Chlorure mercurique |
HgCl 2 |
7487-94-7 |
Solide |
à 20 °C : 69 g/L à 100 °C : 480 g/L |
271,52 |
276 - 277 °C |
302 °C |
5,4 - 5,6 |
9,8 |
0,17 Pa à 20 °C 133,32 Pa à 136,2 °C |
| Sulfate mercurique |
Hg(SO4) |
7783-35-9 |
Solide |
hydrolysé |
296,68 |
décomposition avant 550 °C |
- |
6,47 |
- |
- |
| Sulfure mercurique |
HgS |
1344-48-5 |
Solide |
insoluble |
232,68 |
583 °C (sulfure mercurique rouge)
446 °C (sulfure mercurique noir) |
- |
8,1 (rouge) 7,67 - 7,69 (noir) |
- |
101 kPa à 580 °C |
Pour le mercure, à 20 °C et 101,3 kPa, 1 ppm = 8,34 mg/m3.
Propriétés chimiques [7, 10-12, 14-16, 19-22]
- Mercure
À température ordinaire et à sec, le mercure n'est pas oxydé par l'air, ni par l'oxygène ; mais en présence de traces de vapeur d'eau, l'oxydation peut se produire lentement ; elle est accélérée par des impuretés métalliques, des radiations ultraviolettes et par l'augmentation de la température (oxydation maximale vers 350 °C). Le soufre et les halogènes se combinent facilement au mercure dès la température ordinaire.
Les solutions d'ammoniaque attaquent rapidement le métal en présence d'air ou d'oxygène ; celles de soude ou de potasse sont sans action.
Avec les acides chlorhydrique et sulfurique, l'attaque à froid reste superficielle. Avec les acides oxydants tels que les acides sulfurique et nitrique concentrés et chauds, l'attaque est rapide (elle peut être explosive avec l'acide sulfurique chaud), avec formation de sels et dégagement, selon le cas, de dioxyde de soufre ou de vapeurs nitreuses.
La plupart des métaux tels que l'étain, le cuivre, l'or ou l'argent se dissolvent dans le mercure, quelquefois dès la température ordinaire, pour donner des amalgames. L'amalgamation mercure-aluminium donne aussi lieu à une réaction extrêmement violente. Les métaux résistant le mieux à la formation d'amalgame avec le mercure sont le vanadium, le fer, le niobium, le molybdène, le tantale et le tungstène.
En présence d'acide nitrique et d'éthanol, le mercure donne naissance à un produit instable - le fulminate Hg(ONC)2 - qui détone à partir de 85 °C ou sous l'action d'un faible choc. En présence d'acétylène, d'ammoniac ou de dioxyde de chlore, le mercure peut donner des composés sensibles aux chocs et susceptibles d'enflammer des matériaux combustibles.
- Composés minéraux
L'oxyde mercurique a un caractère d'oxyde basique, mais il se comporte surtout comme un oxydant ; avec le soufre, le phosphore, le sodium, le potassium et l'hydrazine, la réaction peut être violente. Il est attaqué à froid par les halogènes et la réaction avec le chlore peut être explosive. Il est facilement réduit par l'hydrogène.
Le chlorure mercurique peut être réduit en sel mercureux ou en mercure par des réducteurs tels que l'aluminium, des sulfites, l'acide phosphoreux ou l'hydrazine. Avec des solutions alcalines, on peut avoir formation d'oxychlorure ou précipitation d'oxyde mercurique.
À chaud, le sulfure mercurique peut être oxydé par l'oxygène ou réduit par l'hydrogène. Il réagit violemment avec les agents oxydants puissants. En présence d'eau, certains métaux peuvent libérer le mercure ; cette réaction se produit dès la température ordinaire avec le cuivre et le zinc.
Récipient de stockage [14]
Le stockage de mercure « vierge » (pureté 99,9 %) peut s'effectuer dans des récipients en fer ou en acier inoxydable. D'autres matériaux tels que le polyéthylène haute densité, le polypropylène, le polytétrafluoroéthylène, résistent au mercure. L'aluminium, le cuivre et alliages sont à proscrire absolument. Pour de petites quantités, des flacons de verre protégés par une gaine métallique ou plastique sont utilisés.
Le mercure dénommé communément « mercure électronique » (pureté 99,99999 % ou plus) doit être conditionné en ampoules scellées de verre blanc dit « de chimie » à l'exclusion de tout autre matériau.
L'emballage des flacons ou des ampoules de mercure doit être prévu pour assurer le maximum de garantie dans les conditions normales de transport et de manipulation.