vignette|Bille de mercure natif émergeant de la roche altérée, Almadén, Espagne.
Le mercure natif est une espèce minérale naturelle, corps simple métallique liquide et très dense, constitué de l'élément chimique mercure (noté Hg). C’est le seul minéral à l'état liquide qui appartient à la classe minéralogique des éléments natifs, en particulier des métaux natifs. Il est assez rare.
Il se présente le plus communément à température ambiante en petites gouttelettes ou parfois en poches, qui ne dépassent bien souvent que quelques kilogrammes. Sa pression de vapeur n'est pas négligeablesoit à , à , à pour le Hg pur. À , la concentration de vapeur saturante avoisine d'air.. Il n'est solide qu'au-dessous de sous pression atmosphérique.
Ce corps simple toxique souvent associé à l'or et l'argent avec lesquels il forme facilement des amalgames, est présent dans les dépôts hydrothermaux de basse température qui se manifestent très communément par des dépôts veineux récents de calcite, des sources chaudes ou parfois dans les fumerolles à plus hautes températures.
Historique de la description et de l'appellation Son nom actuel est lié par la tradition des correspondances analogiques de l'alchimie antique et médiévale à la planète Mercure et au dieu gréco-romain des messagers, des marchands et des voyageurs Mercure qui la nommait par sa course rapide, deux anciens symboles de la mobilité. Ce terme chimique est apparenté au mot latin merx, mercis signifiant marchandise.
Ce singulier métal, connu de toute antiquité qu'elles soient méditerranéenne ou phénicienne, perse, chinoise, indienne, se nomme en latin savant hydrargyrum, d'un mot grec signifiant eau d'argent ou argent liquide, lorsqu'il vient de la transformation artificielle, une réduction chimique réalisée par chauffage au charbon de bois, du cinabre ou sulfure de mercure rougeLe mercure natif et son minerai cinabre seraient connus depuis plus de 4500 ans dans le monde antique chinois et égyptien. Théophraste décrit les mines de cinabre d'Almadén en activité 300 ans avant J.-C.. Ce sont les alchimistes vers le qui ont imposé définitivement la dénomination du métal purifié, après l'opération répétée de distillation.. Les Romains nommaient selon leur propre tradition argentum vivum ce curieux métal natif observable dans les mines de cinabre. Il a donné son nom à l'élément chimique noté Hg par Berzélius. Il se nommait hydrargyre ou communément vif-argent en français qui a conservé le double héritage gréco-romain, il se nomme quicksilver en anglais, Quecksilber en allemand, preuve d'une autre tradition métallurgique, mais très similaire. Le liquide dense et métallique blanc d'argent déposé sur une surface lisse se disperse en gouttelettes qui semblent fuir à qui mieux mieux, voilà qui justifie la dénomination argentum vivum ou vif-argent.
Ses alliages, parfois très aisées à réaliser, sont nommés amalgames.
Cristallographie et cristallochimie La maille de son système cristallin est isométrique et tétragonale. Le système cristallin peut être considéré comme liquide. Ce corps minéral à éclat métallique vif et brillant est, en dessous de à pression ambiante, un solide très tendre, mou et ductile.
Il s'agit d'un réseau d'ions Hg ou parfois d'ions Hg empilés et recouvert par une mer de Fermi constituée d'une foule d'électrons.
Propriétés physiques et chimiques, toxicologie Il s'agit d'un métal blanc brillant, liquide à température et pression ambiante, de densité de l'ordre de 13,6. Pur, il est stable à l'air et insoluble dans l'eauLe mercure natif contenant des impuretés donne souvent un oxyde gris par simple exposition à l'air.. Ce métal quasi-noble ne mouille que très rarement les surfaces des corps de contact, d'où sa mise en forme de boulettes ou globules mobiles.
Il se solidifie à avec une notable contraction de volume. Qu'il soit liquide ou encore solide de densité approchant 14,5, il s'agit d'un bon conducteur de l'électricité, même si sa conductivité n'est que 2 % de celle du cuivre. Sa résistivité électrique est de l'ordre de 940. 10 Ω⋅m à température ambianteA très basse température, la résistivité des monocristaux de Hg peut être considérée comme idéale. A. Nourtier, Résistivité idéale du mercure à basse température, Journal de Physique, 1972, Tome 33, N°1, pp.135-141..
Il s'agit d'un mauvais conducteur thermique. Ce corps métallique liquide présente un coefficient de dilatation thermique assez important, d'où autrefois son usage dans les thermomètres et les unités anciennes de pression en hauteur de mercure, par exemple millimètre de Hg, décimètre de Hg. Le mercure est diamagnétique.
Le mercure natif est entièrement volatil à . La densité de vapeur est de l'ordre de 6,9 à . Il se volatilise d'ailleurs sous l'aspect de fumées denses, néanmoins sa vapeur pure composée d'atomes de mercure isolés est incolore et inodore, et se condense sur n'importe quelle surface froideLe rayon atomique est de l'ordre de 0,157 nm. Sa pression de vapeur est réduite par des impuretés.. Le métal mercure est un prototype de dépôts métalliques en phase vapeur. Sa vapeur est utilisée dans les lampes pour rayons ultraviolets.
Il faut procéder sous vide pour le distiller ou le purifier, à défaut sous atmosphère inerte. Le mercure s'oxyde lentement au contact de l'air, surtout en présence de traces de vapeur d'eau et/ou d'autres impuretés métalliques, l'oxydation s'accélère sous des radiations UV, et surtout à des températures croissante en un corps noir ou gris. L'oxydation est très rapide à et ce procédé de sublimation engendre l'oxyde rouge ou précipité perse.
2 Hg métal liquide + O gaz → 2 HgO masse solide d'oxyde rouge perse, instable au-delà de → 2 Hg + O
Il faut conserver le mercure à l'abri de l'air, dans des récipients scellés de façon hermétique. Le mercure, qu'il soit fabriqué et purifié par les chimistes et qu'il soit du mercure natif naturel, est fortement toxique.
D'autre part, il ne faut pas mettre en contact un métal noble ou précieux (or, argent...d'un bijou, d'une bague, d'un ustensile) avec du mercure, sous risque d'altération par contact (formation d'amalgame liquide, pâteux ou solide) causé par ce dernier. Le chimiste dit que le mercure métal est un solvant des métaux or, argent, cuivre, étain, cuivre... La formation de l'amalgame mercure-aluminium est d'ailleurs particulièrement violenteLes métaux comme le vanadium, le fer, le niobium, le molybdène, le tantale et le tungstène sont nettement solubles, ils ne forment pas facilement des amalgames..
Le soufre, le sélénium, le tellure ainsi que les gaz halogènes se combinent facilement au mercure dès la température ordinaire ou par léger chauffage.
Le mercure natif est insoluble dans les acides faibles, ou les acides forts dilués et à froid comme HCl , HBr , HI , HSO. Les acides chlorhydrique et sulfurique concentrés attaquent à froid le mercure natif, mais l'attaque reste superficielle car il se forme une couche de passivation. Les acides forts à propriétés oxydantes, par exemple les acides sulfurique et nitrique concentrés et chauds, l’attaquent et le dissolvent rapidement, avec formation de sels et dégagement, respectivement selon le cas, de dioxyde de soufre ou de vapeurs nitreuses. Notons que l'attaque est parfois explosive avec l’acide sulfurique à chaud. L'acide nitrique et l'eau régale peuvent le solubiliser.
Les solutions d’ammoniaque attaquent rapidement le métal en présence d’air ou d’oxygène alors que celles encore plus basiques de soude ou de potasse caustique restent sans effet.
Analyse, distinction Le mercure argental (Ag,Hg) est un amalgame naturel d'argent. Il est le plus connu, au point que le nom amalgame après avoir autrefois désigné une espèce minérale a été gardé pour désigner une variété d'argentamalgam sur l'Hudson Institute of Mineralogy.
Il existe une multitude d'amalgames naturels, par exemple l'amalgame d'or et de bismuth, observé par Bergmann. Chauffés entre et , ces divers amalgames deviennent instables et se décomposent, laissant le mercure s'évaporer sous forme monoatomique. Le chauffage en tube avec de la soude caustique de nombreux composés du Hg permet un test facile : il laisse sur les parois refroidies un miroir gris de Hg métal.
Le mercure dispersé dans l'eau après agitation peut être analysé finement par spectroscopie. Il est possible de le faire précipiter par adjonction d'ions chlorure ou d'ions sulfure sous forme de chlorure mercurique et de sulfure de mercure.
Toxicité L'hydrargyrisme est le terme médical qui désigne ses intoxications graves, aiguës ou chroniques. Le DVIS ou danger immédiat pour la vie et la santé commence à 1,2 ppm ou 10 mg/m³. Le CL50 par inhalation chez le rat de laboratoire est inférieure à 19 mg/m³. La vapeur de mercure peut être tolérée jusqu'à la limite autorisée de 0,05 mg/m³.
Le contact fréquent, l'inhalation de mercure vapeur ou la présence de mercure dans des aliments peuvent causer maints dommages graves et irréversibles au cerveau (altérations de fonctions cérébrales entraînant chez les victimes des dégradations des facultés d'apprentissage, des changements de personnalités, des tremblements, une modification de la vision, la surdité et des pertes de mémoire), aux nerfs (Il forme divers neurotoxiques organométalliques qui perturbent le système nerveux en annihilant la coordination généralisée des muscles) et aux reins et à la vessie, ainsi qu'une multitude de réactions allergiques, parmi lesquelles des éruptions cutanées ou des irritations des poumons, des yeux, des muqueuses si ces parties du corps sont touchées ou sensibilisées. Le corps réagit globalement par des vomissements et des diarrhées. L'individu intoxiqué par ce poison est atteint de fatigues et de céphalées (maux de tête), de toux, de difficultés à respirer et de douleur prolongée à la poitrine évoluant vers un œdème pulmonaire. À long terme, ADN et chromosomes sont endommagés, l'élément mercure reprotoxique sous forme organométallique est mutagène et exerce une influence régressive de la reproduction, telle que l'accroissement de sperme endommagé chez l'homme et fausse couche chez la femme.
Le mercure ne doit jamais être chauffé à l'air libre ; en effet, sa pression de vapeur étant importante, il peut être inhalé jusqu'à ce que mort s'ensuive car ses vapeurs ne paraissent nullement irritantes. L'ingestion d'une certaine quantité peut être aussi mortelle, bien qu'autrefois, il ait pu être employé comme corps pesant pour faire disparaître l'"enroulement intestinal".
Le cinabre non imprégné de mercure natif est le minéral de mercure le moins toxique.
Gîtologie, occurrences et gisements Il est produit par la réduction en zone superficielle des gisements de cinabre , présent au sein des roches calcaires bitumineuses, des roches volcaniques ou encore des gîtes de thermalisme ancien ou récent. Il peut aussi être le produit du grillage (calcination thermique) accidentel ou volontaire du sulfure de mercure. Il sort souvent de minuscules gouttelettes de mercure liquide des couches de cinabre rouge vif, parfois préalablement oxydées. Parfois le mercure se dispose en films, en couches plus ou moins épaisses ou s'agglomère en poches mercurielles insérées dans la roche. Cette accumulation peut être vidangée brusquement lors des travaux d'ouverture de mine par l'intermédiaire de fissures, causant les douches de mercure lorsque les plus grandes poches crèvent. Néanmoins ce phénomène causé par des travaux d'ampleur est très rare, car les gouttelettes ou les petits amas de mercure natif restent le plus souvent piégés dans les crevasses et les pores, imprégnant la roche et ses failles à l'échelle millimétriqueIl n'existe donc pas de piscines ou de lacs secrets de mercure aménagés ou récoltés par les nains des montagnes comme le croyaient certaines traditions de mineurs anciennes..