Le mercure est l'élément chimique de numéro atomique 80, de symbole Hg. Le corps simple mercure est un métal, liquide et peu visqueux dans les conditions normales de température et de pression, dit vif-argent jusqu'au début du .
Le mercure (métallique) a longtemps été utilisé dans divers médicaments, dans les thermomètres et les batteries, avant d'être interdit (en France en 1999) car trop toxique. En 2021, il serait encore dans le monde la cause de de déficience intellectuelle par an, principalement par ingestion de produits de la mer.. Le mercure est hautement toxique pour le système nerveux, immunitaire, les reins et d'autres organes, causant une intoxication dite « hydrargisme ».....
Généralités Le mercure est un élément du groupe 12 et de la période 6. Stricto sensu, c'est un métal pauvre, qui ne répond pas à la définition des éléments de transition par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) . ; en pratique cependant, il est très souvent assimilé aux métaux de transition dans les manuels et de très nombreux ouvrages. Le groupe 12 est également appelé « groupe du zinc », ou groupe B, et comprend, par numéro atomique croissant, Zn, Cd et Hg, éléments caractérisés par deux électrons sur la sous-couche s au-delà d'une sous-couche d complète. La configuration électronique du mercure est . Dans ce groupe ordonné, la réactivité décroît, le caractère noble et/ou covalent est plus marqué. Le corps simple mercure presque noble peut être mis à part.
Le corps simple mercure est un métal argenté brillant, le seul se présentant sous forme liquide dans les conditions normales de température et de pression sans phénomène de surfusion, conditions dans lesquelles il possède une tension de vapeur non négligeable car au-delà, il se vaporise assez aisément.
Le mercure apparaît comme un puissant neurotoxique et reprotoxique sous ses formes organométalliques (monométhylmercure et diméthylmercure), de sels (calomel, cinabre) et sous sa forme liquide en elle-même. L'intoxication au mercure est appelée « hydrargisme » (voir également Maladie de Minamata). On le soupçonne également d'être une des causes de la maladie d'Alzheimer, du syndrome de fatigue chronique, de la fibromyalgie et d'autres maladies chroniques[Cambayrac F., 2010, Maladies émergentes, comment s'en sortir ?, Éditions Mosaïque-Santé].. En 2009, le Conseil d’administration du Programme des Nations unies pour l'environnement (PNUE) a décidé d’élaborer un instrument juridiquement contraignant sur le mercure, sous forme de traité international ; le Comité de négociation intergouvernemental chargé d'élaborer cet instrument juridique s'est réuni en janvier 2011 au Japon puis à Nairobi fin octobre 2011http://www.unep.org/hazardoussubstances/Portals/9/Mercury/Documents/INC2/INC2_20_report_f.pdf.(INC3, pour Intergovernmental Negotiating committee)...
Étymologie Jusqu'au , deux termes synonymes, vif-argent et mercure, furent employés concurremment avant que la normalisation de la nomenclature chimique n'impose le dernier à partir de 1787.
Le symbole du mercure, Hg, fait référence à son nom latin, hydrargyrus.
Ancienne dénomination : vif-argent Le nom en ancien et moyen français de ce corps chimique, liquide dense et remarquablement mobile est le vif-argent.
Le mercure se trouve dans la nature essentiellement sous forme d'un minerai de sulfure de mercure (α-HgS), nommé cinabre. On en tire une poudre de couleur rouge vermillon qui a été utilisée comme pigment pour la confection de céramiques, de fresques murales, de tatouages et lors de cérémonies religieuses. Les plus anciennes attestations archéologiques se trouvent en Turquie (Çatalhöyük, -7000, -8000), en Espagne (mine Casa Montero et tombes de La Pijota et de Montelirio, -5300) puis en Chine (culture Yangshao -4000, -3500)..
En Grèce, Théophraste (-371, -288) a écrit le premier ouvrage savant sur les minéraux, De lapidus., dans lequel il décrit l'extraction du cinabre () par des lavages successifs et la production de vif-argent () en broyant avec un pilon d’airain le cinabre avec du vinaigre.. Au premier siècle, Dioscoride décrit la technique de calcination d'une cuillerée de cinabre placée sous un récipient sur lequel se dépose la vapeur de mercure (De materia medica., V, 95)., qui écrit en grec ancien, nomme le mercure ainsi obtenu est composé de , « eau », et , « argent », soit « argent liquide »., « argent liquide » en raison de son aspect.
À la même époque, le Romain Pline décrit la même technique de sublimation du minerai pour obtenir de l'hydrargyrus (terme latin dérivé du grec ancien), expression qui en français deviendra hydrargyre. En 1813-1814, Berzelius choisira le symbole chimique Hg, sigle composé de l'initiale des deux morphèmes Hydrar et Gyrus pour désigner l'élément mercure. Pline distingue l'hydrargyrus de la forme native du métal qu'il nomme vicem argenti qui en français donnera vif-argent (Pline, H.N., XXXIII, 123..). En français, le terme « vif-argent » apparaît dans une chanson de geste mise par écrit vers 1160, le Charroi de Nîmes. Cette appellation est utilisée jusqu'au début du .
La nouvelle dénomination : mercure Dès l'Antiquité, les philosophes néoplatoniciens et astrologues gréco-romains ont associé les sept métaux aux couleurs, aux divinités et aux astres : l'or au Soleil, l'argent à la Lune, le cuivre à Vénus, le fer à Mars, etc. Après la découverte de la technique d'extraction du vif-argent, ils attribuèrent ce métal extravagant, mi-liquide mi-solide, à l'androgyne Mercure..
Les alchimistes européens du utilisent concurremment les deux appellations en latin. Le Pseudo-Geber, dans son ouvrage Summa perfectionis, parle de argento vivo ou Mercurio.. Ce double usage se perpétuera chez les chimistes des siècles suivants jusqu'à la grande réforme de la nomenclature proposée par Guyton de Morveau, Lavoisier et al. dans leur Méthode de nomenclature chimique de 1787. Ils choisiront mercure, un terme simple (non composé sur le plan morphologique) associé à un corps simple (non décomposable sur le plan chimique).
Isotopes
Le mercure a connus, dont plusieurs isotopes stables éventuellement utilisables pour des analyses isotopiques ou un traçage isotopique.
Il a aussi des isotopes radioactifs instables (31 de ses , dont seulement 4 ont une période supérieure à la journée). Seul le Hg a, selon l'IRSN, des applications pratiques comme traceur isotopique. Le mercure 203 (Hg) est produit par les centrales nucléaires ou le retraitement des déchets nucléairesK. Beaugelin-Seiller et O. Simon, Fiche pédagogique Radionucléide 203Hg IRSN, PDF, 21 pp, 2004-05-12. ; il est recherché et dosé par spectrométrie gamma. Sa période radioactive est de , pour une activité massique de 5,11 × 10 Bq.g. Son émission principale par désintégration est de (avec 100 % de rendement d’émission) (Nuclides 2000, 1999).
Le mercure radioactif a été évalué dans les effluents gazeux de l'usine de La Hague (de 1966 à 1979) à 2 MBq.an à 4 GBq.an). On l'a aussi dosé dans l'atmosphère de réacteurs de recherche au CEAGRNC (1999). Inventaire des rejets radioactifs des installations nucléaires. Volume 1 du rapport de mission du Groupe Radioécologique Nord Cotentin, IRSN, Paris, 196 p..
Selon l'IRSN, . Faute de données concernant la cinétique et les effets du 203Hg dans l’environnement, on estime généralement qu'il se comporte comme le mercure élémentaire stable (sachant que du mercure élémentaire stable a été très utilisé par l'industrie nucléaire, en particulier pour la production d’armes nucléaires, notamment des années 1950 à 1963 aux États-Unis, où on le retrouve dans les sols et les eaux qu'il a pollués)ATSDR (1999). Toxicological Profile for Mercury. Agency for Toxic Substances and Disease Registry, États-Unis, consulté le 6 janvier 2003)..
Occurrence en géochimie, minerai, métallurgie, récupération du mercure métal
Le mercure est un élément assez rare : son clarke est compris entre Alain Foucault, .
On trouve le mercure sous forme d'un corps simple comme le mercure natif, d'ions et de composés à l'état oxydé, plus fréquemment sous forme de sulfures, tels que le sulfure de mercure (HgS) de couleur rouge vermillon, nommé cinabre en minéralogie, et plus rarement sous forme d'oxydes ou de chlorures. Le cinabre est son principal minerai.
Du mercure est naturellement présent dans l'environnement, mais essentiellement dans les roches du sous-sol. Les principales sources naturelles d'émission dans l'environnement en sont les volcans. puis les activités industrielles.
Aujourd'hui, une grande partie du mercure utilisé légalement (ou illégalement pour l'orpaillage illégal) provient de la récupération de mercure interdit pour certains usages, ou d'une production secondaire (condensats de grillages de minerais complexes dont ceux du zinc) (blende ou sphalérite)Francisco Blanco Alvares et José Pedro Sancho Martinez métallurgie du mercure 10 janv. 1993, consulté 2010/06/25].. En Europe, Avilés (Asturies, en Espagne), est une des grandes zones productrices, avec une production annuelle de plusieurs centaines de flacons par an (l'industrie du mercure nomme flacon un container d'acier contenant de mercure).
Gisements
Propriétés physiques et chimiques, préparation du corps simple, alliages vignette|Goutte de mercure dans un bécher. Le corps simple mercure est un métal blanc et très brillant, liquide à température ambiante. Ce liquide, très mobile (faible viscosité) et très dense (masse volumique : La masse volumique du mercure est ainsi égale à celle de l'eau, et supérieure de 20 % à celle du plomb.), se solidifie à .
Propriétés physiques et chimiques du corps simple Hg
Sous les conditions normales de température et de pression, c'est le seul métal à l'état liquide sans phénomène de surfusion (le seul autre corps simple à l'état liquide dans des conditions atmosphériques de pression et de température est le brome, un halogène). Notons également qu'il s'agit du seul métal dont la température d'ébullition est inférieure à . Le point triple du mercure, à , est un point fixe de l'échelle internationale des températures (ITS-90).
Les vapeurs de mercure sont nocives. Le mercure est le seul élément en dehors des gaz rares à exister sous forme de vapeur monoatomique. Une bonne approximation de la pression de vapeur saturante p* du mercure est donnée en kilopascals par les formules suivantes : entre ; entre . vignette|Raies d'émission.
Le mercure n'est pas soluble dans les acides aqueux, en particulier les acides oxydants.
Amalgames 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.
Stockage Le mercure dit « vierge » (pur à 99,9 %) réagit avec de nombreux métaux en les dissolvant, voire en produisant une flamme ou en dégageant une forte chaleur (s'il s'agit de métaux alcalins).
Certains métaux résistent mieux à la dissolution et à l'amalgamation, ce sont le vanadium, le fer, le niobium, le molybdène, le tantale et le tungstène. Le mercure peut aussi attaquer les plastiques en formant des composés organomercurielsFiche INRS, 1997 (page 1/6).. En outre, il est très lourd.
Il doit donc être manipulé avec soin, et stocké avec certaines précautions ; généralement dans de solides contenants spéciaux (dits flasques ou flacons) de fer ou d'acier. Les petites quantités sont parfois stockées dans des flacons spéciaux de verre, protégées par une coque de plastique ou de métal.
Le mercure très pur (dit « mercure électronique » ; pur à 99,99999 %) doit obligatoirement être conditionné en ampoules scellées de verre blanc neutre dit « de chimie ».
Chimie du mercure, propriétés physiques et chimiques des corps composés et complexes