Mercurio (elemento)

Oro ← Mercurio → Talio Cd     80 Hg                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Hg ↓ Cn Tabla completa • Tabla extendida
Apariencia
Blanco plateado
Información general
Nombre, símbolo, número	Mercurio, Hg, 80
Serie química	Metal de transición
Grupo, período, bloque	12, 6, d
Masa atómica	200,59 u
Configuración electrónica	[Xe] 4f14 5d10 6s2
Dureza Mohs	1,5
Electrones por nivel	2, 8, 18, 32, 18, 2
Propiedades atómicas
Radio medio	150 pm
Electronegatividad	2,00 (Pauling)
Radio atómico (calc)	171 pm (Radio de Bohr)
Radio iónico	{{{radio_iónico}}}
Radio covalente	149 pm
Radio de van der Waals	155 pm
Estado(s) de oxidación	4, 2, 1 (levemente básico)
Óxido
1.ª Energía de ionización	1007,1 kJ/mol
2.ª Energía de ionización	1810 kJ/mol
3.ª Energía de ionización	3300 kJ/mol
4.ª Energía de ionización	{{{E_ionización4}}} kJ/mol
5.ª Energía de ionización	{{{E_ionización5}}} kJ/mol
6.ª Energía de ionización	{{{E_ionización6}}} kJ/mol
7.ª Energía de ionización	{{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª Energía de ionización	{{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Energía de ionización	{{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Energía de ionización	{{{E_ionización10}}} kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario	Líquido
Densidad	13579,04 kg/m3
Punto de fusión	234,32 K
Punto de ebullición	629,88 K
Punto de inflamabilidad	{{{P_inflamabilidad}}} K
Entalpía de vaporización	59,229 kJ/mol
Entalpía de fusión	2,295 kJ/mol
Presión de vapor	0,0002 Pa a 234 K
Temperatura crítica	K
Presión crítica	Pa
Volumen molar	m3/mol
Varios
Estructura cristalina	Romboédrica
N° CAS	7439-97-6
Calor específico	140 J/(K·kg)
Conductividad térmica	8,34 W/(K·m)
Velocidad del sonido	1407 m/s a 293.15 K (20 °C)
Isótopos más estables
iso AN Periodo MD Ed PD MeV 194Hg Sintético 444 a ε 0,040 194Au 195Hg Sintético 9,9 h ε 1,510 195Au 196Hg 0,15% Estable con 116 neutrones 197Hg Sintético 64,14 h ε 0,600 197Au 198Hg 9,97% Estable con 118 neutrones 199Hg 16,87% Estable con 119 neutrones 200Hg 23,1% Estable con 120 neutrones 201Hg 13,18% Estable con 121 neutrones 202Hg 29,86% Estable con 122 neutrones 203Hg Sintético 46,612 d β− 0,492 203Tl 204Hg 6.87% Estable con 124 neutrones
Nota: unidades según el SI y en CNPT, salvo indicación contraria.

El mercurio o azogue o ☿ es un elemento químico de número atómico 80. Su nombre y símbolo (Hg) procede de hidrargirio, término hoy ya en desuso, que a su vez procede del latín hidrargirium y de hydrargyrus, que a su vez proviene del griego hydrargyros (hydros = agua y argyros = plata).

Características

Es un metal pesado plateado que a temperatura ambiente es un líquido inodoro. No es buen conductor del calor comparado con otros metales, aunque es buen conductor de la electricidad. Se alea fácilmente con muchos otros metales como el oro o la plata produciendo amalgamas, pero no con el hierro. Es insoluble en agua y soluble en ácido nítrico. Cuando aumenta su temperatura-por encima del los 40 °C - produce vapores tóxicos y corrosivos, más pesados que el aire. Es dañino por inhalación, ingestión y contacto: se trata de un producto muy irritante para la piel, ojos y vías respiratorias. Es incompatible con el ácido nítrico concentrado, el acetileno, el amoníaco, el cloro y los metales.

El mercurio es un elemento anómalo en varias de sus propiedades. Es un metal noble, ya que su potencial redox Hg²⁺/Hg es positivo (+0,85 V), frente al negativo de Cd (-0,40 V), su vecino inmediato de grupo. Es un metal singular con algo de parecido al cadmio, pero es más semejante al oro y al talio. Es el único metal de transición líquido con una densidad tan elevada, 13,53 g/cm³; una columna de 76 cm define una atmósfera, mientras que con agua necesitamos 10m de altura. Su estado líquido en condiciones estándar nos indica que su enlace metálico es débil y se justifica por la poca participación de los electrones 6s² a la delocalización electrónica en el sistema metálico (efectos relativistas).

Tiene la primera energía de ionización más alta de todos los metales por la misma razón anterior. Además el Hg²⁺ tiene muy baja entalpía de hidratación comparada con la del Zn²⁺ y Cd²⁺, con preferencia por la coordinación dos en los complejos de Hg (II), como el Au (I) isoelectrónico. Esto trae como consecuencia que los potenciales redox de aquellos sean negativos y el del mercurio sea noble (positivo). La poca reactividad del mercurio en procesos oxidativos hay que razonarla por los efectos relativistas sobre los electrones 6s² muy contraídos hacia el núcleo y por la fortaleza de su estructura electrónica de pseudogas noble. También es el único elemento del grupo que presenta el estado +I, en forma de especie dinuclear Hg₂²⁺, aunque la tendencia general a estabilizar los estados de oxidación bajos sea la contraria en los grupos de transición: formación de compuestos de Hg (I) con pares clusters Hg-Hg. Esta rica covalencia también la podemos ver en compuestos de Hg (II), donde tenemos muchos compuestos de Hg (II) que son volátiles como el HgCl₂, sólido molecular con entidades Cl-Hg-Cl en sólido, vapor e incluso en disolución acuosa. Podemos destacar también la resistencia de amidas, imidas y organometálicos de mercurio a la hidrólisis y al oxígeno del ambiente, lo que nos indica gran fortaleza Hg-C. También el S y el P son átomos dadores adecuados: ligandos blandos efectivos para ácidos blandos como el Hg en estados de oxidación cero, I y II.

El mercurio en su estado más conocido es bivalente, esto es, se asocia con sólo dos átomos, sin embargo en el 2007 se ha descubierto que a bajísimas temperaturas, del orden de -260 °C (esto es la temperatura media del espacio), existe en estado tetravalente pudiendo asociarse con cuatro átomos de flúor y obteniendo de tal modo un grado de oxidación adicional, a esta forma se la denomina tetrafluoruro de mercurio (HgF₄); la estructura es plano cuadrada, la de mayor estabilidad para un d⁸. Este comportamiento es de esperar, ya que el mercurio tiene mayor expansión relativista de sus orbitales 5d en relación a sus homólogos del grupo 12, con lo que frente al fluor, el elemento más oxidante de la tabla periódica, puede en condiciones extremas generar enlaces covalentes. La posibilidad de sintetizar este fluoruro de mercurio, HgF₄,fue predicha teóricamente en el 1994 de acuerdo a modelos antes indicados. Por la misma razón podemos considerar la posibilidad del estado de oxidación III para este metal, y efectivamente se ha aislado una especie compleja, en un medio especial y por oxidación electroquímica, donde tenemos el catión complejo,[Hg cyclam]³⁺; el cyclam es un ligando quelato que estabiliza al mercurio en este estado de oxidación raro (1,4,8,11-Tetraazaciclotetradecane= cyclam). Con todo esto, debemos concluir que el mercurio debe ser rescatado y ser incluido como metal de transición, ya que genera especies en donde participan sus orbitales de internos..

Aplicaciones

Su uso más antiguo fue en alquimia para ser ingerido: el primer emperador chino, por superstición e ignorancia, lo usaba como medicina pero eso solo deterioró su salud física y mental en lugar de mejorarla. Se creía tal cosa porque es una sustancia liquida pero a la vez metálica (como hierro fundido) de impactante composición, de ahí sus atribuciones mágicas. Es una sustancia que no contiene ninguna parte mística como se creía antaño, sino que contiene -por el contrario- propiedades venenosas y destructivas no creadoras de buena salud en ningún aspecto.

Los antiguos peruanos ya utilizaban el sulfuro de mercurio, que ellos llamaban “llimpi”, se utilizó para tratar el oro recolectado de las minas incas y también para la realización de vistosas pinturas.

Actualmente se usa para la fabricación de enchufes, rectificadores eléctricos, interruptores, lámparas fluorescentes y como catalizador. Antiguamente se usaba también para la fabricación de espejos y en instrumentos de medición principalmente termómetros (aunque cada vez es más frecuente el uso del galinstano) y tensiómetros. En los países de la Unión Europea está prohibido con este último fin desde el 3 de abril de 2009 ^[1]

Como ornamento en pequeñas ampolletas.

Otro uso del mercurio es en la denominada lámpara de vapor de mercurio como fuente de luz ultravioleta o esterilizador de agua, así como la iluminación de calles y autopistas. El vapor de mercurio se utiliza también en los motores de turbinas, reemplazando al vapor de agua de las calderas.

Otro uso del mercurio se dirige a la industria de explosivos, y también ha sido notable su uso por los dentistas como compuesto principal en los empastes de muelas, pero que ha sido sustituido hace poco tiempo (en los países más desarrollados), por el bismuto de propiedades semejantes, ligeramente menos tóxico.

También ha tenido usos en medicina a través de mercoquinol (oxiquinolinsulfonato de mercurio) y del hidrargirol (parafeniltoniato o parafenolsulfonato de mercurio), este último como antiséptico, al igual que otro muchos como el hidrargol, el hidrargiroseptol, el yoduro mercúrico, el cloroyoduro mercúrico, el mercuriol, etc.

Precauciones

Transporte

Se transporta en estado líquido, código europeo del A.D.R.: 8,66,c. Los contenedores deben cerrarse herméticamente. Se pueden emplear contenedores de acero, acero inoxidable, hierro, plásticos, vidrio, porcelana. Deben evitarse los contenedores de plomo, aluminio, cobre, estaño y zinc.

Almacenar en áreas frías, secas, bien ventiladas, alejadas de la radiación solar y de fuentes de calor y/o ignición. Pues a temperatura mayor a 40 °C produce vapor.Debe estar alejado de ácido nítrico concentrado, acetileno, amoníaco y cloro. Debe almacenarse en recipientes irrompibles de materiales resistentes a la corrosión y que sean compatibles.

Manchas

Dado que el mercurio debe ser almacenado a una temperatura que no sobrepase los 40 °C pues es vaporizable, es posible sacar una mancha de alguna joya colocándola en la llama de un mechero y después pulir. Si la mancha es muy grande puede introducirse la joya en ácido nítrico concentrado o ácido sulfurico concentrado (la joya debe ser de oro o platino de lo contrario se disolverá). Los ácidos reaccionan con el mercurio (precaución estas reacciones son exotérmicas y liberan vapores tóxicos).

Etiquetado

De acuerdo a la legislación de la Unión Europea en el etiquetado deben incorporarse las frases R: R 23 ("Tóxico por inhalación") y R 33 ("Peligro de efectos acumulativos"). También deben incorporarse las frases S: S 1/2 ("Consérvese bajo llave y manténgase fuera del alcance de los niños"), S 7 ("Manténgase el recipiente bien cerrado") y S 45 ("En caso de accidente o malestar, acuda inmediatamente al médico (si es posible, muéstrele la etiqueta)").

Efectos en el organismo

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El sistema nervioso es muy sensible a todas las formas de mercurio. El metilmercurio y los vapores de mercurio metálico son más nocivos que otras formas, ya que más mercurio en estas formas llega al cerebro. La exposición a altos niveles de mercurio metálico, inorgánico, u orgánico puede dañar permanentemente el cerebro, los riñones y al feto en desarrollo. Efectos sobre el funcionamiento del cerebro puede manifestarse como irritabilidad, timidez, temblores, cambios en los problemas de visión o audición, y la memoria.

La exposición a corto plazo a altos niveles de vapores de mercurio metálico puede causar efectos que incluyen daño a los pulmones, náuseas, vómitos, diarrea, aumento de la presión arterial o del ritmo cardíaco, erupciones en la piel, e irritación ocular. Ya que el mercurio y la mayor parte de sus compuestos son extremadamente tóxicos y son generalmente manejados con cuidado;. En casos de derrames de participación de mercurio (como el de algunos termómetros o tubos fluorescentes) los procedimientos específicos de limpieza se utilizan para evitar la exposición a sustancias tóxicas En esencia, se recomienda combinar físicamente más pequeñas gotas sobre superficies duras, combinándolos en un solo grupo más grande para facilitar la extracción mediante el uso de un gotero, o empujando en un recipiente desechable. Las aspiradoras y escobas no debe ser utilizado debido a que causan una mayor dispersión del mercurio. Posteriormente, el polvo de azufre, polvo de zinc, o algún otro elemento que forma fácilmente una amalgama (aleación) con mercurio (por ejemplo, finamente dividido Cu o Bi) a temperaturas ordinarias se rocía sobre el área y posteriormente recogidos y eliminados correctamente. Limpieza de superficies porosas y prendas de vestir no es eficaz para eliminar todos los rastros de mercurio y lo que es aconsejable para descartar este tipo de elementos que deben estar expuestos a un derrame de mercurio.

El mercurio puede ser inhalado y absorbido a través de la piel y las mucosas, por lo que los contenedores de mercurio deben estar bien sellados para evitar derrames y evaporación. El calentamiento de mercurio, o compuestos de mercurio que puede descomponerse cuando se calienta, se realiza siempre con una ventilación adecuada para evitar la exposición a vapores de mercurio. Las formas más tóxicas de mercurio son sus compuestos orgánicos, tales como dimetilmercurio y el metilmercurio. Sin embargo, los compuestos inorgánicos, como el cinabrio son también altamente tóxico por ingestión o inhalación del polvo. El mercurio puede causar tanto la intoxicación aguda y crónica.

La exposición ocupacional

Debido a los efectos de salud de la exposición al mercurio, los usos industriales y comerciales se rigen en muchos países. La Organización Mundial de la Salud, OSHA y NIOSH todo el mercurio tratar como un riesgo laboral, y han establecido límites específicos de exposición ocupacional. emisiones al medio ambiente y eliminación de mercurio están regulados en los EE.UU. principalmente por los Estados Unidos Agencia de Protección Ambiental.

Estudios de casos y controles han mostrado efectos tales como temblores, deterioro de las habilidades cognitivas y trastornos del sueño en trabajadores con exposición crónica a vapores de mercurio, incluso a bajas concentraciones en el rango de 0.7 hasta 42 μg/m3. Un estudio ha demostrado que la exposición aguda (4-8 horas) para calcular los niveles de mercurio elemental de 1,1 a 44 mg / m 3 como resultado dolor en el pecho, disnea, tos, hemoptisis, alteración de la función pulmonar y síntomas de neumonitis intersticial La exposición aguda al vapor de mercurio. Se ha demostrado para dar lugar a profundos efectos del sistema nervioso central, incluyendo reacciones psicóticas se caracteriza por el delirio, alucinaciones y tendencias suicidas. La exposición ocupacional ha dado lugar a trastornos funcionales de amplio alcance, incluyendo eretismo, irritabilidad, nerviosismo, timidez excesiva, y el insomnio. Con la exposición permanente, un temblor fino desarrolla y puede escalar a violentos espasmos musculares. Temblor consiste en primer lugar las manos y luego se extiende a los párpados, los labios y la lengua. A largo plazo, la exposición de bajo nivel se ha asociado con síntomas más sutiles de eretismo, incluyendo la fatiga, irritabilidad, pérdida de memoria, sueños vívidos, y la depresión.

Tratamiento

La investigación sobre el tratamiento de la intoxicación por mercurio es limitado. Actualmente los fármacos disponibles para el envenenamiento mercurial aguda incluyen quelantes de N-acetil-D, L-penicilamina (NAP), British Anti-Lewisita (BAL), el ácido 2,3-dimercapto-1-propanosulfónico (DMPS) y el ácido dimercaptosuccínico (DMSA) . En un estudio pequeño, entre ellos 11 trabajadores de la construcción expuestos a mercurio elemental, los pacientes fueron tratados con DMSA y del PAN. La terapia de quelación con ambos fármacos como resultado la movilización de una pequeña fracción del total estimado de mercurio del cuerpo. DMSA fue capaz de aumentar la excreción de mercurio en una medida superior a PAN.

Daños al feto

Los efectos nocivos del mercurio que pueden ser transmitidos de la madre al feto, e incluyen daño cerebral, retraso mental, falta de coordinación, ceguera, convulsiones e incapacidad para hablar. Los niños con envenenamiento por mercurio pueden desarrollar problemas en sus sistemas nervioso y digestivo y daños renales.

Pescado

Los pescados y mariscos tienen una tendencia natural a concentrar el mercurio en sus cuerpos, a menudo en forma de metilmercurio, un compuesto orgánico de mercurio altamente tóxico. Las especies de peces que son altos en la cadena alimentaria, como el tiburón, pez espada, caballa, atún blanco, y blanquillo contienen mayores concentraciones de mercurio que otros. Como el mercurio y el metilmercurio son solubles en grasa, se acumulan principalmente en las vísceras, aunque también se encuentran en todo el tejido muscular. Cuando este pescado es consumido por un depredador, el nivel de mercurio se acumula. Dado que los peces son menos eficientes en la depuración que en la acumulación de metilmercurio, la concentración de mercurio de los tejidos aumenta con el tiempo. Así, las especies que están altas en la cadena alimentaria acumulan una carga corporal de mercurio que puede ser diez veces mayor que la de las especies que consumen. Este proceso se denomina biomagnificación. El envenenamiento por mercurio ocurrido de esta manera en Minamata, Japón, ahora se llama la Enfermedad de Minamata.

Extracción

Mineral de Mercurio.

El mineral más importante del mercurio es el cinabrio, cuyas mayores reservas mineras se encuentran en España, en la localidad de Almadén (Ciudad Real).^{[cita requerida]} En la época del Virreinato del Perú, la mina más importante de mercurio fue la mina Santa Bárbara en Huancavelica, ciudad hermanada con Almadén. Durante siglos el cinabrio extraído en Almaden ha suministrado la mayor parte del mercurio consumido en el mundo.

Se tritura y se calienta el mineral en presencia de oxigeno, produciendose la reacción:

Cinabrio (HgS) + O₂ → Hg + SO₂↑

Compuestos

Las sales más importantes son:

• Fulminato (Hg (CNO)₂): usado como detonante. Es muy corrosivo y altamente venenoso.
• Cloruro de mercurio (I) o calomelano (Hg₂Cl₂): compuesto blanco, poco soluble en agua. Se ha usado como purgante, antihelmíntico y diurético, y el Cloruro de mercurio (II), sublimado corrosivo, empleado como desinfectante. Fue el primer remedio eficaz contra la sífilis.
• Sulfuro de mercurio o cinabrio (HgS): mineral de color rojo púrpura, traslúcido, utilizado en instrumental científico, aparatos eléctricos, ortodoncia, etc.
• Timerosal (COO-Na+(C₆H₄)(S-Hg-C₂H₆)): usado como agente bacteriostático análogo al merthiolate.
• Mercurio rojo. Probablemente usado en la fabricación de bombas sucias.

Complejos

A tenor de la estructura electrónica del mercurio y de sus especies oxidadas normales debemos descartar la EECL ( energía de estabilización del campo de los ligandos) para los correspondientes complejos, ya que los orbitales 5d definen un conjunto muy estable mecanocuántico con todos los orbitales llenos 5d¹⁰. Por ello, debemos esperar cierta flexibilidad en la geometría de sus compuestos de coordinación, y para el Hg (II) se prefiere la coordinación "2+4", octaédrica distorsionada, o el caso extremo de unión a solo dos ligandos en disposición lineal. Esto se puede razonar fácilmente si implicamos a los efectos relativistas que se ejercen sobre el conjunto orbital 5d¹⁰: si dos ligandos se acercan por un eje, por ejemplo el z, las repulsiones mutuas de los electrones de los ligandos y los electrones del metal generan en el plano xy una gran expansión de carga en el entorno del mercurio, tipo "donut", dado el carácter potencialmente expansivo de los orbitales 5d del mercurio, sobre todo cuando se acercan átomos dadores para unirse al centro metálico. Por ello, para el Hg (II) tenemos generalmente coordinación octaédrica distorsionada con dos enlaces cortos y cuatro largos, o bien enlaces lineales L-Hg-L, que es una coordinación bien preferida para el Hg (II). En conclusión el Hg (II) exhibe coordinaciones de 2 a 6, con predilección por las coordinaciones bajas.

El Hg (II) forma complejos con ligandos dadores de N, P y S, pero se resiste a formar complejos con los dadores de O; también genera complejos muy estables con Cl, Br, I como corresponde a un catión blando. La estabilidad de los complejos de Hg (II) es mayor que la de los otros dos elementos de su grupo, Zn y Cd, porque además de enlaces σ con hibridaciones adecuadas del metal intervendrán enlaces π por la mayor expansión de los 5d del mercurio (efectos relativistas), que inyectan carga a los d vacíos de los ligandos: se creará un sistema resonante que es compatible con la asociación cuántica del subnivel lleno 5d¹⁰, reforzando a la vez los enlaces M-L por retrodonación. Esto es inusual, puesto que los iones más pequeños forman normalmente los mejores complejos. No se conocen complejos con ligandos π, como CO, NO o alquenos. Los complejos de Zn son incoloros, pero los de Hg y en menor extensión los de Cd, son coloreados debido a la transferencia de carga del metal al ligando (absorciones de transferencia de carga), y del ligando al metal que es más patente en el mercurio de acuerdo a lo indicado antes (expansión 5d>4d).

La mayoría de los complejos de Hg (II) son octaédricos distorsionados, con dos enlaces cortos y cuatro enlaces largos. El caso extremo de esta distorsión es la formación de sólo 2 enlaces, ejemplo de esto son los compuestos Hg (CN)₂ y Hg (SCN)₂, y el complejo [Hg (NH₃)₂]Cl₂; este último contiene el ion lineal [H₃N-Hg-NH₃]²⁺. El Hg (II) también forma complejos tetraédricos como [Hg (SCN)₄]^2- y el K₂[HgI₄]. Este último es el denominado reactivo de Nessler’s para la determinación de amoníaco en disolución; se detectan concentranciones tan bajas como 1ppm y se forma un precipitado amarillo o marrón, [Hg₂NI.H₂O] (unidades {Hg₂N}⁺ que dan entorno tetraédrico de Hg para el N y lineal para el Hg (II), catión polimérico con estructura 3D de tipo cuprita, Cu₂O, o bien anti-β-cristobalita.

Otros ejemplos de complejos de Hg (II) donde podemos apreciar diferentes entornos de coordinación:

• lineal: [Hg (py)₂]²⁺, el ligando ,py, es la piridina

• planotriangular: [HgX₃]^-, siendo X = Cl, Br, I

• tetraédrico:[HgI₄]^2-; [Hg (en)₂]²⁺; en, es la etilendiamina-ligando quelato, y cada una conecta por dos sitios al mercurio.

• octaédrico: [Hg (en)₃]²⁺

Referencias

Bibliografía

• COTTON, F.A.; WILKINSON, G.; MURILLO, C.A.; BOCHMAN, M. “Advanced Inorganic Chemistry”, A comprehensive Text”, 6th Ed., Wiley & Sons, 1999.
• GREENWOOD, N.N. & EARNSHAW, A..“Chemistry of the Elements”,2ª ed., Butterworth-Heinemann, 1997.
• HOLLEMAN, A.F.& WIBERG, EGON.“Inorganic Chemistry”,Academic Press 2001.
• HOUSECRAFT, C.E. & SHARPE, A.G. “Química Inorgánica”, 2ª ed., Pearson Prentice Hall, 2006.

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Mercurio (elemento)Commons.
• ATSDR en Español - ToxFAQs™ : Mercurio (Azogue) Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (dominio público)
• ATSDR en Español - Mercurio (Azogue) metálico Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (dominio público)
• ATSDR en Español - Resumen de Salud Pública: Mercurio (Azogue) Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (dominio público)
• ATSDR en Español - Exposición a mercurio (azogue) metálico: Alerta nacional Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (dominio público)
• Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del mercurio.
• Wikipedia en Ingles -