Quecksilber (80Hg)

 

engl.:
griech.-lat.: 		mercury
hydrargyrum
relat. Atommasse:
Ordnungszahl:
Schmelzpunkt:
Siedepunkt:
Oxidationszahlen:
Dichte:
Härte (Mohs):
Elektronegativität:
Atomradius:
Elektronenkonfig.:
natürl. Häufigkeit:
200,59
80
-38,89 °C
356,58 °C
2, 1
13,546 g/cm³
2 (Pauling)
151 pm
[Xe]4f145d106s2
Hg-196 0,15%
Hg-198 9,97%
Hg-199 16,87%
Hg-200 23,10%
Hg-201 13,18%
Hg-202 29,86%
Hg-204 6,87%
 
Eigenschaften:
Quecksilber ist ein silberweiß glänzendes, bei Zimmertemperatur flüssiges Schwermetall. Es dehnt sich beim Erwärmen ungewöhnlich stark aus und besitzt eine große Oberflächenspannung. Es bildet leicht Tröpfchen und benetzt andere Substanzen nicht. Schon bei Zimmertemperatur verdampfen aufgrund seines hohen Dampfdruckes immer geringe Mengen an Quecksilber. Der Quecksilberdampf sendet beim Anlegen einer Hochspannung intensives UV-Licht aus. Die thermische und die elektrische Leitfähigkeit von flüssigem Quecksilber sind nicht besonders gut. Bei -38.89°C erstarrt es zu einem festen Metall, das sehr weich und gut dehnbar ist.
 
 
Reines Quecksilber ist an der Luft beständig und überzieht sich nur langsam mit einer dünnen Oxidschicht. Beim Erhitzen reagiert es oberhalb von 300 °C zu Quecksilber(II)-oxid, das bei weiterer Zunahme der Temperatur wieder in Quecksilber und Sauerstoff zerfällt:
ab 300 °C: 2 Hg + O2 -----> 2 HgO ?HR = -182 kJ/mol
ab 450 °C: 2 HgO -----> 2 Hg + O2
Quecksilber wird von Wasser, Salzsäure und verdünnter Schwefelsäure nicht angegriffen. Konzentrierte Schwefelsäure, Salpetersäure oder Königswasser zersetzen das Schwermetall und bilden die entsprechenden Salze. Mit Salpetersäure bildet sich Quecksilber(II)-nitrat und Stickstoffoxid:
3 Hg + 8 HNO3 -----> 3 Hg(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O
Quecksilber ist ein relativ edles Metall, es steht in der Spannungsreihe zwischen Silber und Palladium, es ist edler als Kupfer und Silber. Aus diesem Grunde fällen alle unedleren Metalle Quecksilber aus den Quecksilbersalzlösungen aus. Taucht man ein Kupferblech in eine Quecksilber(II)-chloridlösung, scheidet sich ein silbrig glänzender Quecksilberspiegel auf dem Kupferblech ab:
Cu + HgCl2 -----> Hg + CuCl2
Mit Chlor reagiert Quecksilber zu Quecksilber(II)-chlorid und mit Schwefel zu Quecksilber(II)-sulfid, das in der Natur als Zinnobererz vorkommt:
Hg + Cl2 -----> HgCl2 ?HR = -224 kJ/mol
Hg + S -----> HgS ?HR = -58 kJ/mol
Mit anderen Metallen vermischt bilden sich Quecksilberlegierungen, sogenannte Amalgame, die sowohl in einer flüssigen als auch in einer festen oder teigigen Zustandform vorkommen können.
 
Wirkung von Quecksilber und seinen Salzen auf den menschlichen Körper:
Problematisch für den Menschen sind vor allem die schon bei Zimmertemperatur entstehenden Quecksilberdämpfe, die extrem giftig sind. Gefährlich ist auch die Aufnahme von Quecksilber und Quecksilbersalzen über das Trinkwasser oder die Nahrung. Akute Vergiftungen äußern sich durch Kopfschmerzen, Schwindel, Zittern, Seh- und Hörstörungen, Schleimhautentzündungen, Magen- und Darmkoliken, Metallgeschmack im Mund, blutiger Durchfall, Erbrechen, Nierenversagen, Blutdruckabfall und Kreislaufzusammenbruch. Tödlich wirkt eine Dosis von ca. 150-300mg Quecksilber. Seine Giftwirkung beruht auf der Blockierung von lebenswichtigen Enzymen, wodurch die Körperzellen massiv geschädigt werden. Am meisten gefährdet sind die Nieren- und Nervenzellen. Als erste Hilfe gegen akute Quecksilbervergiftungen sollten Brechmittel verabreicht und Magenspülungen durchgeführt werden.
Problematischer und viel häufiger sind jedoch chronische Vergiftungen bei der dauerhaften Aufnahme von kleinen Mengen an Quecksilber. Zerbricht ein alter Fieberthermometer mit Quecksilberfüllung, verteilen sich die kleinen Kügelchen selbst in engste Ritzen und können von dort kaum noch entfernt werden. Das Quecksilber verdampft über Jahre hinweg und wird in kleinen Mengen regelmäßig eingeatmet. Die chronischen Symptome äußern sich in Müdigkeit, Kopf- und Gliederschmerzen, Entzündungen in der Mundschleimhaut und am Zahnfleisch, Bildung von dunklen Säumen am Zahnfleisch, Zittern, Gedächtnisschwäche und -zerfall und Störungen im zentralen Nervensystem bis hin zum Tod. In den Jahren 1953-1969 kam es bei Bewohnern der Minimata-Bucht in Japan zu einer Massenvergiftung bei den Anwohnern, weil sie über Jahre hinweg mit Quecksilbersalzen vergiftete Fische gegessen hatten. Als Verursacher wurden später die vergifteten Abwässer einer Kunststofffabrik festgestellt. 121 Personen starben, darunter 12 Kinder, und über 1200 Menschen erkrankten schwer. Auch heute noch sind zahlreiche Fische der Speisekarte mit Quecksilbersalzen angereichert, weil das Schwermetall immer noch durch belastetes Baggergut oder durch Industrieabwässer aus der Chloralkalielektrolyse in die Meere eingetragen wird. Es reichert sich über die Nahrungskette in den Fischen an. Am meisten gefährdet sind die letzten Verwerter der Nahrungskette, die Raubfische und die Menschen. So weisen z.B. Thunfische oder Kabeljau (Dorsch) besonders hohe Quecksilberkonzentrationen auf.

In Verruf geraten sind auch die Amalgamfüllungen in den Zähnen. Eine Studie der Universität Tübingen aus dem Jahr 1996 belegte, dass mit der Zunahme der Zahl der Amalgamfüllungen das Risiko einer Erkrankung ansteigt. Von 18000 untersuchten Testpersonen überschritten 44% den ADI-Grenzwert der Weltgesundheitsorganisation von 43 Mikrogramm (= 43 Millionstel Gramm) Quecksilber pro Tag. Das folgende Diagramm zeigt, dass die Quecksilberkonzentration im Speichel nach dem Kauen vor allem dann sehr viel höher ist, wenn viele Amalgamfüllungen im Mund vorhanden sind:
Als Gegenmaßnahmen zur Verhinderung von chronischen Vergiftungen werden empfohlen:
• Alte Fieberthermometer mit Quecksilberfüllung sollten unbedingt bei den Apotheken abgegeben werden.
• Zerbricht ein Fieberthermometer, sind die Kügelchen sofort einzusammeln und in einem gut verschlossenen   Gefäß bei einer Apotheke abzugeben.
• Amalgamfüllungen in Zähnen sind zu meiden, alte Füllungen sollten entfernt werden. Auch wenn Goldfüllungen   teurer sind, steht dies in keinem Verhältnis zu den möglichen Risiken. Der Austausch darf aber nicht vor oder   während einer Schwangerschaft stattfinden.
• Der häufige Verzehr von Raubfischen (Thunfisch, Kabeljau, Schwertfisch) ist zu vermeiden.

 
Vorkommen:
Quecksilber ist ein relativ seltenes Element, es steht in der Elementhäufigkeit an 62. Stelle. In kleinen Mengen ist das Element überall auf der Erde verteilt, z.B. im Meerwasser oder in den Gasen von Vulkanen. Abbauwürdige Erzvorkommen sind jedoch relativ selten. Das wichtigste Quecksilbererz ist der Zinnober (Quecksilbersulfid, HgS). Eine wichtige Lagerstätte, die seit der Antike bekannt ist, liegt bei Alamaden in Südspanien. Auf dem Zinnobererz finden sich manchmal kleine Kügelchen an elementarem Quecksilber. Andere Vorkommen liegen in Monte Amiata/Toskana, in den GUS-Staaten, in China, in den USA, Algerien, Mexiko, Brasilien, Peru, Tschechien, Rumänien und in der Türkei.
 
Geschichtliches:
Quecksilber gehört zu den im Altertum bekannten Metallen. Erste Erwähnungen lassen sich bis 4000 vor Christus zurückverfolgen. Eine Gewinnung aus Zinnober wurde 315 vor Christus von Theophrast beschrieben. Arabische Kalifen und Herrscher sollen es als Attraktion in ihren Gärten zur Schau gestellt haben. Amalgame benutzten bereits die Römer.

Zosimos von Panopolis war einer der ersten Alchemisten. Er stammte aus Oberägypten und lebte im 3. und 4. Jahrhundert nach Christus in Alexandria. Das Quecksilber beschrieb er als "Körper und flüssiges Silber" aber auch als flüchtigen Geist. Quecksilber verdampft beim Erhitzen und reagiert mit Schwefel zu Zinnober (Quecksilbersulfid) und mit Kochsalz zu Sublimat (Quecksilberchlorid). Diese Eigenschaften wiesen dem Quecksilber Flüchtigkeit zu, sein Bestehen als flüssiges Metall verkörperte das Prinzip der Beständigkeit. Insofern verkörperte das Quecksilber in der Alchemie das Prinzip eines "Zwitterstoffes" und wurde dem Planeten Merkur zugeschrieben, wovon die Verwendung des Merkursymbols zeugt. Die Alchemisten hielten das Quecksilber (und den Zinnober) für eine Vorstufe des sogenannten "Stein der Weisen". Darunter stellte man sich einen magischen Stoff vor, welcher die Fähigkeit besaß, aus wertlosen Metallen Gold herzustellen.

Im 16. Jahrhundert setzte Paracelsus Salben mit fein verteiltem Quecksilber oder Quecksilberoxid zur Behandlung von Syphilis ein. Auch die chinesische Medizin benutzte Quecksilberpräparate in geringen Dosen gegen Schlaflosigkeit und zur geistigen Beruhigung.

Der deutsche Name leitet sich vom althochdeutschen quecksilabar ab, was so viel wie "lebendiges Silber" bedeutet. Das Symbol für Quecksilber führte Berzelius im Jahre 1814 ein.
 
Herstellung:
Die Herstellung erfolgt durch das Erhitzen von Zinnobererz in Öfen unter Luftstrom bei Temperaturen über 400°C. Das gasförmige Quecksilber entweicht zusammen mit dem gleichzeitig entstehenden Röstgas Schwefeldioxid:
HgS + O2 -----> Hg + SO2
Die Herstellung kann auch mit gebranntem Kalk:
4 HgS + 4 CaO -----> 4 Hg + 3 CaS + CaSO4
oder mit Eisenspänen erfolgen:
HgS + Fe -----> FeS + Hg
Die Quecksilberdämpfe werden in wassergekühlten Röhren kondensiert und in eisernen Behältern gesammelt. Man erhält relativ reines Quecksilber mit einem Reinheitsgrad von ca. 99,9%. Schwermetallverunreinigungen lassen sich mit verdünnter Salpetersäure entfernen. Im Labor reinigt man Quecksilber, indem man es durch fein durchlöchertes Papier oder durch Leder fließen lässt.
 

Verwendung:
Die Hauptmenge des gewonnenen, flüssigen Quecksilbers dient bei der Chloralkalielektrolyse im Amalgamverfahren als Kathodenmaterial (näheres siehe dort). Quecksilberdampflampen bestehen aus einem luftdicht gepumpten Quarzrohr, das eine geringen Menge eines Edelgases und etwas Quecksilber enthält. Beim Anlegen einer Hochspannung entsteht zunächst ein Lichtbogen im Edelgas und gleichzeitig Quecksilberdampf. Hierbei findet eine Gasentladung über den Quecksilberdampf statt, wobei vor allem UV-Licht ausgestrahlt wird. Die Lampen finden in Straßenscheinwerfern, Solarien und UV-Lampen (z.B. für die Mineralogie) Anwendung. Amalgame werden zum Herauslösen von Gold und Silber aus edelmetallhaltigen Sanden und für die Herstellung von Füllmaterial für defekte Zähne verwendet. Quecksilber dient auch zur Herstellung anderer Quecksilberverbindungen, z.B. von Knallquecksilber (Quecksilberfulminat, Initialsprengstoff), Quecksilber(II)-chlorid oder von Quecksilber(II)-oxid. Letzteres dient zur Herstellung von Quecksilberbatterien. Die Verwendung als Füllmaterial für Thermometer, Barometer oder Blutdruckmesser wird heute aufgrund der Giftigkeit des Quecksilbers nur noch im wissenschaftlichen Bereich eingesetzt, wenn sehr genaue und standartisierte Messungen vorgenommen werden sollen. Quecksilberspritzmittel auf der Basis von Quecksilber-organischen Verbindungen sind in Deutschland seit 1980 verboten.