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Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Quecksilber
ist ein silbergrau 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 ist nicht besonders gut. Bei etwa -39 °C
erstarrt es zu einem festen Metall, das sehr weich und gut dehnbar ist.
Aufgrund des sehr niedrigen
Schmelzpunktes eignet sich Quecksilber für Temperaturmessgeräte.
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 DHR
= -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 Stickstoffmonooxid: 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 DHR
= -224 kJ/mol
Hg + S
HgS DHR
= -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. |
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Toxikologie |
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| Flüssiges
Quecksilber wirkt lange nicht so toxisch, wenn es verschluckt wird im Vergleich
zur Wirkung beim Einatmen der Dämpfe. Allerdings kann das Quecksilber
im Verdauungstrakt teilweise zu löslichen Salzen umgebaut werden,
die dann die Nieren schädigen. Bis Ende des 19. Jahrhundert diente
Quecksilber zur Behandlung von Syphilis. Das Quecksilber wurde mit Schmalz,
Vaseline, Lanolin oder Olivenöl vermischt und als Salbe auf die Haut
aufgetragen. Bei Darmverschluss musste ein Patient sogar das flüssige
Metall literweise trinken. Allerdings überlebten nicht alle Patienten
diese Prozedur. In der Literatur wird auch von Fällen berichtet, bei
denen Personen flüssiges Quecksilber tranken oder sich in selbstmörderischer
Absicht das flüssige Metall in die Venen spritzten. Der Markgraf von
Brandenburg soll im Jahre 1515 in seiner Hochzeitsnacht einen Schluck Quecksilber
getrunken haben, ohne dass er Schaden nahm. Eine Krankenschwester überlebte,
nachdem sie sich 27g Quecksilber intravenös gespritzt hatte. Sie starb
viele Jahre später an Tuberkulose. Bei der Obduktion fand man in ihrem
Körper Quecksilberkügelchen, aber daran war sie nicht gestorben.
Lit [55]
Bei anderen funktionierte der Selbstmord, sie starben nach einigen Wochen
unter großen Qualen.
Der englische König Karl II. hatte eine große Schwäche für die Alchemie. In seinem eigenen Labor versuchte er zusammen mit Gehilfen Gold zu machen. Ab 1684 zeigten sich bei dem König Symptome, die nach heutigem Wissen auf eine Quecksilbervergiftung hinwiesen. Er wurde reizbar und fühlte sich immer häufiger unwohl. Am 6. Februar starb Karl. Man nahm zunächst an, dass er einen Schlaganfall erlitten hatte. Bei der Autopsie ergab sich, dass die äußeren Hirnregionen mit Blut gefüllt waren. Lit [55] E. Holmes untersuchte im Jahr 2003 (in seinem Buch "The Sickly Stuarts") den Fall Karls erneut und kam zum Schluss, dass der König wahrscheinlich beim Destillieren von Quecksilber die Dämpfe in größeren Mengen eingeatmet haben musste. Lit [56] Quecksilberdämpfe können sich bilden, wenn beispielsweise ein alter Fieberthermometer zerbricht und sich die kleinen Kügelchen am Fußboden in Ritzen festsetzen. In einem dokumentierten Fall brachte ein Zehnjähriger 250ml Quecksilber von der Schule mit nach Hause. Lit [55] Er spielte damit und goss dann das Metall auf die Möbel und die Teppiche. Nachdem die ganze Familie Vergiftungssymptome entwickelt hatte, diagnostizierte der Arzt Akrodynie. Dabei traten aufgrund einer chronischen Quecksilbervergiftung symmetrische Rötungen auf der Haut auf. Der schweizer Arzt Dr. Emil Feer beschrieb das Krankheitsbild im Jahr 1923 erstmals ausführlich. Gasförmiges Quecksilber wird von den Lungen besonders leicht aufgenommen. Das Metall passiert die Blut-Gehirn-Schranke und lagert sich im Gehirn ab. Bei einer akuten Vergiftung kann eine Lungenentzündung mit tödlichem Ausgang entstehen. Bei der regelmäßigen Aufnahme der Dämpfe in kleineren Mengen entstehen chronische Krankheitsbilder, die sich in Müdigkeit, Kopf- und Gliederschmerzen, Entzündungen in der Mundschleimhaut und am Zahnfleisch, Bildung von dunklen Säumen am Zahnfleisch, Zittern, Gedächtnisschwäche und massiven Störungen im zentralen Nervensystem manifestieren. Anorganische und wasserlösliche
Quecksilberverbindungen wie Quecksilber(II)-oxid
oder Quecksilber(II)-chlorid können besonders leicht bei Berührung
über die Haut aufgenommen werden. Hier besteht akute Lebensgefahr.
Bereits 200mg dieser Substanzen können tödlich wirken, wenn sie
gegessen werden. Der Hauptangriff bei einer akuten Vergiftung durch anorganische
Quecksilbersalze erfolgt auf die Nieren. Das als Pigment (Zinnober)
verwendete und wasserunlösliche Quecksilbersulfid ist im Gegensatz
dazu nicht so toxisch.
In die Diskussion 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 die Quecksilberkonzentration
im Speichel deutlich ansteigt. Lit [40]
Von 18000 untersuchten Testpersonen überschritten demnach 44% den
ADI-Grenzwert (Acceptable Daily Intake) der Weltgesundheitsorganisation
von 43 Mikrogramm (= 43 Millionstel Gramm) Quecksilberaufnahme pro Tag.
Dieser Wert berücksichtig die gesamte Aufnahme an Quecksilber pro
Tag aus allen Quellen.
Wieviel von dem Quecksilber im Speichel vom menschlichen Körper tatsächlich aufgenommen wird und Schaden anrichtet, ist umstritten. Durch eine elektrochemische Korrosion können im Mund Quecksilberionen aus der Dentallegierung herausgelöst werden, wenn verschiedene Metalle eingesetzt wurden. Chronische Krankheitsbilder werden in der Literatur beschrieben und einige Patienten berichten von einer Besserung bei fachgemäßer Entfernung des Amalgams. Wie gefährlich Amalgam in den Zähnen wirklich ist, wurde noch nicht abschließend geklärt. Bei kaum einem Thema zur Toxikologie hat es in der Vergangenheit so viele Diskussionen gegeben. Lit [29] |
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Vorkommen |
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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, so auch im Meerwasser oder in den Gasen von Vulkanen. Abbauwürdige
Erzvorkommen sind jedoch relativ selten. Das wichtigste Quecksilbererz
ist der Cinnabarit (Zinnober). 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 Zinnober-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. Der Tiemannit
ist ein Quecksilber-Selen-Mineral, das aber so selten ist, dass es als
Erz keine Bedeutung hat. Quecksilber kommt in der Natur selten auch in
verschiedenen Amalgamlegierungen vor, beispielsweise im Belendorffit (Kupferamalgam),
im Eugenit (Silberamalgam) oder im Weishanit (Goldamalgam).
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Geschichte |
| Quecksilber
gehört zu den im Altertum bekannten Metallen. Eine Gewinnung aus Zinnober
wurde 315 vor Christus von Theophrast beschrieben. Arabische Kalifen und
Herrscher besaßen als Attraktion in ihren Gärten Quecksilberteiche,
in die die Gäste ihre Finger tauchen konnten. Der "Quecksilberspringbrunnen"
von Alexander Calder ist heute in der Stiftung Joan Miró in Barcelona
untergebracht. Der Künstler schuf dieses Kunstwerk für die Pariser
Weltausstellung 1937. Damals konnten die Besucher Münzen hineinwerfen,
die darauf schwammen, heute ist das Objekt in Barcelona hinter einer Sicherheitsverglasung
untergebracht. Lit [71]
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 (erstes Symbol von links). Die Alchemisten hielten das Quecksilber (und den Zinnober) für eine Vorstufe des sogenannten "Stein der Weisen". Darunter stellte man sich einen magischen Stoff vor, der 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. |
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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. |
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Verwendung |
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Die
Hauptmenge des gewonnenen, flüssigen Quecksilbers dient bei der Chlor-Alkali-Elektrolyse
im Amalgamverfahren als Kathodenmaterial.
Dieses Verfahren wird jedoch zunehmend durch das modernere Membranverfahren
ersetzt. 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 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 wie Knallquecksilber (Quecksilberfulminat,
Initialsprengstoff), Quecksilber(II)-chlorid oder Quecksilber(II)-oxid.
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 müssen. Quecksilberspritzmittel auf der
Basis von quecksilberorganischen Verbindungen sind in Deutschland seit
1980 verboten.
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Weitere Informationen |
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| Von der Alchemie zur modernen Chemie |
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Quecksilberverbindungen im Portrait |
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| Copyright: Thomas Seilnacht |
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