Elohopea (Hg) – alkuaine, ominaisuudet, käyttö ja haitat

Elohopea (Hg) — nestemäinen alkuaine: ominaisuudet, käyttökohteet, terveys- ja ympäristövaarat sekä turvallisuusohjeet. Lue kattava opas.

Tekijä: Leandro Alegsa

Elohopea, joka tunnetaan myös nimellä quicksilver tai hydrargyrum (lausutaan hai-DRAR-jər-əm), on kemiallinen alkuaine. Sen merkki jaksollisessa järjestelmässä on Hg, ja sen järjestysluku on 80. Sen atomimassa on 200,59.

Symboli Hg tulee sen latinankielisestä kreikankielisestä nimestä hydrargyrum, joka tarkoittaa vesipitoista tai nestemäistä hopeaa.

Perusominaisuudet

Elohopea on ainutlaatuinen metalli sikäli, että se on huoneenlämpötilassa nestemäinen, hopeanvärinen nopeasti liikkuva neste. Tärkeimpiä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia ovat mm. erittäin korkea tiheys verrattuna useimpiin muihin metalleihin, alhainen pintajännitys (helmien muodostuminen), hyvä sähkönjohtavuus sekä taipumus muodostaa amalgameja monien metallien, kuten kullan ja hopean, kanssa. Elohopean tärkeimpiä hapetusasteita ovat +1 ja +2; se muodostaa sekä orgaanisia että epäorgaanisia yhdisteitä.

Missä sitä esiintyy ja miten sitä tuotetaan

Elohopeaa esiintyy luonnossa pääasiassa mineraali sinkbarissa eli cinnaabarissa (kinkun nimi: HgS). Perinteinen louhinta ja rikastus tapahtuu tätä malmia rikastamalla ja polttamalla, jolloin elohopea vapautuu höyrynä ja kondensoituu kerättäväksi. Historiallisesti merkittäviä tuotantoalueita ovat olleet mm. Espanjan Almadén ja muut alueet; nykyisin tuotantoa on eri maissa kuten Kiinassa, Meksikossa ja Peruissa. Lisäksi vähemmissä määrin elohopeaa palautetaan kierrätyksestä (esim. lamput, akkut, hammasamalgamit).

Käyttö

  • Perinteisesti elohopeaa on käytetty lämpömittareissa, barometreissa ja muissa mittalaitteissa, mutta sen käyttö näissä on vähentynyt merkittävästi fix- ja lainsäädännön takia.
  • Sitä on käytetty myös sähkö- ja sähkömekaanisissa kytkimissä, reläissä ja joissakin sähköparistoissa (monet näistä ovat pääosin poistuneet markkinoilta).
  • Hammasamalgamit sisältävät elohopeaa yhdistettynä hopeaan, kupariin ja tinaan; näiden käyttö ja säätely vaihtelevat maittain ja niitä koskee paljon keskustelua ja rajoituksia.
  • Elohopeaa on käytetty teollisuuskemikaalien ja katalyyttien valmistuksessa, laboratorioissa sekä kultakaivostoiminnassa rikastamisen apuna (amalgamointi) — viimeksi mainittu aiheuttaa usein vakavaa ympäristön saastumista.
  • Joissakin valaisimissa (esim. loisteputkissa ja energiansäästölamppujen sisällä) on pieni määrä elohopeaa, minkä vuoksi lamppujen kierrätys on suositeltavaa ja monissa maissa pakollista.

Terveysvaikutukset ja toksikologia

Elohopean myrkyllisyys riippuu sen muodosta. Elementaarinen elohopea (nestemäinen) ei imeydy hyvin ihon läpi, mutta sen höyryjen hengittäminen on vaarallista: keuhkoista elohopea höyrystyy helposti verenkiertoon ja voi aiheuttaa hermostollisia oireita. Epäorgaaniset elohopeasuolat voivat ärsyttää ihoa ja limakalvoja sekä aiheuttaa munuaisvaurioita. Erityisen vaarallisia ovat orgaaniset yhdisteet, kuten metyylielohopea, jotka muodostuvat luonnon vesiekosysteemeissä mikrobitoiminnan seurauksena ja pääsevät ravintoketjuun, bioakkumuloituen kaloihin ja äärimmäisen haitallisina ihmisille tietyissä pitoisuuksissa.

Myrkytyksen oireita voivat olla mm. tärinä ja vapina, muistiongelmat, ärtyisyys, unihäiriöt, heikentynyt hienomotorinen taito ja pitkäaikaisissa tapauksissa pysyvä hermoston vaurio. Sikiö ja pienten lasten aivot ovat erityisen herkkiä metyylielohopean vaikutuksille; siksi raskaana oleville ja pienille lapsille annetaan usein suosituksia rajoittaa tietyntyyppisten kalojen syöntiä.

Vakavissa myrkytyksissä diagnoosi varmistetaan verestä ja virtsasta tehtävillä elohopeapitoisuuksilla. Hoitona voidaan tietyissä tapauksissa käyttää kelatoivia lääkkeitä (esim. dimerkaptopropaanisulfaatti, succimer), mutta hoito tehdään aina lääkärin valvonnassa.

Ympäristövaikutukset

Elohopea on ympäristön kannalta ongelmallinen, koska se kulkeutuu ilmakehän kautta pitkiä matkoja, tallettuu vesistöihin ja sedimentteihin, ja mikroorganismien toimesta osa muutetaan orgaaniseksi metyylielohopeaksi. Metyylielohopea kertyy ravintoketjussa ja sen pitoisuudet suurenevat petokaloissa (biomagnifikaatio). Tämä on johtanut esimerkiksi laajoihin kala- ja ravintovaroituksiin monilla alueilla sekä traagisiin ihmisille kohdistuneisiin myrkytysepidemioihin, tunnetuimpana Minamatan tauti Japanissa.

Turvallinen käsittely ja jätteenkäsittely

Käsiteltäessä elohopeaa on tärkeää minimoida höyryille altistuminen: käytä hyvälaatuista ilmanvaihtoa tai hitsausluokan vetokaappia, suojakäsineitä ja tiiviitä säilytysastioita. Jos elohopeaa joutuu läikkymään sisätiloihin, ei pidä imuroida tai lakaista, koska pienet helmet leviävät ja höyrystyvät. Pienet kotikäyttöön sopivat läikkyspakkaukset voidaan koota jäykällä paperilla tai teipillä ja käyttää erityisiä elohopeanpoistopakkauksia tai reagoivia aineita (esim. rikki- tai sinkkipohjaiset imeytysaineet), mutta parasta on ottaa yhteys paikalliseen jätehuoltoon tai ympäristöviranomaiseen ohjeita varten. Elohopeaa sisältävät esineet (lamput, akut, mittarit, hammasamalgami) tulee toimittaa vastaanottopisteisiin, joissa ne käsitellään ja kierrätetään asianmukaisesti.

Sääntely ja kansainvälinen yhteistyö

Elohopean käytön ja päästöjen rajoittamiseksi on olemassa kansallista lainsäädäntöä sekä kansainvälinen sopimus, Minamata-konventio (2013), jonka tavoitteena on vähentää elohopean käyttöä ja päästöjä sekä turvata terveys ja ympäristö. Monet maat ovat kieltäneet elohopeapitoisten lämpömittareiden ja monien muiden tuotteiden kaupallisen käytön tai asettaneet tiukat vaatimukset jätteenkäsittelylle ja päästöille.

Lyhyitä käytännön neuvoja

  • Vältä tarpeetonta altistumista elohopealle: korvaa elohopeaa sisältävät laitteet moderneilla vaihtoehdoilla (esim. digitaalinen lämpömittari).
  • Noudata paikallisia ohjeita elohopeajätteiden hävittämisestä ja käytä hyväksyttyjä kierrätyspisteitä.
  • Raskaana olevat, imettävät ja pienet lapset noudattavat kalasuosituksia välttääkseen metyylielohopean liiallisen saannin.
  • Jos epäilet altistumista tai myrkytystapauksen sattuneen, hakeudu välittömästi terveydenhuoltoon.

Elohopea on kemiallisena alkuaineena kiinnostava ja monikäyttöinen, mutta sen myrkyllisyys ja kyky saastuttaa ympäristö tekevät siitä aineen, jonka käyttöä ja käsittelyä on seurattava tarkasti ja pyrittävä vähentämään turvallisempiin vaihtoehtoihin aina kun mahdollista.

Elohopea  Zoom
Elohopea  

Historia

Elohopean löytäminen ei ole kenenkään ansiota. Se tunnettiin jo muinoin. Elohopeaa löydettiin egyptiläisistä haudoista, jotka ovat vuodelta 2000 eaa.

Myös kiinalaiset tiesivät sen jo kauan sitten. Kiinassa ja Tiibetissä uskottiin, että elohopean käyttö pidentäisi elämää ja parantaisi terveyttä. Yhden Kiinan keisareista, Qín Shǐ Huáng Dìn, sanotaan olleen haudattu hautaan, jossa virtasi elohopeaa. Hän kuoli juodessaan elohopean ja jauhemaisen jaden seosta, koska hän halusi elää ikuisesti. Tämä sai hänet kuitenkin vain kuolemaan maksan vajaatoimintaan, myrkytykseen ja aivokuolemaan. Muinaiset kreikkalaiset käyttivät elohopeaa voiteissa. Egyptiläiset ja roomalaiset käyttivät sitä kosmetiikassa. Nämä kosmetiikkatuotteet tekivät joskus kipeää ja rumentivat kasvoja.



 Merkurius-planeetan symbolia ( ☿) on käytetty jo hyvin pitkään kuvaamaan alkuaineen  Zoom
Merkurius-planeetan symbolia ( ☿) on käytetty jo hyvin pitkään kuvaamaan alkuaineen  

Ominaisuudet

Fysikaaliset ominaisuudet

Elohopea on hopeanvalkoinen nestemäinen siirtymämetalli. Syy elohopean nestemäisyyteen on monimutkainen. Se on raskas; rautakappale voi kellua elohopean päällä. Muihin metalleihin verrattuna se johtaa huonosti lämpöä. Se johtaa kuitenkin sähköä melko hyvin. Elohopea on ainoa metalli, jonka tunnettu sulamispiste (-38,83 °C) on cesiumia alempi. Elohopea on yksi niistä kahdesta alkuaineesta, jotka ovat nesteitä vakiolämpötilassa ja -paineessa. Bromi on toinen.

Elohopeaa voidaan pitää siirtymämetallina, mutta tavallisesti sitä pidetään siirtymän jälkeisenä metallina. Se kuuluu jaksollisen järjestelmän ryhmään 12. Elohopealla on seitsemän vakaata (ei-radioaktiivista) isotooppia. 202Hg on yleisin isotooppi. Elohopea värjäytyy putkessa sinisestä ultraviolettiin, kun sen läpi johdetaan kipinä. Ultraviolettivalo voi tappaa pöpöjä tai sytyttää loistelamppuja.

Kemialliset ominaisuudet

Elohopea on reagoimaton metalli. Se ei syövy ilmassa, ellei siellä ole myös rikkivetyä, kuten hopea. Elohopea voi hapettua elohopea(II)oksidiksi, kun sitä kuumennetaan ilmassa. Jos sitä kuumennetaan edelleen, se hajoaa jälleen elohopeaksi ja hapeksi. Se ei liukene tavallisiin happoihin, mutta voi liueta hapettaviin happoihin ja muodostaa elohopeasuoloja. Se voi muodostaa amalgaameja, kun sitä sekoitetaan useimpien metallien, kuten alumiinin, kullan ja sinkin kanssa. Rauta, tantaali, volframi ja platina eivät muodosta amalgaamia elohopean kanssa. Tämän vuoksi elohopean kaupassa käytettiin rautapulloja.

Elohopea voi liuottaa suuria määriä alumiinimetallia, joten sen kuljettaminen alumiinisäiliöissä on vaarallista. Alumiinin ohut oksidikerros estää elohopeaa amalgamoitumasta (muodostamasta amalgaamia alumiinin kanssa), mutta oksidikerros voi vaurioitua, jolloin metalli paljastuu. Tällöin alumiinimetalli liukenee ja hapettuu alumiinioksidiksi. Alumiinioksidi muodostaa kiinteän aineen ja vapauttaa elohopeaa, joka amalgamoi lisää alumiinia. Tämä prosessi toistuu, kunnes suuri määrä alumiinia on liuennut.

Kemialliset yhdisteet

Elohopea muodostaa kemiallisia yhdisteitä kahdessa hapetusasteessa: +Elohopea(I)-yhdisteet ovat heikkoja hapettimia ja heikkoja pelkistimiä. Useimmat niistä ovat värittömiä. Ne hajoavat helposti elohopea(II)-yhdisteiksi ja elohopeametalliksi. Ne reagoivat ilman hapen kanssa muodostaen elohopea(II)-yhdisteitä. Monet elohopea(I)yhdisteet eivät liukene veteen. Elohopea(I)kloridi on yksi yleisimmistä elohopea(I)yhdisteistä. Elohopea(II)-yhdisteet ovat voimakkaita hapettimia ja hyvin syövyttäviä. Elohopea(II)-yhdisteet ovat punaisia, keltaisia tai värittömiä. Elohopea(II)oksidi ja elohopea(II)kloridi ovat yleisimpiä elohopea(II)yhdisteitä laboratoriossa.

Yhteistä niille on se, että ne ovat kaikki myrkyllisiä. Liukoiset ovat myrkyllisempiä kuin liukenemattomat.

Elohopea(I)yhdisteet

Nämä elohopeayhdisteet tunnetaan myös nimellä elohopeayhdisteet, ja ne ovat heikkoja pelkistimiä ja heikkoja hapettimia. Useimmat niistä eivät liukene veteen, joten ne ovat vähemmän myrkyllisiä kuin elohopea(II)-yhdisteet. Useimmat niistä ovat värittömiä tai keltaisia.

Elohopea(II)-yhdisteet

Nämä elohopeayhdisteet ovat vahvoja hapettimia. Useimmat niistä liukenevat veteen, mikä tekee niistä erittäin myrkyllisiä. Ne ovat värittömiä tai punaisia.

Orgaaniset elohopeayhdisteet

Ne sisältävät elohopeaa, joka on reagoinut orgaanisen molekyylin kanssa. Ne ovat jopa myrkyllisempiä kuin muut elohopeayhdisteet, koska ne imeytyvät hyvin helposti.

  • Dimetyylielohopea, väritön, erittäin myrkyllinen neste


 Elohopea(II)fulminaatti  Zoom
Elohopea(II)fulminaatti  

Zoom

Sinooperia, elohopea(II)sulfidi

Zoom

Elohopea(I)kloridi mineraalina



 

Zoom

Elohopeakloridi,
mahdollisesti elohopea(I)kloridi

Zoom

Elohopea(II)oksidi



 

Esiintyminen

Elohopea on harvinainen metalli. Se on suunnilleen yhtä yleinen kuin hopea. Elohopea ei ole kallista kuten hopea, koska elohopeaa on erittäin helppo saada paikoista, joissa sitä esiintyy. Elohopeaa voi esiintyä luonnossa alkuaineena (nesteenä), mutta se ei ole yleistä. Elohopea alkuaineena on ainoa neste, jonka Kansainvälinen mineraloginen yhdistys on tunnustanut mineraaliksi. Sitä esiintyy useimmiten sinooperina, joka on elohopea(II)sulfidimineraali. Suurimmat sinooperiesiintymät olivat ennen Espanjassa, mutta nykyään niitä on Kiinassa. Sitä esiintyy myös muissa mineraaleissa, kuten kalomelissa, joka on elohopea(I)kloridimineraali.



 Toinen kivi, jossa on nestemäistä elohopeaa  Zoom
Toinen kivi, jossa on nestemäistä elohopeaa  

Pieniä nestemäisen elohopean laikkuja elementtinä sekä sinooperiraitoja.  Zoom
Pieniä nestemäisen elohopean laikkuja elementtinä sekä sinooperiraitoja.  

Valmistelu

Kiina ja Kirgisia ovat kaksi suurinta elohopean tuottajaa. Italiassa, Yhdysvalloissa ja Meksikossa sijaitsevat kaivokset on suljettu. Kiina on avaamassa lisää kaivoksia, koska Euroopan unioni haluaa käyttää loistelamppuja, jotka tarvitsevat elohopeaa.

Elohopeaa valmistetaan paahtamalla sinooperia uunissa. Sulfidi hapettuu rikkidioksidiksi, jolloin jäljelle jää elohopeaa.


 

Elohopean käyttö

Lääketieteelliset käyttötarkoitukset

Elohopeaa on käytetty hammastäytteissä, kunnes se korvattiin turvallisemmilla materiaaleilla. Ne ovat elohopean ja toisen alkuaineen amalgaamia. Orgaanista elohopeayhdistettä nimeltä tiomersaali käytetään rokotteiden säilöntään. Merbromiinia, toista orgaanista elohopeayhdistettä, käytetään antiseptisenä aineena. Se on kielletty joissakin maissa, kuten Yhdysvalloissa.

Elohopea(I)kloridia (tunnetaan myös nimellä kalomel tai elohopeakloridi) on käytetty diureettina, ihon desinfiointiaineena ja laksatiivina. Yhdessä muiden elohopeayhdisteiden kanssa elohopea(II)kloridia (tunnetaan myös nimellä elohopeakloridi tai syövyttävä sublimaatti) käytettiin kupan hoitoon. Ongelmana oli, että elohopea(II)kloridi on erittäin myrkyllistä. Joskus sen myrkyllisyyden aiheuttamat oireet sekoitettiin kupan oireisiin, jota sen uskottiin hoitavan. Sitä käytetään myös desinfiointiaineena. Sinimassaa, pilleriä tai siirappia, jonka pääainesosa on elohopea, määrättiin 1800-luvulla erilaisiin vaivoihin, kuten ummetukseen, masennukseen, lapsettomuuteen ja hammassärkyyn. 1900-luvun alussa elohopeaa annettiin lapsille kerran vuodessa laksatiivina ja matolääkkeenä. Myös imeväisten hammaslääkintäjauheissa oli sitä.

Jotkin rokotteet ovat sisältäneet 1930-luvulta lähtien tiomersaalia sisältävää säilöntäainetta. Tämä muuttuu elimistössä etyylielohopeaksi. Aluksi ajateltiin, että tämä elohopeapohjainen säilöntäaine voi aiheuttaa tai laukaista autismia lapsilla, mutta tieteelliset tutkimukset eivät pystyneet osoittamaan tällaista yhteyttä. Tämän vuoksi tiomersaali on poistettu useimmista Yhdysvaltojen rokotteista, joita suositellaan enintään kuusivuotiaille lapsille. Influenssarokotteiden osalta tästä säännöstä on tiettyjä poikkeuksia. Joissakin tapauksissa rokotteissa voi edelleen olla hyvin pieniä määriä tiomersaalia.

Cinnabar on edelleen tärkeä osa perinteistä kiinalaista, tiibetiläistä ja ayurvedista lääketiedettä. Joissakin maissa elohopean tai sen yhdisteiden käyttö lääkkeissä on kielletty. Tästä syystä sinooperia on viime aikoina korvattu vähemmän myrkyllisillä tuotteilla.

Nykyään elohopean käyttö lääketieteessä on vähentynyt huomattavasti kaikilta osin, erityisesti kehittyneissä maissa. Elohopeaa käyttävät lämpömittarit ja verenpainemittarit keksittiin 1700-luvun alussa ja 1800-luvun lopulla. Nyt niiden käyttö on vähenemässä, ja se on kielletty joissakin maissa, valtioissa ja hoitolaitoksissa. Vuonna 2002 Yhdysvaltain senaatti hyväksyi lainsäädännön, jolla lopetettiin vähitellen ilman reseptiä saatavien elohopealämpömittareiden myynti. Vuonna 2003 Washington ja Maine olivat ensimmäiset osavaltiot, jotka kielsivät elohopeaa sisältävät verenpainemittarit. Elohopeayhdisteitä on joissakin käsikauppalääkkeissä, kuten paikallisissa antiseptisissä aineissa, stimuloivissa laksatiiveissa, vaippaihottuman hoitoon tarkoitetuissa voiteissa, silmätipoissa ja nenäsuihkeissa. FDA:lla on "riittämättömät tiedot, joiden perusteella voitaisiin yleisesti tunnustaa näiden tuotteiden sisältämän elohopean turvallisuus ja tehokkuus". Elohopeaa käytetään edelleen joissakin diureeteissa, vaikka useimpiin terapeuttisiin käyttötarkoituksiin voidaan käyttää muitakin aineita.

Muut käyttötarkoitukset

Myös elohopeaa käytetään:

  • Kosmetiikassa (tiomersaalia käytetään laajalti ripsivärin valmistuksessa).
  • Nestemäisenä elektrolyyttinä eräässä kloorialkaliprosessin vaihtoehdossa.
  • Kaivostoiminnassa, erityisesti kullan ja hopean louhinnassa.
  • Elohopeahöyrylampuissa ja loistelampuissa.
  • Tietyt lämpömittarit, ilmapuntarit ja manometrit. Myrkyllisyytensä vuoksi se voidaan korvata alkoholilla useimmissa näistä käyttötarkoituksista.
  • Tietyt sähkökytkimet, jotka kytkeytyvät päälle tai pois päältä, kun niitä kallistetaan.

Vuonna 2017 elohopean maailmanlaajuinen käyttö oli alle puolet vähemmän kuin vuonna 1980.


 

Myrkyllisyys

Elohopea on huoneenlämmössä nestemäistä, ja elohopeahöyryt ovat erittäin myrkyllisiä. Nautittu alkuainemuotoinen elohopea on vähemmän vaarallista. Suurimmat ongelmat ovat orgaaniset elohopeayhdisteet, joita syödään ruoan mukana. Muiden raskasmetallien tapaan myös epäorgaaniset yhdisteet, kuten elohopea(II)nitraatti, ovat erittäin myrkyllisiä nieltynä (syömällä) tai hengitettynä (hengittämällä). Elohopea voi aiheuttaa sekä kroonisia että akuutteja myrkytyksiä.

Vuonna 1810 yli 200 ihmistä kuoli elohopeamyrkytykseen Triumph-laivalla, koska elohopeatynnyri oli vuotanut.

Elohopea on erittäin myrkyllistä, ja sitä on käytettävä varoen. Kun elohopeaa valuu, sen puhdistamiseen on olemassa erityisiä tapoja. Pienemmät pisarat on yhdistettävä suuremmaksi pisaraksi kovilla pinnoilla, jotta ne voidaan poistaa helpommin (esimerkiksi työntämällä ne pussiin, jonka voi heittää pois). Pölynimureita ja luutia ei pidä käyttää. Ne voivat nimittäin levittää elohopeaa entisestään. Sen jälkeen paikalle tulisi ripotella elementtejä, kuten rikki- tai sinkkijauhetta, jotka sitten kerätään talteen ja siivotaan pois. Elohopeaa ei ole helppo puhdistaa kokonaan vaatteista, joten niitä ei kannata enää käyttää. Elohopeahöyryn hengittäminen on myös hyvin vaarallista.


 

Aiheeseen liittyvät sivut



 

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on elohopea?


V: Elohopea on kemiallinen alkuaine, jonka symboli on Hg ja atomiluku 80.

K: Miten se lausutaan?


V: Se lausutaan "hai-DRAR-jər-əm".

K: Mitä symboli Hg tarkoittaa?


V: Symboli Hg tarkoittaa sen latinisoitua kreikankielistä nimeä hydrargyrum, joka tarkoittaa vetistä tai nestemäistä hopeaa.

K: Mikä on sen atomimassa?


V: Sen atomimassa on 200,59.

K: Onko elohopealle olemassa toista nimeä?


V: Kyllä, se tunnetaan myös nimellä quicksilver tai hydrargyrum.

K: Mistä elohopea löytyy jaksollisesta järjestelmästä?


V: Sen symboli jaksollisessa järjestelmässä on Hg.

K: Mitä sen latinankielinen kreikankielinen nimi tarkoittaa?


V: Sen latinankielinen kreikankielinen nimi hydrargyrum tarkoittaa vetistä tai nestemäistä hopeaa.


Etsiä
AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3