Elohopea (alkuaine) | kemiallinen alkuaine

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  

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(I)bromidi, kaksitahoinen valkoinen kiinteä aine
• Elohopea(I)kloridi, kalomel, liukenematon, valkoinen
• Elohopea(I)fluoridi, vaaleankeltainen
• Elohopea(I)jodidi, niukkaliukoinen, epästabiili, keltainen.
• Elohopea(I)nitraatti, hyvin niukkaliukoinen, valkoinen
• Elohopea(I)sulfaatti, vaaleankeltainen kiinteä aine

Elohopea(II)-yhdisteet

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

• Elohopea(II)bromidi, valkoinen kiinteä aine
• Elohopea(II)kloridi, valkoinen kiinteä aine, syövyttävä sublimiitti
• Elohopea(II)fluoridi, valkoinen kiinteä aine
• Elohopea(II)jodidi, jonkin verran liukoinen, kirkkaanpunainen.
• Elohopea(II)oksidi, oranssi, keltainen tai punainen, ei liukene veteen kuten useimmat oksidit.
• Elohopea(II)nitraatti, liukoinen, valkoinen, käytetään hattujen valmistukseen.
• Elohopea(II)sulfaatti, valkoinen kiinteä aine
• Elohopea(II)sulfidi, punainen kiinteä aine

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  



 

 

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  


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

• Elohopeayhdisteet
• Luettelo yhteisistä elementeistä
• Jaksollinen järjestelmä