Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Higany

80
200.59
2, 1
Hg
6s2
5d10
Higany
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám higany, Hg, 80
Elemi sorozat átmenetifémek
Csoport, periódus, mező 12, 6, d
Megjelenés ezüstfehér
Atomtömeg 200,59(2) g/mol
Elektronszerkezet [Xe] 4f14 5d10 6s2
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 18, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot folyékony
Sűrűség (szobahőm.) (folyadék) 13,534 g/cm³
Olvadáspont 234,32 K
(-38,83 °C, -37,89 °F)
Forráspont 629,88 K
(356,73 °C, 674,11 °F)
Olvadáshő 2,29 kJ/mol
Párolgáshő 59,11 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 27,983 J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet romboéder
Oxidációs állapotok 2, 1
(gyengén bázikus oxid)
Elektronegativitás 2,00 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 1007,1 kJ/mol
Atomsugár 150 pm
Atomsugár (számított) 171 pm
Kovalens sugár 149 pm
Van der Waals-sugár 155 pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség diamágneses
Elektromos ellenállás (25 °C) 961 nΩ·m
Hővezetési tényező (300 K) 8,30 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 60,4 µm/(m·K)
Hangsebesség (folyadék, 20 °C) 1451,4 m/s
CAS-szám 7439-97-6

A Higany bővebb leírása

A higany a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele Hg, rendszáma 80. Angolszász elnevezése (mercury) a fém cseppfolyós halmazállapotából adódó mozgékonyságára utalva a római mitológia isteneinek hírvivőjéről kapta a nevét, míg az elem vegyjele a hydrargyrum (latin, folyékony ezüst (Ag)) szóból származik. Elemi állapotban ezüstös, fémszínű, cseppfolyós, vezeti a hőt és az elektromos áramot, könnyen párolog, ezért zárva tárolandó nehézfém.

Története

Az alkimisták régen fontos anyagnak tartották az arany (Au) előállításához vezető úton, természetesen ennek nincs kémiai értelemben valóságalapja. Az álom azonban mégis valóra vált, amikor az 1990-as években a higanyatomok átmeneti protonbefogásával, majd az azt követő alfa-bomlás során sikerült egy, a természetben nem előforduló aranyizotópot előállítani. E módszer gyakorlati alkalmazása arany előállítására a rendkívüli energiaigény miatt gazdaságtalan.

Magyar nevének eredete

A higany magyar neve egészen a 19. századig kéneső volt.

Bejegyzés az 1862-es Czuczor-Fogarasi: A Magyar Nyelv Szótárából:

"KÉNÌSŐ, (2), (kén-ìs-ő vagy ken-es-ő) fn. tt. kénìső-t. Gyöke vagy az ásványt jelentő kén, melyből lett kénìs, és az elavult ige kénìsik, azaz kénes állapotban van, s ebből igenév és főnév kéneső; vagy mint némelyek vélekednek, am. keneső, amivel kenni szoktak, különösen a melyet üvegre kennek, és ez által tükröt készítenek. 1) Szoros ért. vörös szinű ásvány, mely higanyból és kénből van vegyítve. (Cynnabaris). Innen 2) így nevezik magát a tiszta higanyt, azaz természeténél fogva a mi légmérsékletünkben híg, ezüst gyanánt fehérlő, és fényes félérczet is, mely az arany után legsulyosabb, kis nyomás által apró részecskékre oszolva szétfut, nagy tűzben forr s gőzzé válik, de meghűlés után ismét elébbi alakjában megjelenik. (Mercurius). Eleven kéneső, minthogy igen mozgékony." [1]

A higany, vagyis „híg anyag” szót Schuster János alkotta meg. Egy másik mesterségesen alkotott szó az elem megjelölésére a szerdany volt (a szerda szóból, amely Merkúr isten napja), de ez nem terjedt el.[2]

Jellemzői

Sűrűsége az ezüstnél (Ag) és az ólomnál (Pb) is nagyobb, 13,6 g/cm3. Rokonságot mutat a nemesfémekkel. Levegőn állandó, a levegő oxigénjével nem reagál; sem híg, sem tömény sósavban nem oldódik. Reakcióképessége alacsony, ezért csak híg salétromsav (HNO3), és forró, tömény kénsav (H2SO4) támadja meg. A higany más fémekkel alkotott hideg ötvözete az amalgám. A folyékony higany nagymennyiségű ammónium-hidroxidot (NH4OH) is képes elnyelni, a keletkező ammónium-amalgám tejszínhabszerű, felpuffadt, habos szürke massza. Hőtágulási együtthatója közel lineáris, így arányos térfogatváltozással reagál a hőmérsékleti különbségekre. Ez, valamint széles folyadéktartománya (közel 400 °C) alkalmassá teszi hőmérőkben való használatra.

Előfordulása, előállítása

A higany előfordulása és forrása a cinnabarit (higany-szulfid:HgS), amely a korábbi vulkáni tevékenység vonulatai mentén található. Leggyakoribb és legkiterjedtebb lelőhelyek a spanyolországi Almaden környékén vannak, ahol az ércek higanytartalma a 6–7%-ot is elérheti, és ezek kitermelése már az ókori Római Birodalom idején elkezdődött. Az egyéb lelőhelyek – amelyek többnyire kevesebb mint 1% higanyt tartalmaznak – a korábbi Szovjetunió, Algéria, Mexikó, Szlovénia és Olaszország területén találhatók.

Előállítása pörköléssel történik. A legprimitívebb eljárás szerint a cinnabaritot egyszerűen rőzselángon hevítették. Ez tüzelőanyagként és kondenzátorként egyaránt szolgált, miközben a fémes higany a hamuban gyűlt össze. A modern eljárásoknál az ércet először őrlik, majd flotálással dúsítják, amit a folyamatos levegőáramban való pörkölés (600 °C) és a keletkezett gőzök kondenzáltatása követ[3]:

\mathrm{HgS + O_2 \rightarrow Hg + SO_2}\,\!

Lehetséges – különösen a higanyban gazdag ércek esetén –, vasforgáccsal (Fe) vagy égetett mésszel (CaO) is pörkölni:

\mathrm{HgS + Fe \rightarrow Hg + FeS}\,\!
\mathrm{4 \ HgS + 4 \ CaO \rightarrow 4 \ Hg + 3 \ CaS + CaSO_4}\,\!

A forró, folyékony, nyers fémen levegőt fúvatva át a szennyező fémek (Fe, Cu, Zn és Pb) nyomai oxidálódnak és könnyen elválasztható salakot képeznek. Ezt csökkentett nyomáson desztillálva továbbtisztítják. Évente mintegy 4000 tonna higanyt használnak fel, de ennek csak kb. a fele az újonnan bányászott és előállított mennyiség, a többi másodlagos termelésből és tartalékkészletek kiárusításából származik.

Felhasználása

Használatos hőmérőkben, lázmérőkben, barométerekben, vérnyomásmérőkben, higanygőzlámpákban. A higany más fémekkel alkotott hideg ötvözete az amalgám; ezüst-, cink- stb. tartalmú fajtáját még ma is alkalmazzák rágófogak tömésére a fogászatban, mivel igen ellenálló, tartós anyag. A rendkívül lassú, de mégis nyomnyi mennyiségekben kimutatható higany kioldódás miatt e felhasználása ma már fogászati, toxikológiai viták tárgya. Annak ellenére, hogy mai napig sem sikerült tudományos kísérletekkel bebizonyítani, hogy az amalgám káros hatást váltana ki a szervezetben[4] a fejlettebb országokban használatát már felváltották más, korszerűbb anyagok. Legfontosabb ipari alkalmazási területe azonban a higanykatódos NaCl-elektrolízisben van, azonban itt is kezd háttérbe szorulni a modernebb membráneljárások elterjedése következtében.

Vegyületei

lásd még: A higany vegyületei
HgI2 higany-jodid
HgCl2 higany(II)-klorid, szublimát
Hg2Cl2 higany(I)-klorid, kalomel
HgO higany-oxid
Hg2SO4 higany(I)-szulfát
HgS higany-szulfid

Biológiai és környezeti hatásai

A higanyvegyületek mérgező hatása régóta ismert. A higanysók használata a nemezkalapok gyártása során, valamint a rosszul szellőztetett helyiségekben az ezt követő szárítási folyamatban keletkező por az alkalmazottak között súlyos idegrendszeri elváltozásokat okozott. Maga a fém is toxikus, és fejfájást, remegést, húgyhólyaggyulladást, valamint emlékezetvesztést okozhat. A higany szerves vegyületei is mérgezőek, és veszélyesebbek az elemnél vagy annak szervetlen vegyületeinél, mivel könnyebben felszívódnak. A környezetbe került higanyvegyületek a mikroorganizmusok hatására metileződnek, ami a táplálékláncba kerülve az ember számára is veszélyt jelent. 1952-ben a japán Minamatában 52 ember halt meg, mert a fő táplálékukként szolgáló halak szokatlanul nagy koncentrációban tartalmaztak szerves higanyvegyületeket.

Jegyzetek

  1. ↑ http://www.osnyelv.hu/czuczor/
  2. ↑ A Magyar Kémikusok Egyesülete Kémiatanári Szakosztályának folyóirata, XXXIII. évfolyam – 2006/4. szám PDF
  3. ↑ Valószínűleg ez a folyamat adta az elemnek a „kéneső” nevét, lásd: Gaál Péter – Szótörténeti gyűjtemény
  4. American Dental Association: ADA Statement on Dental Amalgam, 2008. július 14. (Hozzáférés: 2009. február 22.)