دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره عنصر جیوه (Hg)
عنصر جیوه چیست؟
جیوه، (به لاتین: Mercury) با علامت اختصاری Hg و عدد اتمی ۸۰، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات واسطه است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
جیوه یا سیماب نام یک عنصر شیمیایی در جدول مندلیف است. جیوه در زبان فارسی به معنی زنده و در زبان‌های دیگر نیز با نام‌های نقرهٔ زنده یا hydrargyrum هم شناخته می‌شود. در یونانی “hydr” به معنی آب و “argyros” به معنی نقره است.
جیوه یک عنصر سنگین و تنها فلزی است که در شرایط استاندارد دما و فشار مایع است. عنصر دیگری که در این شرایط مایع باشد، برم است. فلزهای دیگر مانند سزیم، فرانسیم، گالیم و روبیدیم در دمایی بالاتر از شرایط استاندارد ذوب می‌شوند. جیوه با دمای ذوب −۳۸٫۸۳ °C و نقطهٔ جوش ۳۵۶٫۷۳ °C دارای درازترین بازهٔ مایعی در میان فلزات است.
رسوب‌های عنصر جیوه در سراسر زمین پیدا می‌شود، اما بیشتر به صورت شنگرف (سولفیدهای جیوه) این رنگدانهٔ قرمز شنگرفی بیشتر از راه کاهش شنگرف بدست می‌آید. شنگرف بسیار سمّی است به ویژه اگر گرد و غبار آن بوییده یا خورده شود. راه دیگر مسمویت جیوه قرار گرفتن در برابر ترکیب‌های حل شدنی جیوه در آب است مانند کلرید جیوه(II) یا متیل‌جیوه، تنفس بخار جیوه یا خوردن خوراک‌های دریایی آلوده به جیوه.
شناسنامه جیوه
عدد اتمی : ۸۰
جرم اتمی : ۲۰۰.۵۹
نقطه ذوب : C° -۳۸.۸۳
نقطه جوش : C° ۳۵۶.۷۳
شعاع اتمی : ۱.۷۶ Å
ظرفیت : ۲+ و ۱+
رنگ : سفید نقره ای
حالت استاندارد : مایع
نام گروه : ۱۲
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 1007.1
شکل الکترونی : [Xe]6s24f145d10
شعاع یونی : Å ۱.۰۲
الکترونگاتیوی : ۲.۰۰
حالت اکسیداسیون : ۲
دانسیته : ۱.۳۵۷۹
گرمای فروپاشی : Kj/mol 295
گرمای تبخیر : Kj/mol 59.229
مقاومت الکتریکی: Ohm m 0.000000961
گرمای ویژه: J/g Ko 0.139
چگالي : ۱۳۶۰۰
دوره تناوبی : ۶
تاریخچه عنصر جیوه
تاریخچه جیوه به سال ۱۵۰۰ پیش از میلاد باز می‌گردد. دیرینه‌ترین نشانه از این عنصر در آرامگاه‌های مصر باستان بوده‌است. مردم در چین و تبت گمان می‌کردند که جیوه باعث درازی عمر، درمان آسیب‌ها و درمجموع، سلامتی بهتر افراد می‌شود. تا آنجا که در افسانه‌ها گفته شده یکی از شاهان چین به نام چین شی هوان در آرمگاهی از سرزمینش به خاک سپرده شده که رودهایی از جیوه را دربرداشته به عنوان نمادی از رودهای چین.
این پادشاه خود در اثر نوشیدن آمیخته‌ای از جیوه و گَرد یشم سبز که کیمیاگران دربار دودمان چه‌این آن را درست کرده بودند، کشته شده بود. او گمان می‌کرد با نوشیدن این معجون، جاودان خواهد شد. او با نوشیدن این معجون دچار نارسایی کبد، مسمومیت جیوه و در پایان مرگ مغزی شده بود.
در یونان باستان جیوه به عنوان یک مرهم یا روغن کاربرد داشت. مصریان و رومیان باستان هم از آن به عنوان ابزار آرایشی که گاهی باعث دگرگونی چهره می‌شود، بهره می‌بردند. در لامانه، یکی از شهرهای اصلی تمدن مایا یک استخر جیوه پیدا شده بود که در زیر یک زمین بازی (با توپ) در آمریکای میانه جای داشت. تا سال ۵۰۰ پیش از میلاد، جیوه در ساخت ملغمه، آلیاژی با دیگر فلزات به کار برده می‌شد.
کیمیاگران گمان می‌کردند جیوه نخستین مادهٔ جهان بوده و دیگر فلزها از آن پدید آمده‌اند. آنها بر این باور بودند که می‌توان با تغییر کیفیت و کمیت گوگرد افزوده شده به جیوه، فلزهای گوناگون را پدید آورد. همچنین این باور وجود داشت که خالص‌ترین فلزها، طلا است برای همین در تلاش شان در دگرگونی فلزهای ناخالص به طلا از جیوه بهره می‌بردند. به انجام رسانیدن چنین واکنشی، آرزوی دیرینهٔ بسیاری از کیمیاگران بود.
آلمادن در اسپانیا، مونته آمیاتا در ایتالیا و ایدریا در اسلونی امروزی معدن‌های اصلی جیوه بوده‌اند. نزدیک به ۲۵۰۰ سال از عمر معدن آلمادن می‌گذرد.
علت مایع بودن جیوه
شکل ظاهری هر عنصر، توسط فاکتورهای زیادی از جمله، ساختمان الکترونی و مهمتر از همه، الکترون های لایه ظرفیت اتم های آن، جاذبه ی بین اتمی و بین مولکولی در آن، ذرات تشکیل دهنده عنصر (اتم، یون یا مولکول)، دوره و تناوبی از جدول که عنصر به آن تعلق دارد و … تعیین می شود.
جیوه که در دوره ی تناوبی ششم و گروه IIB جدول تناوبی واقع است، دارای آرایش الکترونی ۲,۸,۱۸,۳۲,۱۸,۲ می باشد و اوربیتال های d لایه ظرفیت آن تکمیل شده است.
چون آخرین الکترونی که به آن داده شده است وارد اوربیتالهای dشده است، جزء فلزات طبقه بندی می شود، اما به دلیل پر بودن اوربیتال های d ، اتم ها به یک حالت پایداری رسیده اند که تمایل زیادی به تشکیل پیوند فلزی و ریختن الکترون های خود در دریای فلزی ندارند، از این رو جاذبه ی بین اتم ها در این فلز به نسبت فلزات دیگر، کمتر است و پیوند فلزی به آن شکلی که در فلزات دیگر وجود دارد، در جیوه مشاهده نمی شود، مجموع این عوامل سبب شده است که جیوه حالت مایع به خود بگیرد.
ویژگی های جیوه
فلز جیوه، فلزی سنگین، نقره ای رنگ، یک ظرفیتی یا دو ظرفیتی است که هادی ضعیفی برای گرما اما هادی مناسبی برای الکتریسیته می باشد و تنها فلزی است که در دمای اتاق به حالت مایع است ( مایعی مات و درخشان ). این فلز براحتی و تقریبا” با تمامی فلزات معمولی از جمله طلا و نقره آلیاژ می سازد، ( بجز آهن ) که به هر کدام از این آلیاژها ملغمه ( amalgam ) می گویند. نقطه انجماد جیوه ۴۰- درجه سلسیوس معادل ۴۰- درجه فارنهایت می باشد.
این تنها دمایی است که در هر دو مقیاس برابراست. همچنین این عنصر دارای انبساط حرارتی حجمی ثابتی می باشد، واکنش پذیری آن نسبت به روی و کادمیم کمتراست و جایگزین هیدروژن اسیدها نمی شود. حالتهای عادی اکسیداسیون این عنصر عبارتند از: mercurous یا ۱+ و mercuric یا ۲+. نمونه های بسیار نادری هم از ترکیبات جیوه ۳+ وجود دارد.
جیوه با بیشتر اسیدها واکنش نمی‌دهد، مانند اسید سولفوریک رقیق. هرچند که اسیدهای اکسیدکننده مانند اسید سولفوریک غلیظ و اسید نیتریک یاتیزاب سلطانی جیوه را حل می‌کند سولفات، نیترات و کلرید جیوه(II) را برجای می‌گذارد. مانند نقره با سولفید هیدروژن هوا واکنش می‌دهد. جیوه حتی با تکه‌های کوچک جامد گوگردی هم واکنش می‌دهد. این مواد در کیت‌های نشت جیوه برای جذب بخارهای جیوه به کار می‌رود.
کاربردهای جیوه
• بیشترین کاربرد جیوه در ساخت مواد شیمیایی صنعتی و کاربردهای برقی و الکترونیکی است. علاوه بر این‌ها از جیوه در دماسنج ها بخصوص برای حرارت های بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• چون به‌آسانی با طلا تولید آمالگام می‌کند، برای تهیه طلا از سنگ معدن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• از جیوه علاوه بر دماسنج ها در فشارسنج ها ، پمپ های انتشار و بسیاری وسایل آزمایشگاهی دیگراستفاده می‌گردد.
• نقطه سه گانه جیوه – ۸۳۴۴/۳۸- درجه سانتیگراد – نقطه ثابتی است که بعنوان معیار در مقیاسهای بین‌المللی حرارتی ( ITS-90 ) بکار رفته است.
• از جیوه گازی در لامپ های بخار جیوه و تابلوهای تبلیغاتی استفاده می‌شود.
کاربردهای دیگرجیوه: سویچ های جیوه ای ، حشره کش ها ، آمالگام ها/ داروهای دندان، باتری های جیوه‌ای برای تولید هیدروکسید سدیم و کلر، الکترود در برخی انواع الکترولیز ، باتری ها ( پیل های جیوه‌ای ) و کاتالیزورها.
ترکیبات جیوه
مهمترین نمک های آن عبارتند از:
- کلرید جیوه – که بسیار خورنده ، پالایش شده و به‌شدت سمی است.
- کلرید mercurous – کالومل بوده و هنوز هم گاهی اوقات در پزشکی کاربرد دارد.
- فولمینات جیوه – یک چاشنی که در مواد انفجاری کاربرد وسیعی دارد.
- سولفید جیوه که از آن در ساخت شنگرف که رنگدانه مرغوبی برای رنگسازی است، استفاده می‌شود.
ترکیبات آلی جیوه نیز مهم هستند. مطالعات آزمایشگاهی ثابت کرده است که تخلیه الکتریکی موجب می‌شود تا گازهای نجیب نئون ، آرگون ، کریپتون و زنون با بخار جیوه ترکیب گردند. محصولات تولید شده از طریق این ترکیب توسط نیروهای van der waals در کنار هم قرار گرفته و نتیجه آن HgNe , HgKr , HgAr و HgXe است. Methyl mercury ترکیب خطرناکی است که به مقدار فراوان در آب ها و جریانات آبی بعنوان عامل آلوده کننده دیده می‌شود.
ایزوتوپ های جیوه
برای عنصر جیوه ، هفت ایزوتوپ پایدار وجود دارد که فراوان‌ترین آنها Hg-202 است ( فراوانی طبیعی ۸۶/۲۶% ). پایدارترین ایزوتوپهای پرتوزاد آن Hg-194 با نیم عمر ۴۴۴ سال و Hg-203 با نیمه عمر ۴۶,۶۱۲ روز هستند. بیشتر مابقی ایزوتوپهای پرتوزاد آن ، نیمه عمر کمتر از یک روز دارند.
تاثیر جیوه بر سلامتی
خطرات استفاده از عنصر جیوه توسط مصریان باستان که از بردگان جهت کار در معادن جیوه استفاده می‌کردند، کشف شده بود. احتمالاً به خاطر سمّی بودن ملغمهٔ جیوه در استخراج طلا، بردگانی که در معادن شنگرف (HgS) رومی‌ها کار می‌کردند، بعد از ۶ ماه می‌مردند.
از اوایل سدهٔ هجدهم میلادی توجه دانشمندان به احتمال روبرویی شغلی و تماس افراد عادی با جیوه جلب شد. انواع ترکیبات جیوه، سمیّت متفاوتی دارند، ترکیباتی مانند فنیل مرکور و الکوکسی الکیل، کمترین میزان آسیب، و ترکیبات الکیل جیوه بیشترین آسیب را می‌رسانند.
جیوه از راه تنفس، گوارش و نیز از طریق پوست قابل جذب می‌باشد، بخار جیوه به دستگاه اعصاب مرکزی تمایل دارد، اما هدف اصلی Hg+۲ کلیه‌ها و کبد است. تاکنون مدارک محدودی در ارتباط با سرطانزا بودن جیوه ارائه شده‌است.
مطالعات جهانی نشان می‌دهند که در نتیجهٔ تماس مستقیم یا استنشاق بخارات جیوه، اختلالات مختلفی به وجود می‌آید که برخی از آنها عبارتند از:
اختلال دستگاه خود-ایمنی، اختلال در عملکرد کلیه، ناباروری، تأثیرات منفی روی جنین، مشکلات رفتاری– عصبی، ناکارآمدی قلبی، آلزایمر، تأثیرات مخرب بر دستگاه عصبی مرکزی و محیطی، تأثیرات چشمی، مشکلات دهانی، نارسایی حاد تنفسی، درماتیت، دمانس، تهوع، استفراغ، اسهال، درد شکم، همانوری، کونژکتیویت، برونشیت، پنومونی، ورم ریه، تب بخار فلزی و اختلالات نوروسایکوتیک، اثر بر روی غده تیروئید، تولید مثل و سمیت ژنی.
استنشاق ۱ mg/m۳ بخار جیوه به ریه‌ها، کلیه‌ها و دستگاه عصبی آسیب زده و باعث تحریک‌پذیری شدید، بی‌ثباتی احساس، لرزش، کاهش وزن، ورم لثه، سردرد، کاهش رشد، التهاب ریه و آماس پوست می‌شود. این عوارض ممکن است در جمعیت‌های عمومی در مواجهه با ۱/۰ mg/m۳ نیز مشاهده گردد.
پس از بخار جیوه، متیل جیوه خطرناک‌ترین شکل جیوه‌است. استفاده از متیل جیوه به عنوان قارچ‌کش برای محافظت دانه‌ها سبب کاهش قابل ملاحظه پرندگانی شد که از این دانه‌ها مصرف کرده بودند و همچنین صدها مرگ در عراق و آمریکا از مصرف نانی که دانه‌های گندم آن با متیل جیوه در تماس بوده گزارش شده‌است.
ورود سمی‌ترین شکل جیوه یعنی متیل جیوه به بدن انسان، بیماری میناماتا ایجاد می‌کند. این بیماری نخستین بار در دههٔ ۱۹۵۰ در خلیج میناماتای ژاپن مشاهده شد. بروز این بیماری در انسان با عوارض گوناگون عصبی از جمله اختلال در حواس پنج‌گانه، بروز آلزایمر در سنین پیری و در موارد حاد با مرگ بیمار، همراه‌است. متیل جیوه نسبت به نمک‌های Hg+۲ سمّ قوی تری است، زیرا علاوه بر انحلال‌پذیری در بافت چربی، قابلیت تجمع و بزرگ‌نمایی زیستی دارد. همچنین می‌تواند از سد خونی- مغزی و جفت جنین عبور کند.
فرایند متیل‌دار شدن جیوه در ته‌نشست‌های گل‌آلود رودخانه‌ها و به ویژه در شرایط ناهوازی توسط متیل کوبالامین صورت می‌گیرد. بیشتر عنصر جیوهٔ موجود در بدن انسان به صورت متیل جیوه بوده و اغلب از طریق خوردن ماهی وارد بدن انسان می‌شود.
متیل جیوه از راه دستگاه گوارش به ویژه در دستگاه عصبی مرکزی و کلیه‌ها توزیع شده و به صورت اختلالات عصبی تأخیری تظاهر می‌کند. برخی از این اختلالات عبارتند از: آتاکسی، پاراستزی، لرزش، کاهش بینایی، شنوایی، بویایی و چشایی، از دست دادن حافظه، دمانس پیش رونده، نکروز کانونی، تخریب سلول‌های گلیال، اختلالات حرکتی و مرگ.
دستگاه عصبی احتمالاً حساس‌ترین ارگان در برابر تماس با بخارات جیوه‌است. طیف وسیعی از اختلالات تنفسی، روانی، قلبی عروقی، معده‌ای رودهای، تولید مثلی، کبدی، کلیوی، خونی، پوستی، اسکلتی- عضلانی ایمونولوژیکی، حسی و ادراکی و ژنوتوکسیک از اثرات جیوه می‌تواند باشد.
نشانه‌های تماس با جیوه
- نشانه‌های اولیه
– تاری دید
– تحریک پذیری
– سوزش، خارش پوست
– التهاب لثه‌ها
– زخمی شدن دهان
– راه افتادن آب دهان
- نشانه‌های بعدی
– بی‌حسی و سوزش
– لرزش یا ترمور
– فقدان هماهنگی
– اُفت بینایی و شنوایی
– تنگی نفس
- افراد در معرض خطر
– کودکان و به ویژه در دوران جنینی
– جمعیت‌هایی که مرتب ماهی و غذاهای دریایی مصرف می‌کنند.
– دندانپزشکان
– کارگران کارخانه‌هایی که در محل کار با جیوه روبرویند.
درمان مسمومیت با جیوه
قطع فوری تماس، درمان‌های حمایتی و درمان با ترکیبات کلیتور (شلاتور)، راه‌های اصلی درمان مسمومیت با جیوه می‌باشند. جیوه فلزی با کلیتورها واکنش نمی‌دهد، مع‌ذلک حدود ۸۰٪ جیوه فلزی در بدن به Hg+۲ اکسید شده و به کلیتورها جواب می‌دهد.
در مقایسه با سایر فلزات سنگین، استفاده از EDTA در درمان مسمومیت با جیوه، نسبت به ترکیبات دارای گروه سولفیدریل از اهمیت زیادی برخوردار نیست. ترکیبات منو تیول مانند گلوتاتیون، سیستئین، پنی سیلامین و مشتق N-استیله آنها قادر به حذف جیوه از پروتئین‌ها و مولکول‌های زیستی می‌باشند.
ترکیبات دی تیول مانند BAL (I,II دی مرکاپتوپروپانول) یا DMSA (دی مرکاپتوسوکسینیک اسید) با ایجاد یک ساختار ۵ ضلعی محکم، به عنوان کلیتورهای مؤثر در درمان مسمومیت با جیوه کاربرد دارند.
با توجه به این که این فلز خطرناک ممکن است از طریق مغازه‌ها، وسائلی مانند فشارسنج و ترمومتر به صورت ناخواسته در دسترس اطفال قرار گیرد، لذا لازم است اطلاع‌رسانی مناسب در زمینه خطرات و رعایت اصول کار با جیوه و ترکیبات آن مورد توجه بیشتری قرار گیرد.
پیشنهادی: همه چیز درباره عنصر سربتحقیق در مورد عنصر جیوه _ دانشچی
