Université · Sciences Exactes · Chimie · Tableau Périodique
Unique métal liquide à température ambiante, le mercure fascine autant qu'il terrifie. Son apparence d'argent liquide, sa densité extrême, ses propriétés électriques inhabituelles et sa toxicité redoutable en font l'un des éléments les plus singuliers du tableau périodique.
Le mercure est le seul métal liquide à température ambiante (avec le gallium au-dessus de 30°C). Cette propriété remarquable résulte d'effets relativistes quantiques identiques à ceux qui colorent l'or. Les 80 protons du noyau contraignent les électrons de cœur à des vitesses proches de c, contractant les orbitales 6s et les rendant inertes à la liaison métallique. Les liaisons entre atomes de Hg sont donc extrêmement faibles — d'où le bas point de fusion.
Sa densité exceptionnelle de 13,534 g/cm³ (13,5× l'eau) fait que le plomb, le fer et même l'argent y flottent. Un litre de mercure pèse 13,5 kg. Cette densité, combinée à sa liquidité, en faisait l'instrument idéal pour les premières mesures de pression atmosphérique : le baromètre de Torricelli (1643) utilise une colonne de mercure de 760 mm (1 atm = 760 mmHg).
Sa configuration électronique [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² — avec les couches d et f entièrement remplies — lui confère une grande stabilité électronique, expliquant sa faible réactivité chimique. Le mercure ne réagit pas avec l'oxygène à température ambiante, ni avec les acides non-oxydants.
Le mercure forme des amalgames avec la plupart des métaux (sauf le fer, le platine et quelques autres) — des alliages liquides ou semi-solides aux propriétés particulières. L'amalgame dentaire (Ag-Sn-Cu-Hg, ~50% Hg) a été le matériau de plombage le plus utilisé pendant 150 ans avant son élimination progressive (règlement UE 2018).
Chlorure mercurique, extrêmement toxique. Utilisé comme antiseptique au XIXe siècle et comme poison. Proscrit aujourd'hui. DL50 rat : 1 mg/kg.
Chlorure mercureux. Moins toxique que HgCl₂. Utilisé comme diurétique (XIXe-XXe s.), laxatif, purgatif. Encore dans quelques remèdes homéopathiques. Prohibé dans cosmétiques.
Sulfure de mercure rouge écarlate. Principal minerai de mercure (Almadén, Espagne). Pigment rouge vermillon utilisé depuis l'Antiquité dans les peintures (fresques romaines, enluminures médiévales).
Composé organomercurique le plus toxique. Formé par méthylation bactérienne du Hg² dans les sédiments aquatiques. Bioaccumulation dans la chaîne alimentaire (thon, requin). Cause de la tragédie de Minamata (Japon, 1956).
Alliage Ag-Sn-Cu-Hg. 50% de Hg en masse. 150 ans d'utilisation en dentisterie. Interdit dans plusieurs pays depuis 2018 (Conférence de Minamata). Remplacé par les composites céramiques.
Poudre rouge ou jaune. Décompose à 500°C en Hg + ½O₂ — expérience historique de Lavoisier (1774) établissant la conservation de la masse. Piles boutons au HgO (retirées du marché).
Le mercure est l'un des métaux les plus toxiques pour le système nerveux central. Le méthylmercure (CH₃Hg⁺), sa forme organique la plus dangereuse, traverse facilement la barrière hémato-encéphalique et le placenta. Il s'accumule dans le cerveau, causant des tremblements, des troubles visuels (rétrécissement du champ visuel), des ataxies, des paralysies et des troubles cognitifs. Chez le fœtus, une exposition in utero provoque des malformations neurologiques sévères même si la mère ne présente pas de symptômes.
La tragédie de Minamata (Japon, 1956-1968) est la catastrophe de pollution au mercure la plus documentée. L'usine Chisso déversait dans la baie des eaux contaminées au méthylmercure depuis 1932. La population locale, se nourrissant de poissons et de crustacés de la baie, développa la « maladie de Minamata » : 2 265 cas officiels reconnus, des milliers de victimes non reconnues. Les images des victimes — enfants aux malformations sévères, adultes tremblants — choquèrent le monde et lancèrent le mouvement de protection de l'environnement au Japon.
La Convention de Minamata (2013, entrée en vigueur 2017, ratifiée par 140 pays) vise à éliminer progressivement les usages du mercure dans les produits (thermomètres, baromètres, amalgames dentaires, lampes fluorescentes compactes) et les procédés industriels (extraction artisanale d'or, chlore-soude).
Thermomètres à mercure : précision et large gamme (−39°C à +357°C). Remplacés par l'alcool coloré et les thermomètres électroniques dans les usages grand public depuis 2009 (UE). Toujours utilisés dans certaines mesures météorologiques de référence.
Redresseurs au mercure (interrupteurs, rectificateurs). Lampes à vapeur de mercure (lumière UV, éclairage public). Interrupteurs à basculement (tilt switches). Relais de sécurité dans les chaudières. Piles boutons (retirées du marché UE).
Cathode de mercure dans le procédé chlore-soude (électrolyse NaCl → Cl₂ + NaOH). Encore utilisé dans certaines usines anciennes. Catalyseur dans la synthèse du chlorure de vinyle (PVC) — Chine. Production mondiale : ~3 500 t/an en déclin.
L'amalgamation (Hg + Au → amalgame → distillation pour récupérer Au) est pratiquée par ~15 millions d'orpailleurs artisanaux dans 70 pays. Source de 37% des émissions mondiales de mercure. Très difficile à réguler (économie informelle).
Manomètre à mercure (mmHg : unité de pression sanguine, 1 atm = 760 mmHg). Densimètre. Pompe à vide à diffusion (Hg). Standard de résistance électrique (effet Hall quantique, anciennement).
Miroirs liquides : télescopes à miroir de mercure (rotation crée un paraboloïde parfait). L'Observatoire de l'Université de la Colombie-Britannique (LMT) possède un miroir de 6 m de Hg liquide.