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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Mercure

Le mercure est un métal grisâtre, brillant, liquide (sa température de fusion est d’environ -39°C) volatile et toxique, dans les conditions normales de température et de pression. Très dense, sa masse volumique de 13,5 g/cm3 en fait un des métaux les plus lourds avec le tungstène et l’osmium. Il s’oxyde en présence de dioxygène à haute température en formant de l’oxyde de mercure HgO. Il n’est pas attaqué par l’eau ou les bases et ne réagit qu’avec certains acides comme l’acide nitrique (formation de HgNO3), l’eau régale : acide nitrique/acide chlorhydrique (produit HgCl2 très corrosif) ou l’acide sulfurique concentré (formation Hg2SO4).

Le mercure se retrouve principalement à la surface de la croûte terrestre sous forme de combinaison naturelle, par exemple le sulfure de mercure II (HgS) de couleur rouge vermillon appelé aussi cinabre. Il est également présent dans certains minerais complexes, de zinc notamment (blende). On trouve du mercure corps simple métal à l’état naturel sous forme de petites gouttes dans les roches mercurielles. Bien sûr, le mercure doit être stocké avec soin dans des récipients en acier ou en ampoules scellées de verre.

Mercure natif émergeant d’une roche, Almadén, Espagne
Crédit photo : Wikipédia / Parent Géry — Travail personnel / CC BY-SA 3.0
Le mercure a la particularité d’être un métal liquide à température ordinaire - Crédit photo : Wikipédia / Bionerd — Travail personnel / CC BY 3.0

Étymologie  :
Son symbole Hg vient du mot grec latinisé « hydrargyrum » signifiant « argent liquide ».

Origine : Le mercure est un élément produit à 39% par capture de neutrons rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides dans les coeurs très denses des étoiles sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. Il est aussi synthétisé à 61% par capture lente de neutrons dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).

Le mot actuel a été introduit au VIème siècle par les alchimistes qui ont associé ce métal à la planète Mercure. Le mercure était considéré comme le métal primordial qui avait donné naissance à tous les autres métaux. Il a donc reçu le nom de la planète la plus proche du Soleil : Mercure. Cette planète doit son nom au dieu romain du commerce et des voyages : Mercure (Hermès pour les Grecs). Elle a été nommée ainsi, dans l’antiquité, à cause de la vitesse à laquelle elle se déplace (sa vitesse de révolution est la plus rapide des toutes les planètes du système solaire).

Mercure vue par la sonde MESSENGER, le 14 janvier 2008
Crédit photo : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington Domain Public
BY 3.0
Symbole du mercure par les alchimistes - Crédit photo : Institut UTINAM

Historique  :
Le mercure est un des métaux connus depuis l’antiquité par les Grecs, les Romains et les Égyptiens, et même jusqu’en Inde. Une poudre rouge vermillon, extraite du cinabre, était utilisée en tant que pigment pour la réalisation de céramiques ou encore de fresques murales.
Le mercure fut également utilisé dès 2000 avant notre ère pour amalgamer l’or. L’attaque des sables aurifères par le mercure amalgame la poussière d’or. Récupéré puis chauffé entre 400 et 500°C, le mercure s’évapore et l’or reste.

Le mercure dans la vie courante :
Les utilisations du mercure ont été nombreuses. Citons par exemples :

  • les amalgames dentaires appelés improprement plombages, qui contenaient jusqu’à récemment des quantités appréciables de mercure se libérant progressivement dans nos bouches,
  • les piles alcalines dites piles bouton pouvant contenir du mercure avec les couples Zn2+/Zn et Hg2+/ Hg. Elles contiennent maintenant de l’oxyde d’argent à la place de l’oxyde de mercure et renferment moins de mercure,
  • les lampes basses consommation à vapeur de mercure, fluo compactes, qui doivent maintenant selon les règlements européens contenir moins de 5 mg de mercure,
  • les thermomètres à mercure utilisant la bonne propriété de l’expansion thermique de ce métal, dont la fabrication est interdite en France depuis 2007.
Thermomètre au mercure - Crédit photo : Wikipédia / Menchi — Travail personnel — CC BY-SA 3.0

De manière générale, du fait du caractère toxique du mercure, les applications se font de moins en moins nombreuses. Son niveau de toxicité va dépendre de son degré d’oxydation : les composés mercuriques (mercure bivalent) étant plus toxiques que les mercureux (mercure monovalent). Le mercure est connu pour être un neurotoxique, il est toxique pour la reproduction et possède des effets sur les fonctions rénales. C’est aussi un perturbateur endocrinien.

Le mercure à l’Institut UTINAM :
Les expériences d’électrochimie sont couramment réalisées à l’aide de trois électrodes : une électrode de travail sur laquelle on réalise les mesures, une contre électrode qui permet le passage du courant et une électrode de référence par rapport à laquelle le potentiel de l’électrode de travail est mesuré.

Il existe plusieurs types d’électrode de référence. La plus couramment employée est celle au calomel saturé (ECS) en raison de sa robustesse. Toutefois, la présence de mercure pose un problème de sécurité. Elle est donc de plus en plus fréquemment remplacée, notamment par une électrode au chlorure d’argent.

L’électrode au calomel saturé est constituée d’une électrode de mercure en contact avec du calomel et du KCl saturé : Hg / Hg2Cl2 / KCl
Le potentiel de l’électrode va dépendre de la concentration en ions chlorure. Or cette dernière est une constante puisque la solution est saturée en KCl. Le potentiel de l’électrode est donc constant et peut servir de référence. Le potentiel de cette électrode est E° = 0,244 V à 25 °C, dans KCl saturé.

Schéma d’une électrode au calomel saturé (ECS) - Crédit photo : Wikipédia / Eolindel — Travail personnel — CC 0