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Quecksilber

Chemie und Physik des chemischen Elements Quecksilber.



Quecksilber

Quecksilber - chemisches Symbol Hg (lateinisch: Hydrargyrum); Ordnungszahl 80 - ist ein in fester Phase weiches und dehnbares, bei Raumtemperatur flüssiges, silberweiß glänzendes chemisches Element mit einer hohen Oberflächenspannung (Quecksilberkügelchen), einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, einer hohen Dichte und einem hohen Dampfdruck. Quecksilber gehört zu den Übergangselementen der Zinkgruppe (Gruppe 12 des Periodensystems) sowie zu den Schwermetallen.

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Quecksilber

Bezeichnung:Quecksilber Symbol:Hg Ordnungszahl:80 Atommasse:200,592(3) u Periodensystem-Stellung:6. Periode, 12. Gruppe, 2. Nebengruppe, d-Block, Übergangselemente. Gruppen-Zugehörigkeit:Zink-Gruppe. Entdeckung:Seit dem Altertum bekannt; vermutlich auch früher. Bedeutung des Namens: Englischer Name:Mercury CAS-Nummer:7439-97-6 InChI-Key:QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N

 

Das Quecksilber-Atom

Das Hg-Atom - und damit das chemische Element Quecksilber - besitzt 80 positiv geladene Protonen im Atomkern und - im ungeladenen Quecksilber-Atom - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Quecksilber-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Quecksilber-Vorkommen bestehen aus einem Isotopengemisch aus sieben verschiedenen Nukliden. Die relative Atommasse des Quecksilbers wird mit 200,592(3) u angegeben.

 

Elektronenkonfiguration

Quecksilber besitzt eine einzigartige Elektronenkonfiguration bei der alle verfügbaren Orbitale mit Elektronen aufgefüllt sind. Diese Konfiguration widersteht der Abgabe von Elektronen in ungewöhnlichem Maße, so dass sich Quecksilber ähnlich wie die Edelgase verhält, die (wenn überhaupt) nur schwache Bindungen eingehen und bei niedrigen Temperaturen schmelzen. Neben quantenphysikalischen Effekten bietet diese Elektronenbesetzung auch eine Erklärung für die starke Volatilität des Quecksilbers, nämlich sich leicht zu verflüchtigen.

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d6f7s7p
Hg80[Xe] 4f14 5d10 6s2226261026101426102

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Quecksilbers auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Hg-Atom zu trennen.

1. IE: 10,4375 eV2. IE: 18,7568 eV3. IE: 34,2 eV4. IE: eV5. IE: eV6. IE: eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Quecksilber-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
83102148391420912284

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
35623279284723852295

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
802,2680,2576,6378,2358,810499,9

 

OIOIIOIIIOIVOV
5s5p1/25p3/25d3/25d5/2
12783,164,59,67,8

 

Weitere Daten

Atomradius:171 pm (berechnet)
150 pm (empirisch, nach Slater)
Kovalente Radien:132(5) pm (nach Cordero et al.)
133 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
142 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:14,09 cm3 mol-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ωK: 0,962; ωL1: 0,121; ωL2: 0,37; ωL3: 0,322 Coster-Kronig-Übergänge:F12: 0,072; F13: 0,615; F23: 0,123 Austrittsarbeit:4,49 eV

 

Spektrallinien des Quecksilbers

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Quecksilbers mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Quecksilber-Spektrallinien

 

 

Chemie des Quecksilbers

Quecksilber tritt in seinen Verbindungen in den Oxidationsstufen +II und +I auf, wobei die Quecksilber(I)-Verbindungen meist aus einfachen stabilen Molekülen mit einer Hg-Hg-Metallbindung bestehen bzw. das dimere Hg22+ aufweisen und häufig diamagnetisch sind. Eine Ausnahme ist das Quecksilber(I)-hydrid HgH. Es sind auch Polyquecksilber-Kationen mit linearen Ketten aus Hg-Atomen bekannt: Hg32+(AsF6-)2.

 

Chemische Daten

Elektronegativität:2,00 nach Pauling
1,44 nach Allred-Rochow
1,76 nach Allen
1,92 nach Sanderson
4,91 eV nach Pearson
Elektronaffinität:-0,5(2) eV bzw. -48(20) kJ mol-1Oxidationsstufen:+ 2, +1 (-2)

 

Standardpotentiale

E0 (V)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
0,0977+ IIQuecksilber(II)-oxidHgO (s) + H2O (aq)+ 2 e-Hg (l) + 2 OH-Quecksilber0
0,8+ IQuecksilber(I)-KationHg22++ 2 e-2 Hg (l)Quecksilber0
0,85+ IIQuecksilber(II)-KationHg2++ 2 e-2 Hg (l)Quecksilber0
0,91+ IIQuecksilber(II)-Kation2 Hg2++ 2 e-Hg22+Quecksilber(I)-Kation+ I

 

Material- und physikalische Eigenschaften des Quecksilbers

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Quecksilber-Metalls auf.

Schmelzpunkt:- 38,8290 °C Schmelzenthalpie (molar):2,29 kJ mol-1 Siedepunkt:356,73 °C Verdampfungsenthalpie:59,15 kJ mol-1 Wärmekapazität:27,983 J mol-1 K-1 (molar)
0,14 J g-1 K-1 (spezifisch) (flüssig)
Debye-Temperatur:72 K Thermische Leitfähigkeit:8,30 W m-1 K-1 Wärmeausdehnung:60,4 μm m-1 K-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:1,04 × 106 A V-1 m-1 Elektrischer Widerstand:961 nΩ m bei 20 °C Dichte:13,534 g cm-3 bei 20°C
14,184 g cm-3 (fest, am Gerierpunkt)
Kompressionsmodul (isotherm):38,2 GPa 1 K Kompressibilität (isotherm):0,0260 GPa-1 1 K Kritischer Punkt:1750 K, 172,00 Pa Magnetismus:diamagnetisch Magnetische Suszeptibilität:-2,8 × 10-5 cm3 mol-1 Schallgeschwindigkeit:1451,4 m s-1 bei 20 °C (flüssig)

 

Festes Quecksilber ist formbar und duktil und kann mit einem Messer geschnitten werden. Der Volumenausdehnungskoeffizient beträgt 181,59 × 10–6 bei 0 °C und 181,71 × 10-6 bei 20 °C.

 

Externe Informationsangebote

Die nachfolgende Liste enthält einige Berichte sowie interessante Informationsangebote zum Quecksilber und zu den Quecksilberverbindungen anderer Anbieter, für dessen Inhalte die jeweiligen Seitenbetreiber verantwortlich sind.



Aktuelle Berichte

Quecksilber kann auch mit vier Partnern: Quecksilbertetrafluorid
Forscher haben für das Element Quecksilber eine neue Oxidationsstufe nachgewiesen, wie die Zeitschrift Angewandte Chemie in einer ihrer Ausgaben berichtete. Artikel, Oktober 2007

Warum Quecksilber flüssig ist
Albert Einsteins spezielle Relativitätstheorie weist den Weg zur Lösung des Geheimnisses von flüssigem Quecksilber.

Mit Hilfe von Computersimulationen fand ein Forscherteam heraus, dass sich die Schmelztemperatur von kristallinem Quecksilber durch relativistische Effekte um 105 K senkt.



Teilinformationen

Hydrargyrum
Wortbedeutung und Herkunft



Gruppenelemente - Informationen

Übergangsmetalle
Übergangsmetalle Gruppen 3 bis 12; Innere Übergangsmetalle. Universität Marburg - Format: PDF



Verbindungsklassen

Chalkogenometallatverbindungen
Synthese, Strukturchemie und physikalische Untersuchungen an Mangan-, Eisen- und Quecksilber-Chalkogenometallatverbindungen. Dissertation

Halogeno-Mercurate
Salze mehrkerniger Halogeno-Mercurate mit komplexen Kationen. Dissertation, 1999. Universität Erlangen

Organoquecksilberkomplexe mit Thiolatliganden und Thioetherliganden
Strukturen, Reaktivitäten und bioanorganische Aspekte. Dissertation, 2001. Universität Oldenburg

Quecksilber und Quecksilberverbindungen
Chemikalien-Datenbank: physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Quecksilberkomplexe mit polyfunktionellen Ligandensystemen
Synthesen und Strukturen neuer Lanthanoid- und Quecksilberkomplexe mit polyfunktionellen Ligandensystemen. Dissertation, 2003. Universität Göttingen



Chemische Reaktionen

Übergangsmetall-katalysierte Reaktionen
Vorlesungsskript. Universität des Saarlandes - Format: PDF



Synthese, Herstellung, Produktion

Übergangsmetalle
Skript: Gewinnung und Reinigung der Übergangsmetalle - Format: PDF

Übergangsmetalle
Gewinnung und Reinigung. FH Münster - Format: PDF

Übergangsmetalle
Koordinations- und Übergangsmetallchemie - Format: PDF



Analyse und Bestimmung

Bestimmung quecksilberorganischer Verbindungen in Sedimenten
Entwicklung und Anwendung eines neuartigen Analysenverfahrens zur Bestimmung quecksilberorganischer Verbindungen in Sedimenten mit Hilfe eines gekoppelten SFC-AFS-Systems. Dissertation, 1998. Universität Hamburg

Bestimmung von Quecksilber-, Arsen- und Selenspezies
Die simultane Bestimmung von Quecksilber-, Arsen- und Selenspezies mit der ICP-AES nach deren Abtrennung aus der Luft mit der Chromatomembran-Methode. Dissertation, 2004. FU Berlin

Echtzeitmessung von Quecksilber
Leuchtende Kanälchen: Mikroanalysensystem für den schnellen Quecksilbernachweis

HCl-Gruppe
Der virtuelle Trennungsgang: Abtrennung von Pb, Hg und Ag. Universität Freiburg

Limitiert Methylquecksilber den Genuss von Seafood?
Die Antwort eine Herausforderung an die Elementspezies-Analytik. Artikel, 2005. GDCh

Methylquecksilber Nachweis
Offener Deckel verrät Quecksilber - Einfaches Testsystem für den raschen, selektiven Nachweis von Methylquecksilber in biologischen Proben. Artikel, Oktober 2009

Routineanalytik im Konzentrationsbereich unter 1 ng/L
Das Beispiel Quecksilber. Artikel, 2005. GDCh

Salzsäure-Gruppe
Kationentrennungsgang: Nachweise der Ionen der HCl-Gruppe. Universität Freiburg - Format: PDF

Schwefelwasserstoffgruppe
Analytische Chemie: H2S-Gruppe, Trennungsgang, Nachweis - Format: PDF



Mineralogie

Quecksilber und Quecksilbermineralien
Zur Mineralogie des Quecksilbers. Mineralienatlas



Sicherheitsinformationen

Entsorgung von Quecksilberabfällen
Anweisung zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz - Format: PDF

Quecksilber und Hg-Salze
Stoffgruppenbezogene Betriebsanweisung - Format: PDF

Quecksilber-Abfälle
Nationale und EU Bestimmungen. UBA

Sie haben zu Hause Quecksilber auf dem Teppich verschüttet?
Anweisung zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz. FU Berlin



Toxikologie, Medizin, Physiologie

Quecksilber
Referenz- und Human-Biomonitoring-Werte; HBM-Werte. Umweltbundesamt - Format: PDF

Quecksilber, organisch
Klinische Toxikologie. Toxcenter - Format: PDF

Volksvergiftung Amalgam: Quecksilber etc.
Zusammenfassung und Analyse des Kieler Amalgam-Gutachtens von 1995



Gesetze, Verordnungen, Vorschriften

EU Gemeinschaftsstrategie für Quecksilber
Angesichts der Risiken von Quecksilber für die menschliche Gesundheit und die Umwelt hat die Europäische Union (EU) eine auf sechs Ziele ausgerichtete Strategie mit spezifischen Maßnahmen ausgearbeitet, die in erster Linie darauf abzielt, die Menge und den Umlauf von Quecksilber in der EU und weltweit zu verringern sowie die Bevölkerung besser vor der Quecksilberexposition zu schützen.

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 13.02.2019.



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