Ορισμός και χρήσεις αμαλγάματος (Χημεία)

Στη χημεία και την επιστήμη των υλικών, ένααμάλγαμα ορίζεται ως ένα κράμα υδραργύρου και ενός ή περισσοτέρων άλλων μετάλλων. Υπάρχουν τόσο φυσικά όσο και τεχνητά αμαλγάματα. Τα αμαλγάματα βρίσκουν χρήση στην οδοντιατρική, την εξόρυξη, τους καθρέφτες και την αναλυτική χημεία. Ακολουθεί μια πιο προσεκτική ματιά στους τύπους αμαλγαμάτων, τις ιδιότητες, τις χρήσεις και την ασφάλειά τους.

Ορισμοί αμαλγάματος και συγχώνευσης

Στη χημεία, ένα αμάλγαμα είναι ένα κράμα υδραργύρου και η συγχώνευση είναι η διαδικασία σχηματισμού ενός κράματος υδραργύρου. Τα αμαλγάματα σχηματίζονται εύκολα μεταξύ του υδραργύρου και των περισσότερων μετάλλων. Εξαιρέσεις περιλαμβάνουν σίδηρο, κοβάλτιο, νικέλιο, πλατίνα, βολφράμιο και ταντάλιο. Ο λόγος που αυτά τα στοιχεία δεν σχηματίζουν αμαλγάματα είναι ότι οι μεταλλικοί δεσμοί μεταξύ των ατόμων τους είναι πολύ ισχυροί και δεν επιτρέπουν στον υδράργυρο να διαχέεται στο πλέγμα τους. Χρησιμοποιούνται ειδικές τεχνικές για την ενσωμάτωση αυτών των μετάλλων σε αμαλγάματα. Η συγχώνευση είναι συνήθως εξώθερμη.

Εκτός της χημείας, ένα αμάλγαμα αναφέρεται σε οποιοδήποτε μείγμα, ενώ η συγχώνευση αναφέρεται σε έναν συνδυασμό διαφορετικών στοιχείων.

Ιδιότητες

Ο υδράργυρος είναι ένα υγρό σε θερμοκρασία δωματίου, έτσι πολλά αμαλγάματα είναι σχετικά μαλακά και έχουν υψηλότερη τάση ατμών από τα μέταλλα που δεν περιέχουν υδράργυρο στο κράμα. Τα περισσότερα αμαλγάματα είναι στερεά σε θερμοκρασία και πίεση δωματίου. Οι επιπτώσεις στην υγεία περιλαμβάνουν αλλεργικές αντιδράσεις και τοξικότητα, τόσο από την επαφή όσο και από εκλυόμενους ατμούς υδραργύρου. Η απόρριψη αμαλγάματος παρουσιάζει ορισμένα προβλήματα, καθώς τα περισσότερα συστήματα ελέγχου απορριμμάτων δεν έχουν ρυθμιστεί για την εξαγωγή ή την ανακύκλωση του υδραργύρου. Έτσι, η απόρριψη συχνά οδηγεί σε μόλυνση του νερού και του εδάφους. Η Υπηρεσία Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ απαγορεύει τη διάθεση αμαλγάματος στην αποχέτευση. Τον Ιούλιο του 2018, η Ευρωπαϊκή Ένωση απαγόρευσε τη χρήση οδοντικού αμαλγάματος για παιδιά κάτω των 15 ετών και έγκυες ή θηλάζουσες γυναίκες.

Κατάλογος αμαλγαμάτων και οι χρήσεις τους

Τα περισσότερα αμαλγάματα ονομάζονται για το άλλο κύριο μέταλλο στο κράμα.

• Οδοντιατρικό αμάλγαμα – Το οδοντικό αμάλγαμα είναι συνήθως ένα αμάλγαμα αργύρου, αν και άλλα μέταλλα μπορεί να περιλαμβάνουν ίνδιο, χαλκό, ψευδάργυρο, παλλάδιο και κασσίτερο. Το ασήμι αυξάνει τη δύναμη και την αντοχή στη διάβρωση. Ο κασσίτερος προκαλεί συστολή, αντισταθμίζοντας τη διαστολή λόγω του ασημιού. Ο χαλκός βελτιώνει την αντοχή, την αντοχή στη διάβρωση, τη διαρροή περιθωρίου και τον ερπυσμό. Ο ψευδάργυρος μειώνει την οξείδωση και αυξάνει τη διάρκεια ζωής του αμαλγάματος. Το ίνδιο μειώνει τον ερπυσμό. Το παλλάδιο μειώνει την αμαύρωση και τη διάβρωση. Το οδοντικό αμάλγαμα παραμένει μαλακό για αρκετό καιρό ώστε ο οδοντίατρος να γεμίζει τις κοιλότητες και στη συνέχεια να σκληραίνει.
• Ασημένιο αμάλγαμα – Το αμάλγαμα αργύρου εμφανίζεται φυσικά. Επειδή το ασήμι κραματώνεται εύκολα με τον υδράργυρο, χρησιμοποιείται στην εξόρυξη αργύρου. Η διαδικασία Patio χρησιμοποιείται για τα μεταλλεύματα, ενώ η διαδικασία Washoe διαχωρίζει τις αιχμές ασημιού κατά τη διάρκεια της πανοραμικής λήψης.
• Χρυσό αμάλγαμα – Το αμάλγαμα χρυσού χρησιμοποιείται στην εξόρυξη χρυσού. Ένας πολτός θρυμματισμένου μεταλλεύματος αναμεμειγμένος με υδράργυρο ή περασμένος πάνω από χάλκινες πλάκες επικαλυμμένες με υδράργυρο σχηματίζει χρυσό αμάλγαμα. Η θέρμανση του αμαλγάματος χρυσού σε αποστακτικό αποστακτήρα εξατμίζει τον υδράργυρο, αφήνοντας τον χρυσό. Λόγω περιβαλλοντικών ανησυχιών, η εκχύλιση αμαλγάματος έχει αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από άλλες μεθόδους.
• Αμάλγαμα χαλκού – Το αμάλγαμα χαλκού είναι ένας ανιχνευτής αμαλγάματος, ο οποίος είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση υδραργύρου στο περιβάλλον. Ένας ανιχνευτής αμαλγάματος είναι ένα κομμάτι φύλλου χαλκού επεξεργασμένο με διάλυμα άλατος νιτρικού οξέος. Η εμβάπτιση του καθετήρα σε νερό που περιέχει ιόντα υδραργύρου σχηματίζει χαλκό αμάλγαμα και αποχρωματίζει το φύλλο. Το ασήμι αντιδρά επίσης με τον χαλκό και σχηματίζει κηλίδες, αλλά ο αποχρωματισμός από το ασήμι ξεπλένεται, ενώ το χρώμα από το χαλκό αμάλγαμα παραμένει.
• αμάλγαμα κασσίτερου – Στα μέσα του 19ου αιώνα, το αμάλγαμα κασσίτερου ήταν μια ανακλαστική επίστρωση καθρέφτη.
• αμάλγαμα ψευδαργύρου – Το αμάλγαμα ψευδαργύρου χρησιμοποιείται στον αναγωγέα Jones στην αναλυτική χημεία και στη μείωση του Clemmensen στην οργανική σύνθεση.
• αμάλγαμα νατρίου – Το αμάλγαμα νατρίου είναι ένας αναγωγικός παράγοντας που χρησιμοποιείται στη χημεία. Χρησιμοποιείται επίσης κατά τη σχεδίαση λαμπτήρων νατρίου υψηλής πίεσης για την ακριβή ρύθμιση του χρώματος και των ηλεκτρικών ιδιοτήτων της λάμπας.
• αμάλγαμα θαλλίου – Το αμάλγαμα θαλλίου έχει χαμηλότερο σημείο πήξης (−58 °C) από τον καθαρό υδράργυρο (−38,8 °C). Χρησιμοποιείται σε θερμόμετρα χαμηλής θερμοκρασίας.
• Αμάλγαμα μολύβδου – Το αμάλγαμα μολύβδου σχηματίζεται φυσικά.
• αμάλγαμα αμμωνίου – Το κατιόν αμμωνίου σχηματίζει ιοντικούς δεσμούς και δρα σαν μέταλλο. Ο Humphy Davy και ο Jons Jakob Berzelius ανακάλυψαν αμάλγαμα αμμωνίου (H₃ N-Hg-H). Αυτή η ουσία αποσυντίθεται κατά την επαφή με αέρα, νερό ή αλκοόλη σε θερμοκρασία δωματίου για να σχηματίσει αμμωνία, αέριο υδρογόνο και μέταλλο υδράργυρο.
• αμάλγαμα αλουμινίου –

Αναφορές

• Callister, W. D. (2007). Επιστήμη και Μηχανική Υλικών:Εισαγωγή (7η έκδ.). Νέα Υόρκη:John Wiley and Sons, Inc.
• Duwell, E. J.; Baenziger, N. C. (1955). «Οι κρυσταλλικές δομές των KHg και KHg₂ ". Acta Crystallogr . 8 (11):705–710. doi:10.1107/S0365110X55002168
• Ham, Peter (2001). "Amalgam Zinc" e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis . doi:10.1002/047084289X.rz003
• Mutter, Joachim (2011). «Είναι το οδοντικό αμάλγαμα ασφαλές για τον άνθρωπο; Η γνώμη της επιστημονικής επιτροπής της Ευρωπαϊκής Επιτροπής». Journal of Occupational Medicine and Toxicology . 6:2. doi:10.1186/1745-6673-6-2