Mercure natif

Son nom actuel est lié par la tradition des correspondances analogiques de l'alchimie antique et médiévale à la planète Mercure et au dieu gréco-romain des messagers, des marchands et des voyageurs Mercure qui la nommait par sa course rapide, deux anciens symboles de la mobilité. Ce terme chimique est apparenté au mot latin merx, mercis signifiant marchandise.

Ce singulier métal, connu de toute antiquité qu'elles soient méditerranéenne ou phénicienne, perse, chinoise, indienne, se nomme en latin savant hydrargyrum, d'un mot grec signifiant eau d'argent ou argent liquide, lorsqu'il vient de la transformation artificielle, une réduction chimique réalisée par chauffage au charbon de bois, du cinabre ou sulfure de mercure rouge[4]. Les Romains nommaient selon leur propre tradition argentum vivum ce curieux métal natif observable dans les mines de cinabre. Il a donné son nom à l'élément chimique noté Hg par Berzélius. Il se nommait hydrargyre ou communément vif-argent en français qui a conservé le double héritage gréco-romain, il se nomme différemment quicksilver en anglais, Quecksilber en allemand, preuve d'une autre tradition métallurgique, mais très similaire. Le liquide dense et métallique blanc d'argent déposé sur une surface lisse se disperse en gouttelettes qui semblent fuir à qui mieux mieux, voilà qui justifie la dénomination argentum vivum ou vif-argent.

Ses alliages, parfois très aisées à réaliser, sont nommés amalgames.

La maille de son système cristallin est isométrique et tétragonale. Le système cristallin peut être considéré comme liquide. Ce corps minéral à éclat métallique vif et brillant est, en dessous de −39 °C à pression ambiante, un solide très tendre, mou et ductile.

Il s'agit d'un réseau d'ions Hg^{2 plus} ou parfois d'ions Hg₂^{2 plus} empilés et recouvert par une mer de Fermi constituée d'une foule d'électrons.

Il s'agit d'un métal blanc brillant, liquide à température et pression ambiante, de densité de l'ordre de 13,6. Pur, il est stable à l'air et insoluble dans l'eau[5]. Ce métal quasi-noble ne mouille que très rarement les surfaces des corps de contact, d'où sa mise en forme de boulettes ou globules mobiles.

Il se solidifie à −38,8 °C avec une notable contraction de volume. Qu'il soit liquide ou encore solide de densité approchant 14,5, il s'agit d'un bon conducteur de l'électricité, même si sa conductivité n'est que 2 % de celle du cuivre. Sa résistivité électrique est de l'ordre de 940. 10^-9 Ω⋅m à température ambiante[6].

Il s'agit d'un mauvais conducteur thermique. Ce corps métallique liquide présente un coefficient de dilatation thermique assez important, d'où autrefois son usage dans les thermomètres et les unités anciennes de pression en hauteur de mercure, par exemple millimètre de Hg, décimètre de Hg. Le mercure est diamagnétique.

Le mercure natif est entièrement volatil à 360 °C. La densité de vapeur est de l'ordre de 6,9 à 440 °C. Il se volatilise d'ailleurs sous l'aspect de fumées denses, néanmoins sa vapeur pure composée d'atomes de mercure isolés est incolore et inodore, et se condense sur n'importe quelle surface froide[7]. Le métal mercure est un prototype de dépôts métalliques en phase vapeur. Sa vapeur est utilisée dans les lampes pour rayons ultraviolets.

Il faut procéder sous vide pour le distiller ou le purifier, à défaut sous atmosphère inerte. Le mercure s'oxyde lentement au contact de l'air, surtout en présence de traces de vapeur d'eau et/ou d'autres impuretés métalliques, l'oxydation s'accélère sous des radiations UV, et surtout à des températures croissante en un corps noir ou gris. L'oxydation est très rapide à 350 °C et ce procédé de sublimation engendre l'oxyde rouge ou précipité perse.

2 Hg _{métal liquide} + O_{2 gaz} → 2 HgO_{2 masse solide d'oxyde rouge perse, instable au-delà de 400 °C} → 2 Hg + O₂

Il faut conserver le mercure à l'abri de l'air, dans des récipients scellés de façon hermétique. Le mercure, qu'il soit fabriqué et purifié par les chimistes et qu'il soit du mercure natif naturel, est fortement toxique.

D'autre part, il ne faut pas mettre en contact un métal noble ou précieux (or, argent...d'un bijou, d'une bague, d'un ustensile) avec du mercure, sous risque d'altération par contact (formation d'amalgame liquide, pâteux ou solide) causé par ce dernier. Le chimiste dit que le mercure métal est un solvant des métaux or, argent, cuivre, étain, cuivre... La formation de l'amalgame mercure-aluminium est d'ailleurs particulièrement violente[8].

Le soufre, le sélénium, le tellure ainsi que les gaz halogènes se combinent facilement au mercure dès la température ordinaire ou par léger chauffage.

Le mercure natif est insoluble dans les acides faibles, ou les acides forts dilués et à froid comme HCl _aq, HBr _aq, HI _aq, H₂SO_4aq. Les acides chlorhydrique et sulfurique concentrés attaquent à froid le mercure natif, mais l'attaque reste superficielle car il se forme une couche de passivation. Les acides forts à propriétés oxydantes, par exemple les acides sulfurique et nitrique concentrés et chauds, l’attaquent et le dissolvent rapidement, avec formation de sels et dégagement, respectivement selon le cas, de dioxyde de soufre ou de vapeurs nitreuses. Notons que l'attaque est parfois explosive avec l’acide sulfurique à chaud. L'acide nitrique et l'eau régale peuvent le solubiliser.

Les solutions d’ammoniaque attaquent rapidement le métal en présence d’air ou d’oxygène alors que celles encore plus basiques de soude ou de potasse caustique restent sans effet.

Il est produit par la réduction en zone superficielle des gisements de cinabre HgS, présent au sein des roches calcaires bitumineuses, des roches volcaniques ou encore des gîtes de thermalisme ancien ou récent. Il peut aussi être le produit du grillage (calcination thermique) accidentel ou volontaire du sulfure de mercure. Il sort souvent de minuscules gouttelettes de mercure liquide des couches de cinabre rouge vif, parfois préalablement oxydées. Parfois le mercure se dispose en films, en couches plus ou moins épaisses ou s'agglomère en poches mercurielles insérées dans la roche. Cette accumulation peut être vidangée brusquement lors des travaux d'ouverture de mine par l'intermédiaire de fissures, causant les douches de mercure lorsque les plus grandes poches crèvent. Néanmoins ce phénomène causé par des travaux d'ampleur est très rare, car les gouttelettes ou les petits amas de mercure natif restent le plus souvent piégés dans les crevasses et les pores, imprégnant la roche et ses failles à l'échelle millimétrique[10].

Nicolas Lémery et Simon Morelot affirmaient dans leur Nouveau dictionnaire général des drogues simples et composées, que le mercure natif ou mercure vierge pouvait se retrouver en globules épars ou parfois en petites masses dans presque toutes les mines des composés de mercure. On le trouvait aussi dans les mines d'argent ou de plomb, parfois mêlé intimement à l'acide arsénieux ou oxyde blanc d'arsenic.

Les autres minerais connus à la Belle Époque, sont la tiemannite (séléniure de Hg), la coloradoïte (tellurure de Hg), la métacinabarite (sulfure noire de mercure), le calomel (chlorure de mercure) ou la livingstonite HgS.2Sb₂S₃.

La mine d'Almadén dans les hauts plateaux de la Manche à 300 km au sud de Madrid est un gisement d'origine volcano-sédimentaire, à base de cinabre, de calcite et de quartz, s'étendant sur une trentaine de kilomètres carrés. Cette ancienne mine de mercure, exploitée déjà sous le contrôle de l'armée romaine et peut-être phénicienne, la plus ancienne connue toujours en activité, contient parfois de petites poches ou des couches imprégnées de mercure natif. Il y est souvent recueilli dans des lits d'argiles.

Il existe des géodes contenant des poches de mercure dans la région de San José en Californie.

En Sicile, le mercure natif pouvait être retrouvé dans la craie.

Il peut être associé à des roches mercurifères, comprenant des composés mercuriels plus rares, comme l'oxyde orange montroydite ou les masses jaunâtres de calomel ou d'églestonite.

Minéraux associés : métaux natifs, cinabre, calomel, montroydite, églestonite, calcite, dolomie, marbre, pyrite, quartz

Gisements relativement abondants ou caractéristiques

• Mine de Ferdjouna, Constantinois, Algérie[11]
• Landsberg ou Moschellandsberg, Palatinat, en Allemagne
• Mines de cinabre du Hunan, Chine
• Mine d'Almadén, province de Ciudad Real, en Espagne

Gouttes de mercure natif sur cinabre rouge et calcite blanche, Mine Almadén, Ciudad Real, Castille-La Mancha, Espagne.

• New-Almadén au sud de San José dans les monts Santa Cruz, comté de Santa Clara, dans l'État de Californie
• Mine Socrates comté de Sonoma, district minier de New Idria, comté San Benito, et Monte Diablo, comté Kings Californie
• mine de Terlingua au Texas,
• mine des Challanches, Allemond, Isère, mine de Pessens (avec les barytes dans les calcaires du Tarn), Aveyron, Mines de cinabre de Réalmont, Tarn, France
• Finlande
• mine Levigliani à Stazzema, Alpes apuanes, et Monte Amiata, Toscane, Italie
• mines abandonnées de Coromandel et de Mercury Bay, Nouvelle Zélande
• Mexique
• mine d'Huancavelica, Pérou
• Mine d'Avala, sur le mont dominant Belgrade en Serbie
• mine d'Idriya en Slovénie , autrefois Ydria en Frioul.
• Turquie

Gouttelettes de mercure natif suintant du cinabre, Veine New Hope de la mine de New Idria, monts Diablo, Comté san Benito, Californie.

Le mercure natif n'est qu'un minerai rare ou occasionnel. Le mercure est communément obtenu par grillage du cinabre ou sulfure de mercure et autres minerais sulfurés, soit directement soit indirectement comme produits de récupération secondaire avec la blende ou autrefois la pyrite. Notons que la réaction HgS _{solide rouge} + O_{2 gaz} → SO_{2 gaz} + Hg _vapeur reste lente à 360 °C. Au delà de 400 °C, la production parasite de sulfate de mercure s'accroît. Très tôt, l'homme de l'art a réalisé une combustion doucement réductrice de minerai broyé finement (avec une aération ou phase air non négligeable) disposé en couches alternées de lits légers de charbon de bois autour de 600 °C. L'addition de chaux permettait en outre de piéger le soufre.

Le chaufournier pouvait obtenir du mercure liquide en chauffant le cinabre avec de la chaux vive, alors que le forgeron employait au lieu de chaux diverses rognures de fer. Une filtration de poussières, voire d'autres éliminations de restes indésirables, permettent d'obtenir une matière purifiable par distillation, opération par excellence pour les alchimistes.

Le mercure, quelle que soit son origine, permet l'extraction de l'or et de l'argent très fins par amalgamation. Comme le corps simple mercure est assez volatil, l'amalgame est décomposable par la chaleur et il est facile par chauffage de l'ôter et de récupérer le ou les métaux précieux.

Il permet la fabrication de redresseur de courant de grande taille.

Il est utilisé en chimie par exemple pour les amorces en fulminate de mercure et en électrochimie, notamment encore pour certaines piles à boutons, les électrodes à gouttes de mercure (cathode liquide ou électrode à surtension d'hydrogène), les électrodes de référence au calomel[12]

Il a été utilisé en thérapeutique. Il est un des premiers médicaments connus contre la syphilis. Il existait des pommades mercurielles à base de mercure métal ou de mercure natif, comme l'onguent napolitain ou l'onguent gris à teneur plus faible, ou des préparations nommées emplâtre de Vigo. Certains onguents mercuriels pouvaient autrefois être utilisés contre la gale, la plupart s'appliquaient à tous les petits maux ou comme panacée[13]. Le calomel était aussi considéré comme un médicament, drastique tel quel, désinfectant sous forme de sublimé.

Il a largement été utilisé en dentisterie, les plombages étant à l'origine des amalgames dentaires à base de mercure et d'étain, de cadmium et/ou d'argent.

• M. Fourcroy, Encyclopédie Methodique, chimie et métallurgie, Cinquième tome, Chez H. Agasse, Paris, 1808, pp 13-65 article sur le mercure.
• Alfred Lacroix, Minéralogie de la France et de ses anciens territoires d'Outremer, description physique et chimique des minéraux, étude des conditions géologiques et de leurs gisements, 6 volumes, Librairie du Muséum, Paris, 1977, réédition de l'ouvrage initié à Paris en 1892 en un premier tome. En particulier, pour le mercure natif décrit dans le second volume, p. 414 et suivantes, ainsi que dans une note tome IV, p. 841
• Annibale Montana, R, Crespi, G. Liborio, Minéraux et roches, éditions Fernand Nathan, Paris, 1981, 608 pages. § 4.
• Henri-Jean Schubnel, avec Jean-François Pollin, Jacques Skrok, Larousse des Minéraux, sous la coordination de Gérard Germain, Éditions Larousse, Paris, 1981, 364 p. (ISBN 2-03-518201-8). Entrée 'le mercure (masculin)' p. 224.
• Murphy, article sur le mercure et les amalgames in Journal of the Institute of Metals, London, Proceedings, Volume 46, 1931, p. 507.
• S. Stenbeck, "Röntgenanalyse der Legierungen von Quecksilber mit Silber, Gold und Zinn" in Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, Numero 214, 1933, p. 16-26.