جیوه

اطلاعات اولیه
جیوه که آن را سیماب ( quicksilver ) هم می‌نامند عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Hg و عدد اتمی ۸۰ می‌باشد. جیوه که فلزی سبک ، نقره‌ای ، سمی و جزء عناصر واسطه است، یکی از دو عنصری می‌باشد که در دماهای معمولی اتاق حالت مایع دارند ( فلز دیگر برم است ) و در دماسنجها ، فشارسنجها و سایر وسایل علمی کاربرد دارد. جیوه عمدتا” بوسیله کاهش از ماده معدنی cinnabar ( سولفور جیوه ) بدست می‌آید.

تاریخچــــــــه
جیوه را چینیان و هندیهای باستان شناخته بودند و در گورهای متعلق به ۱۵۰۰سال قبل از میلاد یافت شده‌اند. تا سال ۵۰۰ قبل از میلاد ، از جیوه به همراه مواد دیگر برای ساخت آمالگامها استفاده می‌شد. یونانیان باستان از این فلز سمی در پمادها و رومیان از آن در لوازم آرایشی استفاده می‌کردند. کیمیاگران تصور می‌کردند تمامی مواد از این ماده ساخته شده‌اند. همچنین می‌پنداشتند در صورتی که جیوه سخت شود، به طلا تبدیل خواهد شد.

در قرن ۱۸ و قرن ۱۹ از نیترات جیوه برای کندن موی حیوانات جهت ساختن کلاههای نمدی استفاده می‌کردند. این مسئله موجب بروز آسیبهای مغزی در بین کلاهدوزان شد که گفته می‌شود عبارت: ” دیوانه مثل یک کلاهدوز ” و شهرت Mad hatter آلیس در سرزمین عجایب از آنجا آمده است.

کیمیاگران نام خدای رومیان Mercury را برای این عنصر در نظر گرفتند. نماد جیوه Hg ، از واژه hydrargyrum که لاتینی شده کلمه یونانی hydrargyros می‌باشد، برگرفته شده که ریشه‌های یونانی این واژه مرکب به معنی آب و نقره بود. جیوه یکی از معدود عناصری است که دارای یک نماد کیمیاگری است.

پیدایــــــــش
جیوه که عنصری کمیاب در پوسته زمین است، یا در کانی‌های محلی ( کمیاب ) و یا درcinnabar , corderoite , livingstonite و دیگر مواد معدنی یافت می‌شود که cannibar ) HgS ) فراوان‌ترین سنگ معدن جیوه می‌باشد. تقریبـا” ۵۰% جیوه مورد نیاز جهان از اسپانیا و ایتالیا و بیشتر ۵۰% بقیه از یوگوسلاوی ، روسیه و شمال آمریکا تامین می‌شود. این فلز را با روش گرم کردن cannibar در جریان هوا و تغلیظ بخار آن استخراج می‌کنند.
خصوصیات قابل توجه
جیوه ، فلزی سنگین ، نقره‌ای رنگ ، یک ظرفیتی یا دو ظرفیتی است که هادی ضعیفی برای گرما اما هادی مناسبی برای الکتریسیته می‌باشد و تنها فلزی است که در دمای اتاق به حالت مایع است ( مایعی مات و درخشان ). جیوه براحتی و تقریبا” با تمامی فلزات معمولی از جمله طلا و نقره آلیاژ می‌سازد، ( بجز آهن ) که به هر کدام از این آلیاژها ملغمه ( amalgam ) می‌گویند.

نقطه انجماد جیوه ۴۰- درجه سلسیوس معادل ۴۰- درجه فارنهایت می‌باشد. این تنها دمایی است که در هر دو مقیاس برابراست. همچنین این عنصر دارای انبساط حرارتی حجمی ثابتی می‌باشد، واکنش پذیری آن نسبت به روی و کادمیم کمتراست و جایگزین هیدروژن اسیدها نمی‌شود. حالتهای عادی اکسیداسیون این عنصر عبارتند از: mercurous یا ۱+ و mercuric یا ۲+. نمونه‌های بسیار نادری هم از ترکیبات جیوه ۳+ وجود دارد.
کاربردهــــــا
• بیشترین کاربرد جیوه در ساخت مواد شیمیایی صنعتی و کاربردهای برقی و الکترونیکی است. علاوه بر این‌ها از جیوه در دماسنجها بخصوص برای حرارتهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• چون به‌آسانی با طلا تولید آمالگام می‌کند، برای تهیه طلا از سنگ معدن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• از جیوه علاوه بر دماسنجها در فشارسنجها ، پمپهای انتشار و بسیاری وسایل آزمایشگاهی دیگراستفاده می‌گردد.
• نقطه سه گانه جیوه – ۸۳۴۴/۳۸- درجه سانتیگراد – نقطه ثابتی است که بعنوان معیار در مقیاسهای بین‌المللی حرارتی ( ITS-90 ) بکار رفته است.
• از جیوه گازی در لامپهای بخار جیوه و تابلوهای تبلیغاتی استفاده می‌شود.
• کاربردهای متنوع جیوه : سویچهای جیوه ای ، حشره کشها ، آمالگامها/ داروهای دندان ، باتریهای جیوه‌ای برای تولید هیدروکسید سدیم و کلر ، الکترود در برخی انواع الکترولیز ، باتریها ( پیلهای جیوه‌ای ) و کاتالیزورها.
ترکیبات
مهمترین نمکهای آن عبارتند از:

• کلرید جیوه – که بسیار خورنده ، پالایش شده و به‌شدت سمی است.
• کلرید mercurous – کالومل بوده و هنوز هم گاهی اوقات در پزشکی کاربرد دارد.
• فولمینات جیوه – یک چاشنی که در مواد انفجاری کاربرد وسیعی دارد.
• سولفید جیوه که از آن در ساخت شنگرف که رنگدانه مرغوبی برای رنگسازی است، استفاده می‌شود.
ترکیبات آلی جیوه نیز مهم هستند. مطالعات آزمایشگاهی ثابت کرده است که تخلیه الکتریکی موجب می‌شود تا گازهای نجیب نئون ، آرگون ، کریپتون و زنون با بخار جیوه ترکیب گردند. محصولات تولید شده از طریق این ترکیب توســط نیــــرویهـــــای van der waals در کنار هم قرار گرفته و نتیجه آن HgNe , HgKr , HgAr و HgXe است. Methyl mercury ترکیب خطرناکی است که به مقدار فراوان در آبها و جریانات آبی بعنوان عامل آلوده کننده دیده می‌شود.
ایزوتوپهــــــــا
برای جیوه ، هفت ایزوتوپ پایدار وجود دارد که فراوان‌ترین آنها Hg-202 است ( فراوانی طبیعی ۸۶/۲۶% ). پایدارترین ایزوتوپهای پرتوزاد آن Hg-194 با نیم عمر ۴۴۴ سال و Hg-203 با نیمه عمر ۴۶,۶۱۲ روز هستند. بیشتر مابقی ایزوتوپهای پرتوزاد آن ، نیمه عمر کمتر از یک روز دارند.
هشدارهـــــــــا
جیوه در هر دو حالت گازی و مایع به‌شدت سمی است. اگر این فلز سنگین و سمی خورده شود، منجر به ضایعات مغزی و کبدی می‌شود. به همین علت ، امروزه در دماسنجهایی که فقط به منظور اندازه گیری درجه حرارت آب و هوا ساخته شده‌اند، از الکل رنگیزه دار استفاده می‌شود؛ نقطه جوش الکل از هر دمای طبیعی در زمین بیشتر است.

هنوز هم در بسیاری از دماسنجهای پزشکی به علت دقت بالای جیوه از این عنصر استفاده می‌گردد. هنگام استفاده از این دماسنجها باید توجه زیادی نمود تا گاز گرفته نشوند. واحد تجاری برای کار با جیوه flask است که وزن آن معادل Ib76 می‌باشد.

جیوه ماده سمی بسیار خطرناکی است که به‌آسانی از طریق بافتهای پوستی ، تنفسی و گوارشی جذب می‌شود. یکی از موارد مسمومیت با جیوه به حساب می‌آید. جیوه ، سیستم عصبی مرکزی را مورد تهاجم قرار داده و تاثیرات بسیار بدی روی دهان ، لثه و دندان می‌گذارد.

تماس با مقدار زیاد جیوه و در مدت طولانی باعث آسیبهای مغزی و در نهایت منجر به مرگ خواهد شد. هوایی که در دمای اتاق با بخار جیوه اشباع شده باشد، به رغم نقطه جوش بالا بسیار سمی است ( خطر در دماهای بالاتر افزایش می‌یابد )؛ بنابراین با این عنصر باید در نهایت دقت رفتار شود. لازم است ظروف جیوه بصورت مطمئن پوشیده شوند تا از سررفتن یا تبخیرآن جلوگیری شود. حرارت دادن جیوه یا ترکیبات آن همیشه باید بوسیله هواکشهای مناسب و قوی انجام شود؛ بعضی اکسیدهای آن می‌توانند به جیوه عنصری تجزیه شوند که سریعا” تبخیر شده و ممکن است دیده نشوند.

جیوه و نقش آن در آلودگی محیط زیست

جیوه ، تنها فلز مایع در دمای معمولی است و بخاطر این خاصیت ، کاربردهای فراوانی در صنعت ، پزشکی و صنایع روشنایی دارد. جیوه از تمام فلزات ، فرّارتر و بخار آن کاملا سمی است. جیوه از ششها به جریان خون نفوذ کرده ، سپس از سد خون و مغز گذشته و با وارد شدن به مغز ، آسیب شدیدی به سیستم اعصاب مرکزی می‌رساند.
راه‌های وارد شدن جیوه به محیط زیست
جیوه در نتیجه سوزاندن زغال سنگ و مازوت که دارای مقادیر کمی جیوه هستند، بصورت بخار وارد جَو می‌شود. همچنین از خاکستر کردن ضایعات جامد مانند باتریهای مستعمل که دارای جیوه هستند در محیط زیست رها می‌شود. از طرف دیگر ، جیوه بطور گسترده در صنایع مختلف مانند صنایع الکترونیک ( سوئیچ الکتریکی و لامپهای بخار جیوه ) و همچنین در استخراج فلزات قیمتی ، استفاده و از این طریق وارد جو می‌شود.

این منبع جیوه جوی ، امروزه رقیب مواد خروجی از آتشفشانهاست که قبلا منبع عمده جیوه معلق در هوا محسوب می‌شدند. جیوه در هوا اکثرا به شکل گاز است و مقدار اندکی از آن ، به ذره‌‌های معلق متصل است. جیوه گازی معلق در هوا است که می‌تواند مسافتهای زیادی را قبل از رسوب در خاک و آبراهه‌ها طی کند.
کاربردهای جیوه در صنعت
ملغمه جیوه
ملغمه ، آلیاژ جیوه با فلزات یا ترکیبات فلزی است. به‌عنوان مثال ، ملغمه دندان که برای پر کردن دندان بکار می‌رود، آلیاژی به نسبت برابر از جیوه مایع و مخلوط نقره و قلع است. از ملغمه جیوه از سال ۱۵۷۰ تا سال ۱۹۰۰ برای استخراج نقره استفاده می‌شد که به ازای هر گرم نقره ، یک گرم جیوه وارد جَو می‌کرد. امروزه هم در برخی کشورها برای استخراج طلا از ملغمه جیوه استفاده می‌کنند، به این ترتیب که با افزودن جیوه به خاک معدنی که حاوی مقدار کمی طلا یا نقره است، با تشکیل ملغمه آنرا استخراج کرده و سپس با گرم کردن ، جیوه را تبخیر می‌کنند.

این روش به آلودگی هوا و محیط زیست می‌انجامد و برای سلامتی کارگرانی که در معرض بخار حاصل از ملغمه قرار می‌گیرند، مضر است. احتمالا بخاطر سمّیت بخار جیوه بود که بردگانی که در معادن شنگرف (HgS) رومی‌ها کار می‌کردند، بعد از ۶ ماه می‌مردند.
جیوه و فرایند کلر – قلیا
در برخی از کارخانجات کلر – قلیا که از طریق الکترولیز محلول آبی ، سدیم کلرید را به محصولات تجاری کلروهیدروکسید تبدیل می‌کنند، ملغمه‌ای از سدیم و جیوه را بکار می‌برند. سدیم وقتی در ملغمه جیوه حل می‌شود، از میزان واکنش‌پذیری آن نسبت به سدیم آزاد کاسته می‌شود، بطوریکه سدیم بسیار واکنش‌پذیر با آب ، بصورت ملغمه Hg – Na با آب واکنش نمی‌دهد. از طریق سدیم ، هیدروکسید عاری از نمک بدست می‌آورند و جیوه را بازیابی و مجددا به سلول اصلی بر می‌گردانند.

اما به هر حال ، بازیافت جیوه کامل نیست و مقداری از آن به هوا یا به رودخانه‌ای که آب مورد نیاز خنک کردن دستگاهها از آن تامین می‌شود، راه می‌یابد. امروزه در کشورهای صنعتی برای جدا کردن محلول NaCl از محلول عاری از کلرید از الکترودهای غشایی شناساگر فلزی (حساس به ) استفاده می‌شود.
جیوه یونی
یون مرکوریک ( ) در پساب کارخانجات کلر – قلیا وجود دارد. مهمترین کانی جیوه عینی ، HgS ، نمک بسیار نامحلول در آب است و برای بهسازی پساب کارخانجات با افزودن نمک محلول ، یون جیوه را بصورت HgS رسوب می‌دهند. نمک نیترات در آب حل می‌شود و زمانی برای آماده‌سازی خز جهت ساختن کلاه نمدی بکار می‌رفت. در نتیجه کارگران کلاه دوزی ، اغلب دچار ناهنجاریهای عصبی مانند لرزش ماهیچه ، افسردگی ، فراموشی و . . . می‌شدند.

بخار جیوه به سیستم اعصاب مرکزی حمله می‌کند. اما هدف اصلی‌اش کلیه‌ها و کبد است. مرکوریک اسید (HgO) که در باتریهای معمولی چراغ قوه برای جلوگیری از خورده شدن الکترود روی استفاده می‌شود، بعد از سوزاندن باتریهای مصرف شده ، آزاد و وارد جو می‌شود که منبع اصلی آلودگی محیط زیست است.

نمک‌های متیل جیوه

متیل جیوه بعد از بخار جیوه خطرناکترین شکل جیوه است. متیل جیوه نسبت به نمک‌های سمّ قویتری است، زیرا در بافت چربی حیوانات ، انحلال‌پذیر است و در آنجا تجمع و بزرگ‌نمایی زیستی دارد. همچنین می‌تواند از سد خون ، مغز و از سد جفت جنین انسان عبور کند. فرایند متیل‌دار شدن جیوه در ته‌نشستهای گل‌آلود رودخانه‌ها و بویژه در شرایط ناهوازی توسط متیل کبالامین صورت می‌گیرد. بیشتر جیوه موجود در بدن انسان بصورت متیل جیوه است و بیشتر از طریق خوردن ماهی وارد بدن انسان می‌شود.

از منابع دیگر متیل جیوه می‌توان ترکیبات آلی جیوه را که بصورت قارچ‌کش‌ها در کشاورزی استفاده می‌شود، نام برد که در نتیجه تماس با خاک این ترکیبات شکسته شده و جیوه با اتصال به گروه‌های گوگرد‌دار در خاکهای رس و ماده آلی بصورت ترکیبهای نامحلول به دام می‌افتد.

استفاده از متیل جیوه به‌عنوان قارچ‌کش برای محافظت دانه‌ها سبب کاهش قابل ملاحظه پرندگانی شد که از این دانه‌ها مصرف کرده بودند و همچنین صدها مرگ در عراق و آمریکا از مصرف نانی که دانه‌های گندم آن با متیل جیوه در تماس بوده گزارش شده است.
سمّیت متیل جیوه
نیم عمر ترکیبات متیل جیوه در انسان حدود ۷۰ روز طولانی‌تر از نمکهای است. در نتیجه متیل جیوه می‌تواند در بدن با غلظت بیشتری تجمع یابد. علائم بیماری در انسان از معلولیت سیستم اعصاب مرکزی ناشی می‌شود. این علائم شامل بی‌حسی دست و پا و تار شدن دید چشم و کوری و از دست دادن حس شنوایی و … است. بچه‌های متولد شده از مادرانی که حتی به مقدار کم توسط جیوه مسموم شده باشند، دچار آسیبهای مغزی می‌شوند.

از مهم‌ترین عوارض جیوه می‌توان به مسمومیت هزاران نفر و مرگ صدها تن از مردم میناماتای ژاپن بخاطر استفاده از ماهی آلوده به جیوه اشاره کرد که این ماهی‌ها توسط پساب یک کارخانه شیمیایی که به خلیج میناماتای می‌ریخت ، آلوده شده بودند ( از به‌عنوان کاتالیزور جهت تولید پلی‌وینیل کلرید استفاده می‌کردند.).
مسمومیت با جیوه در اعمال دندانپزشکی
• باورهای مختلف در مورد سمیت جیوه
• چگونه از مسمومیت با جیوه در امان باشیم؟
• فرجام سخن
• مباحث مرتبط با عنوان
باورهای مختلف در مورد سمیت جیوه
از همان زمانی که جیوه در ترکیب مواد پرکننده دندان مورد استفاده قرار گرفت، یک سئوال بزرگ پیش آمد که: « آیا این ماده که از سمی‌رین عناصر موجود در طبیعت به شمار می‌رود، خطری برای بدن انسان دارد ، یا نه ؟ » این شک و تردید تا آنجا بود که عده‌ای از محققان وقوع برخی بیماریهای ناشناخته را که هیچ توجیهی برای آن وجود نداشت بویژه درباره دندانپزشکان یا کارکنان درمانگاههای دندانپزشکی که برای مدتی طولانی با چنین ترکیبی سروکار داشتند را به دلیل پرکردن دندان با ترکیبات جیوه یا همان آمالگام می‌دانستند. بالاخره آمالگام ضرر دارد یا نه؟